Состав и классификация нефти кратко
Обновлено: 02.07.2024
Нефть — это горючее жидкое полезное ископаемое, которое представляет собой сложную смесь различных веществ. Различная комбинация этих веществ обусловливает самые разнообразные свойства нефти, которые обнаруживаются даже невооруженным глазом — нефть бывает почти бесцветная, желтая, зеленоватая, коричневая или даже почти черная. При этом ее вязкость также будет варьироваться в весьма широких пределах.
Основную часть нефти составляют углеводороды, то есть соединения углерода и водорода, которые делятся на три класса: парафины, нафтены и ароматические углеводороды. Кроме этого в нефти присутствует сера и более редкие примеси, в том числе негорючие, формирующие так называемую зольную составляющую.
Разнообразие химического состава создает и широкую палитру физических свойств. В отличие от воды у нее нет строго определенной температуры кипения — можно говорить лишь о начале процесса кипения самой легкой фракции. Нет постоянной вязкости — она обычно уменьшается с нагреванием. И при нормальной температуре трудно найти нефть с одинаковой плотностью — она варьируется в достаточно широких пределах и даже может быть тяжелее воды.
Классификация нефтей
Нефти также делят на три типа по объему легких фракций, кипящих при нагреве до 350 градусов Цельсия, из которых получают разнообразные бензины, керосин, дизельное топливо, легкий газойль. Есть классификация по содержанию парафина или так называемых базовых масел. Есть и другие специальные классификации.
Можно сказать, что нефть — это чрезвычайно разнообразный по своим свойствам продукт. Свойства конкретного образца нефти могут указать не только на регион, где она была добыта, но и на месторождение, а в ряде случаев даже на скважину. Однако для практических целей приходится огрублять ее оценку. Для этого существуют так называемые маркерные, или эталонные, сорта нефти, свойства которых приняты за определенную точку отсчета.
Сырая нефть – это природная смесь углеводородов, находящихся под землей. Она может варьироваться в диапазоне от высоковязкой жидкости до густого смолянистого вещества. Цвет сырой нефти также может варьироваться от светло-желтого до темно-коричневого или черного. Это вещество является одним из наиболее широко используемых источников топлива во всем мире, и нефть, а также производные нефти торгуются во всем мире на нефтяных рынках. Этот источник топлива должен быть переработан, прежде чем его можно будет использовать, и после его переработки образуются различные категории нефтепродуктов.
Типы классификаций нефти
Существует множество классификаций нефтей, применяющихся для оценки свойств нефти в зависимости от страны. Вот основные из них:
- По происхождению
- По содержанию серы
- По плотности
- По плотности API
- По кинематической вязкости
- По химическому составу
- По элементному составу
- По содержанию парафинов
- По температуре застывания
- По содержанию воды, солей и примесей и др.
Классификация по плотности
Российская
Плотность нефти изменяется в пределах 730—1040 кг/м³. На практике для её измерения чаще используют единицы измерения грамм на кубический сантиметр (г/см³) и соответственно плотность нефти колеблется в пределах 0,730—1,040 г/см³. Наиболее распространенные величины плотности нефти — 0,82-0,90 г/см³.
В РФ согласно методическим рекомендациям по применению классификации запасов и ресурсов нефти и горючих газов по плотности выделяют следующие классы нефти:
США (по плотности API)
Сырую нефть называют легкой, средней или тяжелой в зависимости от ее плотности. Американский институт нефти API, сравнивает плотность сырой нефти с водой.
- Плотность API выше 10 означает, что нефть менее плотная, чем вода, и будет плавать сверху.
- Плотность API ниже 10 означает, что нефть плотнее воды и будет погружаться в слой воды.
Когда речь идет о нефти, плотность API, превышающая 31,1 градуса, считается легкой. Нефть с плотностью API между 22.3° и 31,1° считается средней, между 10,0° и 22,3° считается тяжелой. Плотность API менее 10,0° будет считаться сверхтяжелой.
В США по плотности выделяются несколько классов сырой нефти:
*плотности даны при температуре 15,6°С.
Определение удельного веса с помощью плотности API
Плотность API используется для определения удельного веса (SG) сырой нефти по формуле:
API = (141.5/SG) -131.5
SG-это удельный вес, который определяется как отношение плотности сырой нефти к плотности воды при температуре 15,6 °С.
Плотность и удельный вес при температуре 20 о С определяется в соответствии с ASTM 1217.
Классификация по вязкости
Классификация по сере
Сера – это элемент, который обычно содержится в сырой нефти и нефтепродуктах. Сера считается загрязняющим компонентом, так как при ее сжигании образуются оксиды серы. Следовательно, большинство готовых нефтепродуктов имеют ограничение на то, сколько серы они могут содержать, что делает удаление серы важной частью общего процесса переработки.
В зависимости от массовой доли серы нефть в РФ подразделяют на классы:
- малосернистая – до 0,6% мас.;
- сернистая – от 0,61 до 1,8% мас.;
- высокосернистая – от 1,81 до 3,5% мас.;
- особо высокосернистая > 3,5% мас.
Сера также может нанести вред некоторым катализаторам, используемым в технологических установках переработки нефти, поэтому ее необходимо удалять.
