Nafta ja selle produktide võidukäik läbi ajaloo (1)

Referaat:


NAFTA JA SELLE
PRODUKTIDE
VÕIDUKÄIK
LÄBI AJALOO


Maarja Janson
Parksepa Keskkool
11d klass

2007
Koostis
Nafta on looduslik maakoores leiduv peamiselt vedelate süsivesinike segu.
Nafta koosneb põhiliselt süsinikust (82...87%), vesinikust (12...15%), väävlist (1,5%), lämmastikust (0,5%) ning hapnikust (0,5%). Hoolimata sellest, et elemendiline koostis on naftal suhteliselt lihtne, on molekulaarne koostis väga keerukas. Peamised naftat moodustavad ühendid jaotatakse kolmeks: parafiinid, nafteenid ning aromaatsed ühendid. Parafiinide ehk alkaanide keemiline valem on CnH2n+2. Nende keemistemperatuur on 40...200°C. Nad on nafta peamised koostisosad. Nafteenide keemiline valem on CnH2n. Nad on raskemad ning keerukama struktuuriga kui parafiinid. Nende hulka kuulub ka asfalt. Aromaatsed ühendid on keemilise valemiga CnH2n-6. Nende hulka kuulub näiteks benseen . Aromaatsed ühendid kuuluvad küll alati nafta koostisse, kuid moodustavad sellest suhteliselt väikse osa.
Peale süsiniku ja vesiniku sisaldab nafta ka väävlit, hapnikku, lämmastikku, metalle ning mittetäielikult lagunenud orgaanilist ainet. Mida suurem on nafta erikaal, seda suurem on lisandite sisaldus. Näiteks rasked naftad sisaldavad väävlit rohkem kui kerged. Rafineerimise käigus puhastatakse nafta väävlist, sest atmosfääri paiskudes põhjustaks väävel palju keskkonnaprobleeme.
Naftaga koos esineb ka maagaas, koossneb lenduvatest süsivesinikest, peamiselt alkaanidest, millest olulisim on metaan .

Omadused

Erinevatest maardlatest ammutatav nafta võib omada väga erinevat koostist ning sellest tulenevalt ka erinevaid omadusi. Nafta on väga tuleohtlik. Nafta erikaal on muutlik, kuid väiksem kui veel. Maapinnal olev nafta on madalama temperatuuri tõttu viskoossem kui sügaval Maa sees olev nafta. Nafta tiheduse hindamiseks kasutatakse API- skaalat . Vee tihedus API-skaalal on 10, kergemate vedelike tihedus on kümnest suurem. Naftat, mille tihedus on alla 20, loetakse raskeks naftaks, tihedusega 20...25 on keskmine ning tihedusega üle 25 loetakse naftat kergeks. Värvuselt on nafta peaaegu värvitust kuni mustani, olles enamasti pruunikat tooni. Et nafta on erinevate ühendite segu, millel kõigil on erinevad keemis- ning sulamistemperatuurid, ei saa ka nafta kohta tuua välja keemis- ega sulamistemperatuure. Küll aga tuleb arvestada sellega, et madalatel temperatuuridel muutuvad nafta ja sellest valmistatud tooted viskoossemaks ning võivad seega põhjustada probleeme näiteks õlitatavatel masinatel , mida kasutatakse külmas kliimas.

Teke

Nafta on tekkinud mittetäielikult lagunenud orgaanilisest ainest, mis võis olla nii taimne kui ka loomne ning kasvanud kas meres või maismaal. Suurem osa naftast on tekkinud arvatavasti merelisest fütoplanktonist ning protistidest. Sellised on näiteks sinivetikad ning foraminifeerid. Mattudes läbis orgaaniline aine diageneesi ning muutus kerogeeniks, olles niiviisi osa tekkinud orgaanikarikkast settekivimist, näiteks savikildast. Suurenev rõhk ning temperatuur viib kerogeeni lagunemiseni kergemateks molekulideks, mis hakkavad rõhu tõttu liikuma lähtekivimist välja ülespoole. Ülespoole liikuvatest vedelikest moodustavad süsivesinikud esialgu vaid tühise osa. See protsess toimub enamasti kahe kuni kolme kilomeetri sügavusel. Nafta koguneb poorsemasse kivimisse, näiteks liiva- või lubjakivisse. Nafta liigub ülespoole niikaua , kuni tuleb vastu kivimkiht, mis ei ole liikuvate vedelike jaoks läbitav. Et naftat moodustavad süsivesinikud on veest kergemad, kogunevad nad kõige ülemisse ossa , moodustadeski naftamaardla. Nafta koguneb nn naftapüünistesse, mis on geoloogilised struktuurid, näiteks antiklinaalid või murrangud, mis takistavad magma edasist liikumist. Naftamaardlad on sageli seotud ka soolakuplitega ehk diapiirilaadselt ülespoole liikuvate evaporiitidega.



Raske nafta
Raske nafta on nafta, mille API-indeks on väiksem kui 20.
Rasked naftad on nn tavalisest naftast suurema tihedusega, viskoossemad, väiksema vesiniku ja süsiniku suhtega, sisaldavad enam raskeid metalle (põhiliselt vanaadiumit ja niklit) ja väävlit ning suhteliselt vähem kergeid süsivesinikke. Raske nafta ammutamine on tema suure viskoossuse tõttu keerukas ning kallis, mis teeb tema kaevandamise vedelama nafta olemasolul majanduslikult mittetasuvaks. Seetõttu on rasked naftad nende levimusega võrreldes vähekasutatud. Rasked naftad on tavalise nafta degradeerumise tulemiks. Selleni viib naftapüünistesse kogunenud süsivesinike kokkupuude meteoorse vee ning sellega kaasnevate bakteritega . Vesi viib naftast minema paljud veeslahustuvad kerged molekulid ning bakterid lagundavad mitmeid nafta koostises olevaid süsivesinikke, näiteks parafiine. Algsest naftakogusest võib sellise degradeerumise tagajärjel alles jääda kõigest 10%.
Tootmine
Nafta ammutamisel pumbatakse reservuaari tavaliselt vett, et sellest kergem nafta koguneks reservuaari ülaossa ning oleks lihtsamini kättesaadav. Raskete naftade puhul on selline metoodika nende halva voolavuse tõttu mõttetu. Raske nafta kättesaamiseks tuleb teda kuumutamise läbi vedeldada, milleks kasutatakse peamiselt reservuaari juhitud kuuma veeauru. Peamiselt see teebki raske nafta vedelamast naftast kallimaks, sest vee aurustamisele kulutatav energia võrdub umbes kolmandkuga sellest, mida saadaks selle meetodi abil ammutatud nafta põletamisel. Tõrvaliivadest nafta eraldamiseks on kõige mõistlikum kaevandada setted koos naftaga ning eraldada nafta liivast maapinnal.
Raske nafta moodustab nafta kogutoodangust umbes 2% ning tema osatähtsus on suurenemas.
Leiukohad
Rasket naftat leidub põhiliselt seal, kus ka tavalist naftat. Peamised leiukohad on Pärsia lahe ümbrus, Ameerika Ühendriigid (California), Kanada (Alberta), Kesk- Aasia