6116

Если сразу начинается процесс сублимации или разложения с выделением летучих продуктов, то нарастает количество горючей паровоздушной смеси и ее предварительный нагрев с последующим самовоспламенением и горением паровоздушной смеси.

Если при горении жидкостей тепловой поток, поступающий к поверхности, расходуется только на нагрев и испарение жидкой фазы, то для твердых веществ необходимы затраты на плавление и разложение горючего твердого материала.

Процесс горения большинства твердых горючих материалов начинается с гомогенного режима. Горение характеризуется высокой скоростью распространения, мощными конвективными потоками и излучением.

Время воспламенения зависит от скорости образования над поверхностью материала летучих компонентов в концентрации соответствующей воспламенению. Процесс образования летучих компонентов идет с затратами энергии и для материалов разного состава начинается при различных температурах и протекает с разной интенсивностью. Способность материала сопротивляться нагреву без изменения химической структуры называ-

ется термической стойкостью материала.

Структура диффузионного пламени при горении твердых горючих материалов зависит от геометрических размеров, химического состава материала. Так при нагревании древесины над его поверхностью образуется воспламеняющаяся смесь горючих газов с воздухом при температуре 150 – 200 оС.

Максимальная температура диффузионного пламени большинства видов твердых горючих веществ достигает 1200 – 1250 оС. Скорость горизонтального распространения пламени по твердым материалам ниже, чем по горючим жидкостям. Она измеряется несколькими сантиметрами в секунду. На рис. 11 представлена структура диффузного пламени на поверхности древесины.

61

продукты горения

II

воздух

воздух

Рис. 11. Структура диффузного пламени на горизонтальной поверхности твердого горючего материала [Абдурагимов И.М., Говоров В.Ю., Макаров В.Е. Физико-химические основы развития и тушения пожаров. М.:

1980]

Механизм горения углерода

Углерод является важнейшим твердым видом топлива, широко применяемым в котельных, промышленных теплогенерирующих установках и на теплоэлектростанциях. Его горение является гетерогенным процессом и имеет свои особенности.

С(т) + О2(г) → СО2(г)

Однако механизм горения более сложен. В зависимости от стадии горения различают два механизма.

На начальной стадии, когда происходит разгорание вещества при относительно невысокой температуре не выше 1000° С, развивается следующая последовательность реакций:

62

Зарождение цепи:

В реакции зарождения цепи, как уже было в механизме горения водорода и СО, участвует вода:

М* + Н2О → ОН. + Н.

Продолжение цепи:

Н. + О2 = ОН. + О:

Эта реакция также нам знакома по механизмам горения водорода и СО.

Далее активные частицы реагируют на поверхности с углеродом. Углерод представляет собой природный полимер (обозначим его Сх), в котором каждый атом С соединен четырьмя химическими связями с другими атомами С. При взаимодействии с активной частицей две из этих химических связей разрушаются и к атому углерода присоединяется атом кислорода. Об-

разуется так называемый углеродно-кислородный комплекс - час-

тично окисленный полимер углерода:

Сх + ОН. = Сх-1СО + Н

Этот комплекс может либо разрушаться при температуре горения:

Сх-1СО = Сх-1 + СО↑ либо реагировать с кислородом:

2Сх-1СО + ·О· = 2Сх-1 + СО↑ + СО2↑ Углерод может реагировать с кислородом:

Сх + ·О· = Сх-1СО

63

Образование атома кислорода в реакции горения СО, не является реакцией разветвления цепи, так как он в дальнейшем поглощается и не дает новых радикалов.

Одновременно с разобранным механизмом на него накладывается механизм горения СО, который мы обсуждали ранее.

Обрыв цепи аналогичен рассмотренному для реакций горения СО и водорода.

При повышении температуры углерод участвует в окис- лительно-восстановительной реакции с оксидом углерода (IV).