Большая часть серы в сырой нефти удаляется в процессе переработки. Некоторые из них удаляются в конверсионных процессах, поскольку молекулы углеводородов, содержащие серу, крекируются и образуют H2S. Сера также удаляется с помощью процессов гидроочистки, где сера в углеводороде заменяется атомом водорода, а высвобожденная сера соединяется с двумя свободными водородами с образованием газа H2S.
Классификация по химическому составу
Соотношение углеводородов сырой нефти меняется в зависимости от ее происхождения. Распределение углеводородов по различным видам сырой нефти зависит от наличия нефтяных пластов. Химические и физические свойства будут варьироваться в зависимости от различных источников происхождения.
Наиболее важными и наиболее распространенными углеводородами в сырой нефти являются прямые и разветвленные алканы (называемые парафинами), циклоалканы (называемые нафтенами), ароматические углеводороды и наиболее сложные химические вещества, такие как асфальтены, молекулярная масса которых составляет 800-2500.
Главные элементы, из которых состоят все компоненты нефти – это углерод и водород. Нефти содержат 80-85% углерода, 10-14% водорода. Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов.
Фракционный состав нефтей
Фракционный состав отражает зависимость количества выкипающего продукта от повышения температуры кипения. Такая зависимость наблюдается для любых смесей разно кипящих веществ. В основе всех методов определения фракционного состава нефти лежит процесс дистилляции – тепловой процесс разделения сложной смеси углеводородов нефти на отдельные фракции с различными температурными интервалами кипения путём испарения нефти с последующей дробной конденсацией образовавшихся паров.
В зависимости от числа ступеней конденсации паров различают три варианта дистилляции нефти:
· простая дистилляция, когда образующиеся при испарении нефти пары полностью конденсируют;
· дистилляция с дефлегмацией, когда из образовавшихся при испарении нефти паров конденсируют часть высококипящих фракций, возвращая их в виде флегмы (конденсата) в кипящую нефть, а оставшиеся пары, обогащённые низкокипящими компонентами, полностью конденсируют;
· ректификация – дистилляция с многократно повторяющейся дефлегмацией паров и одновременным испарением низкокипящих компонентов из образующейся флегмы, чем достигают максимальной концентрации низкокипящих фракций в парах до их полной конденсации.
Основные фракции, выделяемые при первичной перегонки нефти:
1. Бензиновая фракция – нефтяной погон с температурой кипения от н.к.(начала кипения, индивидуальной для каждой нефти) до 150-250ºС (в зависимости от технологической цели получения авто-, авиа- или другого специального бензина).
Данная фракция является смесью алканов, нафтенов и ароматических углеводородов. Во всех этих углеводородах содержится от 5 до 10 атомов углерода в молекулах.
2. Керосиновая фракция – это нефтяной погон с температурой н.к. от 150-180ºС до 270-280 ºС. В этой фракции содержатся углеводороды с 10-15 атомами углерода в молекуле.
Используются в качестве моторного топлива (тракторный керосин, компонент дизельного топлива), для бытовых нужд (осветительный керосин) и др.
3. Газойлевая фракция – температура кипения от 270-280ºС до 320-350ºС. В этой фракции содержатся углеводороды с 14-20 атомами углерода в молекулах. Используется в качестве дизельного топлива.
Первые три фракции называют ещё светлыми фракциями, выкипающие до температуры 320-350ºС при давлении, несколько превышающим атмосферное.
4. Мазут – остаток после отгона перечисленных выше фракций с температурой кипения более 320-350ºС.
Мазут используют как печное топливо, подвергают дальнейшей переработке с помощью крекинга или перегонки при пониженном давлении (вакуумной перегонке) с отбором масляных фракций или широкой фракции вакуумного газойля (в свою очередь, служащего сырьём для каталитического крекинга с целью получения высокооктановых компонентов бензина).
Мазут и полученные из него фракции называют тёмными.
5. Гудрон – почти твёрдый остаток после отгона от мазута масляных фракций. Из него получают так называемые остаточные масла и битум, из которого путём окисления производят асфальт, используемый при строительстве дорог и т.п. Из гудрона и других остатков вторичного происхождения может быть получен путём коксования кокс, применяемый в металлургической промышленности.
Классификация нефтей
Классификация нефтей является основой, которая позволяет предсказать ассортимент и качество продуктов, подобрать наилучшие условия переработки той или иной нефти. С тех пор, как добыча и переработка нефти вышли на промышленный уровень, классификация нефти претерпевала изменения и дополнения.
Основным показателем качества нефтепродуктов на ранних этапах развития нефтяной промышленности была плотность нефти. В зависимости от плотности нефти подразделяли на лёгкие (ρ 3 ), утяжеленные (ρ = 0,828÷0,884 г/см 3 ) и тяжёлые (ρ > 0,828 г/см 3 ). В лёгких нефтях содержится больше бензиновых фракций, мало смол и сернистых соединений. Из нефтей подобного типа вырабатываются смазочные масла высокого качества. Тяжёлые нефти характеризуются высоким содержанием смол. Для получения из них масел требуется проводить дополнительные операции по очистке – обработку специальными растворителями, адсорбентами и др. С другой стороны, тяжёлые нефти - лучшее сырьё для производства битумов. Классификация нефти по плотности приблизительна; известны случаи, когда описанные выше закономерности не соблюдались; поэтому классификация по плотности нефти и является косвенной.
