Фракционный и химический состав нефти

Лекция 1

ВВЕДЕНИЕ

Происхождение нефти:

Теория неорганического происхождения

Теория органического происхождения нефти

По неорганической теории (Менделеев Д.И.) нефть образуется в результате геохимических реакций воды или СО₂ с карбидами тяжелых металлов.

Согласно органической теории (Ломоносов М.В., Губкин И. Н.) нефть образуется в недрах земли в результате превращения остатков растительных организмов без доступа кислорода под действием высокой температуры, давления, бактерий и катализаторов (глин), а также определенных геологических условий.

Нефть – жидкий горючий минерал (каустобиолит). Смесь жидких углеводородов и сернистых, кислородных и азотистых органических соединений, в которых растворены газообразные предельные углеводороды.

Нефть – маслянистая, темная, флуоресцирующая жидкость, легче воды. Цвет нефти– красная, бурая, даже почти бесцветная.

Нефть – горючий материал (42МДж/кг).

Название нефть получила от индийского слова нафата (просачивающаяся, вытекающая).

Из нефти вырабатываются:

все виды жидкого топлива: бензины, керосины, реактивные и дизельные сорта горючего для двигателей,

мазуты; смазочные и специальные масла, пластические смазки; парафин,

технический углерод, нефтяной кокс, битумы.

Химическая переработка нефтяного и газового сырья получила название нефтехимического синтеза.

Нефтехимическая продукция:
пластмассы, каучуки, смолы, волокна,

моющие средства, ПАВ, удобрения. Индивидуальные органические вещества: спирты, альдегиды, кетоны, хлорпроизводные, эфиры, полиглиголи, глицерин.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ

Фракционный и химический состав нефти

Нефть и ее продукты характеризуются температурными пределами начала и конца кипения и выходом отдельных фракций, перегоняющихся в различных температурных интервалах. По результатам перегонки судят о фракционном составе.

При промышленной перегонке нефти (однократное испарение с последующей ректификацией) отбирают следующие фракции (дистилляты):

Бензиновая (до 180 ⁰С)

Керосиновая (140 – 315⁰С)

Дизельная или керосино-газойлевая (180 - 350⁰С).

Из дистиллятов (выкипающие до 350⁰С) получают светлые нефтепродукты:

Бензины (авиационные, автомобильные, растворители)

Керосины (осветительные и авиационные)

Дизельное топливо

Остаток после отбора светлых дистиллятов – мазут Разгонка мазута под вакуумом: масляные фракции и остаток (выше 500⁰С) – гудрон.

Гудрон – сырье для получения высоковязких смазочных масел и битумов.

Классификация нефти:

По плотности:

легкая (до 0,828 г/см³)

средняя (0,828-0,885 г/см³)

тяжелая (более 0,885 г/см³)

По компонентному составу:

- метановые (парафины более 50%)

- нафтеновые (нафтены более 50%)

- ароматические (ароматика более 50%)

- Смешанные нефти: парафино-нафтеновые и нафтено-парафиновые.

По технологическим характеристикам (ГОСТОМ 9965-76):

- малосернистые (до 0,5% серы)

- среднесернистые (0,5-2,0%)

- высокосернистые (более 2,0 %)

Химический состав нефти, %(масс)

–углерод 82 – 87

–водород– 11 – 15

–сера– 0,1 – 7,0

–азот – до 2,2

–кислород– до 1,5

А также в небольших количествах, Ni, Fe, Ca, Na, Cu, K, Cl, I, P, Si, As

Группы углеводородов в составе нефти

Парафиновые углеводороды С_пН_2п+2

(25 – 30%) могут иметь нормальное или изо-строение.

Парафиновые (С₁ – С₄) – это газы (растворены в нефти до 3 %)

Парафины (С₅ – С₁₆) – это жидкости (присутствуют в бензиновых, керосиновых, дизельных и масляных фракциях нефти).

Парафины С₁₇ и выше при нормальных условиях твердые вещества (концентрируются в масляных фракциях, входят в состав товарных парафинов и церезинов).

Нафтеновые углеводороды С_пН_2п – циклоалканы (25 – 75%). В основном пяти - и шестичленные циклы с алкильными заместителями или без них. Желательные компоненты для автомобильных бензинов, реактивных и дизельных топлив (С₅ – С₁₂).

Ароматические углеводороды (арены) могут содержать 1 – 4, а иногда и большее количество колец, с боковыми заместителями.

Гетороатомные соединения

Серосодержащие соединения нефти (0,1 – 6%): сера, сероводород, меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, тиофены, тиофаны. С увеличением температуры выкипания фракций растет содержание серы в них.

Виды сернистых соединений:

- активные (сероводород, меркаптаны)

- нейтральные термически нестойкие (сульфиды, дисульфиды) разлагаются при 130 – 160 ⁰С с образованием сероводорода и меркаптанов

- термически стабильные циклические соединения (тиофены и тиофаны).

Сернистые соединения нежелательны, т.к. они понижают химическую стабильность, вызывают коррозию, загрязняют атмосферу, отравляют катализатор при нефтепереработке нефти.

Азотсодержащие соединения (0,03 – 2,2%) – нежелательные соединения.

Азотистые соединения:

Основные (пиридин, хинолин, пиперидин)

Кислотные (пиррол и др.)

Нейтральные (индол, карбазол и др.)