Компонентный состав нефти и газа реферат
Обновлено: 05.07.2024
Введение 3
1 Компонентный состав нефти и газа 4
1.1 Углеводородные соединения 4
1.2 Гетероорганические соединения 5
2 Парафиновые углеводороды, 6
3 Производные нефти 7
4Основные концепции происхождения нефти 8
4.1 Органическая концепция 9
4.2 Неорганическая концепция 11
5 Переработка нефти 13
6 Использование продуктов переработки нефти 17
7 Транспортировка нефти 20
Заключение 22
Список использованной литературы 23
Бурный научно-технический прогресс и высокие темпы развития различных отраслей науки и мирового хозяйства в XIX–XX вв. привели к резкому увеличениюпотребления различных полезных ископаемых, особое место среди которых заняла нефть.
Хотя коммерческая добыча нефти впервые началась во второй половине XIX в., на протяжении веков нефть добывалась людьми, которые жили в разных уголках мира, где нефть просачивалась на поверхность. В России первое письменное упоминание о получении нефти появилось в XVI в. Путешественники описывали, как племена, жившие уберегов реки Ухта на севере Тимано-Печорского района, собирали нефть с поверхности реки и использовали ее в медицинских целях и в качестве масел и смазок. Нефть, собранная с реки Ухта, впервые была доставлена в Москву в 1597 году.
Нефтепроявления также наблюдались многочисленными путешественниками на Северном Кавказе. Местные жители даже собирали нефть с помощью ведер, вычерпывая ее из скважин глубинойдо полутора метров. В 1823 году братья Дубинины открыли нефтеперерабатывающий завод в Моздоке для переработки нефти, собираемой с близлежащего Вознесенского нефтяного месторождения.
Нефте- и газопроявления были зафиксированы в Баку, на западном склоне Каспийского моря арабским путешественником и историком еще в X в. Марко Поло позднее описывал, как люди в Баку использовали нефть в медицинских целях идля проведения богослужений. С четырнадцатого века нефть, собираемая в Баку, экспортировалась в другие страны Среднего Востока. Первая нефтяная скважина в мире была пробурена на Биби-Айбатском месторождении вблизи Баку в 1846 году, более чем на десятилетие раньше, чем была пробурена первая скважина в США. С этим событием связывают начало современной нефтяной промышленности.
Нефть - полезноеископаемое, представляющее из себя маслянистую жидкость. Это горючее вещество, часто черного цвета, хотя цвета нефти в разных районах различаются. Она может быть и коричневой, и вишневой, зеленой, желтой, и даже прозрачной. С химической точки зрения нефть - это сложная смесь углеводородов с примесью различных соединений, например, серы, азота и других. Ее запах также может быть различным, так как зависит отприсутствия в ее составе ароматических углеводородов, сернистых соединений.
1 Компонентный состав нефти и газа
Состав нефти и газа (углеводородного сырья) различен: главным компонентом газа является метан (до 97 %), нефти - углеводороды разнообразного строения. Соотношение между группами углеводородов придает нефти различные свойства и оказывает большое влияние на свойства получаемыхпродуктов и степень их воздействия на человека и окружающую природную среду.
Нефть - это жидкий природный раствор, который различается по фракционному составу - содержанию легких, средних и тяжелых дистиллятов. Большинство нефтей содержит 15-25% бензиновых фракций, выкипающих до 180°С, 45-55% фракций, перегоняющихся до 300-350 °С. Тяжелые нефти в основном состоят из.
Особенности углеводородной и асфальто-смолистой частей нефти, методы определения ее фракционного состава. Содержание воды, механических примесей, серы, парафина в нефти. Классификация и состав природных газов, их преимущества перед другими видами топлива.