Прямая химическая классификация, основанная на групповом составе нефтей, предложена Грозненским нефтяным научно-исследовательским институтом (ГрозНИИ). В зависимости от преимущественного содержания в нефтях углеводородов различных классов они подразделяются на парафинистые (Бакинские, эмбинские), нафтено-парафиновые (грозненские, суроханские), нафтено-ароматические (майкопские), парафино-нафтено-ароматические (некоторые майкопские).
В зависимости от состава и соотношения алканов различного типа ак. Ал.А.Петровым предложена химическая классификация (типизация) нефтей. Им было исследовано около 400 нефтей практически всех нефтегазоносных районов Советского Союза методом газожидкостной хроматографии и масс-спектрометрии. Все исследованные нефти были отнесены к категориям А и Б.
Нефти типа А 1 являются нефтями парафинового или нафтено-парафинового основания. Содержание алканов в этих нефтях колеблется в районе 30-40%, а иногда и превышает их; причём н-алканы составляют, как правило, 25-30% от суммы алканов. К нефтям типа А 1 относятся нефти Татарии (Ромашкино), Западной Сибири, США и Казахстана (Узень). Нефти типа А 1 содержат главным образом слабо разветвлённые i-алканы (см. таблицу).
Нефти типа Б 1 . По групповому составу эти нефти характеризуются как нафтеновые или нафтено-ароматические. В нефтях этого типа практически полностью отсутствуют н-алканы и изопренаны; относительно мало содержание разветвлённых алканов (от 4 до 10%). Примерами нефтей данного типа являются нефти западно-сибирских месторождений: Грязевая Сопка, Сураханы, Балаханы, Русское и др., Нафталан (Азербайджан).
Таблица 6 Групповой состав нефтей различных химических типов
(фракция 200-430ºС) %
| Тип | Алканы | Циклоалканы | Арены | ||
| Сумма | Нормальные | Разветвлённые | |||
| А 1 | 15-60 | 5-25 | 0,05-6,0 | 14-45 | 10-70 |
| А 2 | 10-30 | 0,5-5 | 1,0-6,0 | 20-60 | 15-70 |
| Б 1 | 4-10 | - | - | 20-70 | 25-80 |
| Б 2 | 5-30 | 0,5 | 0,5-6,0 | 20-70 | 20-80 |
В зависимости от массовой доли серы нефти подразделяют на четыре класса:
Таблица 7 Классы нефтей
| Класс нефти | Наименование | Массовая доля серы,% | Метод испытания |
| Малосернистая | До 0,60 | ГОСТ 1437 | |
| Сернистая | 0,60-1,80 | ||
| Высокосернистая | 1,81-3,50 | ||
| Особо высокосернистая | Свыше 3,50 |
По плотности, а при поставке на экспорт – дополнительно по выходу фракций и массовой доле парафина, нефти подразделяют на пять типов:
Таблица 8 Типы нефтей
| Тип нефти | Наименование | Показатель плотности при 20ºС, кг/м 3 | Метод испытания |
| Особо лёгкая | Не более 830,0 | ГОСТ 3900 | |
| Лёгкая | 830,1-850,0 | ||
| Средняя | 850,1-870,0 | ||
| Тяжёлая | 870,1-895,0 | ||
| Битумозная | Более 895,0 |
По степени подготовки нефти подразделяют на группы:
Таблица 9 Группы нефтей
| Наименование показателя | Норма для нефти группы | Метод испытания | ||
| 1.Массовая доля воды,% не более | 0,5 | 0,5 | 1,0 | ГОСТ 2477 |
| 2.Концентрация хлористых солей, мг/дм 3 , не более | ГОСТ 21534 | |||
| 3.Массовая доля механических примесей, %, не более | 0,05 | ГОСТ 6370 | ||
| 4. Давление насыщенных паров, кПа (мм рт.ст.), не более | 66,7 (500) | ГОСТ 1756 | ||
| 5. Содержание хлорорганических соединений, млн -1 , (ppm) | Не нормируется Определение обязательно |
Если по одному из показателей нефть относится к группе с меньшим номером, а по другому – к группе с большим номером, то нефть признают соответствующей группе с большим номером.
По массовой доле сероводорода и лёгких меркаптанов нефти подразделяют на виды:
Таблица 10 Виды нефтей
| Наименование показателя | Норма для нефти вида | Метод испытаний |
| 1. Массовая доля сероводорода, млн -1 , (ppm), не более | ГОСТ Р 50802 | |
| 2. Массовая доля метил- и этилмеркаптанов в сумме, млн -1 , (ppm), не более |
В отличие от ранее действующих технологических нормативов в новом ГОСТ впервые введено определение хлорорганических соединений, сероводорода и лёгких меркаптанов.
Главные элементы, из которых состоят все компоненты нефти – это углерод и водород. Нефти содержат 80-85% углерода, 10-14% водорода. Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов.
Фракционный состав нефтей
Фракционный состав отражает зависимость количества выкипающего продукта от повышения температуры кипения. Такая зависимость наблюдается для любых смесей разно кипящих веществ. В основе всех методов определения фракционного состава нефти лежит процесс дистилляции – тепловой процесс разделения сложной смеси углеводородов нефти на отдельные фракции с различными температурными интервалами кипения путём испарения нефти с последующей дробной конденсацией образовавшихся паров.