Чем выше температура, тем более эффективным становится этот способ окисления углерода. При температурах около 1500° С и выше углерод практически полностью окисляется с помощью СО2. Происходит следующая последовательность реакций. В газовой фазе горит СО по гомогенному механизму и практически полностью расходует кислород, диффундирующий из воздуха в пламя. Образующийся в газовой фазе СО2 вступает в контакт с поверхностью углерода и участвует в окислительновосстановительной реакции:

Сх + СО2 = Сх-1СО + СО↑

Таким образом, кислород непосредственно в окислении поверхности углерода не участвует. Такой механизм горения носит название двойного горящего слоя, где первый из них – слой горящего а атмосфере СО2 углерода, а второй – горящего в атмосфере кислорода СО.

Скорость горения углерода в основном определяется площадью поверхности. Для интенсификации процесса в промышленных установках уголь перед использованием измельчается до пылевидного состояния и впрыскивается в сопло в виде аэрозоля. Процесс горения такого угля хорошо регулируется.

В домашних котельных уголь обычно используется в виде достаточно крупных кусков.

64

ГЛАВА 5

ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА

При взрыве развивается крайне высокая мощность выделения энергии химической реакции. Если процесс происходит в небольшом объеме, то выделяющиеся газообразные продукты реакции создают огромное давление, которое вызывает сильные разрушения окружающих материалов. Например, взрыв тонны взрывчатого вещества (ВВ) может за время ~10-4 с создать давление порядка сотен тысяч атмосфер и вызвать образование мощной ударной волны. Поэтому взрыв нашел широкое применение в военной области для разрушения сооружений, коммуникаций и военной техники, а также для поражения людей.

Широко встречаются случаи, когда взрыв является нежелательным процессом. Практически любая газовая смесь горючего с воздухом может взрываться при определенных условиях (например, при утечке природного газа в квартирах). Практически любой горючий материал, взвешенный в воздухе в тонко измельченном виде, может дать при поджигании в определенных условиях пылевой взрыв. Известны взрывы пыли угля, сажи, муки, алюминия, серы и других материалов.

Для пылевидных смесей их способность к взрыву зависит от степени измельчения (дисперсности) горючего материала, а также от его концентрации в воздухе. Для таких смесей есть нижний концентрационный предел взрываемости, который, в свою очередь, зависит от мощности источника зажигания.

Характеристика процессов протекающих при взрыве

Под воздействием высокого давления газов, образовавшихся при взрыве, первоначально невозмущенная среда испытывает резкое сжатие и приобретает большую скорость. Состояние движения передается от одного слоя среды к другому так, что область, охваченная взрывной волной, быстро расширяется.

65

Скорость распространения взрывной волны превышает скорость звука. Разрушающее действие взрывной волны, связанное с созданием избыточного давления в среде, ослабевает пропорционально квадрату расстояния от места взрыва.

Ударная (взрывная) волна – порожденное взрывом движение окружающей среды, при котором происходит резкое повышение давления, плотности и температуры газов.

Основным параметром ударной волны является величина максимального избыточного давления, которое создается в окружающей среде.

Особенности ударных волн:

-скорость распространения ударных волн всегда больше скорости звука в невозмущенной среде и зависит от интенсивности ударной волны;

-время действия ударной волны зависит от мощности

взрыва;

-ударные волны сопровождаются перемещением среды в направлении распространения волн возмущения;

-во фронте ударной волны параметры состояния и движения среды изменяются скачком;

-сила воздействия ударной волны постепенно уменьшается с расстоянием от точки взрыва.

Экзотермичность реакции – это первое необходимое ус-

ловие, без которого возникновение взрыва было бы невозможно. Без такого процесса не произошло бы распространение взрыва и разогревание газообразных продуктов реакции до температуры несколько тысяч градусов, сопровождающееся их расширением.

Чем теплота реакции, тем более разрушителен взрыв. Для современных взрывчатых веществ, наиболее широко применяющихся на практике, теплота реакции находится в пределах от 3 до 7 мДж/кг.