Рубрика | Химия |
Вид | реферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 07.11.2011 |
Размер файла | 28,5 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
Состав нефти и газа. Методы их исследования
Студент группы 1ОН-1
Содержание
1.1 Углеводородная часть
1.2 Асфальто-смолистая часть
1.3 Фракционный состав
1.4 Содержание воды
1.5 Содержание механических примесей
1.6 Содержание серы
1.7 Содержание парафина
2 . Состав природных газов
2.1 Горючие компоненты
2.2 Негорючие компоненты
2.3 Вредные примеси
2.4 Особенности природных газов
2.5 Обнаружение утечки газа
Список используемой литературы
Введение
Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является одной из основ экономики России. Сотни тысяч его специалистов трудятся во всех уголках пашей Родины, обеспечивая её нефтью и газом. Кроме того тысячи молодых специалистов, закончив ВУЗы, ежегодно вливаются в ТЭК. Свой путь к будущей специальности они начинали с изучения основ нефтегазового дела.
Вот и я решил изучить состав нефти и природного газа. Решил проникнуться основами этих двух главенствующих составляющих большой системы.
Знание состава нефти и газа поможет мне в дальнейшем без труда усвоить основы моей профессии.
1. Состав нефти
В химическом отношении нефть - сложная смесь углеводородов (УВ) и углеродистых соединений. Она состоит из следующих основных элементов: углерод (84-87%), водород (12-14%), кислород, азот, сера (1-2%). Содержание серы может доходить до 3-5%. В нефти выделяют следующие части: углеводородную, асвальто-смолистую, порфирины, серу и зольную. В каждой нефти имеется растворенный газ, который выделяется, когда она выходит на земную поверхность.
1.1 Углеводородная часть
Главную часть нефти составляют углеводороды различные по своему составу, строению и свойствам, которые могут находиться в газообразном, жидком и твердом состоянии. В зависимости от строения молекул они подразделяются на три класса - парафиновые, нафтеновые и ароматические. Но значительную часть нефти составляют углеводороды смешанного строения, содержащие структурные элементы всех трех упомянутых классов. Строение молекул определяет их химические и физические свойства.
Парафиновые углеводороды, или как их еще называют, метановые УВ (алкановые, или алканы). Сюда относят метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан и изобутан, имеющие формулу С4Н10.
Для углерода характерна способность образовывать цепочки, в которых его атомы соединены последовательно друг с другом. Остальными связями к углероду присоединены атомы водорода. Количество атомов углерода в молекулах парафиновых УВ превышает количество атомов водорода в 2 раза, с некоторым постоянным во всех молекулах избытком, равным 2. Иначе говоря, общая формула углеводородов этого класса СnН2n+2. Парафиновые углеводороды химически наиболее устойчивы и относятся к предельным УВ.
В зависимости от количества атомов углерода в молекуле углеводороды могут принимать одно из трех агрегатных состояний. Например, если в молекуле от одного до четырех атомов углерода (СН4 - С4Н10), то УВ представляют собой газ, от 5 до 16 (С5Н16 - С16Н34) - это жидкие УВ, а если больше 16 (С17Н36 и т.д.) - твердые.
Таким образом, парафиновые углеводороды в нефти могут быть представлены газами, жидкостями и твердыми кристаллическими веществами. Они по-разному влияют на свойства нефти: газы понижают вязкость и повышают упругость паров; жидкие парафины хорошо растворяются в нефти только при повышенных температурах, образуя гомогенный раствор; твердые парафины также хорошо растворяются в нефти, образуя истинные молекулярные растворы. Парафиновые УВ (за исключением церезинов) легко кристаллизуются в виде пластинок и пластинчатых лент.
Нафтеновые (циклановые, или алициклические) УВ имеют циклическое строение (С/СnН2n), а именно состоят из нескольких групп - СН2, соединенных между собой в кольчатую систему. В нефти содержатся преимущественно нафтены, состоящие из пяти или шести групп СН2.
Все связи углерода и водорода здесь насыщены, поэтому нафтеновые нефти обладают устойчивыми свойствами. По сравнению с парафинами, нафтены имеют более высокую плотность и меньшую упругость паров и имеют лучшую растворяющую способность.
Ароматические УВ (арены) представлены формулой СnНn, наиболее бедны водородом. Молекула имеет вид кольца с ненасыщенными связями углерода. Простейшим представителем данного класса углеводородов является бензол С6Н6, состоящий из шести групп СН.