В зависимости от числа ступеней конденсации паров различают три варианта дистилляции нефти:
· простая дистилляция, когда образующиеся при испарении нефти пары полностью конденсируют;
· дистилляция с дефлегмацией, когда из образовавшихся при испарении нефти паров конденсируют часть высококипящих фракций, возвращая их в виде флегмы (конденсата) в кипящую нефть, а оставшиеся пары, обогащённые низкокипящими компонентами, полностью конденсируют;
· ректификация – дистилляция с многократно повторяющейся дефлегмацией паров и одновременным испарением низкокипящих компонентов из образующейся флегмы, чем достигают максимальной концентрации низкокипящих фракций в парах до их полной конденсации.
Основные фракции, выделяемые при первичной перегонки нефти:
1. Бензиновая фракция – нефтяной погон с температурой кипения от н.к.(начала кипения, индивидуальной для каждой нефти) до 150-250ºС (в зависимости от технологической цели получения авто-, авиа- или другого специального бензина).
Данная фракция является смесью алканов, нафтенов и ароматических углеводородов. Во всех этих углеводородах содержится от 5 до 10 атомов углерода в молекулах.
2. Керосиновая фракция – это нефтяной погон с температурой н.к. от 150-180ºС до 270-280 ºС. В этой фракции содержатся углеводороды с 10-15 атомами углерода в молекуле.
Используются в качестве моторного топлива (тракторный керосин, компонент дизельного топлива), для бытовых нужд (осветительный керосин) и др.
3. Газойлевая фракция – температура кипения от 270-280ºС до 320-350ºС. В этой фракции содержатся углеводороды с 14-20 атомами углерода в молекулах. Используется в качестве дизельного топлива.
Первые три фракции называют ещё светлыми фракциями, выкипающие до температуры 320-350ºС при давлении, несколько превышающим атмосферное.
4. Мазут – остаток после отгона перечисленных выше фракций с температурой кипения более 320-350ºС.
Мазут используют как печное топливо, подвергают дальнейшей переработке с помощью крекинга или перегонки при пониженном давлении (вакуумной перегонке) с отбором масляных фракций или широкой фракции вакуумного газойля (в свою очередь, служащего сырьём для каталитического крекинга с целью получения высокооктановых компонентов бензина).
Мазут и полученные из него фракции называют тёмными.
5. Гудрон – почти твёрдый остаток после отгона от мазута масляных фракций. Из него получают так называемые остаточные масла и битум, из которого путём окисления производят асфальт, используемый при строительстве дорог и т.п. Из гудрона и других остатков вторичного происхождения может быть получен путём коксования кокс, применяемый в металлургической промышленности.
Классификация нефтей
Классификация нефтей является основой, которая позволяет предсказать ассортимент и качество продуктов, подобрать наилучшие условия переработки той или иной нефти. С тех пор, как добыча и переработка нефти вышли на промышленный уровень, классификация нефти претерпевала изменения и дополнения.
Основным показателем качества нефтепродуктов на ранних этапах развития нефтяной промышленности была плотность нефти. В зависимости от плотности нефти подразделяли на лёгкие (ρ 3 ), утяжеленные (ρ = 0,828÷0,884 г/см 3 ) и тяжёлые (ρ > 0,828 г/см 3 ). В лёгких нефтях содержится больше бензиновых фракций, мало смол и сернистых соединений. Из нефтей подобного типа вырабатываются смазочные масла высокого качества. Тяжёлые нефти характеризуются высоким содержанием смол. Для получения из них масел требуется проводить дополнительные операции по очистке – обработку специальными растворителями, адсорбентами и др. С другой стороны, тяжёлые нефти - лучшее сырьё для производства битумов. Классификация нефти по плотности приблизительна; известны случаи, когда описанные выше закономерности не соблюдались; поэтому классификация по плотности нефти и является косвенной.
Прямая химическая классификация, основанная на групповом составе нефтей, предложена Грозненским нефтяным научно-исследовательским институтом (ГрозНИИ). В зависимости от преимущественного содержания в нефтях углеводородов различных классов они подразделяются на парафинистые (Бакинские, эмбинские), нафтено-парафиновые (грозненские, суроханские), нафтено-ароматические (майкопские), парафино-нафтено-ароматические (некоторые майкопские).
В зависимости от состава и соотношения алканов различного типа ак. Ал.А.Петровым предложена химическая классификация (типизация) нефтей. Им было исследовано около 400 нефтей практически всех нефтегазоносных районов Советского Союза методом газожидкостной хроматографии и масс-спектрометрии. Все исследованные нефти были отнесены к категориям А и Б.
Нефти типа А 1 являются нефтями парафинового или нафтено-парафинового основания. Содержание алканов в этих нефтях колеблется в районе 30-40%, а иногда и превышает их; причём н-алканы составляют, как правило, 25-30% от суммы алканов. К нефтям типа А 1 относятся нефти Татарии (Ромашкино), Западной Сибири, США и Казахстана (Узень). Нефти типа А 1 содержат главным образом слабо разветвлённые i-алканы (см. таблицу).
Нефти типа Б 1 . По групповому составу эти нефти характеризуются как нафтеновые или нафтено-ароматические. В нефтях этого типа практически полностью отсутствуют н-алканы и изопренаны; относительно мало содержание разветвлённых алканов (от 4 до 10%). Примерами нефтей данного типа являются нефти западно-сибирских месторождений: Грязевая Сопка, Сураханы, Балаханы, Русское и др., Нафталан (Азербайджан).
