МОДУЛЬ 3. Углеводороды нефти и газа. Углеводороды нефти и газа


МОДУЛЬ 3. Углеводороды нефти и газа

ТОП 10:

Лекция № 6

 

Алканы нефти

План лекции:

1. Газообразные алканы

2. Жидкие алканы

3. Твердые алканы

4. Физические и химические свойства алканов

 

Алканы присутствуют во всех нефтях и являются одной из основных составных частей нефти. По фракциям алканы распределяются неравномерно, концентрируясь главным образом в нефтяных газах и бензиново-керосиновых фракциях. В масляных дистиллятах их содержание резко падает. Для некоторых нефтей характерно полное отсутствие алканов в высококипящих фракциях. Алканы бывают газообразные (СН4 – С4Н10), жидкие (С5Н12 – С16Н34) и твердые (С17Н36 и выше).

Газообразные алканы. Представление о нефти будет неполным, если мы не упомянем ее ближайших «родственников», и прежде всего, углеводородные газы. Вообще все газы Земли делятся на углеводородные, углекислые и азотистые. Нас интересует углеводородный газ, который может образовывать самостоятельные скопления в земной коре или же встречаться вместе с нефтью. УВ-ый газ (или просто газ) представляет собой смесь нескольких газов. До 95% и более этой смеси составляет метан (СН4), присутствуют этан (С2Н6), пропан (С3Н8), бутан (С4Н10) и т.д.

В составе УВ-ых газов могут быть также углекислота, азот, аргон, криптон, гелий, сероводород, аммиак и даже свободный водород. Самая ценная примесь – гелий. Даже 0,1% его содержании достаточно, чтобы организовать промышленную разработку. А в газах некоторых месторождений содержание гелия достигает 2% (например, месторождение Панхэндл-Хьюготон, США). Иногда УВ-ый газ включает значительное количество сероводорода (15%, месторождение Лак, Франция). Разработка таких залежей требует особого оборудования, поскольку обычные металлические трубы быстро разрушаются под действием сероводорода. В то же время можно извлечь из газов серу, которая является ценным химическим сырьем. В зависимости от месторождений УВ-ые газы бывают трех видов: природные (чисто газовые), попутные (газы нефтяных месторождений) и газоконденсатные ( конденсат – смесь УВ-ов – пентан и более высоких гомологов метана).

Жидкие алканы.Углеводороды С5 – С15 - представляют собой жидкие вещества. Они неравномерно распределены по фракциям нефти. При разгонке нефти алканы, начиная от пентана и кончая деканом, а также все их изомеры попадают в бензиновую фракцию (до 1800С). Проведенные исследования показывают, что жидкие алканы состава С5 – С9 имеют в основном нормальное или слабо разветвленное строение. В настоящее время в бензинах различных нефтей найдены все возможные изомеры С5, С6 и С7, 17 октанов, 24 нонана и некоторые деканы. Исследовать углеводородный состав средних фракций нефти (180-3500С) оказалось значительно труднее. Они отличаются высоким содержанием серосодержащих соединений, смолистых веществ, парафинов. Поэтому фракцию 180-3500С разделили на дробные фракции: 180-200, 200-300 и 300-3500С и исследовали каждую фракцию отдельно. На основании анализа керосиновых фракций 77 отечественных и зарубежных нефтей показано, что в них присутствуют десять изомеров декана. Из УВ-ов С11 и С16 в этих фракциях найдены ундекан, додекан, три- и тетрадекан, пентадекан и гексадекан (цетан). В 60-х годах в нефти были обнаружены УВ-ы изопреноидного строения (алканы разветвленного строения).

К ним можно отнести: 2,6-диметилалканы (С5-С13), 3,7-диметилалканы (С11, С12, С14), пристан, фитан, ликопан и др. Их содержание в нефтях колеблется в пределах 3-4% на нефть, а иногда и выше. Содержание жидких алканов в различных нефтях изменяется в широких пределах – от 10 до 70%. Среди казахстанских нефтей наиболее богаты жидкими алканами нефти Жылыойского района (месторождение Кемерколь, Котыртас), а также нефти месторождений междуречья Урала-Волги (Камышитовое Юго-Восточное, Мартыши, Жанаталап Вост.). В нефтях перечисленных месторождений содержание жидких УВ-ов (алканов) составляет 60-70%.

Твердые алканы. Начиная с гексадекана С16Н34 алканы являются твердыми веществами, входящими в состав нефтяных парафинов и церезинов. Деление твердых УВ-ов на парафины и церезины было сделано на основании различия кристаллической структуры этих УВ-ов, их физических и химических свойств. Твердые парафины присутствуют во всех нефтях, но чаще в небольших количествах (от десятых долей до 5%). В типично парафинистых нефтях их содержание повышается до 7-12%. Исключительными по высокому содержанию твердых парафинов (15-25%) являются нефти месторождений Жетыбай и Узень (полуостров Мангышлак). Твердые парафины находятся в нефтях в растворенном или взвешенном кристаллическом состоянии. Нефтяные парафины представляют собой смесь преимущественно алканов разной молекулярной массы. При перегонке мазута в масляные фракции попадают парафины, имеющие состав С16-С35. В гудронах концентрируются более высокоплавкие УВ-ы С36-С53. Количество возможных изомеров для этих УВ-ов огромно. Так, уже гексадекан имеет 10359 изомеров. Как показали многочисленные исследования, около половины всех твердых парафинов имеет нормальное строение, а остальные представлены малоразветвленными структурами с небольшим числом боковых цепей (в основном, метильные и этильные группы). Церезины – это твердые органические вещества с циклической структурой, более высокомолекулярные и высокоплавкие, чем парафины. Основным компонентом церезинов являются нафтеновые УВ-ы, содержащие в молекулах боковые цепи как нормального, так и изостроения с преобладанием последних. Церезины выделяют либо из остаточных нефтепродуктов, либо из горючего материала – озокерита.

Свойства алканов. Физические свойства. Т. к. алканы насыщены водородом, то они имеют минимальные значения плотности и показателя преломления по сравнению с углеводородами других классов. Нормальные углеводороды имеют наивысшие температуры кипения и наибольшую плотность, а наиболее разветвленные – низшие значения температуры кипения и плотности. Например, твердые алканы имеют высокие температуры плавления, температуры кипения, большой молекулярный вес. Плотность парафинов в твердом состоянии лежит в пределах от 865 до 940, в расплавленном – от 777 до 790 кг/м3. Молекулярные массы парафинов лежат в пределах от 300 до 450, а церезинов – от 500 до 750. Физические свойства церезинов во многом сходны со свойствами нормальных УВ-ов. Показатель преломления для церезинов значительно выше, чем для парафинов. Химические свойства. В химическом отношении алканы характеризуются отно-сительно высокой устойчивостью к воздействию большинства сильнодействующих реагентов. В нефтепереработке наибольший интерес представляют реакции окисления, термического и термокаталитического превращения и галогенирования. Вырабатываемые на НПЗ парафины и церезины бывают жидкие и твердые. Жидкие парафины получают карбамидной или адсорбционной депарафинизацией дизельных фракций. Используют их для получения белково-витаминных концентратов, синтетических жирных кислот и ПАВ. Твердые парафины вырабатывают при депарафинизации дистиллятных масляных фракций. Используются для пропитки бумаги, в производстве спичек, свечей, моющих средств, ПАВ и пластичных смазок. Подразделяют на технические, высокоочищенные и парафины для пищевой промышленности. Церезины получают депарафинизацией остаточных масляных фракций или обработкой природных озокеритов. Применяют их в производстве смазок, вазелинов, мастик, копировальной бумаги, в качестве изоляционных материалов в электротехнике.

 

Контрольные вопросы:

1. Каково содержание алканов в нефтях и попутных газах?

2. Расскажите об углеводородных газах (природные, попутные и газы газоконденсатных месторождений).

3. Назовите алканы легких и средних фракций нефти.

4. Что вы знаете о парафинах и церезинах?

5. Каковы физические и химические свойства алканов?

 

Литература:

 

1. Химия нефти и газа. Под ред. Проскурякова В.А., Драбкина А.Е. -Л., Химия, 1989.

 

Лекция № 7

Циклоалканы нефти

План лекции:

1. Моно- и полициклические циклоалканы.

2. Физические и химические свойства циклоалканов

3. Методы получения циклоалканов

 

Термин «циклоалканы» (нафтены, цикланы) ввел Марковников в 80-х годах прошлого столетия. Они преобладают по своему содержанию во многих нефтях над остальными классами УВ-ов (их массовое содержание в нефтях колеблется от 25 до 75%). Циклоалканы входят в состав всех нефтей и присутствуют во всех фракциях. Их содержание растет по мере утяжеления фракций. Только в высококипящих масляных фракциях их количество уменьшается за счет увеличения ароматических структур.

Циклоалканы подразделяются на моноциклические (с одним циклом) и полициклические (с несколькими циклами). Простейшие цикланы – циклопропан и циклобутан и их гомологи в нефтях не обнаружены. Моноциклические циклоалканы ряда СnН2n широко представлены в нефтях циклопентановыми и циклогексановыми структурами. В бензиновых фракциях различных нефтей обнаружено более 50 индивидуальных представителей этого класса УВ-ов с числом углеродных атомов С5-С10. В значительных количествах в нефтях присутствуют: циклогексан, метилциклогексан, диметильные гомологи циклопентана. В нефтях также присутствуют циклоалканы с числом углеродных атомов в цикле более 6. Обнаружены циклогептан, метилциклогептан и различные бициклические структуры с внутренними углеродными мостиками. В керосиновых и дизельных фракциях наряду с гомологами циклогексана присутствуют бициклические циклоалканы (общая формула СnН2n-2) и полициклические циклоалканы с числом циклов максимально до 6 (общая формула СnН2n-4 (6,8,10).. Во многих нефтях найден декалин, первый представитель ряда бициклических циклоалканов с конденсированными шестичленными кольцами, а также его ближайшие гомологи. Неконденсированные циклоалканы представлены следующими соединениями: гомологами дициклопентила, циклопентилциклогексида, дициклогексида. Количество углеродных атомов в боковых цепях циклоалканов может быть от 3-10 в средних и до 20-28 в высококипящих фракциях нефти. В некоторых нефтях обнаружен твердый полициклический циклоалкан – адамантан. Он имеет кристаллическую решетку алмаза и плотность выше 1 (1,07г/см3).

Свойства циклоалканов. Температуры кипения циклоалканов выше температуры кипения алкенов или алканов с тем же числом атомов углерода в молекуле. Плотность соединений этой группы выше плотности соответствующих н-алканов, но ниже плотности аренов. По физическим и химическим свойствам циклоалканы можно условно разделить на следующие группы: с малыми (С2-С4), обычными (С5, С6, С7), средними (С8-С12) и большими циклами (>С12). Многие химические свойства циклоалканов напоминают свойства алканов. Основные реакции циклоалканов: действие азотной кислоты, окисление, пербромирование, замещение, термическое воздействие, каталитическое превращение циклоалканов. Циклоалканы С5 и С6 достаточно устойчивы, однако под влиянием хлорида и бромида алюминия подобно алканам претерпевают изомеризацию. Так, циклогексан превращается при 30-800С в метилциклопентан. Окислением циклогексана кислородом получают смесь циклогексанола и циклогексанона, а окислением этой смеси – адипиновую кислоту.

Циклоалканы находят широкое применение в промышленности. Процесс выделения индивидуальных соединений этой группы из нефти сложный и дорогой, поэтому их получают синтетическими методами. Циклогексан получают гидрированием бензола на никелевом катализаторе при 140-2000С и давлении 1-5 МПа. Циклогептан синтезируют из циклопентадиена и ацетилена пиролизом первичного аддукта и последующим гидрированием циклогептадиена. Тетралин и декалин получают гидрированием нафталина с никелевым катализатором соответственно в паровой и жидкой фазах.

 

Контрольные вопросы:

1. Каково содержание циклоалканов в нефтях?

2. Назовите представителей моно- и полициклических циклоалканов нефти.

3. Каковы физико-химические свойства циклоалканов?

4. Какими методами получают циклоалканы?

 

Лекция № 8



infopedia.su

Углеводородный и химический состав нефти и газа

    В состав нефти, ее средней гипотетической молекулы , входят следующие элементы С, Н, 5, М, О и металлы. При этом основными структурными элементами являются С и И, так как нефть состоит преимущественно из углеводородов. Содержание углерода в нефтях изменяется в пределах 83—87%, водорода— 12—14%. Углерод и водород определяют физические свойства и химический состав нефти и нефтепродукта. Горючие ископаемые — газ, нефть и уголь — отличаются друг от друга соотношением в их составе углерода и водорода. Из них наиболее обеднен водородом уголь, и поэтому уголь является твердым веществом. Агрегатное состояние различных углеводородных продуктов зависит от атомного соотношения водорода и углерода, которое приведено ниже  [c.74]     ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА И ГРУППОВОЙ УГЛЕВОДОРОДНЫЙ СОСТАВ НЕФТЕЙ И НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ [c.21]

    УГЛЕВОДОРОДНЫЙ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕФТИ И ГАЗА [c.22]

    Техника и стоимость перевода других видов топлива в газы, взаимозаменяемые с природным газом, варьируются в очень широких пределах и зависят главным образом от свойств сырья и, следовательно, простоты его газификации. Качественный заменитель можно получать практически из любого ископаемого топлива, например из угля, сырой нефти или любой углеводородной фракции этих сырьевых материалов. В то же время сложность и стоимость процесса переработки будут значительно меньше, если относительная молекулярная масса топлива будет низкой, а химический состав его простым. Легкие углеводороды, например сжиженный нефтяной газ, лигроин, газовый конденсат или реактивное топливо, в определенных условиях можно газифицировать довольно просто с помощью пара. Более тяжелые фракции реагируют в таких условиях хуже и для инициирования процесса газификации, как правило, требуют наличия свободного водорода, получаемого во вспомогательном блоке. [c.20]

    Углеводородная часть заводских газов представлена и собственно газами и парами легких бензиновых углеводородов (С4—С5 и выше), так как последние в обычных условиях переработки нефти конденсируются не полностью. Химический состав таких газо-паровых смесей очень разнообразен. Он меньше зависит от состава перерабатываемого сырья и больше от технологи- [c.241]

    В целом в США объем дополнительной добычи за счет закачки углеводородных газов в 1984 г. составил 2295 м /сут. Перспектива применения метода в значительной степени зависит от цен на нефть и углеводородные газы. Состав закачиваемых газов помимо технологических обстоятельств зависит от соотношения цен на отдельные компоненты (метан, пропан, бутан). При сохранении существующего удельного веса данного метода среди всех физико-химических методов ПНО объем дополнительной добычи за счет закачки ГВД составил в 1988 г. 1800 м /сут, в 1993 г. — 3100 м сут (прогноз). [c.81]

    Описаны физико-химические свойства нефтей, их элементарный состав, углеводородный состав газов, растворенных в нефтях, потенциальное содержание фракций, выкипающих от н. к. до 450—500 °С, качество товарных иефт продуктов или их компонентов, приведена характеристика дистиллятов, которые могут служить сырьем для каталитического риформинга и каталитического крекинга, и остатков как сырья для термоконтактного крекинга или коксования. [c.2]

    В качестве процессов, углубляющих переработку нефти и повышающих выход светлых нефтепродуктов и углеводородного сырья для химической промышленности, приняты термоконтактный крекинг мазута, поступающего с установок АТ, и гидрокрекинг смешанного дистиллятного сырья первичного п вторичного происхождения, поступающего с установки ТКК. Включение в состав завода установки ТКК исключает необходимость строительства установки вакуумной перегонки мазута даже в том случае, если целесообразна глубокая переработка нефти. Процессы ТКК и гидрокрекинг, а также гидроочистка продуктов ТКК — фракций бензина и дизельного топлива — являются секциями одной мощной комбинированной установки (КУ № 3). В состав КУ включена также установка по производству водорода, использующая в качестве сырья сухие газы ТКК и рассчитанная по мощности на полное удовлетворение потребностей в водороде секций гидроочистки и гидрокрекинга. [c.96]

    В справочнике представлены физико-химические характеристики нефтей, их элементарный состав, углеводородный состав газов, растворенных в нефтях, данные о потенциальном содержании и. 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 составе бензиновых фракций. [c.4]

    Жидкие углеводородные фракции, начиная от газового бензина до газойлей, имеют различный фракционный и химический состав в зависимости от состава исходной нефти или природного газа, способов и режимов их переработки. [c.92]

    В зависимости от химического состава различают предельные и непредельные газы. Предельные углеводородные газы получаются на установках перегонки нефти и гидрокаталитической переработки (каталитического риформинга, гидроочистки, гидрокрекинга) нефтяного сырья. В состав непредельных газов, получающихся при термодеструктивной и термокаталитической переработке нефтяного сырья (в процессах каталитического крекинга, пиролиза, коксования и др.),входят низкомолекулярные моно-, иногда диолефины как нормального, так и изостроения. [c.243]

    В табл. II-1, П-5 приведены основные физико-химические свойства насыщенных углеводородных газов (ал-канов). В табл. П-2 приведены свойства неуглеводородных компонентов, содержащихся в природном и попутном газах. Свойства и химические формулы сероорганических соединений, входящих в состав природного газа и нефти, даны в табл. П-З. Качество стабильного конденсата и нефти характеризуется физико-химическими свойствами отдельных углеводородов, приведенными в табл. П-5. В процессе переработки газового конденсата и нефти образуются непредельные углеводороды (алкены), свойства которых приведены в табл. П-4. [c.25]

    Углеводородные потоки поднимаются из очагов генерации углеводородов, где нефтегазоматеринские породы находятся в зонах с температурой от 100°С и больше. Если процесс погружения бассейна достаточно длителен и(или) прерывист, то в его разрезе появляется несколько уровней очагов генерации, проявлявшейся в разное время. Над ними могут располагаться несколько этажей размещения залежей углеводородов. Если внизу состав нефтей и газа будет соответствовать составу генерировавшего их ОВ сопряженного с ними очага генерации, то в более высоко расположенных скоплениях нефти и газа их химический состав будет определяться смешением углеводородов, мигрировавших из различных очагов, расположенных ниже. [c.400]

    По физико-химическому составу содержание пластового флюида в коллекторе может быть разнообразным и зависит от соотношения углеводородной и водной фаз и состава коллектора. Химический состав как углеводородной, так и водной фаз колеблется в широких пределах. Так, нефть и газ представляют смесь углеводородов парафинового, нафтенового и ароматического рядов. Обычно преобладают метановые и нафтеновые углеводороды. Химический состав вод нефтяных и газовых месторождений характеризуется преобладанием хлоридов натрия, калия, магния, кальция, содержанием сульфатов, йода, брома, бора, солей нафтеновых кислот наличием растворенных газов — углекислоты, метана, сероводорода, азота, реже гелия и аргона. [c.82]

    Состав и свойства газов. К газообразным топливам относятся природные и попутные газы газы, получаемые при переработке нефти, генераторные газы, коксовый газ, доменный газ и др., которые можно использовать как топливо и сырье химической промышленности. Особенно ценным сырьем для химического синтеза служат такие углеводородные газы, как природные, попутные и газы нефтепереработки — крекинга, риформинга, пиролиза. Состав природных и попутных газов очень разнообразен и зависит от условий залегания, добычи и т. п. Состав газов некоторых месторождений СССР приведен в табл. 12. [c.178]