Для ароматических УВ характерны большая растворяемость, более высокая плотность и температура кипения.
1.2 Асфальто-смолистая часть
Асфальто-смолистая часть нефти представляет собой вещество темного окраса, которое частично растворяется в бензине. Растворившееся часть - асфальтены. Они обладают способностью набухать в растворителях, а затем переходить в раствор. Растворимость асфальтенов в смолисто-углеродных системах возрастает с уменьшением концентрации легких УВ и увеличением концентрации ароматических углеводородов. Смола не растворяется в бензине и являются полярными веществами с относительной молекулярной массой 500-1200. В них содержатся основное количество кислородных, сернистых и азотистых соединений нефти. Асфальто-смолистые вещества и другие полярные компоненты являются поверхностно-активными соединениями нефти и природными стабилизаторами водонефтяных эмульсий.
1.3 Фракционный состав
Важнейшим показателем качества нефти является фракционный состав.
Фракционный состав определяется при лабораторной перегонке с использованием метода постепенного испарения, в процессе которой при постепенно повышающейся температуре из нефти отгоняют части - фракции, отличающиеся друг от друга пределами выкипания. Каждая из фракций характеризуется температурами начала и конца кипения.
Промышленная перегонка нефти основывается на схемах с так называемым однократным испарением и дальнейшей ректификацией.
Фракции, выкипающие до 350 о С, отбирают при давлении несколько превышающим атмосферное, называют светлыми дистиллятами (фракциями). Названия фракциям присваиваются в зависимости от направления их дальнейшего использования.
В основном, при атмосферной перегонке получают следующие светлые дистилляты:
140 о С (начало кипения) - бензиновая фракция,
140-180 о С - лигроиновая фракция (тяжелая нефть),
140-220 о С (180-240 о С) - керосиновая фракция,
180-350 о С (220-350 о С, 240-350 о С) - дизельная фракция (легкий или атмосферный газойль, соляровый дистиллят).
Фракция, выкипающая выше 350 о С является остатком после отбора светлых дистиллятов и называется мазутом. Мазут разгоняют под вакуумом и в зависимости от дальнейшего направления переработки нефти получают следующие фракции:
- для получения топлив - 350-500 о С вакуумный газойль (дистиллят), >500 о С вакуумный остаток (гудрон);
- для получения масел - 300-400 о С (350-420 о С) легкая масляная фракция (трансформаторный дистиллят), 400-450 о С (420-490 о С) средняя масляная фракция (машинный дистиллят), 450-490 о С тяжелая масляная фракция (цилиндровый дистиллят), >490 о С гудрон.
Мазут и полученные из него фракции - темные.
Таким образом фракционирование - это разделение сложной смеси компонентов на более простые смеси или отдельные составляющие.
Продукты, получаемые как при первичной, так и при вторичной переработки нефти, относят к светлым, если они выкипают до 350 о С, и к темным, если пределы выкипания 350 о С и выше.
Нефти различных месторождений заметно отличаются по фракционному составу, содержанию светлых и темных фракций.
В технических условиях на нефть и нефтепродукты нормируются:
температура начала кипения;
температура, при которой отгоняется 10,50,90 и 97.5% от загрузки, а также остаток в процентах;
иногда лимитируется температура конца кипения.
1.4 Содержание воды
нефть фракционный природный газ
При добыче и переработке нефть дважды смешивается с водой: при выходе с большой скоростью из скважины вместе с сопутствующей ей пластовой водой и в процессе обессоливания, т.е. промывки пресной водой для удаления хлористых солей.
В нефти и нефтепродуктах вода может содержаться в виде простой взвеси, тогда она легко отстаивается при хранении, либо в виде стойкой эмульсии, тогда прибегают к особым приемам обезвоживания нефти.
Образование устойчивых нефтяных эмульсий приводит к большим финансовым потерям. При небольшом содержании пластовой воды в нефти удорожается транспортировка ее по трубопроводам, потому что увеличивается вязкость нефти, образующей с водой эмульсию. После отделения воды от нефти в отстойниках и резервуарах часть нефти сбрасывается вместе с водой в виде эмульсии и загрязняет сточные воды.