Высокая скорость процесса – наиболее характерный при-

знак, отличающий взрыв от обычных химических реакций. Пе-

66

реход к продуктам реакции происходит за стотысячные и даже за миллионные доли секунды. Поэтому в очень небольшом пространстве происходит колоссальная концентрация энергии, которая недостижима при любых других реакциях.

Особенно большие плотности энергии достигаются при взрыве конденсированных (твердых или жидких) веществ, которые и находят широкое применение в технике. Как было сказано выше, скорость распространения взрывного процесса по взрывчатому веществу (детонационная волна) может достигать величин 2 – 9 км/с.

Газообразование при высокой скорости процесса сопровождается резким повышением давления. Разрушительный эффект взрыва не мог бы быть достигнут, если бы реакция не сопровождалась выделением большого количества газообразных продуктов. Обычно из 1 л обычных взрывчатых веществ образуется около 1000 л газообразных продуктов, которые в момент взрыва находятся в небольшом пространстве, занимаемом до этого взрывчатым веществом. Максимальное давление при взрыве конденсированных ВВ может достигать сотен тысяч атмосфер.

При взрыве же газообразных ВВ увеличения объема не происходит, а иногда происходит даже его уменьшение (например, в смеси водорода и кислорода). Однако за счет экзотермичности и высокой скорости реакции давление при взрыве может достигать порядка 10 атм. Поэтому так опасны взрывы природного газа в шахтах и квартирах при его утечке.

Взрывчатые вещества представляют собой вещества или их композиции, которые содержат и окислитель (обычно кислород в виде различных функциональных групп – нитро, перхлораты), и восстановитель (органические соединения, алюминий, магний). Все они являются термодинамически неустойчивыми системами, способными под влиянием внешних воздействий (часто очень незначительных) к быстрому экзотермическому превращению.

67

Применяется разная классификация взрывчатых веществ: по характерной в условиях эксплуатации форме химического превращения, по чувствительности к внешним воздействиям, по химической природе или составу, по условиям применения.

Важной характеристикой ВВ является также их детонационная стойкость, мерой которой служит критический диаметр детонации, т.е. наименьший диаметр цилиндрического заряда, при котором детонация распространяется, несмотря на разброс вещества из зоны реакции. Детонационная способность тем больше, чем меньше критический диаметр.

К взрывчатым веществам можно в принципе отнести любые химические соединения, у которых при внешних воздействиях может произойти взрыв. К таким веществам относятся аэрогели и аэрозоли.

Горение аэрозолей и аэрогелей

Аэрозоли и аэрогели – дисперсные системы, состоящие из твердой дисперсной фазы и газообразной дисперсионной среды. Другими словами, аэрозоли и аэрогели представляют собой тонко измельченные твердые вещества диспергированные в газообразной среде.

Дисперсная фаза может состоять из частиц одинаковой величины (монодисперсная система) или частиц разной величины (полидисперсная система). Все промышленные пыли – полидисперсные системы.

В зависимости от среднего размера частиц пыль может длительно находиться во взвешенном состоянии или сразу же оседать после кратковременного перехода во взвешенное состояние.

Если в аэрозоле пыль находится в состоянии взвешенных частиц в воздухе, то в аэрогеле пыль находится в осевшем состоянии и осевшие частички пыли так же, как и в аэрозоле окружены воздушной оболочкой. Только в этом случае концентра-

68

ция горючего вещества в среде окислителя (кислорода воздуха) существенно выше по сравнению с аэрозолем.

По своим свойствам аэрозоли близки к гомогенной горючей газовой смеси. Горение большинства из них протекает с взрывом по многими параметрами, типичными для газовых смесей. Основными параметрами, характеризующими пожарную опасность и взрывоопасность аэрогеля, являются температура воспламенения и самовоспламенения. В целом горение пыли в осевшем состоянии во многом напоминает горение твердого горючего материала, из которого эта пыль получена.