    Химический состав. Главные элементы, из которых состоят все компоненты нефти,— углерод и водород. Содержание углерода и водорода в различных нефтях колеблется в сравнительно узких пределах и составляет в среднем для углерода 83,5—87 % и для водорода 11,5—14 7о- По высокому содержанию водорода нефть занимает исключительное положение среди остальных горючих ископаемых, кроме углеводородных газов. [c.18]

    Если же включить в состав завода установки коксования, каталитического крекинга, каталитического риформинга, алкилирования изобутана бутиленами и полимеризации пропиленовой фракции крекинг-газов, то можно получить автомобильный бензин (до 205° С) с октановым числом 72, а выход его составит 30,5% на нефть. При этом же варианте переработки нефти на заводе получится около 6,4% на нефть ценных углеводородных газов, которые можно использовать как сырье для химической промышленности (не считая 0,6% сероводорода для производства элементарной серы или серной кислоты). [c.12]

    Природными источниками алканов являются нефть, попутные нефтяные газы и природный газ. Наибольшее значение имеет нефть. Нефть представляет собой сложную смесь органических соединений, в основном углеводородов. В ней также содержатся в небольшом количестве кислород-, азот- и серосодержащие соединения В зависимости от месторождения нефти углеводородный состав может быть представлен как алканами, так и другими группами углеводородов Нефть используется как топливо и ценное сырье для химической промышленности. [c.55]

    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]

    Газы. Наша страна обладает большими ресурсами различных газов попутными и природными (запасы которых достигают 60 триллионов кубических метров), газами, поступающими с нефтеперерабатывающих заводов (нефтезаводскими) искусственными, получаемыми в результате переработки различных твердых топлив газами подземной газификации углей коксовыми, доменными и др. Наиболее ценное топливо и химическое сырье — попутные, природные и нефтезаводские газы. В их состав входят главным образом углеводороды. Углеводородные газы, сопутствующие нефти, принято называть попутными газами. Большинство попутных углеводородных газов, добываемых из нефтяных месторождений, содержит смесь предельных углеводородов. [c.295]

    Газы с наибольшей теплотой сгорания образуются при нагреве нефтяного сырья и в результате различных деструктивных технологических процессов. В зависимости от процесса пере- аботки углеводородного сырья состав этих газов изменяется. Так, газ установок прямой перегонки нефти содержит 7—10% )Онана и 13—30% бутана, газ установок термокрекинга богат метаном, этаном н этиленом, газ установок каталитического крекинга — бутаном, изобутиленом и пропиленом. Многие из перечисленных газов служат ценным сырьем для химической н )омышленностн. Для нефтезаводских газов, полученных из сернистого сырья, характерно значительное содержание сернистых соединений и, в частности, сероводорода. Присутствие его в нефтяном газе крайне нежелательно, так как он вызывает интенсивную коррозию и очень токсичен. Поэтому на многих заводах газы подвергают мокрой очистке растворами этанолами-нов, фенолятов, соды и др. [c.110]

    Технология пиролиза разработана непосредственно для коксования углей в металлургический кокс и для преобразования углеводородных фракций при переработке нефти [203, 204]. Совершенствование установок для сжигания бытового мусора привело к возникновению таких методов пиролиза, которые позволяют получать горючие, безвредные для окружающей среды газы значительно уменьшаются объемы выбросов. Однако получаемые при этом пиролизные масла имеют очень сложный состав, содержат большое количество воды, термически нестабильны и по этим причинам не пригодны для использования в качестве химического сырья [205—210]. [c.148]

    Рассмотренный материал по микробиологическому окислению нефтей нуждался в дополнительных доказательствах того, что нефти типа Б были когда-то нефтями типа А , т. е. они содержали н.алканы и утратили свое химическое лицо вследствие процессов биодеградации. Такие данные были получены при исследовании продуктов пиролиза асфальтенов [31—33]. Было найдено, что асфальтены — остатки не превратившегося в нефть керогена — содержат информацию о всех типах структур, характерных для данной нефти и образовавшихся при ее генезисе. Это оказалось ценным, особенно после того, как было доказано, что углеводородная часть асфальтенов не подвержена микробиологическому окислению [32, 33]. При нагреве (300° С) в течение нескольких часов асфальтены образуют углеводороды ( 20%), газ и нерастворимый в обычных растворителях пиро-битум. Образующиеся углеводороды можно исследовать обычными способами (ГЖХ и масс-спектрометрия). Анализируя углеводороды, полученные из асфальтенов нефтей типа Б, можно определить первоначальный химический состав этой нефти, в том числе такие важные геохимические показатели, как распределение нормальных алканов и изопреноидов, соотношение пристан/фитан, и относительное распределение стеранов и гопанов [33, 34]. [c.247]

    Бензины, получаемые при прямой перегонке нефтей и фрак-ционировке естественных углеводородных газов, не всегда могут иметь химический состав (зависит от природы исходного сырья), который обеспечил бы достаточную антидетонационную стойкость бензинов. Некоторое увеличение антидетонационной стойкости бензинов достигается добавлением к ним небольшого количества антидетонатора, чаихеъсето тетраэтилсвинца [РЬ(С2Н5)4] в виде этиловой жидкости. Такие бензины называются этилированными. Важным средством повышения антидетонационной стойкости является применение разнообразных методов производства бензина, позволяющих коренным образом изменять его химический состав. [c.41]

    Обычно углеводородные газы, получаемые при деструктивпой переработке нефти, состоят нз алканов и алкенов до включительно. Водород — также постоянный компонент газов переработки. В отдельных специальных случаях в состав углеводородов газа входят бутадиен и иногда этин (ацетилен) и его гомологи. В табл, 56 даны физические свойства компонентов газа. Основное сырье для химической переработки — непредельные углеводороды. По масштабам производства на первом месте стоит выработка компонентов моторного топлива. Для получения полимерного бенйина используются бутены и пропен для изооктана — изобутен с добавкой нормальных бутенов для производства алкилбензинов — изобутан и алкены от jHg и выше, преимущественно бутены для алкилирования бензола — этен и пропен для производства нео-гексана — изобутан и этен. [c.335]

    С по1Мощью ускоренного метода, включающего приемы микроанализа и основанного на широком применении хроматографии, в том числе газо-жидкостной, был изучен состав 59 нефтей промышленных месторождений Сахалина. Помимо этого масс-спектрометрическим методом исследован групповой химический состав 48 бензино-лигроиновых погонов этих же нефтей и с помощью спектров комбинационного рассеяния света определен индивидуальный углеводородный состав бензинов пяти нефтей. [c.5]

    Газы пласта II содержат пентановую фракцию в количестве 4%, или 122 г/ж пропан-бутановую фракцию — в количестве 7,5%, или 165 г/ж . По химической природе эти газы относятся к углеводородно-метановому типу. В табл. 46 приведен состав газов, растворенных в нефтях некрасовского и паромайского месторождений (по данным ВНИИНП). [c.72]

    Анализ имеющихся материалов указывает на сопряженность эмиграции, миграции и условий формирования залежей нефти и газа. Это находит подтверждение и в закономерностях изменения химического состава газов в ряду газы рассеянного ОВ газы подземных вод- газы нефтегазовых скоплений. Сорбированные газы ОВ нефтематеринских пород состоят из метана и его гомологов, причем доля гомологов в источнике миграции может составлять более 50%. Отмечается высокая концентрация углекислоты. Для газоматеринских пород (арконовый тип ОВ) состав сорбированных газов преимущественно метановый, но и в этом случае содержание гомологов метана значительно— 10—20%. А в составе водорастворенных углеводородных газов [c.81]

    До самого конца жизни проф. 3. И. Сюняев активно работал — в 1999 г. его последний аспирант А. В. Бобичев защитил кандидатскую диссертацию, посвященную совершенствованию технологии производства синтетических алмазов из нефтяного сырья. По инициативе проф. 3. И. Сюняева в Москве (1997 г.), а потом в Уфе (2000 г.) были организованы и проведены международные симпозиумы Наука и технология углеводородных дисперсных систем . Он мечтал о том, что этот симпозиум станет постоянно действующим и регулярным, а студентам различных факультетов нефтегазового профиля будут читаться дисциплины по теории и технологии НДС. После его доклада на I Международном Симпозиуме по коллоидной химии в нефтедобыче в Рио-де-Жанейро (1995 г.), он был немедленно приглашен в состав Оргкомитета. Как показывает жизнь, он смотрел далеко вперед. Сейчас идет подготовка к проведению следующего симпозиума. В РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина на факультете магистерской подготовки читается курс Современные представления о НДС и предполагается открыть прием в аспирантуру по специальности Коллоидная химия и физико-химическая механика . [c.181]

    Модель вытеснении нефти в ГНПК физико-химическими агентами состоит из уравнений баланса для воды, нефти, реагентов, солей и уравнений фильтрации. Модель трехфазной (нефть, вода, газ) двумерной многокомпонентной фильтрации в глиносодержащем пласте описывает неизотермическую фильтрацию Л + 1 компонентной смеси, состоящей из углеводородных, неуглеводородных (азот, двуокись углерода, сероюдород) и водного компонентов. Фильтрующиеся фазы находятся в состоянии локального термодинамического равновесия. Независимыми искомыми функциями являются давление и суммарный мольный состав смеси, температура и концентрация соли. [c.39]

    Из данных табл. 2 следует, что наибольший выход синтетической нефти наблюдается по месторождению Шиликты, а выход газа и кокса — по месторождению Мортук. Состав газообразных продуктов, полученных из нефтебитумных пород, представлен в табл,3, Из данных табл. 3 видно, что в составе газов крекинга преобладают метан, этан, пропан, изопентан. Полученные газы, очищенные от соединений серы, могут использоваться в качестве дополнительного источника углеводородного сырья и в химической промышленности. Синтетическая нефть и газообразные компоненты иа процесса термокаталитичео-кого крекирования НБП, являются ценными продуктами для нефтехимического синтеза. [c.6]

