Органічне паливо (вугілля, нафта, газ) - студопедія
Вугілля, нафта і газ - це результат теплового, механічного, біологічного та радіаційного впливу на останки рости-ного і тваринного світу протягом багатьох століть. У складі органічного палива превалюють вуглець і водень, тому часто його називають вуглеводневим паливом. Розрізняють дві раз-новідності земної органіки: залегающее пластами гумусовий ве-суспільством (останки вищих земних організмів) і розсіяне в гли-ність породі сапропелевих (останки фіто- і зоопланктону) [2.7]. З плином часу в цих речовинах без доступу кисню про-виходить збільшення частки атомів вуглецю. Цей процес називають карбонізацією або «вуглефікацією». Сконцентроване в пласти гумусовий органічна речовина формує вугілля, а нафта і газ суть побічні продукти карбонізації тонко диспергированного в глинистих шарах сапропелевого органічної речовини.
Сьогодні вуглеводневе паливо - головне джерело енергії і буде продовжувати служити таким в найближчі десятиліття. Спалювання вугілля, нафти і природного газу забезпечує близько 80% світового енергоспоживання. Світове виробництво електроене-гии в даний час також забезпечується в основному за рахунок викопного органічного палива (на 60 - 65%) [2.4] - [2.6].
Вугілля. Три тисячоліття тому китайці виявили вугілля і на-чали застосовувати його в якості палива. Повернувшись після путеше-наслідком в Китай, Марко Поло в XIII столітті представив вугілля західного світу [2.5].
Вугілля має вуглецеву основу, і енергія при його згорянні в кисні вивільняється головним чином в процесі освітньої-ня двоокису вуглецю (вуглекислого газу) по реакції
З + О2 = СО2 + q. (2.2)
де q - теплотворна здатність вуглецю, рівна 393 кДж / моль = = 33 МДж / кг вуглецю. Якщо відносити теплотворну здатність не до 1 кг вуглецю, а до однієї реакції (згорянню одного атома вуглецю), то величина теплотворної спроможності складе
q = 33-10 6 -12-1,66-10 -27 = 6,57-10 -19 Дж = 4,1 еВ.
Електрон-вольт (еВ або eV) - позасистемна одиниця виміру енергії, зручна в атомній і ядерній фізиці. Електрон-вольт - це енергія, що купується часткою з зарядом, чисельно рівним заряду електрона, в електричному полі з різницею потенціалів в 1 В: 1еВ = 1е1В = 1,6.10 -19 Кл1В = 1,6.10 -19 Дж.
На Землі запаси кам'яного вугілля великі й їх поклади рас-межа досить рівномірно. За оцінкою геологів, розвідано-ні рентабельно запаси вугілля перевищують 1 трлн т (10 12 т), так що при сучасних темпах споживання розвіданих запасів вистачить на 250 років. Найбільші виробники вугілля, КНР і США, добувають по 1 млрд т / рік.
Природний газ. Природний газ складається переважно з метану СН4. При повному згорянні метану по реакції
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О + q (2.3)
на 1 кг метану витрачається 16-4 / (12 + 4) = 4 кг кисню, тобто більше, ніж на спалювання 1 кг вугілля. Теплотворна здатність ме-тана q = 37 МДж / кг або 6,1 еВ.
Нафта. Нафта являє собою складну суміш вуглеводні-рідних з'єднань. З неї отримують бензин (СН2) ^ гас, ді-зельное паливо, мазут і ряд інших видів палива. Нафта являє-ся вихідним і труднозаменімим сировиною для хімічної про-мисловості (при виробництві масел, пластмас, гуми, бітуму, розчинників і т.д.). Тільки на ці цілі потрібно щорічно око-ло 1 млрд т нафти. Ціна деяких продуктів нафтохімії в 100 разів перевищує ціну сирої нафти.
Розвідані і придатні для видобутку запаси нафти на Землі оцінюються в 1000 - 1500 млрд баррелів (близько 143 - 215 млрд т), тобто менше 35 тонн на нині живе людини [2.4] - [2.6], [2.10]. При сучасних темпах споживання (на рівні 3,5 млрд т в рік) цієї кількості вистачить на 50 років. За оцінками геологів, загальні запаси нафти на Землі можуть становити 2300 млрд баррелів (з них до теперішнього часу витрачено 700 млрд барелів).
Більше 40% світового видобутку забезпечують країни ОПЕК, близько 30% - економічно розвинені країни (в тому числі 10% - США, 9% - країни Європи), 9% - Україна, 10% Південна і Центральна Америка, 5% - Китай. ОПЕК - це організація країн-експортерів нафти. До складу ОПЕК входять 11 країн: Алжир, Венесуела, Індо-незія, Іран, Ірак, Катар, Кувейт, Лівія, Нігерія, Об'єднані Арабські Емірати, Саудівська Аравія.
Розвідані запаси нафти вУкаіни становлять 12 - 13% миро-вих. Цих запасів при стабілізації видобутку нафти на рівні 0,3 млрд т на рік вистачить приблизно на 50 - 60 років.
В останні роки розпочато розробку технологій освоєння шельфових родовищ. У цій області Україна істотно відстає від інших країн. Ресурси українського континентального шельфу оцінюються в 140 млрд ТУТ, з яких близько 15 - 20% припадає на нафту, інше - на газ [2.8] - [2.10]. Україна пре-Тенді на площу континентального шельфу в 6,2 млн.кв.км, що становить 21% усього шельфу світового океану. Найбільша частина шельфу відноситься до Західної Арктиці (Баренцове і Карське моря), Східної Арктиці (моря Лаптєвих, Східно-Сибірське і Чукотське), далекосхідним морям (Берингове, Охотське, Япон-ське) і південним (Каспійське, Чорне, Азовське). Більше 85% загальних запасів нафти і газу припадає на арктичні моря.