Содержание воды в нефти является самой весомой поправкой при вычислении массы нетто нефти по массе брутто. Этот показатель качества, наряду с механическими примесями и хлористыми солями, входит в уравнение для определения массы балласта.
Присутствуя в нефти, особенно с растворенными в ней хлористыми солями, вода осложняет ее переработку, вызывая коррозию аппаратуры.
Имеющаяся в карбюраторном и дизельном топливе, вода снижает их теплотворную способность, засоряет и вызывает закупорку распыляющих форсунок.
При уменьшении температуры кристаллики льда засоряют фильтры, что может служить причиной аварий при эксплуатации авиационных двигателей. Содержание воды в масле усиливает ее склонность к окислению, ускоряет процесс коррозии металлических деталей, соприкасающихся с маслом.
Следовательно, вода оказывает негативное влияние как на процесс переработки нефти, так и на эксплуатационные свойства нефтепродуктов и количество ее должно строго нормироваться.
Точность метода определения содержания воды по ГОСТ 2477-65:
Сходимость - два результата определений, полученные одним исполнителем, признаются достоверными (с 95%-ной доверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает:
· 0.1 см 3 - при объеме воды, меньшем или равным 1.0 см 3 ;
· 0.1 см 3 или 2% от среднего значения объема (в зависимости от того, какая из этих величин больше) - при объеме воды более 1.0 см 3 .
Воспроизводимость - два результата испытаний, полученные в двух разных лабораториях (с 95%-ной доверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает:
· 0.1 см 3 - при объеме воды, меньшем или равным 1.0 см 3 ;
· 0.2 см 3 или 10% от среднего значения объема (в зависимости от того, какая из этих величин больше) - при объеме воды свыше 1.0 см 3 до 10 см 3 ;
· 5% от величины среднего результата - при объеме воды более 10 см 3 .
Согласно ГОСТ 2477-65 массовая доля воды должна составлять не более чем 0.5-1% в зависимости от степени подготовки нефти.
1.5 Содержание механических примесей
Присутствие мех. примесей объясняется условиями залегания нефти и способами их добычи.
Механические примеси нефти состоят из взвешенных в ней высокодисперсных частиц песка, глины и других твердых пород, которые, адсорбируясь на поверхности глобул воды, способствуют стабилизации нефтяной эмульсии. При перегонке нефти примеси могут частично оседать на стенках труб, аппаратуры и трубчатых печей, что приводит к ускорению процесса износа аппаратуры.
В отстойниках, резервуарах и трубах при подогреве нефти часть высокодисперсных механических примесей коагулирует, выпадает на дно и отлагается на стенках, образуя слой грязи и твердого осадка. При этом уменьшается производительность аппаратов, а при отложении осадка на стенках труб уменьшается их теплопроводность.
В таблице 1 приводятся следующие оценки достоверности результатов определения содержания механических примесей при доверительной вероятности 95%:
Выходящая из недр Земли по скважине на поверхность нефть не является только смесью углеводородов. Она выносит с собой попутный газ, пластовую воду и механические примеси – частички горной породы из призабойной зоны скважины. Поэтому под компонентным составом нефти понимают содержание в потоке, выходящем из нефтяной скважины, веществ, различающихся фазовым состоянием (жидкость, газ) и природой (органические или минеральные вещества). Все эти компоненты нефти взаимно нерастворимы, являются олеофобными и образуют дисперсную систему, которая может быть подвергнуты разделению.
Прикрепленные файлы: 1 файл
химия нефти и газа.docx
Компонентный состав нефти.
Выходящая из недр Земли по скважине на поверхность нефть не является только смесью углеводородов. Она выносит с собой попутный газ, пластовую воду и механические примеси – частички горной породы из призабойной зоны скважины. Поэтому под компонентным составом нефти понимают содержание в потоке, выходящем из нефтяной скважины, веществ, различающихся фазовым состоянием (жидкость, газ) и природой (органические или минеральные вещества). Все эти компоненты нефти взаимно нерастворимы, являются олеофобными и образуют дисперсную систему, которая может быть подвергнуты разделению.
Количество этих примесей в нефти, выходящих из скважины, для разных месторождений различно.
Попутный газ – легкая углеводородная часть нефти, выделяющаяся из неё в процессе снижение давления от пластового (десятки МПа) до давления в сепараторах установок промысловой подготовки нефти (около 1 МПа).
Выделение газа начинается уже в стволе скважины и затем продолжается на поверхности Земли в сепарирующих устройствах установок комплексной подготовки нефти.
Углеводородный состав попутного газа на каждой ступени его отделения устанавливается в соответствии с законами фазового равновесия сложных смесей и зависит от температуры и давления.
Для определения растворенных в нефти легких углеводородов С1 – С4 существует целый ряд методов. Большинство из них хроматографические, позволяющие относительно быстро оценить содержание этих углеводородов непосредственно в нефти. Существует стандартный метод определения содержания углеводородов С1 – С6 в нефти (ГОСТ 13379-82) с помощью газового хроматографа. Однако точность этих методов не велика около 15-30% и уступает более надежному, но требующему больших затрат времени дистилляционному способу определения.
Пластовая вода – является неизбежным спутником нефти. В процессе добычи нефти пластовая вода своим напором вытесняет нефть по порам горных пород в направлении к стволу скважины. В зависимости от структуры пор самого пласта, скорости притока нефти к скважине, вязкости нефти и других факторов, приток воды вместе с нефтью к скважине может быть разным.
В начальный период обводненность нефти очень мала, однако чем дольше эксплуатируется скважина, тем более обводненная нефть из нее отбирается.
Средняя обводненность нефти в целом по России достигает около 50%, т.е. добыча пластовой воды составляет около 150млн.т/г.
Минеральные соли в пластовой воде находятся практически полностью в растворенном состоянии.
Пластовые воды по химическому составу делят на хлоридно-кальциевые и щелочные.
Содержание основных солей – хлоридов различных металлов в пластовых водах существенно различаются для разных месторождений(%):
Месторождение: NaCl MgCl2 CaCl2
Самотлорское(Зап.Сибирь) 59 6 35
Ромашкинское(Татарстан) 86 6 8
Арланское(Башкортостан) 56 10 34
Содержание механических примесей в нефти определяют по ГОСТ 6370-83 методом фильтрования смеси образца нефти с легким углеводородным растворителем (бензин, толуол) с последующим взвешиванием высушенного на фильтре осадка.
Основной компонентный состав нефти и газа и их санитарно-токсикологическая характеристика
Биологическое воздействие нефти и нефтепродуктов на организм человека и животных, компоненты природной среды изучено достаточно хорошо. Внедрение прогрессивных технологий по добыче и переработке углеводородного сырья способствовало появлению новых химических соединений, нуждающихся в токсикологической оценке.
Состав нефти и газа (углеводородного сырья) различен: главным компонентом газа является метан (до 97 %), нефти — углеводороды разнообразного строения. Соотношение между группами углеводородов придает нефтям различные свойства и оказывает большое влияние на свойства получаемых продуктов и степень их воздействия на человека и окружающую природную среду.
Нефть — это жидкий природный раствор, который различается по фракционному составу — содержанию легких, средних и тяжелых дистиллятов. Большинство нефтей содержит 15-25% бензиновых фракций, выкипающих до 180 °С, 45-55% фракций, перегоняющихся до 300-350 °С. Тяжелые нефти в основном состоят из фракций, выкипающих выше 200 °С (например, в нефти Ярегского месторождения Республики Коми, добываемой шахтным способом, отсутствуют фракции, выкипающие до 180 °С, а выход фракции 180-350 °С составляет всего 18.8 %).
Токсические эффекты сырой нефти в целом зависят от конкретного соотношения составляющих ее фракций и отдельных ингредиентов. Индивидуальные составы нефтей разных месторождений отличаются не столько их общей токсичностью, сколько проявлением отдельных свойств — канцерогенных и др.
Компоненты нефти, попав в живой организм, способны нарушить его нормальную жизнедеятельность на молекулярном, биохимическом, физиологическом и общеорганизменном уровнях.
Предельно допустимые концентрации сырой нефти
10 мг/м 3 (аэрозоль, 3 класс опасности) | воздух рабочей зоны |
0.3 мг/дм 3 (ПДК для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения); 0.05 мг/дм 3 (ПДК для водных объектов рыбохозяйственного назначения) | поверхностные воды |
Основные химические элементы, входящие в состав нефти — углерод (С) — 83-87 %, водород (Н) — 12-14 %, сера (S) — 0.1-7.0%, азот (N) — 0.001-1.8%, кислород (О) — 0.05-1.0%. В состав нефти входят минеральные компоненты, представленные щелочными и щелочноземельными металлами (Li, Na, К, Ва, Са, Сr, Mg), металлами подгруппы меди (Сu, Ag, Аu), цинка (Zn, Cd, Hg), бора (B, Al, Ga, In, Tl), ванадия (V, Nb, Та) и типичными неметаллами (Si, P, As, Ci, Br, I и др). Эти элементы находятся в нефти в виде мелкодисперсных водных растворов солей, тонкодисперсных взвесей минеральных пород, в виде комплексных соединений. Наиболее типичные для нефти металлы — ванадий и никель, которые обнаруживаются почти во всех нефтях.
Основным компонентом нефти являются углеводороды (УВ). В качестве эколого-геохимических характеристик основного состава нефти выступают метановые углеводороды (алканы, твердые парафины), циклические УВ (циклоалканы, нафтены), ароматические углеводороды (арены) и неуглеводородные нефтепродукты (смолы, асфальтены и сернистые соединения).
Основные компоненты нефти и газа:
- Метановые углеводороды
- Циклические углеводороды
- Ароматические углеводороды
- Полициклические ароматические углеводороды
- Высокомолекулярные неуглеводородные нефтепродукты
- Гетероатомные соединения и минеральные компоненты нефти
Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является одной из основ экономики России. Сотни тысяч его специалистов трудятся во всех уголках пашей Родины, обеспечивая её нефтью и газом. Кроме того тысячи молодых специалистов, закончив ВУЗы, ежегодно вли¬ваются в ТЭК. Свой путь к будущей специальности они начинали с изучения основ нефтегазового дела.
Оглавление
Файлы: 1 файл
реферат.docx
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
Состав нефти и газа. Методы их исследования.
Студент группы 1ОН-1 В.М. Желудков
Преподаватель В.К. Фурсов
- Углеводородная часть …………..………………………………………. ….4
- Асфальто-смолистая часть …………..………………………………………6
- Фракционный состав …………………. …………………………………….6
- Содержание воды …………………………………………………………….8
- Содержание механических примесей ………………………………..…….10
- Содержание серы ……………………………..……………………………..11
- Содержание парафина ………………………..……………………………..12
- Горючие компоненты ………………………………………………….……14
- Негорючие компоненты ………………………………………………….…15
- Вредные примеси ………………………………………. ………………….15
- Особенности природных газов …………………………….……….………16
- Обнаружение утечки газа ……………………………………..……………17
- температура начала кипения;
- температура, при которой отгоняется 10,50,90 и 97.5% от загрузки, а также остаток в процентах;
- иногда лимитируется температура конца кипения.
Список использованных источников …………………………….……………….20
Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является одной из основ экономики России. Сотни тысяч его специалистов трудятся во всех уголках пашей Родины, обеспечивая её нефтью и газом. Кроме того тысячи молодых специалистов, закончив ВУЗы, ежегодно вливаются в ТЭК. Свой путь к будущей специальности они начинали с изучения основ нефтегазового дела.
Вот и я решил изучить состав нефти и природного газа. Решил проникнуться основами этих двух главенствующих составляющих большой системы.
Знание состава нефти и газа поможет мне в дальнейшем без труда усвоить основы моей профессии.
1 Состав нефти
В химическом отношении нефть – сложная смесь углеводородов (УВ) и углеродистых соединений. Она состоит из следующих основных элементов: углерод (84-87%), водород (12-14%), кислород, азот, сера (1-2%). Содержание серы может доходить до 3-5%. В нефти выделяют следующие части: углеводородную, асвальто-смолистую, порфирины, серу и зольную. В каждой нефти имеется растворенный газ, который выделяется, когда она выходит на земную поверхность.
1.1 Углеводородная часть
Главную часть нефти составляют углеводороды различные по своему составу, строению и свойствам, которые могут находиться в газообразном, жидком и твердом состоянии. В зависимости от строения молекул они подразделяются на три класса – парафиновые, нафтеновые и ароматические. Но значительную часть нефти составляют углеводороды смешанного строения, содержащие структурные элементы всех трех упомянутых классов. Строение молекул определяет их химические и физические свойства.
Парафиновые углеводороды, или как их еще называют, метановые УВ (алкановые, или алканы). Сюда относят метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н8 , бутан и изобутан, имеющие формулу С4Н10.
Для углерода характерна способность образовывать цепочки, в которых его атомы соединены последовательно друг с другом. Остальными связями к углероду присоединены атомы водорода. Количество атомов углерода в молекулах парафиновых УВ превышает количество атомов водорода в 2 раза, с некоторым постоянным во всех молекулах избытком, равным 2. Иначе говоря, общая формула углеводородов этого класса СnН2n+2. Парафиновые углеводороды химически наиболее устойчивы и относятся к предельным УВ.
В зависимости от количества атомов углерода в молекуле углеводороды могут принимать одно из трех агрегатных состояний. Например, если в молекуле от одного до четырех атомов углерода (СН4 – С4Н10), то УВ представляют собой газ, от 5 до 16 (С5Н16 – С16Н34) - это жидкие УВ, а если больше 16 (С17Н36 и т.д.) – твердые.
Таким образом, парафиновые углеводороды в нефти могут быть представлены газами, жидкостями и твердыми кристаллическими веществами. Они по-разному влияют на свойства нефти: газы понижают вязкость и повышают упругость паров; жидкие парафины хорошо растворяются в нефти только при повышенных температурах, образуя гомогенный раствор; твердые парафины также хорошо растворяются в нефти образуя истинные молекулярные растворы. Парафиновые УВ (за исключением церезинов) легко кристаллизуются в виде пластинок и пластинчатых лент.
Нафтеновые (циклановае, или алициклические) УВ имеют циклическое строение (С/СnН2n), а именно состоят из нескольких групп – СН2 -, соединенных между собой в кольчатую систему. В нефти содержатся преимущественно нафтены, состоящие из пяти или шести групп СН2.
Все связи углерода и водорода здесь насыщены, поэтому нафтеновые нефти обладают устойчивыми свойствами. По сравнению с парафинами, нафтены имеют более высокую плотность и меньшую упругость паров и имеют лучшую растворяющую способность.
Ароматические УВ (арены) представлены формулой СnНn, наиболее бедны водородом. Молекула имеет вид кольца с ненасыщенными связями углерода. Простейшим представителем данного класса углеводородов является бензол С6Н6, состоящий из шести групп СН.
Для ароматических УВ характерны большая растворяемость, более высокая плотность и температура кипения.
1.2 Асфальто-смолистая часть
Асфальто-смолистая часть нефти представляет собой вещество темного окраса, которое частично растворяется в бензине. Растворившееся часть – асфальтены. Они обладают способностью набухать в растворителях, а затем переходить в раствор. Растворимость асфальтенов в смолисто-углеродных системах возрастает с уменьшением концентрации легких УВ и увеличением концентрации ароматических углеводородов. Смола не растворяется в бензине и являются полярными веществами с относительной молекулярной массой 500-1200. В них содержатся основное количество кислородных, сернистых и азотистых соединений нефти. Асфальтосмолистые вещества и другие полярные компоненты являются поверхностно-активными соединениями нефти и природными стабилизаторами водонефтяных эмульсий.
1.3 Фракционный состав
Важнейшим показателем качества нефти является фракционный состав.
Фракционный состав определяется при лабораторной перегонке с использованием метода постепенного испарения, в процессе которой при постепенно повышающейся температуре из нефти отгоняют части - фракции, отличающиеся друг от друга пределами выкипания. Каждая из фракций характеризуется температурами начала и конца кипения.
Промышленная перегонка нефти основывается на схемах с так называемым однократным испарением и дальнейшей ректификацией.
Фракции, выкипающие до 350 о С, отбирают при давлении несколько превышающим атмосферное, называют светлыми дистиллятами(фракциями). Названия фракциям присваиваются в зависимости от направления их дальнейшего использования. В оснавном, при атмосферной перегонке получают следующие светлые дистилляты: 140 о С (начало кипения) - бензиновая фракция, 140-180 о С - лигроиновая фракция(тяжелая нафта), 140-220 о С (180-240 о С ) - керосиновая фракция, 180-350 о С (220-350 о С, 240-350 о С) - дизельная фракция (легкий или атмосферный газойль, соляровый дистиллят).
Фракция, выкипающая выше 350 о С является остатком после отбора светлых дистиллятов и называетсф мазутом. Мазут разгоняют под вакуумом и в зависимости от дальнейшего направления переработки нефти получают следующие фракции: для получения топлив - 350-500 о С вакуумный газойль (дистиллят), >500 о С вакуумный остаток (гудрон); для получения масел - 300-400 о С (350-420 о С) легкая масленная фракция (трансформаторный дистиллят), 400-450 о С (420-490 о С) средняя масленная фракция (машинный дистиллят), 450-490 о С тяжелая масленная фракция (цилиндровый дистиллят), >490 о С гудрон. Мазут и полученные из него фракции - темные.
Таким образом фракционирование – это разделение сложной смеси компонентов на более простые смеси или отдельные составляющие.
Продукты, получаемые как при первичной, так и при вторичной переработки нефти, относят к светлым, если они выкипают до 350 о С, и к темным, если пределы выкипания 350 о С и выше.
Нефти различных месторождений заметно отличаются по фракционному составу, содержанию светлых и темных фракций.
В технических условиях на нефть и нефтепродукты нормируются:
1.4 Содержание воды
При добыче и переработке нефть дважды смешивается с водой: при выходе с большой скоростью из скважины вместе с сопутствующей ей пластовой водой и в процессе обессоливания, т.е. промывки пресной водой для удаления хлористых солей.
В нефти и нефтепродуктах вода может содержаться в виде простой взвеси, тогда она легко отстаивается при хранении, либо в виде стойкой эмульсии, тогда прибегают к особым приемам обезвоживания нефти.
Образование устойчивых нефтяных эмульсий приводит к большим финансовым потерям. При небольшом содержании пластовой воды в нефти удорожается транспортировка ее по трубопроводам, потому что увеличивается вязкость нефти, образующей с водой эмульсию. После отделения воды от нефти в отстойниках и резервуарах часть нефти сбрасывается вместе с водой в виде эмульсии и загрязняет сточные воды.
Содержание воды в нефти является самой весомой поправкой при вычислении массы нетто нефти по массе брутто. Этот показатель качества, наряду с механическими примесями и хлористыми солями, входит в уравнение для определения массы балласта.
Присутствуя в нефти, особенно с растворенными в ней хлористыми солями, вода осложняет ее переработку, вызывая коррозию аппаратуры.
Имеющаяся в карбюраторном и дизельном топливе, вода снижает их теплотворную способность, засоряет и вызывает закупорку распыляющих форсунок.
При уменьшении температуры кристаллики льда засоряют фильтры, что может служить причиной аварий при эксплуатации авиационных двигателей.
Содержание воды в масле усиливает ее склонность к окислению, ускоряет процесс коррозии металлических деталей, соприкасающихся с маслом.
Читайте также: