12. Элементный состав нефти. Элементный химический состав нефти


Элементный и групповой химический состав нефти.

Нефть в основном состоит из углерода (83-87%) и водорода (12-14%), входящих в состав сложной смеси углеводородов. Кроме углеводородной части в нефти имеется небольшая неуглеводородная часть и минеральные примеси.

Углеводородная часть нефти состоит из парафиновых (алканов), нафтеновых (цикланов), ароматических и гибридных углеводородов. Непредельные углеводороды (олефины), как правило, в нефти отсутствуют, но встречаются в продуктах ее переработки. Газообразные парафиновые углеводороды (от СН4 до С4Н10 включительно) присутствуют в нефти в растворенном состоянии. При выдаче нефти из недр Земли на поверхность, когда давление нефти снижается, газообразные углеводороды выделяются … из нее в виде попутных газов. Жидкие парафиновые углеводороды (от С5Н12 до С15Н32 включительно) составляют основную массу жидкой части нефти и жидких фракций, получаемых при ее перегонке. Твердые парафиновые углеводороды (от С16Н34 и выше) растворены в нефти и могут быть выделены. Нефтяные парафины представляют собой смесь преимущественно алканов разной молекулярной массы, характеризуются пластинчатой или ленточной стуктурой кристаллов. При перегонке мазута в масляные фракции попадают твёрдые алканы С18 – С35 с молекулярной массой 250-500. В гудронах концентрируются более высокоплавние алканы С36 – С55 — церезины, отличающиеся от перафинов мелкокристаллической структурой, более высокой молекулярной массой (500-7000 и температурой плавления. Нафтеновые углеводороды в нефтях представлены, главным образом, производными циклопентана и циклогексана. Ароматические углеводороды встречаются в нефтях в небольших количествах, а также образуются в процессе переработки нефти.

В зависимости от преимущественного содержания в нефтях углеводородов различных классов они разделяются на парафинистые, нафтено-парафиновые, нафтено-ароматические, парафино-нафтено-ароматические.

Неуглеводородная часть нефти состоит из сернистых, кислородных и азотистых органических соединений (т.н. гетероорганических соединений).

Сера входит в состав меркаптанов, сульфидов, дисульфидов жирного ряда. По содержанию серы нефти делятся на малосернистые (до 0.5%), сернистые (от 0.5 до 2.0%) и многосернистые (выше 2.0%).

Кислородные соединения нефти составляют нафтеновые кислоты, смолы и асфальтовые вещества. Смолы и асфальты – продукты с высоким молекулярным весом придают нефти темную окраску, они химически неустойчивы и легко при нагревании разлагаются и коксуются (коксогенные компоненты).

Азотистые соединения нефти представлены производными пиридина, хинолина и

аминами. Суммарное содержание кислорода и азота в нефтях 0.5 –1.7%.

Минеральные примеси в нефти: механические примеси, минеральные соли, зола. Вода в нефти находится в двух видах: отделяемая от нефти при отстаивании и в виде стойких эмульсий, которые могут быть разрушены только специальными методами. Минеральные соли растворены в воде, содержащейся в нефти. Кроме названных, в нефтях обна­ружены в незначительных количествах очень многие элементы, в т.ч. металлы (Са, Mg, Fe, Al, Si, V, Ni, Na и др.).

 

Фракционный состав нефтей. Поскольку нефть и нефтепродукты представляют собой много­компонентную непрерывную смесь углеводородов и гетероатомных соединений, то обычными методами перегонки не удается разделить их на индивидуальные соединения со строго определенными физи­ческими константами, в частности, температурой кипения при дан­ном давлении. Принято разделять нефти и нефтепродукты путем перегонки на отдельные компоненты, каждый из которых является менее сложной смесью. Такие компоненты принято называть фрак­циями или дистиллятами. В условиях лабораторной или промыш­ленной перегонки отдельные нефтяные фракции отгоняются при постепенно повышающейся температуре кипения. Следовательно, нефть и ее фракции характеризуются не температурой кипения, а температурными пределами начала кипения (н.к.) и конца кипения (к.к.). При исследовании качества новых нефтей (т.е. составлении технического паспорта нефти) фракционный состав их определяют на стандартных перегонных аппаратах, снабженных ректификаци­онными колонками (например, на АРН-2 по ГОСТ 11011-85). Это по­зволяет значительно улучшить четкость погоноразделения и пост­роить по результатам фракционирования так называемую кривую истинных температур кипения (ИТК) в координатах температура — выход фракций в % масс, (или % об.). Отбор фракций до 200°С прово­дится при атмосферном давлении, а более высококипящих — под ва­куумом во избежание термического разложения. По принятой мето­дике от начала кипения до 300°С отбирают 10-градусные, а затем 50-градусные фракции до температуры к.к. 475 — 550°С. Таким обра­зом, фракционный состав нефтей (кривая ИТК) показывает потен­циальное содержание в них отдельных нефтяных фракций, являю­щихся основой для получения товарных нефтепродуктов (автобен­зинов, реактивных и дизельных топлив, смазочных масел и др.).

По доле в нефти фракций, выкипающих при одинаковой температуре, нефти классифицируются на легкие и тяжелые. Большинство нефтей содержит 15 -25% бензиновых фракций, выкипающих до 180°С, 45 — 55% фрак­ций, перегоняющихся до 300 — 350°С.

Продукты переработки нефти используют как в качестве целевых продуктов, так и в качестве сырья для дальнейшей переработки. Все нефтепродукты можно разделить на следующие группы:

1. Моторные топлива, в том числе:

– карбюраторное для поршневых двигателей с зажиганием от электрической искры;

– дизельное для поршневых дизельных двигателей с воспламенением от сжатия.

2. Котельные топлива для топок паровых котлов, генераторных установок, металлургических печей.

3. Реактивное топливо для авиационных реактивных и газотурбинных двигателей.

4. Смазочные масла для смазки трущихся деталей машин с целью уменьшения трения и отвода тепла.

5. Консистентные смазки для уменьшения трения между деталями, защиты от коррозии, герметизации соединений, содержащие загустители.

6. Продукты, используемые для нефтехимического синтеза.

Нефтепродукты, используемые в качестве топлив и смазочных материалов должны удовлетворять определенным требованиям. Так, основными эксплуатационными характеристиками нефтяных смазочных масел являются вязкость, вязкостно-температурные свойства, маслянистость, подвижность при низких температурах, химическая стабильность, защитные свойства. К аналогичным характеристикам топлив для двигателей внутреннего сгорания относятся детонационная стойкость, фракционный состав, химическая стабильность, антикоррозионные свойства, а для дизельных топлив также вязкость, температура застывания и коксуемость.

Фракционный состав характеризует температуру начала и конца кипения фракций, получаемых при разгонке бензина в интервале температур 25 –2000С.

Важнейшей характеристикой моторных топлив является их устойчивость к детонации – детонационная стойкость.

Детонацией называется особый ненормальный режим сгорания топлива в двигателе, при котором часть топливной смеси, находящаяся перед фронтом пламени, воспламеняется мгновенно, в результате чего скорость распространения пламени достигает 1500-2599 м/сек. Это приводит к резкому скачкообразному возрастанию давления в цилиндре и возникновению ударной детонационной волны. На режиме детонации мощность падает, расход топлива увеличивается и ускоряется износ деталей.

Мерой детонационной стойкости для карбюраторных двигателей является октановое, а для дизельных двигателей цетановое число. В основе их определения лежит принцип сравнения

испытуемого топлива со смесями эталонных топлив.

Октановым числом (ОЧ) называется условная единица измерения детонационной стойкости,

численно равная содержанию в объемных процентах изооктана в смеси с н-гептаном, которая

детонирует при той же степени сжатия в цилиндре карбюраторного двигателя, что и топливо. При этом октановое число изооктана, мало склонного к детонации, принимается равным 100, а н-гептана, чрезвычайно склонного к детонации, равным 0. Октановое число зависит от класса, молекулярной массы и строения углеводорода.