Таблица 6 Групповой состав нефтей различных химических типов
(фракция 200-430ºС) %
| Тип | Алканы | Циклоалканы | Арены | ||
| Сумма | Нормальные | Разветвлённые | |||
| А 1 | 15-60 | 5-25 | 0,05-6,0 | 14-45 | 10-70 |
| А 2 | 10-30 | 0,5-5 | 1,0-6,0 | 20-60 | 15-70 |
| Б 1 | 4-10 | - | - | 20-70 | 25-80 |
| Б 2 | 5-30 | 0,5 | 0,5-6,0 | 20-70 | 20-80 |
В зависимости от массовой доли серы нефти подразделяют на четыре класса:
Таблица 7 Классы нефтей
| Класс нефти | Наименование | Массовая доля серы,% | Метод испытания |
| Малосернистая | До 0,60 | ГОСТ 1437 | |
| Сернистая | 0,60-1,80 | ||
| Высокосернистая | 1,81-3,50 | ||
| Особо высокосернистая | Свыше 3,50 |
По плотности, а при поставке на экспорт – дополнительно по выходу фракций и массовой доле парафина, нефти подразделяют на пять типов:
Таблица 8 Типы нефтей
| Тип нефти | Наименование | Показатель плотности при 20ºС, кг/м 3 | Метод испытания |
| Особо лёгкая | Не более 830,0 | ГОСТ 3900 | |
| Лёгкая | 830,1-850,0 | ||
| Средняя | 850,1-870,0 | ||
| Тяжёлая | 870,1-895,0 | ||
| Битумозная | Более 895,0 |
По степени подготовки нефти подразделяют на группы:
Таблица 9 Группы нефтей
| Наименование показателя | Норма для нефти группы | Метод испытания | ||
| 1.Массовая доля воды,% не более | 0,5 | 0,5 | 1,0 | ГОСТ 2477 |
| 2.Концентрация хлористых солей, мг/дм 3 , не более | ГОСТ 21534 | |||
| 3.Массовая доля механических примесей, %, не более | 0,05 | ГОСТ 6370 | ||
| 4. Давление насыщенных паров, кПа (мм рт.ст.), не более | 66,7 (500) | ГОСТ 1756 | ||
| 5. Содержание хлорорганических соединений, млн -1 , (ppm) | Не нормируется Определение обязательно |
Если по одному из показателей нефть относится к группе с меньшим номером, а по другому – к группе с большим номером, то нефть признают соответствующей группе с большим номером.
По массовой доле сероводорода и лёгких меркаптанов нефти подразделяют на виды:
Таблица 10 Виды нефтей
| Наименование показателя | Норма для нефти вида | Метод испытаний |
| 1. Массовая доля сероводорода, млн -1 , (ppm), не более | ГОСТ Р 50802 | |
| 2. Массовая доля метил- и этилмеркаптанов в сумме, млн -1 , (ppm), не более |
В отличие от ранее действующих технологических нормативов в новом ГОСТ впервые введено определение хлорорганических соединений, сероводорода и лёгких меркаптанов.
Главные элементы, из которых состоят все компоненты нефти – это углерод и водород. Нефти содержат 80-85% углерода, 10-14% водорода. Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов.
Фракционный состав нефтей
Фракционный состав отражает зависимость количества выкипающего продукта от повышения температуры кипения. Такая зависимость наблюдается для любых смесей разно кипящих веществ. В основе всех методов определения фракционного состава нефти лежит процесс дистилляции – тепловой процесс разделения сложной смеси углеводородов нефти на отдельные фракции с различными температурными интервалами кипения путём испарения нефти с последующей дробной конденсацией образовавшихся паров.
В зависимости от числа ступеней конденсации паров различают три варианта дистилляции нефти:
· простая дистилляция, когда образующиеся при испарении нефти пары полностью конденсируют;
· дистилляция с дефлегмацией, когда из образовавшихся при испарении нефти паров конденсируют часть высококипящих фракций, возвращая их в виде флегмы (конденсата) в кипящую нефть, а оставшиеся пары, обогащённые низкокипящими компонентами, полностью конденсируют;
· ректификация – дистилляция с многократно повторяющейся дефлегмацией паров и одновременным испарением низкокипящих компонентов из образующейся флегмы, чем достигают максимальной концентрации низкокипящих фракций в парах до их полной конденсации.
Основные фракции, выделяемые при первичной перегонки нефти:
1. Бензиновая фракция – нефтяной погон с температурой кипения от н.к.(начала кипения, индивидуальной для каждой нефти) до 150-250ºС (в зависимости от технологической цели получения авто-, авиа- или другого специального бензина).
Данная фракция является смесью алканов, нафтенов и ароматических углеводородов. Во всех этих углеводородах содержится от 5 до 10 атомов углерода в молекулах.
2. Керосиновая фракция – это нефтяной погон с температурой н.к. от 150-180ºС до 270-280 ºС. В этой фракции содержатся углеводороды с 10-15 атомами углерода в молекуле.
Используются в качестве моторного топлива (тракторный керосин, компонент дизельного топлива), для бытовых нужд (осветительный керосин) и др.
3. Газойлевая фракция – температура кипения от 270-280ºС до 320-350ºС. В этой фракции содержатся углеводороды с 14-20 атомами углерода в молекулах. Используется в качестве дизельного топлива.
Первые три фракции называют ещё светлыми фракциями, выкипающие до температуры 320-350ºС при давлении, несколько превышающим атмосферное.
4. Мазут – остаток после отгона перечисленных выше фракций с температурой кипения более 320-350ºС.
Мазут используют как печное топливо, подвергают дальнейшей переработке с помощью крекинга или перегонки при пониженном давлении (вакуумной перегонке) с отбором масляных фракций или широкой фракции вакуумного газойля (в свою очередь, служащего сырьём для каталитического крекинга с целью получения высокооктановых компонентов бензина).
Мазут и полученные из него фракции называют тёмными.
5. Гудрон – почти твёрдый остаток после отгона от мазута масляных фракций. Из него получают так называемые остаточные масла и битум, из которого путём окисления производят асфальт, используемый при строительстве дорог и т.п. Из гудрона и других остатков вторичного происхождения может быть получен путём коксования кокс, применяемый в металлургической промышленности.
Классификация нефтей
Классификация нефтей является основой, которая позволяет предсказать ассортимент и качество продуктов, подобрать наилучшие условия переработки той или иной нефти. С тех пор, как добыча и переработка нефти вышли на промышленный уровень, классификация нефти претерпевала изменения и дополнения.
Основным показателем качества нефтепродуктов на ранних этапах развития нефтяной промышленности была плотность нефти. В зависимости от плотности нефти подразделяли на лёгкие (ρ 3 ), утяжеленные (ρ = 0,828÷0,884 г/см 3 ) и тяжёлые (ρ > 0,828 г/см 3 ). В лёгких нефтях содержится больше бензиновых фракций, мало смол и сернистых соединений. Из нефтей подобного типа вырабатываются смазочные масла высокого качества. Тяжёлые нефти характеризуются высоким содержанием смол. Для получения из них масел требуется проводить дополнительные операции по очистке – обработку специальными растворителями, адсорбентами и др. С другой стороны, тяжёлые нефти - лучшее сырьё для производства битумов. Классификация нефти по плотности приблизительна; известны случаи, когда описанные выше закономерности не соблюдались; поэтому классификация по плотности нефти и является косвенной.
Прямая химическая классификация, основанная на групповом составе нефтей, предложена Грозненским нефтяным научно-исследовательским институтом (ГрозНИИ). В зависимости от преимущественного содержания в нефтях углеводородов различных классов они подразделяются на парафинистые (Бакинские, эмбинские), нафтено-парафиновые (грозненские, суроханские), нафтено-ароматические (майкопские), парафино-нафтено-ароматические (некоторые майкопские).
В зависимости от состава и соотношения алканов различного типа ак. Ал.А.Петровым предложена химическая классификация (типизация) нефтей. Им было исследовано около 400 нефтей практически всех нефтегазоносных районов Советского Союза методом газожидкостной хроматографии и масс-спектрометрии. Все исследованные нефти были отнесены к категориям А и Б.
Нефти типа А 1 являются нефтями парафинового или нафтено-парафинового основания. Содержание алканов в этих нефтях колеблется в районе 30-40%, а иногда и превышает их; причём н-алканы составляют, как правило, 25-30% от суммы алканов. К нефтям типа А 1 относятся нефти Татарии (Ромашкино), Западной Сибири, США и Казахстана (Узень). Нефти типа А 1 содержат главным образом слабо разветвлённые i-алканы (см. таблицу).
Нефти типа Б 1 . По групповому составу эти нефти характеризуются как нафтеновые или нафтено-ароматические. В нефтях этого типа практически полностью отсутствуют н-алканы и изопренаны; относительно мало содержание разветвлённых алканов (от 4 до 10%). Примерами нефтей данного типа являются нефти западно-сибирских месторождений: Грязевая Сопка, Сураханы, Балаханы, Русское и др., Нафталан (Азербайджан).
Таблица 6 Групповой состав нефтей различных химических типов
(фракция 200-430ºС) %
| Тип | Алканы | Циклоалканы | Арены | ||
| Сумма | Нормальные | Разветвлённые | |||
| А 1 | 15-60 | 5-25 | 0,05-6,0 | 14-45 | 10-70 |
| А 2 | 10-30 | 0,5-5 | 1,0-6,0 | 20-60 | 15-70 |
| Б 1 | 4-10 | - | - | 20-70 | 25-80 |
| Б 2 | 5-30 | 0,5 | 0,5-6,0 | 20-70 | 20-80 |
В зависимости от массовой доли серы нефти подразделяют на четыре класса:
Таблица 7 Классы нефтей
| Класс нефти | Наименование | Массовая доля серы,% | Метод испытания |
| Малосернистая | До 0,60 | ГОСТ 1437 | |
| Сернистая | 0,60-1,80 | ||
| Высокосернистая | 1,81-3,50 | ||
| Особо высокосернистая | Свыше 3,50 |
По плотности, а при поставке на экспорт – дополнительно по выходу фракций и массовой доле парафина, нефти подразделяют на пять типов:
Таблица 8 Типы нефтей
| Тип нефти | Наименование | Показатель плотности при 20ºС, кг/м 3 | Метод испытания |
| Особо лёгкая | Не более 830,0 | ГОСТ 3900 | |
| Лёгкая | 830,1-850,0 | ||
| Средняя | 850,1-870,0 | ||
| Тяжёлая | 870,1-895,0 | ||
| Битумозная | Более 895,0 |
По степени подготовки нефти подразделяют на группы:
Таблица 9 Группы нефтей
| Наименование показателя | Норма для нефти группы | Метод испытания | ||
| 1.Массовая доля воды,% не более | 0,5 | 0,5 | 1,0 | ГОСТ 2477 |
| 2.Концентрация хлористых солей, мг/дм 3 , не более | ГОСТ 21534 | |||
| 3.Массовая доля механических примесей, %, не более | 0,05 | ГОСТ 6370 | ||
| 4. Давление насыщенных паров, кПа (мм рт.ст.), не более | 66,7 (500) | ГОСТ 1756 | ||
| 5. Содержание хлорорганических соединений, млн -1 , (ppm) | Не нормируется Определение обязательно |
Если по одному из показателей нефть относится к группе с меньшим номером, а по другому – к группе с большим номером, то нефть признают соответствующей группе с большим номером.