Характеристика горения аэрогеля. Отличительной осо-

бенностью аэрогеля является его способность переходить во взвешенное состояние. При нагревании протекают все подготовительные процессы, характерные для твердых горючих материалов, однако скорость их протекания выше, что объясняется развитой поверхностью, повышенной химической активностью, сниженной теплопроводностью материала в результате измельчения, увеличенной адсорбционной способностью пыли. Это обусловливает меньший период индукции воспламенения, большую скорость распространения горения, а также повышенную склонность к самовозгоранию по сравнению с исходным материалом, из которого пыль получена.

Окислительные процессы протекают одновременно как на поверхности пылевого слоя, так и в его глубине. При этом в реакции принимает участие кислород, адсорбированный на поверхности материала. Скорость протекания процессов окисления под слоем горючей пыли на порядок ниже, чем на поверхности, в результате чего горение в толще пылевого отложения может перейти в режим тления.

Тлеющая пыль представляет большую опасность, поскольку выделяющиеся горючие продукты разложения могут накапливаться в закрытых объемах, и горение из диффузионной области может перейти в кинетическую. Кроме того даже при слабом встряхивании (завихрении) тлеющая масса может само-

69

воспламениться из-за резкого притока кислорода и вызвать взрыв взвихренной пыли.

Характеристика горения аэрозоля. Аэрозоли воспламе-

няются и горят аналогично газовым смесям. Их пожарная опасность характеризуется такими же параметрами, которые присущи газовым смесям: минимальной энергией зажигания и максимальным давлением взрыва.

Свойство аэрозолей коагулировать (слипаться) и осаждаться существенно отличает их от газо-воздушных смесей. Это свойство обуславливает более высокую энергию зажигания (на два порядка выше), чем для газовых смесей.

Если распространение пламени в газовых смесях обусловлено прогревом холодной смеси за счет теплопроводности, то распространение пламени в пылевоздушных смесях происходит за счет прогрева холодной смеси светящимся пламенем (электромагнитным излучением).

Воспламенение и распространение пламени в аэрозоле происходит только в том случае, если концентрация частичек находится в диапазоне концентрационных пределов воспламенения.

Наименьшая концентрация пыли в воздухе, при которой смесь способна воспламениться от источника зажигания с последующим распространением горения на весь объем смеси, называется нижним концентрационным пределом распространения пламени (НКПРП).

Верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПРП) для пыли также существует, и может быть определен в лабораторных условиях, но на практике не используется. Это обусловлено тем, что постоянное существование концентраций аэрозоля выше верхнего предела, когда исключается воспламенение, невозможно и всегда будет существовать такой момент времени, когда в результате осаждения концентрация пыли окажется во взрывоопасном диапазоне.

70

Нижний концентрационный предел распространения пламени пылевоздушных систем зависит от целого ряда факторов, основными из которых являются:

-мощность искры зажигания;

-влажность пыли;

-зольность материала; содержание летучих компонентов;

-содержание негорючих газов;

-степень дисперсности пыли.

Всостоянии аэрозоля пыль может воспламеняться и гореть в кинетическом режиме, т.е. с взрывом, поэтому за основной параметр пожарной опасности принимается нижний концентрационный предел распространения пламени.

Всостоянии аэрогеля (в осевшем состоянии) пыль может самовоспламеняться и самовозгораться, поэтому для оценки пожароопасных свойств аэрогеля используют температуру само-

воспламенения Тсв.

Температура самовоспламенения аэрозоля всегда значительно выше, чем у аэрогеля, и даже превышает температуру самовоспламенения паров и газов. Объясняется это тем, что концентрация горючего вещества в единице объема аэрозоля в сотни раз меньше, чем у аэрогеля, поэтому скорость выделения энергии в форме теплоты может превышать скорость теплоотдачи только при высокой температуре.

Все горючие пыли можно разделить на две группы и четыре класса.

Группа взрывоопасной пыли:

1 класс: наиболее взрывоопасные пыли с НКПРП 15 г/м3 и ниже; 2 класс: взрывоопасные пыли с НКПРП от 15 и до 65 г/м3.

Группа пожароопасной пыли:

3 класс: наиболее пожароопасные пыли с температурой самовоспламенения не выше 250°C;

4 класс: пожароопасные пыли с температурой самовоспламенения выше 250°C.

71

Так на пищевых предприятиях многие технологические процессы сопровождаются выделением мелкодисперсной органической пыли (мучной, сахарной пудры, крахмальной и др.), которая взрывает при нарушении технологического режима работы.

В табл. 6 приведены температуры самовоспламенения аэрогеля и аэрозоля.

Т а б л и ц а 6

Температура самовоспламенения мучной, табачной и чайной пыли

72

ГЛАВА 6

ТОПЛИВО

Топливо – горючее вещество, выделяющее при сжигании значительное количество энергии, которая используется непосредственно в технологических процессах или преобразуется в другие виды энергии.

Классификация топлива

Топливо делится по происхождению на естественное и природное, а по физическому состоянию на твердое, жидкое и газообразное (табл. 7).

73

Не все из перечисленных видов имеют широкое применение. Главные требования, предъявляемые к технологическому топливу: низкая стоимость добычи, низкая стоимость транспортирования, удобство применения, возможность использования с высоким коэффициентом полезного действия, малое содержание вредных примесей.

Кобщим свойствам топлива относятся теплота сгорания

ивлажность. К специфическим свойствам относится зольность, содержание серы, плотность, вязкость.

Теплота сгорания топлива – это количество энергии в форме теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг или 1 м3 топлива. Энергетическая ценность топлива в первую очередь определяется его теплотой сгорания. Различают высшую и низшую теплоту сгорания. Низшая теплота сгорания отличается от высшей количеством теплоты, затрачиваемой на испарение влаги, содержащейся в топливе и образующейся при сгорании водорода. Низшую теплоту сгорания учитывают для подсчета потребности в топливе и его стоимости при составлении тепловых балансов и определении коэффициентов полезного действия установок, использующих топливо. При сопоставлении различных видов топлива пользуются понятием условного топлива, характеризующимся низшей теплотой сгорания, равной 29 МДж/кг.

Влажность (содержание влаги) топлива снижает его теплоту сгорания вследствие увеличенного расхода теплоты на испарение влаги и увеличения объема продуктов сгорания (из-за наличия водяного пара).

Зольность – количество золы, образующейся при сгорании минеральных веществ, содержащихся в топливе. Минеральные вещества, содержащиеся в топливе, понижают его теплоту сгорания вследствие уменьшения содержания горючих компонентов (основная причина) и увеличения расхода тепла на нагрев и плавление минеральной массы.

74

Сернистость (содержание серы) относится к отрицательному фактору топлива, так как при его сгорании образуются сернистые газы, загрязняющие атмосферу и разрушающие металл. Кроме того, сера, содержащаяся в топливе, частично переходит в выплавляемый металл (в металлургии) или в сваренную стекломассу (в стекольной промышленности), снижая качество продукции. Например, для варки хрустальных, оптических и других стекол нельзя использовать топливо, содержащее серу, так как сера значительно понижает оптические свойства и колер стекла.

Состав топлива

При рассмотрении твердого и жидкого топлива принято различать следующие его составляющие: углерод, водород, серу, кислород, азот, золу и влагу.

Применительно к газообразному топливу под составом понимают в основном метан, этан, пропан, бутан, оксид углерода и водород.

Входящие в состав топлива кислород и азот относят к внутреннему органическому балласту топлива, а золу и влагу относят к внешнему балласту.

Состав твердого и жидкого топлива выражают в процентах по массе, а газообразного – в процентах по объему. Твердое и жидкое топливо состоит из горючей и негорючей частей. Кислород и азот не горят; их включают в состав горючей массы условно. Поэтому горючую часть топлива называют условно горючей массой. Негорючая часть топлива – балласт – состоит из влаги и золы.

Органическую массу топлива составляют углерод, кислород и азот. Топливо в том виде, в каком оно поступает в топки электростанций, котельных и другие теплогенерирующие установки, носит название рабочего топлива. Ввиду того что содержание в нем влаги может колебаться в широких пределах, состав топлива часто характеризуют его сухой массой.

75

К важнейшим компонентам топлива углерод, водород, сера и кислород.

Углерод имеет наибольшее значение. Его содержание в горючей массе (массе за вычетом воды и минеральных примесей) находится обычно в пределах от 50 до 99 мас.%.

В табл. 8 приведено содержание углерода и других важных компонентов в некоторых твердых видах топлива.

Вприродном газе содержится 75-90% углерода, в бензине

85%, в керосине – 86%.

Всреднем горение углерода в различных видах топлива, независимо от его состава, дает энергии около 33мДж/кг.

Водород – второй по значению компонент. Содержание в водорода в твердых видах топлива приведено в табл. 8. В дизельном топливе содержится 13, в мазуте – 12, в керосине 14, в бензине 15, в сжиженном газе 18, а в природном газе до 25 мас.%.

Всреднем сгорание 1 кг водорода в составе топлива дает 141,5 мДж теплоты, что в 4,2 раза выше теплоты сгорания углерода. Поэтому с увеличение содержания водорода в топливе растет его теплотворная способность. Из углеводородов наибольшая теплотворная способность у метана (50 мДж/кг). У мазута, к примеру, она равна 42 мДж/кг.

76

Кислород – третий важнейший компонент горючей массы. Его практически нет в жидком и газообразном топливе. Чем моложе твердое топливо, тем больше оно содержит кислорода (табл. 8). Кислород в топливе снижает теплоту сгорания. В этом смысле он является балластом. В основном он находится в составе таких функциональных групп, как -ОН, -СООН, и уже не способен окислять углерод и водород топлива. С другой стороны, топливо с высоким содержанием кислорода характеризуется высоким выходом летучих веществ и легко зажигается.

Сера в составе топлива содержится в трех состояниях. В жидком и твердом топливе сера содержится в составе сложных органических соединений. А колчеданная, (FeS2) и сульфатная (CaSO4) сера содержится только в твердом топливе.

Сера не только снижает теплотворную способность, но и сильно загрязняет окружающую среду, выделяясь в виде оксидов.

Теплотворная способность топлива

Любое топливо представляет собой смесь сложных органических соединений, поэтому для расчета теплотворной способности невозможно применять термодинамические методы расчета, в частности первое следствие закона Гесса. Для этого требуется знание точного состава топлива. Поэтому используется другой подход, основанный на знании элементного состава. Автором расчетной формулы является Д.И. Менделеев.

Д.И. Менделеев вывел формулу на основании изучения теплоты сгорания различных видов твердого топлива. В форму-

лу входит так называемое рабочее содержание компонентов, то есть содержание компонентов в массе топлива с водой и минеральными веществами. Рабочее содержание обозначается с помощью верхнего индекса "р".

Существует два вида теплоты сгорания – высшая и низшая. Низшая теплота сгорания Qнр характеризует теплоту, выделяющуюся при сгорании топлива с образованием воды в газо-

77

образном состоянии, а высшая – с выделение воды в жидком состоянии. Высшая теплота сгорания Qвр больше низшей на величину энергии испарения воды, содержащейся в топливе, а также воды, образующейся при его сгорании.

По Д.И. Менделееву для расчета низшей теплоты сгорания используется формула:

Qнр = 339Cр + 1025Нр – 109 (O p – S p) -25Wp [кДж/кг],

где Wp – содержание влаги.

Формула применяется в основном для твердого и жидкого топлива, но дает достаточную точность и для расчета теплоты сгорания газообразного топлива.

Для примера, низшая теплота сгорания древесины и торфа равна примерно 10,5 мДж/кг, бурых углей 6-17, каменных углей 17 – 28, антрацита 25 – 27, нефти 42 – 44, мазута 42, а природного газа 60 мДж/кг.

Формула Менделеева, хоть и была создана очень давно, широко применяется по настоящее время.