    Не менее важной задачей технического анализа является про-изводственно-технологическая оценка исходного сырья сырой нефти, дистиллятных и остаточных нефтяных продуктов, природного, попутного и промышленных углеводородных газов. Производственно-технологическая оценка проводится главным образом по физико-химическим показателям, характеризующим состав и свойства сырья. [c.4]

    На рис. 3 и 4 представлены принципиальные схемы перспективных НПЗ для переработки ромашкинской нефти при минимальной (тип I) и максимальной (тип П1) глубине переработки. Минимальная глубина переработки ромашкинской нефти (отбор светлых продуктов 40,7%) обеспечивается включением в схему завода только комбинированных установок № 1 и № 2, имеющих в своем составе АТ и соответствующие секции процессов вторичной переработки светлых продуктов. При необходимости увеличения глубины переработки нефти в состав завода включаются одна (НПЗ тип П) или две (НПЗ — тип III) установки ТКК. В тех случаях, когда за счет переработки мазута желательно значительно увеличить производство углеводородных газов для химической переработки и вырабатывать сырье для производства сажи, одна из двух установок ТКК может быть заменена установкой высокотемпературного термоконтактного крекинга — ВТТКК. Такой метод подхода к выбору глубины переработки нефти, а вместе с этим и материального баланса завода, определяемого районами строительства, представляется весьма целесообразным и вполне реальным при проектировании перспективных НПЗ. [c.98]

chem21.info

Углеводороды нефти, газа, твердых горючих ископаемых.

Закономерности их образования.

Подавляющее большинство природных органических соединений сосредоточено в составе твердых природных энергоносителей, традиционно называемых твердыми горючими ископаемыми (ТГИ). Массовая доля углерода в их веществе составляет примерно от пятидесяти до почти ста процентов, остальная часть – это водород и кислород, а также некоторое количество гетероатомов. В настоящее время общепризнано, что все ТГИ образовались в результате превращений остатков отмерших живых организмов, в первую очередь, растительных. Состав и свойства всего набора ТГИ очень сильно варьируют в зависимости от химического состава исходных растений, геологического возраста месторождения, условий преобразования остатков растений в течение длительного времени. Практически невозможно получить полностью идентичные образцы ТГИ даже в пределах одного месторождения.

Запасы жидких и газообразных горючих ископаемых менее значительны, но их энергетическая ценность вполне сопоставима с ценностью углей, а возможности химической переработки неизмеримо большие. При атмосферном давлении в жидком состоянии находится нефть, в газообразном ‑ природный газ. Границы между химическими составами и свойствами этих природных образований достаточно условны. Разные агрегатные состояния этих ископаемых объясняются только соотношением их средних молекулярных масс.

Нефть ‑ природная дисперсная система жидких органических соединений, главную часть которых составляют углеводороды различной молекулярной массы. В небольшом количестве в ней обнаружены также гетеросоединения, содержащие серу, кислород и азот. Элементный состав нефти по сравнению с углем изменяется в более узких пределах: в ней содержится углерода 83-87 мас.%, водорода 12-14 мас.% и около 1-2, иногда до 4 мас.%, S, O и N. Минеральных примесей нефть почти не содержит, поэтому зольность ее крайне мала.

Природный газ ‑ смесь газообразных углеводородов С1-С4, причем основным компонентом является метан. Кроме них в состав природного газа часто входят заметные количества неуглеводородных газов, в том числе легкие гетероатомные соединения, например СО2, N2, h3S, h3, He, h3O.

Нефть и газ ‑ это природные образования сапропелитового или гумусо-сапропелитового происхождения, часто образующие совместные месторождения, в которых газ частично растворен в нефти под давлением, и, наоборот, в газовой фазе присутствует некоторое количество паров углеводородов С5-С6. Существуют представления об образовании нефти из той же массы отмерших растений, что и уголь. При этом из липидной части с высоким содержанием водорода образуются нефтеподобные вещества сравнительно низкой молекулярной массы, способные вследствие своей подвижности к миграции на достаточно большие расстояния из формирующегося угольного пласта в полости, образованные непроницаемыми для жидких и газообразных продуктов породами. Кроме того, часть природного газа выделяется при метаморфизме угля за счет отщепления концевых групп макромолекул. Такие представления об образовании нефти характерны для специалистов в области процессов углеобразования. Геологи-нефтяники склонны считать, что нефть имеет самостоятельные источники исходного органического вещества в виде накапливающихся на дне соленых водоемов низших микроорганизмов. В целом такие представления не противоречат, а, скорее, дополняют друг друга.

Первичным продуктом в процессе нефтеобразования является мальта ‑ первичная нефть, содержащая до 10 мас.% кислорода. В восстановительной атмосфере происходит потеря кислорода и части углерода в виде СО2. Дальнейшее преобразование компонентов нефти сводится к перераспределению состава жидких углеводородов нефти. В ней уменьшается количество полициклических нафтеновых и ароматических углеводородов, которые переходят в моноциклические нафтеновые, а затем в парафиновые углеводороды. Таким образом, самыми старыми нефтями являются парафинистые нефти, а молодые нефти тяжелее и богаче высокомолекулярными соединениями. Правда, встречаются и представления об обратном ходе эволюции нефтей, в котором доминируют окислительные процессы.

В отличие от твердых горючих ископаемых нефть легко поддается разделению на фракции по их температурам кипения. Этот метод разделения является неразрушающим для веществ, входящих в состав нефти, по крайней мере, для тех углеводородов, которые отгоняются при атмосферном давлении. Это дает возможность исследовать строение большинства низкомолекулярных компонентов нефти и разделить ее на более или менее узкие фракции, как правило, подлежащие дальнейшей переработке.

Под фракционным составом нефти понимают количественное содержание в ней веществ, выкипающих в определенных температурных границах. В результате прямой перегонки при атмосферном давлении из нефти выделяются следующие светлые фракции:

бензиновая н.к. - 140 оС;

лигроиновая 140-180 оС;

керосиновая 180-240 оС;

газойлевая 240-350оС.

Остаток от атмосферной перегонки, называемый мазутом, далее подвергается вакуумной перегонке для получения смазочных масел. Фракции мазута различаются не по температуре кипения, а по вязкости. В порядке возрастания вязкости различают дистилляты: соляровый, трансформаторный, веретенный, машинный, автоловый, цилиндровый. Остаток после разгонки мазута ‑ гудрон или полугудрон.

Количество и соотношение фракций, содержащихся в разных сортах сырой нефти, различно. Как правило, содержание светлых фракций составляет 30-50 мас.%, хотя известны легкие светлые нефти, содержащие, в основном, бензино-керосиновые фракции. Как следует из приведенных температурных интервалов выкипания, фракции перекрываются по температурам кипения и по входящим в них углеводородным компонентам. Это означает, что знание фракционного состава нефти недостаточно для ее характеристики и установления классов входящих в нее компонентов и, соответственно, перспектив переработки. Для решения этой задачи изучают структурно-групповой состав нефти. Под групповым составом понимают результаты анализа по классам углеводородов: при этом определяют содержание алканов, циклоалканов и аренов.

Парафиновые углеводороды(алканы) составляют значительную часть нефти и попутного газа. Из них выделены все алканы нормального строения от СН4 до С33Н68. Кроме них встречаются и разветвленные алканы в количествах, составляющих доли процента. Предполагается, что они образовались в результате деструкции изопреноидных структур. По агрегатному состоянию парафины делятся на газообразные (С1-С4), жидкие (С5-С15) и твердые (С>16), кристаллизующиеся при 20 оС. Все они находят применение как топливо и химическое сырье.

Нафтены (циклоалканы) составляют большую часть нефти, в ней встречаются как моно-, так и полициклические циклоалканы. Среди первых выделены, в основном, циклопентаны и циклогексаны с числом заместителей от 1 до 3, например:

Их количество в нефти почти одинаково.

 

Полициклические нафтены могут иметь следующее строение:

Нафтены склонны к структурным изменениям в процессе нефтепереработки. Они положительно влияют на качество топливных фракций и масляных дистиллятов.

В легких фракциях нефтепродуктов содержатся, в основном, циклопентан, циклогексан и метилциклопентан. С увеличением температуры выкипания фракций в них увеличивается количество углеводородов с бóльшим числом циклов в молекулах и длиной боковых цепей заместителей. В тяжелых фракциях появляются нафтены с заместителями С14 и выше с изопреноидным типом строения.

В нефтях содержится большое количество аренов, относящихся к различным гомологическим рядам. В бензиновых фракциях присутствуют все теоретически возможные арены С6-С9 в соотношении С6:С7:С8:С9=1:3:7:8. Больше всего обнаружено термодинамически устойчивых 1,3-ди- и 1,2,4-триалкилбензолов. В этой фракции присутствует простейший гибридный нафтено-ароматический углеводород индан:

В керосиновой фракции обнаружены его метилпроизводные. Там же имеются нафталин, тетралин и их метилзамещенные:

 

В более тяжелых фракциях арены содержат больше ароматических нафтеновых ядер, при этом увеличивается число и длина заместителей, среди которых обнаружены и изопреноидные. В высококипящих фракциях найдены полициклические ароматические соединения, например:

Ароматические углеводороды играют исключительно важную роль в качестве химического сырья и как компоненты моторного топлива, повышающие его детонационную стойкость (октановое число).

Контрольные вопросы:

1. Какие углеводороды содержатся в нефти?

2. Напишите структурные формулы ароматических соединений.

 

Литература

1. Наметкин С.С. Химия нефти.- М, Изд. Академии наук, 1955.

2. Бурдынь Т.А., Закс Ю.Б. Химия нефти, газа и пластовых вод. - М., Недра, 1978, 277с.

3. Химия нефти и газа. Под ред. Проскурякова В.А., Драбкина А.Е. -Л., Химия, 1989.

Лекция 2



infopedia.su


Смотрите также