Главная -> Словарь

Растительного происхождения

Относительно механизма происхождения твердых горючих ископаемых — твердых каустобиолитов — в настоящее время среди ученых нет разногласий: практически все однозначно трактуют угле — образование как длительный био- и геохимический процесс глубокого преобразования остатков древних растительных и животных организ — мои. В зависимости от состава исходного растительного материала твердые каустобиолиты классифицируют на гумусовые , сапропелитовые и смешанные угли. Исходным растительным материалом для образования гумусовых углей являются разнообразные наземные, в основном

Первая стадия углеобразования — торфогенез представляет собой длительный биохимический процесс преобразования растительного материала в торф при малом доступе воздуха или его отсутствии, т.е. в анаэробных условиях. Такой процесс, названный i нилосгпым брожением, может происходить, когда растения целиком пропитаны водой или погружены в нее или покрыты слоем земли. Торфяные болота и ныне занимают огромные площади в ряде регионов страны и за рубежом. В результате торфогепсза содержание углерода в органической массе повышается, а кислорода — умеггынаотся. Эта тенденция сохраняется и при последующих стадиях метаморфизма углей.

Сравнивая групповой химический состав исходного растительного материала и торфа, можно заметить, что из биомассы торфообразователя полностью исчезают белки, и основная часть углеводов, лигнины, претерпевают незначительные превращения. Появляются иродукты микробиологического и биохимического син — теза — гуминовые кислоты. По этому признаку торфогенез называют биохимической гумификацией. По содержанию гумуса определяют степень разложения торфа. Различают торфы низкой , средней и высокой степени разложения. Вследствие довольно высокого содержания кислорода т орф обладает, подобно древесине, способностью удерживать большое количество воды . Кроме того, в торфе содержится много минеральных негорючих примесей. В результате торф обладает, подобно дровам, малым запасом тепла на единицу массы и может использоваться как топливо лишь вблизи от места добычи. В отличие от гумусового торфа сапропелиты не содержат гумусовых кислот, вызывающих появление черных вод. В сапропелите происходит некоторое обогащение водородом в результате развития восстановительных процессов.

2. Если разложение растительного материала имеет место при недостаточном доступе воздуха, как происходит, например, разложение корней отмерших растений в почве, оно сводится, согласно Г. Потонье, к процессу перегнивания, который вследствие недостаточного количества кислорода является неполным тлением. В результате этого процесса в остатке образуются продукты, богатые углеродом, состоящие главным образом из соединений углерода, водорода и кислорода, по типу своему напоминающие углеводы. Это так называемые гумусовые вещества. Таких веществ скопляется сравнительно немного, и они составляют одну из главных частей почвы.

3. Если накопление и изменение органического растительного материала углеводного типа происходит под водою при полном отсутствии кислорода воздуха, происходит процесс гниения, который Г. Потонье характеризует в химическом отношении как «медленную перегонку», или восстановительный процесс.

Роль растений в образовании каменных углей в настоящее время является общепризнанной. Процессам, изменения растительного материала наземного, болотного и водного происхождения большое внимание было уделено немецким ученым Г. Потонье. И у нас этому вопросу уделено немало внимания в работах М. А. Залес-ского 2, а в последнее время — в работах Г. Л. Стадникова. Теория происхождения углей разработана не только в общих чертах, но и в ее деталях, и в настоящее время уже делаются попытки дать генетическую классификацию углей, основанную на их происхождении. Установлено, что уголь и нефть являются членами одного-и.того же генетического ряда, известного под общим названием каустобиолитов. Поэтому само собой напрашивается вопрос: если уголь, один из важнейших представителей каустобиолитов, образовался из растений, то почему не предположить, что и другой важнейший член того же ряда тоже образовался

Здесь будет уместным вспомнить о гипотезе Э. Биннэя, который наблюдал в одной из английских торфяных залежей, в ее нижних слоях, своеобразную битуминизированную массу, происшедшую, по его мнению, за счет разложения торфа под влиянием тепла, развившегося в результате медленного сгорания того же торфа. Э. Биннэй полагал, что здесь происходил процесс сухой перегонки, аналогичный сухой перегонке в ретортах, в результате которого образуются углеводороды, и на основании этого источником нефти считал разложившиеся торфяные растения. Возможность самонагревания в скоплениях отмерших растений, вообще говоря, подтверждается рядом фактов. Г. Потонье приводит ряд примеров самонагревания и даже самовозгорания скученного растительного материала: сена, навоза,- упавшей и согнанной ветром в кучи листвы и т. д. Он указывает, например, что копна сена может внутри совершенно обуглиться приблизительно так, как это наблюдается при выжигании угля, и даже загореться, если откроется более широкий доступ кислорода при втыкании шестов или устройстве воздушных ходов и т. д.

