Состав нефти

Физико-химические свойства нефти

Нефть представляет собой вязкую, маслянистую жидкость с характерным запахом. Цвет ее зависит от растворенных в ней смол: темно-бурая, буро-зеленоватая, а иногда светлая, почти бесцветная. На свету нефть слегка флуоресцирует. Под дейс твием ультрафиолетового света нефть светится голубым или желто-бурым светом, это используют при поиске нефти.

Плотность нефти зависит от месторождений и колеблется от 0,77 до 0,980 г/см3 (легкая<0,85, средняя 0,85– 0,90, тяжелая>0,90). Более 80 % доказанных мировых запасов нефти относится к тяжелому типу нефтей, характеризующихся высокой плотнос тью и большим содержанием асфальтенов, металлов (ванадий, никель) и серы.

Кинематическая вязкость большинс тва нефтей редко превышает 40–60 мм2/с при 20 °С, что зависит от содержания в ней асфальтосмолистых веществ.

Теплота сгорания нефти 43,7–46,2 МДж/кг. Для сравнения, теплоты сгорания таких альтернативных топлив, как водород – 103 МДж/кг, этиловый спирт – 26 МДж/кг.

В воде нефть не растворяется, поскольку она легче воды, то образует на водной поверхности растекающиеся (до мономолекулярного слоя) пятна, а при интенсивном перемешивании образует стойкие, медленно расслаивающиеся эмульсии.

В состав нефти входит около 425 углеводородов и 320 гетеросоединений. Так как нефть представляет сложную смесь индивидуальных углеводородов, то она не имеет определенных физических констант, таких, как температура кипения, температура застывания и др.

Элементным составом нефти называют содержание в ней отдельных химических элементов, выраженное в процентах по массе. Анализ нефтей различных месторождений показал, что их элементный состав меняется мало. Основные элементы, входящие в состав нефти и в продукты ее переработки, это углерод и водород. Содержание углерода в среднем 83,5 –87 %, а водорода 11,5 –14 %. Кроме углерода и водорода, в нефти содержится серы 0,01—5,8 %, кислорода 0,1 –1,3 %, азота 0,03 –1,7 % и следы металлов. Содержание ванадия, никеля, железа, алюминия, меди не превышает 0,02–0,03% от массы нефти.

Сера может находиться в нефти в виде сероводорода, меркаптанов и в свободном состоянии. Сера особенно отрицательно влияет на эксплуатационные свойства продуктов, получаемых из нефти (меркаптаны разъедают металлическое оборудование), поэтому ее содержание является важным критерием для оценки качества нефти.

Примеси, содержащиеся в нефтях, влияют на качество получаемых из нее топлив и смазочных материалов. Современные методы переработки нефти позволяют полнос тью освободить ее от примесей и, в первую очередь, от особо вредных, таких, как сера и ее соединения, нефтяные смолы и ряд других.

Однако следует учитывать, что очистка нефти или полученных из нее продуктов связана со значительными затратами энергии, реактивов, времени и рабочей силы, а некоторые способы очистки – и с потерей определенного количества ценных продуктов и загрязнением окружающей среды.

Групповым химическим составом нефти называют содержание в ней углеводородов определенных химических групп, характеризуемых соотношением и структурой соединения атомов углерода и водорода.

По углеводородному составу нефти подразделяют: 1) метаново-нафтеновые; 2) нафтеново-метановые; 3) ароматическо-нафтеновые; 4) нафтеново-ароматические; 5) ароматическо-метановые; 6) метаново-ароматические; 7) метаново-ароматические-нафтеновые. Первым ставится название углеводорода, которого в составе нефти больше.

Алканы (парафиновые углеводороды). Общая формула Сn Н2n+2. Количество алканов в нефтях зависит от месторождения нефти и составляет 25—30 %. В нефтях некоторых месторождений, с учетом растворенных в них газов, содержание алканов достигает 50—70 %. По своей структуре алканы бывают нормальные и изоалканы.

Цикланы (нафтеновые углеводороды) также являются насыщенными углеводородами. Они имеют циклическую структуру, их общая формула СnН2n. Содержание цикланов в различных нефтях составляет от 25 до 75 %, а в отдельных фракциях некоторых нефтей – до 80 %. Цикланы содержатся во всех фракциях нефти, и по мере увеличения молекулярной массы и температуры конца кипения фракции количество их в ней возрастает.

Алкены и алкины – это ненасыщенные углеводороды, содержащие двойные или тройные связи. В нефтях они практически не содержатся.

Арены. Простейшим углеводородом ароматического ряда (ареном) является бензол C6H6. Он имеет шестиугольную кольцевую структуру с тремятчередующимися двойными и одинарными связями. Для моноциклических аренов общая формула имеет вид СnН2n –6.

При атмосферном давлении и повышении температуры из нефти испаряются последовательно различные индивидуальные углеводороды.

Фракцией называется группа углеводородов, выкипающая в определенном интервале температур. Бензиновая фракция 40 – 195°С (С5–С10); лигроиновая 120 – 235°С (С8–С14); керосиновая 200 – 300°С (С12–С18); газойль 280 – 360°С (С14–С20).

В таблице 1 приведены интервалы температуры (°С), в которых выкипают общепринятые технологические фракции нефти.

Таблица 1. Фракционный состав нефти

Фракция	Температура кипения,°С	Содержание в нефти, %
Бензин	35 – 205	10 – 15
Топливо для реактивных двигателей	120 – 315	15 – 20
Дизельное топливо	180 – 260
Газойль	230 – 360	15 – 20
М азут	< 350

После отгона фракций, выкипающих до 350°С, остается вязкая темная жидкость, называемая мазутом. Температура перегонки мазутных фракций выше, чем температура их термического разложения, т. е. разрыва молекул на части под действием температуры. Разделить мазут на фракции можно только при пониженном давлении (4–6 кПа). Этот процесс, называемый вакуумным, позволил получить из мазута соляровые фракции (С12–С20), дистиллятные смазочные масла (легкие, средние и тяжелые), в том числе и базовые масла для двигателей внутреннего сгорания, вазелин (С20–С50) и смесь твердых углеводородов – парафин (С19–С35).

После отгонки из мазута масляных фракции ос тается гудрон или полугудрон, которые используют для получения остаточных масел и битума.

Дата добавления: 2014-01-20