Для расчета высшей теплоты сгорания из низшей применяется формула:

Qвр = Qнр + 25,14(9Нр + Wp)

Характеристика некоторых видов твердого топлива

Каменные угли являются разновидностью ископаемых углей с высоким содержанием углерода. Представляют собой плотную породу черного, иногда серо-черного цвета с блестящей, полуматовой или матовой поверхностью. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу, составляет величину не менее 23,8 мДж/кг. Каменные угли представляют собой важнейший вид твердого топлива. В зависимости от марки используется либо для непосредственного сжигания в топках, либо для получения кокса в металлургии.

Антрацит является наиболее углефицированным видом ископаемых углей. Он отличается металлическим блеском и се- ровато-черным цветом. Антрацит характеризуется значительной

78

вязкостью и раковистым изломом. Это ценный вид топлива для газогенераторов, печей и котлов с топками для слоевого сжигания углей. В измельченном виде применяется в камерных топках. Из-за малой термической стойкости, обуславливающей его растрескивание и образование мелочи, повышающей сопротивление шихты, антрацит неприменим в шахтных печах. Однако после специальной термической обработки при 1200° С термостойкость антрацита возрастает, а также увеличивается его пористость и реакционная способность. Поэтому после такой обработки антрацит способен заменять часть кокса в металлургической промышленности.

Антрацит применяют также для получения карбида кальция (сырье для получения ацетилена), и для получения угольных электродов для электрохимической промышленности.

Характеристика некоторых видов жидкого топлива

Нефть известна человечеству с незапамятных времен. Уже за 6000 лет до нашей эры люди использовали нефть для отопления и освещения. Наиболее древние промыслы нефти находились на берегах Евфрата и Керчи.

Существуют две теории происхождения нефти: органическая и неорганическая.

Сторонники неорганической нефти считают, что нефть образовалась из минеральных веществ. К приверженцам неорганического происхождения нефти относится и Д.И.Менделеев. Согласно этой теории нефть образуется на больших глубинах при высокой температуре вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов. Вода проникает внутрь по трещинамразломам во время горообразовательных процессов. Схема процесса с образованием этана иллюстрируется на примере карбида железа: 2FeC + 3H2O = Fe2O3 + C2H6. В общем виде реакцию можно представить так: МСm + mH2O = MOm + (CH2)m. Образующиеся в газообразном состоянии углеводороды, по мнению Менделеева, поднимаются по тем же трещинам в верхнюю хо-

79

лодную часть земной коры, где они конденсируются и накапливаются в пористых осадочных горных породах.

Интересно, что в момент выдвижения Менделеевым этой теории карбиды металлов в глубинных породах еще не были известны. Только в сравнительно недавнее время обнаружены карбиды железа, титана, хрома, вольфрама, кремния и других элементов. Однако они встречаются редко и не образуют крупных скоплений. Поэтому трудно объяснить крупные месторождения нефти с помощью этой теории. Кроме того, в настоящее время считается, что вода с поверхности земли не способна поступать по трещинам на большие глубины. А своей воды глубинные слои земли не содержат. Поэтому можно предполагать, что такой способ образования углеводородов возможен, но он не является основным для образования нефти.

В середине 20 века Н.А.Кудрявцев выдвинул новую гипотезу о минеральном происхождении нефти. Согласно этой гипотезе, в основе механизма образования нефти лежит глубинная высокотемпературная реакция CO и водорода с образованием метана и воды, а также другие реакции между компонентами смеси CO, CO2, H2O и CH4, которая существует в глубине Земли. По мнению Кудрявцева, при высоких температурах в результате взаимодействия водорода и углерода могут образовываться различные радикалы (СН, СН2 и СН3), которые в результате соединения между собой образуют различные углеводороды. Образующиеся вещества при высоких температурах в глубинных слоях подвергаются деструкции и полимеризации и образуют сложную смесь углеводородов, которую представляет собой нефть.

Сторонники органического происхождения нефти считают, что она произошла вследствие воздействия высоких температур на органические вещества растительного и животного происхождения. Большое влияние на эту гипотезу оказал ученый И.М.Губкин. В пользу теории органического происхождения нефти говорит гораздо большее число фактов.

80