Гипотеза происхождения нефти из наземных растений наиболее полно и обстоятельно развита К. Крэгом. Остроумно и резко критикуя гипотезу животного происхождения и всякого рода днстилляционные гипотезы, он утверждает, что «. . . единственным источником происхождения нефти, представляющимся в одно и то же время достаточным по объему, и допустимым с точки зрения как физической, так и химической возможности, является наземная растительность»1. Сущность этой гипотезы сформулирована им следующим образом: «Нефть образуется из остатков наземной растительности, скопляющихся в глинах или песках, или самостоятельных залежах. . . путем таких естественных процессов, которые не только можно воспроизвести в лаборатории, но относительно которых может быть доказ'ано, что они происходили в прошлом и совершаются и по сие время. В других условиях эти остатки могут дать угли, лигниты, или углистые сланцы»: Следовательно, К. Крэг считает, что исходный материал для образования углей и нефти один и тот же, и условия и формы его накопления одни и те же. Дельты больших рек, застойные водоемы, мелководные лагуны, покрытые болотными или мангровыми лесами, — вот те места, где происходило накопление, последующее погребение растительного материала и превращение его в уголь или нефть, смотря по наличию тех или иных условий, сопровождавших самый процесс изменения. Поэтому К. Крэг говорит о двух фазах одного и того же процесса — угольной и нефтяной — и отмечает, что «. . . путем детального картирования стратиграфии доказано, что одни и те же горизонты, являющиеся углистыми в одной местности, становятся нефтеносными в другой. В некоторых случаях нефтеносная фаза сменяется угольной на протяжении всего 300 ярдов 2 в тех же самых горизонтах». Разница состоит лишь в том, что везде, где появляется нефтеносная фаза, непосредственно над нефтеносными песками или несколько выше их залегают более или менее значительные толщи непроницаемых глин. Непроницаемость этих слоев, не позволявшая образующемуся газу уходитд из залежи, и давление, которое производили вышележащие толщи вместе с давлением газа, и создали те условия, при которых растительный материал превратился в нефть.' В этом отношении, по словам К. Крэга, весьма поучителен один из береговых разрезов на о. Тринидад, где обнажены горизонтально залегающие слои третичных отложений, содержащие прослои лигнита со стволами деревьев в вертикальном положении, корни которых находятся в подстилающей глине. Стволы представляют

Этот пример очень хорошо поясняет идею К. Крэга, которая состоит в том, что наземный растительный материал, если изменение его происходит в условиях непроницаемого перекрытия и давления вышележащих пород и газа, превращается в нефть независимо от характера•и состава органического растительного материала. При этом непроницаемый «покров» играет роль крышки той природной реторты, в которой происходят химические процессы. Если крышка не плотна, газообразные продукты будут улетучиваться, давление никогда не достигнет надлежащей величины и весь процесс нефтеобразования может замедлиться или совершенно прекратиться.

Относительно характера самого процесса превращения в настоящее время можно лишь догадываться, но общее представление об этом процессе все же возможно себе составить. Отрицая дистилляцию растительного материала, требующую наличия высокой температуры, К. Крэг находит, что процесс нефтеобразования совершался при низкой температуре, но зато при высоком давлении. Этот процесс начинался, как только давление достигало известной величины, по-видимому, не менее 100 am, т. е. когда материнский материал, при условии горизонтального залегания и среднем удельном весе пород, равном 2,7, погружался на глубину приблизительно 400 м. В области дельтовых отложений, где, как и вообще на окраинах континентов и горных массивов, происходят постоянные движения земной ко.ры, отложения накопляются довольно быстро, и необходимое для образования нефти давление может быть вполне обеспечено. Что касается химизма процесса, то он остается не вполне ясным. Изменение жировых и воскообразных веществ в углеводороды понять не трудно, но когда дело касается изменения клетчатки, которая играет доминирующую роль в составе наземного растительного вещества, задача представляется довольно сложной. При каких условиях совершается разложение клетчатки, в какой оно совершается форме , какую роль при этом играют высокое давление и непроницаемость пород, чтобы в конечном счете получилась та сложная смесь углеводородов, которая называется нефтью, все это остается далеко не выясненным. Даже смена фаз в одном и том же горизонте по простиранию, такая убедительная с первого взгляда, принимает иное освещение и вызывает иное толкование в связи с неясностью

Эти вопросы более подробно будут освещены несколько ниже, а теперь переходим к обзору других гипотез происхождения нефти из растительного материала.

До этого времени промышленность органического синтеза располагала почти исключительно алифатическим сырьем животного и растительного происхождения. Таким сырьем были высокомолекулярные

Жирные кислоты для мыловарения могут с успехом заменить высшие насыщенные жирные кислоты животного и растительного происхождения. Неизбежное образование головного погона жирных кислот первоначально резко ухудшало экономику процесса окисления парафина, так как они не находили никакого применения. Однако в настоящее время на них имеется большой спрос, так как каталитическим гидрированием их можно превратить в первичные спирты, являющиеся важным полупродуктом для производства пластификаторов.

Некоторые горючие жидкости способны интенсивно окисляться на воздухе при сравнительно низких температурах . При определенных условиях, когда количество тепла, выделяющегося в процессе окисления, превысит теплоотдачу во внешнюю среду, может возникнуть самовозгорание окисляющейся жидкости. Такие жидкости называются самовозгорающимися. К самовозгоранию склонны масла растительного происхождения и животные жиры.

Нефть, по сравнению с углем, имеет то достоинство, что в ней содержится значительно больше связанного водорода, который участвует в образовании промежуточных продуктов, а по сравнению с продуктами растительного происхождения, — дает намного больший выход конечных продуктов. Однако иногда одновременно используют несколько источников сырья для получения какого-либо продукта. Так, бензол получают из нефти и посредством сухой перегонки углей; ацетилен—из карбида кальция и метана; формальдегид — из продуктов сухой перегонки дерева и окислением метана.

Все соли их нерастворимы за исключением солей щелочных металлов и серебра. Соли кальция незначительно растворимы в минеральных маслах и более заметно в маслах растительного происхождения,2 причем, растворяясь, они увеличивают их вязкость. Образование медной