Октановые числа автомобильных бензинов около 76, авиационные бензины имеют октановое число 100. Для увеличения октанового числа к бензинам добавляют антидетонаторы-

тетраэтилсвинец, например. Введение на 1 кг бензина 4 см3 этиловой жидкости повышает октановое число бензина от 70 до 89 единиц.

Цетановым числом называется условная единица измерения детонационной стойкости, численно равная содержанию в объемных процентах цетана (гексадекана) в смеси с α-

метилнафталином, которая детонирует при той же степени сжатия в цилиндре дизеля, что и топливо. При этом цетановое число цетана С16Н34 принимается равным 100, а α-метилнафталина равным 0.

refac.ru

12. Элементный состав нефти. Физико-химические свойства нефти и газа

Похожие главы из других работ:

Анализ работы УЭЦН на Приобском месторождении

2.4 Свойства и состав нефти и газа

На Приобском месторождении глубинные пробы нефти отбирались пробоотборниками типа ВПП-300 из фонтанирующих скважин при режимах, обеспечивающих приток нефти к точке отбора в однофазном состоянии...

Анализ разработки пласта АЧ31 Равенского месторождения

2.6 Состав и свойства нефти, растворенного газа и воды

Физико-химическая характеристика пластовых нефтей Равенского месторождения изучена на образцах поверхностных (устьевых) проб и на образцах глубинных проб. Пробы исследовались в ОАО Тюменской Центральной лаборатории...

Анализ эффективности применения гидроразрыва пласта для интенсификации притока жидкости на Майском нефтяном месторождении Томской области

2.4 Свойства и состав нефти, газа, конденсата, воды

Пласт Ю13-4 Исследование и анализ физико-химических свойств углеводородов пласта Ю13-4 Майского месторождения проводились на устьевой пробе в скважине 392Р (таблица 2.5.). По результатам анализа...

Анализ эффективности проведения гидравлического разрыва пласта на Ельниковском месторождении

1.4. Свойства и состав нефти, газа, конденсата и воды

Для оценки физико-химических характеристик нефти и газа из продуктив-ных отложений среднего и нижнего карбона отобраны пробы нефти, и газа...

Анализ эффективности проведения соляно-кислотных обработок ПЗП на Югомашевском месторождении

1.4 Свойства и состав нефти и газа

Нефти среднего карбона в пластовых условиях близки по своим свойствам. Из них наиболее легкие, менее вязкие нефти из продуктивной пачки Св3, плотность разгазированной нефти по ней равна 0,867 г/см3, тогда как по остальным пачкам она меняется от 0...

Анализ эффективности системы разработки Вахского нефтяного месторождения (Тюменская область)

2.5 Свойства и состав нефти, газа и воды

Согласно исследованиям пластовой нефти, прежде всего проявляется значительная недонасыщенность нефти газом, в связи с этим наблюдается низкий объемный коэффициент (1,216-1...

Воздействие нефти на гидросферу Земли

1. Химический состав нефти

Прежде чем рассматривать влияние нефти на окружающую среду, стоит рассмотреть её химический состав. Сырая нефть является смесью химических веществ, содержащей сотни компонентов...

Диагностическое обследование и ремонт нефтепровода

1.4 Свойства и состав нефти, газа, конденсата и воды

Характерным для нефтей терригенных отложений нижнего карбона Арланского месторождения является низкий газовый фактор 13 - 18 м3/т, некоторые пробы нефти имеют газовый фактор от 12,0 до 20,3 м3/т и высокое содержание азота...

Мероприятия по интенсификации добычи нефти на Мишкинском нефтяном месторождении

1.5. Свойства и состав нефти газа, конденсата и воды.

Характеристика свойств флюидов, насыщающих продуктивные пласты месторождения, изучена по данным исследований глубинных и поверхностных проб, выполненных в лабораториях ОАО “Удмуртгеология” и института “УдмуртНИПИнефть”...

Обоснование технологии борьбы с асфальтосмолопарафиновымы отложениями на Кравцовском нефтяном месторождении

1.7 Свойства и состав нефти, газа и пластовой воды

Физико-химические свойства нефти, растворенных в нефти газов, свободного газа Самбургского месторождения изучались по данным исследования поверхностных и глубинных проб, выполненных Центральной лабораторией Главтюменьгеологии...

Особенности проведения капитального ремонта скважин при разработке месторождения Жетыбай

1.1.3 Свойства и состав нефти, газа и воды

Контроль над физико-химическими свойствами нефти в пластовых и поверхностных условиях месторождения Жетыбай выполнялся КазНИПИнефть, начиная с периода разведки до 1996 г. В 1992 г...

Применение гидравлического разрыва пласта на Мало-Балыкском месторождении

1.4 Свойства и состав нефти, газа и воды

Компонентный состав пластовой и разгазированной нефти, а также нефтяного газа определялся методом газожидкостной хроматографии. Свойства пластовой нефти пластов группы АЧ1-3 представлены в таблице 1.5 [4]. Как видно из таблицы...

Пробная эксплуатация залежи нефти на месторождении Северный Нуралы

2.3.2 Компонентный состав газа и пластовой нефти

В таблице 2.3.3 и 2.3.4 приведены результаты определений компонентного состава нефтяного газа и пластовой нефти, накопленные за период разведки и пробной эксплуатации месторождения...

Физико-химические свойства нефти и газа

13. Фракционный состав нефти

Нефть и нефтепродукты обычными методами перегонки невозможно разделить на индивидуальные соединения. Это делается путем перегонки на отдельные части, любая из которых является менее сложной смесью. Такие части называют фракциями...

Физико-химические свойства нефти и газа

14. Групповой химический состав нефти

Углеводороды, составляющие основу нефти и горючих газов, представлены множеством индивидуальных соединений. Химический состав нефти полностью не известен, но уже установлено 425 углеводородных соединений...

geol.bobrodobro.ru

Химический элементный и углеводородный состав нефтей

    Химический состав фракций нефти, перегоняющейся выше 300 °С, очень сложен. Помимо высокомолекулярных (в основном, гибридных) углеводородов в масляных фракциях присутствуют кислородные, сернистые и смолистые вещества, а также твердые парафины. Комбинируя различные способы разделения, прежде всего отделяют твердые парафины и смолистые вещества. Дальнейшее разделение на более узкие фракции возможно путем вакуумной разгонки, адсорбции на различных сорбентах и другими методами. Полученные тем или иным путем узкие фракции подвергают затем детальному исследованию. Определяют их элементарный состав, молекулярную массу, плотность, показатель преломления, вязкость, анилиновую точку, температуру застывания. Рассчитывают удельную рефракцию и интерцепт- рефракции. По молекулярной массе и элементному составу выводят эмпирические формулы углеводородных рядов. [c.68]     Химический состав нефти в значительной степени уже определяется ее элементным составом. Так как многие нефти по элементному составу более чем на 99% состоят из углерода и водорода, то их главной частью Являются углеводороды. Подавляющее большинство нефтяных углеводородов имеет предельный характер, это уже резко ограничивает выбор возможных углеводородных рядов парафины или нафтены. [c.7]

    В справочнике представлены физико-химические характеристики нефтей, их элементный состав, углеводородный состав газов, растворенных в нефтях, данные о потенциальном содержании фракций н. к. — 450—500 °С, качестве товарных нефтепродуктов или их компонентов, приведены характеристики дистиллятов, которые могут служить сырьем для каталитического риформинга и каталитического крекинга, и остатков — сырья для деструктивных процессов. В книге содержатся также данные о групповом углеводородном составе фракций н. к. — 450—500 °С и индивидуальном составе бензиновых фракций. [c.4]

    Знание компонентного, группового химического, элементного, фракционного состава нефти играет определяющую роль в выборе оптимальной технологии ее переработки. Однако следует учитывать и состав газов и газоконденсатов, так как добываемая нефть содержит растворенные газы — попутные газы. Наряду с нефтяными и газовыми месторождениями имеется и другое ценное углеводородное сырье — газоконденсаты, которые перерабатываются как отдельно, так и вместе с нефтью. [c.29]

    В последние годы проявляется большой интерес к сераорганическим соединениям, содержащимся в высококипящих дистиллятах. Уже при исследовании их углеводородной части отчетливо прослеживается различие и многообразие химического строения молекул, которое значительно усиливается при переходе к гетероорганическим соединениям. Дистилляты, выкипающие выше 300° С, отличаются как химической, так и физической неоднородностью для них характерно усреднение и сближение элементного состава и свойств составляющих компонентов 24]. В связи с бурным развитием вторичных процессов в нефтепереработке и использованием составляющих нефти в качестве химического сырья, а также с возрастающей потребностью в высококипящих топливах и маслах знание природы и распределения основных функциональных групп ОСС приобретает в настоящее время все больший научный и практический интерес. Одновременно возрастает роль физических и физико-химических методов, которые, не вызывая существенных изменений в структуре молекул, позволяют изучать состав наиболее тяжелых фракций нефти. Оказалось, что для исследования сераорганических соединений высококипящих дистиллятов нефти неприменимо большинство традиционных методов, успешно используемых при изучении состава сераорганических соединений средних нефтяных дистиллятов. [c.11]

    Битумы представляют собой слолуглеводородных соединений нефти и их кислород-, серо-, азот- и металлсодержащих производных. Элементный состав битумов колеблется в следующих пределах (в % масс.) углерода 80—85, водорода 2—8, кислорода 0,5—5, азота до 1, серы до 7%. Он зависит от природы нефти, состава исходного сырья — нефтяных остатков и от технологии его производства. Ниже приведена применяемая в СССР и распространенная в зарубежных странах методика определения группового химического состава битумов.  [c.279]

    Квалиф1щировапиое использование высококипящих фракций нефти требует знания количественных характеристик их углеводородного состава и природы гетероатомных функций, отрицательно влияющих на различные стадии каталитических процессов переработки. Для таких высокомолекулярных соединений нефти уже не приходится говорить о молекулярном уровне, индивидуальном составе. Для характеристики этих не поддающихся разделению смесей используется еще одна форма отражения химической природы вещества — структурно-групповой состав. Это понятие отражает рассчитываемые каким-либо способом количественные распределения атомов между различными структурными фрагментами насыщенных и ароматических циклов, гетерофункций и т. д. в условной средней молекуле , обладающей таким же элементным и функциональным составом, ка-н ущейся молекулярной массой и спектральными характеристиками, как и анализируемая смесь. [c.50]

    Нефтяные остатки, кипящие при температуре вьппе 675 °С, разделяли на кислоты, основания, нейтральные азотистые соединения, насьпценные и ароматические углеводороды. Для этого образец нефтяного остатка (20 г) растворяли в циклогексане и вводили в стеклянную колонку (1,4 X 119 см), заполненную анионитом. Непрореагировавшую часть образца удаляли промывкой колонки циклогексаном (200 мл) в течение 12 ч с рециркуляцией растворителя. Кислоты удаляли обработкой колонки смесью бензола (60%) и метанола (40%). Затем анионит удаляли из колонки и экстрагировали смесью бензола (80%) и метанола (20%), насьпценной СО . Применяемый метод позволял получить три фракции кислот. Подобным же образом удаляли основания. Затем 10 г остатка, не содержащего кислот и оснований, разделяли на колонке с глиной, содержащей 0,7-2% РеС1з. После удаления непрореагировавшего остатка десорбировали нейтральные азотистые соединения вначале 1,2-дихлорэтаном, а затем смесью бензола (45%), воды (5%) и спирта (50%), получали таким образом две фракции нейтральных азотистых соединений. Оставшуюся после удаления неуглеводородных соединений углеводородную часть остажа разделяли на силикагеле на насыщенные и ароматические углеводороды. Используя описанную схему разделения и последующий анализ выделенных фракций методами Ж- и масс-спектрометрии, хроматографии и элементного анализа на S, N, О, Д. МакКей и др. изучили химический состав остаточных фракций и тяжелых дистиллятов нефтей Калифорнии, Ирана, Канады [113]. [c.129]

chem21.info


Смотрите также