По массовой доле сероводорода и лёгких меркаптанов нефти подразделяют на виды:
Таблица 10 Виды нефтей
| Наименование показателя | Норма для нефти вида | Метод испытаний |
| 1. Массовая доля сероводорода, млн -1 , (ppm), не более | ГОСТ Р 50802 | |
| 2. Массовая доля метил- и этилмеркаптанов в сумме, млн -1 , (ppm), не более |
В отличие от ранее действующих технологических нормативов в новом ГОСТ впервые введено определение хлорорганических соединений, сероводорода и лёгких меркаптанов.
Главные элементы, из которых состоят все компоненты нефти – это углерод и водород. Нефти содержат 80-85% углерода, 10-14% водорода. Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов.
Фракционный состав нефтей
Фракционный состав отражает зависимость количества выкипающего продукта от повышения температуры кипения. Такая зависимость наблюдается для любых смесей разно кипящих веществ. В основе всех методов определения фракционного состава нефти лежит процесс дистилляции – тепловой процесс разделения сложной смеси углеводородов нефти на отдельные фракции с различными температурными интервалами кипения путём испарения нефти с последующей дробной конденсацией образовавшихся паров.
В зависимости от числа ступеней конденсации паров различают три варианта дистилляции нефти:
· простая дистилляция, когда образующиеся при испарении нефти пары полностью конденсируют;
· дистилляция с дефлегмацией, когда из образовавшихся при испарении нефти паров конденсируют часть высококипящих фракций, возвращая их в виде флегмы (конденсата) в кипящую нефть, а оставшиеся пары, обогащённые низкокипящими компонентами, полностью конденсируют;
· ректификация – дистилляция с многократно повторяющейся дефлегмацией паров и одновременным испарением низкокипящих компонентов из образующейся флегмы, чем достигают максимальной концентрации низкокипящих фракций в парах до их полной конденсации.
Основные фракции, выделяемые при первичной перегонки нефти:
1. Бензиновая фракция – нефтяной погон с температурой кипения от н.к.(начала кипения, индивидуальной для каждой нефти) до 150-250ºС (в зависимости от технологической цели получения авто-, авиа- или другого специального бензина).
Данная фракция является смесью алканов, нафтенов и ароматических углеводородов. Во всех этих углеводородах содержится от 5 до 10 атомов углерода в молекулах.
2. Керосиновая фракция – это нефтяной погон с температурой н.к. от 150-180ºС до 270-280 ºС. В этой фракции содержатся углеводороды с 10-15 атомами углерода в молекуле.
Используются в качестве моторного топлива (тракторный керосин, компонент дизельного топлива), для бытовых нужд (осветительный керосин) и др.
3. Газойлевая фракция – температура кипения от 270-280ºС до 320-350ºС. В этой фракции содержатся углеводороды с 14-20 атомами углерода в молекулах. Используется в качестве дизельного топлива.
Первые три фракции называют ещё светлыми фракциями, выкипающие до температуры 320-350ºС при давлении, несколько превышающим атмосферное.
4. Мазут – остаток после отгона перечисленных выше фракций с температурой кипения более 320-350ºС.
Мазут используют как печное топливо, подвергают дальнейшей переработке с помощью крекинга или перегонки при пониженном давлении (вакуумной перегонке) с отбором масляных фракций или широкой фракции вакуумного газойля (в свою очередь, служащего сырьём для каталитического крекинга с целью получения высокооктановых компонентов бензина).
Мазут и полученные из него фракции называют тёмными.
5. Гудрон – почти твёрдый остаток после отгона от мазута масляных фракций. Из него получают так называемые остаточные масла и битум, из которого путём окисления производят асфальт, используемый при строительстве дорог и т.п. Из гудрона и других остатков вторичного происхождения может быть получен путём коксования кокс, применяемый в металлургической промышленности.
Классификация нефтей
Классификация нефтей является основой, которая позволяет предсказать ассортимент и качество продуктов, подобрать наилучшие условия переработки той или иной нефти. С тех пор, как добыча и переработка нефти вышли на промышленный уровень, классификация нефти претерпевала изменения и дополнения.
Основным показателем качества нефтепродуктов на ранних этапах развития нефтяной промышленности была плотность нефти. В зависимости от плотности нефти подразделяли на лёгкие (ρ 3 ), утяжеленные (ρ = 0,828÷0,884 г/см 3 ) и тяжёлые (ρ > 0,828 г/см 3 ). В лёгких нефтях содержится больше бензиновых фракций, мало смол и сернистых соединений. Из нефтей подобного типа вырабатываются смазочные масла высокого качества. Тяжёлые нефти характеризуются высоким содержанием смол. Для получения из них масел требуется проводить дополнительные операции по очистке – обработку специальными растворителями, адсорбентами и др. С другой стороны, тяжёлые нефти - лучшее сырьё для производства битумов. Классификация нефти по плотности приблизительна; известны случаи, когда описанные выше закономерности не соблюдались; поэтому классификация по плотности нефти и является косвенной.
Прямая химическая классификация, основанная на групповом составе нефтей, предложена Грозненским нефтяным научно-исследовательским институтом (ГрозНИИ). В зависимости от преимущественного содержания в нефтях углеводородов различных классов они подразделяются на парафинистые (Бакинские, эмбинские), нафтено-парафиновые (грозненские, суроханские), нафтено-ароматические (майкопские), парафино-нафтено-ароматические (некоторые майкопские).
В зависимости от состава и соотношения алканов различного типа ак. Ал.А.Петровым предложена химическая классификация (типизация) нефтей. Им было исследовано около 400 нефтей практически всех нефтегазоносных районов Советского Союза методом газожидкостной хроматографии и масс-спектрометрии. Все исследованные нефти были отнесены к категориям А и Б.
Нефти типа А 1 являются нефтями парафинового или нафтено-парафинового основания. Содержание алканов в этих нефтях колеблется в районе 30-40%, а иногда и превышает их; причём н-алканы составляют, как правило, 25-30% от суммы алканов. К нефтям типа А 1 относятся нефти Татарии (Ромашкино), Западной Сибири, США и Казахстана (Узень). Нефти типа А 1 содержат главным образом слабо разветвлённые i-алканы (см. таблицу).
Нефти типа Б 1 . По групповому составу эти нефти характеризуются как нафтеновые или нафтено-ароматические. В нефтях этого типа практически полностью отсутствуют н-алканы и изопренаны; относительно мало содержание разветвлённых алканов (от 4 до 10%). Примерами нефтей данного типа являются нефти западно-сибирских месторождений: Грязевая Сопка, Сураханы, Балаханы, Русское и др., Нафталан (Азербайджан).
Таблица 6 Групповой состав нефтей различных химических типов
(фракция 200-430ºС) %
| Тип | Алканы | Циклоалканы | Арены | ||
| Сумма | Нормальные | Разветвлённые | |||
| А 1 | 15-60 | 5-25 | 0,05-6,0 | 14-45 | 10-70 |
| А 2 | 10-30 | 0,5-5 | 1,0-6,0 | 20-60 | 15-70 |
| Б 1 | 4-10 | - | - | 20-70 | 25-80 |
| Б 2 | 5-30 | 0,5 | 0,5-6,0 | 20-70 | 20-80 |
В зависимости от массовой доли серы нефти подразделяют на четыре класса:
Таблица 7 Классы нефтей
| Класс нефти | Наименование | Массовая доля серы,% | Метод испытания |
| Малосернистая | До 0,60 | ГОСТ 1437 | |
| Сернистая | 0,60-1,80 | ||
| Высокосернистая | 1,81-3,50 | ||
| Особо высокосернистая | Свыше 3,50 |
По плотности, а при поставке на экспорт – дополнительно по выходу фракций и массовой доле парафина, нефти подразделяют на пять типов:
Таблица 8 Типы нефтей
| Тип нефти | Наименование | Показатель плотности при 20ºС, кг/м 3 | Метод испытания |
| Особо лёгкая | Не более 830,0 | ГОСТ 3900 | |
| Лёгкая | 830,1-850,0 | ||
| Средняя | 850,1-870,0 | ||
| Тяжёлая | 870,1-895,0 | ||
| Битумозная | Более 895,0 |
По степени подготовки нефти подразделяют на группы:
Таблица 9 Группы нефтей
| Наименование показателя | Норма для нефти группы | Метод испытания | ||
| 1.Массовая доля воды,% не более | 0,5 | 0,5 | 1,0 | ГОСТ 2477 |
| 2.Концентрация хлористых солей, мг/дм 3 , не более | ГОСТ 21534 | |||
| 3.Массовая доля механических примесей, %, не более | 0,05 | ГОСТ 6370 | ||
| 4. Давление насыщенных паров, кПа (мм рт.ст.), не более | 66,7 (500) | ГОСТ 1756 | ||
| 5. Содержание хлорорганических соединений, млн -1 , (ppm) | Не нормируется Определение обязательно |
Если по одному из показателей нефть относится к группе с меньшим номером, а по другому – к группе с большим номером, то нефть признают соответствующей группе с большим номером.
По массовой доле сероводорода и лёгких меркаптанов нефти подразделяют на виды:
Таблица 10 Виды нефтей
| Наименование показателя | Норма для нефти вида | Метод испытаний |
| 1. Массовая доля сероводорода, млн -1 , (ppm), не более | ГОСТ Р 50802 | |
| 2. Массовая доля метил- и этилмеркаптанов в сумме, млн -1 , (ppm), не более |
В отличие от ранее действующих технологических нормативов в новом ГОСТ впервые введено определение хлорорганических соединений, сероводорода и лёгких меркаптанов.
Читайте также: