Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Тема 6.4. Груповий хімічний склад нафт і нафтопродуктів




Визначення хімічного складу нафт і їх фракцій - трудомістке і до кінця нездій­сненне нині завдання. Навіть склад бензинів відомий лише на 80%. Тому зараз викори­стовуються методи аналізу, що дозволяють визначити груповий хімічний чи структур­но-груповий склад нафти і її фракцій.

Найменш вивчені компоненти висококиплячих фракцій нафти. При складанні матеріального балансу групового складу враховуються тільки три класи вуглеводнів: насичені аліфатичні (алкани), нафтенові (циклани) і ароматичні (арени). Крім того, іноді наводять деталізований груповий склад, що відображає також вміст різних інди­відуальних вуглеводнів, що входять до складу кожної з груп.

Гібридні вуглеводні сконцентровані переважно у висококиплячих фракціях нафти, що ускладнює визначення їх групового хімічного складу.

Алкани та ізоалкани є у всіх нафтах у кількостях від 3-5 до 50-60% і більше. Алкани при кімнатній температурі інертні до дії багатьох хімічних реагентів і здатні тіль­ки до реакцій заміщення.

До групи рідких при звичайних температурах алканів входять гомологи метану від пентану до гексадекану як нормальної, так і ізоструктури. Багато з них, що киплять від 28 (ізопентан) до 300 °С, входять до складу головної маси нафт, од­нак максимальна їхня кількість міститься у фракціях, що википають від 200 до 300°С.

Розроблено карбамідний метод визначення і виділення нормальних алканів, оснований на здатності карбаміду утворювати при звичайній температурі тверді комплексні сполуки з алканами. Ізоалкани можна також виділити з суміші з нормальними алканами хлорсульфоновою кислотою, з якою вони взаємодіють при кімнатній температурі.

Рідкі алкани є основним компонентом товарних нафтопродуктів і сировиною для хімічної переробки. Найбільш легкокиплячі рідкі алкани широко застосовують як розчинники.

До твердих алканів відносять як нормальні, так і ізоалкани. Суміші твердих алканів входять до складу нафтових парафінів.

Добре очищений парафін являє собою білу, напівпрозору, аморфну масу з ма­товим зламом, без запаху і смаку.

Ароматичні вуглеводні (арени) представлені в нафтах в основному моноциклічними вуглеводнями, а також невеликими кількостями біциклічного ряду нафталіну, трициклічного ряду антрацену і більш конденсованих вуглеводнів. Арени відрізня­ються високою реакційною здатністю, вступаючи в реакції заміщення, приєднання і конденсації.

Для кількісного визначення аренів у світлих нафтових фракціях рекомендуєть­ся метод сульфування.

Реакція сульфування протікає вже при кімнатній температурі при збовтуванні вихідного продукту з чотирма об'ємами концентрованої (не менше 99%) сірчаної кис­лоти. Сульфокислоти, що утворюються, переходять у кислотний шар і за зменшенням об'єму вуглеводневого шару після відстоювання визначають вміст аренів. Для вида­лення з нафтопродуктів ненасичених вуглеводнів їх попередньо обробляють однако­вим об'ємом 80-85% розчину сірчаної кислоти, що не взаємодіє з аренами.

У нафтах міститься від 1 до 35% аренів, у деяких фракціях до 70%.

Ароматичні вуглеводні - надзвичайно цінна сировина для промисловості орга­нічного синтезу, після виділення їх з нафти. Інший напрямок використання - безпосе­редньо в складі нафтових фракцій, що складають моторні палива, тому що вони най­менш схильні до детонації.

Нафтенові вуглеводні за хімічними властивостями близькі до представників вуглеводнів жирного ряду, а за циклічною будовою нагадують вуглеводні ароматичного ряду.

Найбільш характерними хімічними реакціями для нафтенів є реакції заміщен­ня: хлорування, нітрування азотною кислотою при нагріванні, окислювання азотною кислотою середньої концентрації з утворенням двоосновних кислот.

Нафтени здатні утворювати комплекси з тіосечовиною, що дозволяє відокреми­ти моноциклічні нафтени від поліциклічних, які утворюють з тіосечовиною більш мі­цні комплекси.

Визначення кількісного вмісту нафтенів у сумішах вуглеводнів проводиться пі­сля попереднього видалення неграничних і ароматичних вуглеводнів, у результаті чо­го завдання зводиться до визначення нафтенів у суміші з алканами. Цю суміш назива­ють граничним залишком. Вміст нафтенів у граничному залишку визначається мето­дом анілінових точок чи методом питомих рефракцій.

Неграничних вуглеводнів природні нафти не містять чи містять дуже мало, але вони часто складають значну частину рідких і газоподібних продуктів термічної де­структивної переробки нафти і її фракцій. Висока реакційна здатність неграничних вуглеводнів дозволяє використовувати їх як сировину для органічного синтезу, однак вони знижують хімічну стабільність нафтопродуктів.

Асфальтосмолисті речовини є невід'ємним компонентом майже всіх нафт. Піс­ля відгону з нафти світлих фракцій, легких олій, а також важких мазутних фракцій за­лишається складна суміш смолистих продуктів, що представляють собою темну і густу масу - гудрон, кількість якого в смолистих нафтах може досягати 40%. Смолисті й ас­фальтові речовини, що складають гудрон, розглядаються як високомолекулярні гетероорганічні сполуки складної гібридної будови, що включають вуглець, водень, кисень, сірку й азот.

За розчинністю смолисті й асфальтові речовини поділяють на групи:

- нейтральні нафтові смоли - розчинні в петролейному етері, який не має аро­матичних вуглеводнів;

- нафтові нейтральні асфальтени - розчинні в бензолі, але не розчинні в петро­лейному етері;

- асфальтенові кислоти і їхні ангідриди - смолисті речовини кислотного харак­теру, розчинні в спирті і не розчинні в петролейному етері;

- карбени - речовини, частково розчинні в піридині і сірковуглеці;

- карбоїди - речовини, не розчинні ні в яких розчинниках.

До кисневих сполук нафти відносять нафтенові і жирні кислоти, феноли. Наф­тенові кислоти є у всіх нафтах (0,07-5%), однак найбільше їх у нафтенових нафтах. На­фтенові кислоти утворюють солі з металами, і таким чином руйнують їх. У зв'язку з цим нафтенові кислоти з нафтопродуктів намагаються видалити у вигляді лужних со­лей, наприклад, натрієвих мил, відомих під назвою "милонафт".

Жирних кислот і фенолів у нафтах дуже мало, за винятком бориславської наф­ти, у якій частка цих речовин складає до 30% від усіх кислих сполук.

Сірка в нафті присутня у різній формі, від елементної сірки і сірководню до сі­рчистої органіки, що включає понад 120 сполук.

Під мінеральними речовинами нафти розуміють речовини, що входять до скла­ду золи від спалювання нафти, і воду. При зберіганні нафти більша частина води і ме­ханічних мінеральних домішок відстоюються, проте вода (до 4%) з розчиненими в ній солями і домішки залишаються в нафті. Мінеральні домішки, що залишаються після відстоювання в нафті, називають "внутрішньою золою", про кількість якої судять по горючим прожареним залишком після спалювання наважки відфільтрованої нафти. Внутрішня зольність нафти невелика - від тисячних до десятих часток відсотка, при­чому, чим більш насичена нафта кислотними компонентами і смолистими речовина­ми, тим більша її зольність.

 

 

Тема 6.5. Природні горючі гази

 

Природні горючі гази являють собою суміш газоподібних сполук і елементів, таких, як вуглеводні парафінового ряду від СН4 до С5Н12, СО2, N2, Н2, CO, SO2 і рідкісних газів - аргону, ксенону, неону, криптону, гелію. Особливістю природних газів є різноманіття утворюючих їх процесів, яке зумовлює відмінність їх складу, форм існування і виявів у природі. Найбільше значення для життя людини серед природних газів мають горючі (вуглеводневі) гази, що є джерелом теплової енергії, а також ряду цінних хімічних продуктів. Ці гази утворюють в гірських породах великі скупчення, або поклади, з яких видають на поверхню мільйони кубометрів газу на добу іноді протягом багатьох років. Частка решти природних газів незначна. Тому на практиці часто під природними газами розуміють саме горючі гази. Природні горючі гази зустрічаються у вільному вигляді, в порожнинах гірських порід земної кори, у розчиненому вигляді (в підземних водах, нафті), а також у вигляді газових потоків, що переміщуються в земній корі.

Гази не утворюють чистих генетичних груп, а мають змішаний характер. Так, найпоширеніші вуглеводневі гази в своєму складі, окрім вуглеводневих компонентів, містять звичайно діоксид вуглецю, азот, сірководень, інертні гази і т.д. Кількість індивідуальних компонентів у складі природних газів досягає іноді 20, включаючи ізосполуки. Генезис складових природних газів може бути різним, крім того, гази володіють дуже високою міграційною здатністю. Все це створює великі складнощі при їх класифікації.

Так, наприклад, класифікація К. П. Кофанова не об'єднує всі природні гази, а стосується тільки вуглеводневої їх частини. Автор поділяє всі поклади газів за вмістом в них етану і пропану на групи:

1) етан-пропанова (С24) - найбільш поширена і зустрічається у всіх видах покладів «сухих» газових, газонафтових і газоконденсатних родовищ;

2) пропан-етанова (С42) - властива тільки газоконденсатним покладам;

3) змішана, що характеризується однаковими або близькими співвідношеннями С2 і С4 - поширена менше і зустрічається як в нафтових, так і в газових родовищах.

Генетична класифікація природних газів, зокрема вуглеводневих, будується авторами залежно від їх поглядів на походження нафти і газу. Тому будь-яка генетична класифікація є суб'єктивною.

Дж. Амікс і ін. виділяють 5 різновидів пластових флюїдів (за фазовим станом).

1 «Сухий газ», який характеризується відсутністю в сепараторі рідини, що конденсується. Складається в переважній більшості випадків з метану з домішкою етану і дуже невеликої кількості важких вуглеводневих газів. Азотно-метанові і азотні гази також можна віднести до цієї групи. Рідка фаза в «сухих газах» може утворитися тільки за рахунок конденсації водяної пари, оскільки «сухий газ» може містити воду. Єдиним винятком є скупчення азотних газів, які потрапляють в групу «сухий газ».

2 «Жирний газ» з газовим чинником 10 000-18 000 м33, рідиною густиною менше 0,74 г/см3. Містить набагато більше важких вуглеводнів, ніж «сухий газ». Тому при збереженні пластової температури цей флюїд знаходиться в однофазному газоподібному стані. Термін «жирний газ» виник у зв'язку з тим, що умови, існуючі в сепараторі, відповідають для цього флюїду двофазовій зоні, і в сепараторі конденсується рідка вуглеводнева фаза. При природній міграції флюїду, у випадку попадання його в пласти неглибокого залягання, «жирний газ» може утворити рідку вуглеводневу фазу. Таким чином, «жирні гази» є проміжною ланкою між «сухими» і «конденсатними газами». З «сухими газами» їх зближує неможливість утворення рідкої фази в системі при температурі пласта, з «конденсатними» - поява рідкої фази в сепараторі і можливість її появи в надрах Землі в процесі субвертикальної міграції флюїду або здіймання товщі при тектонічних переміщеннях.

3 «Конденсатний газ» з газовим чинником від 1 400 до 12 500м33і рідиною гутиною між 0,78 і 0,74 г/см3. в порівнянні з «жирним» містить більше важких компонентів; кількість рідини, що виділяється в сепараторі на 1 м3 газу, і її густина також збільшуються. Головна різниця між «конденсатним газом» та «сухим» і «жирним» - це можливість ретроградної ізотермічної конденсації в пластових умовах.

4 «Нафта з високою усадкою» з газовим чинником від 180 до 1 400м33і густиною 0,74-0,80 г/см3.

5 «Нафта з низькою усадкою» з газовим чинником менше 180 м33і густиною більше 0,80 г/см3.

Відмінність між «нафтою з високою усадкою» і «нафтою з низькою усадкою» у тому, що в першому флюїді міститься більше легких вуглеводнів. Критична температура для цих нафт звичайно ближча до пластової, ніж для «нафти з низькою усадкою». В пластових умовах нафти знаходяться в рідкій фазі.

Основною сировиною для одержання зріджених вуглеводних газів є штучні і природні нафтові гази:

а) попутний нафтовий газ на газобензинових заводах;

б)газ термічної і термокаталітичної переробки нафти і нафтопродуктів на
установках термічного і каталітичного крекінгу, піролізу і коксування, алкілювання й
інших процесів;

в)штучні гази на заводах синтетичного моторного палива (заводи
деструктивно-гідрогенізаційної переробки вугілля і важких нафтопродуктів, синтезу
моторного палива з оксиду вуглецю і водню й ін.);

г) природні гази, які містять, крім метану, певну кількість більш важких
вуглеводнів. У природних газах вміст більш важких вуглеводнів (пропану і бутану)
невеликий, тому зріджений газ одержують з них дуже рідко;

д) газоконденсатні родовища промислового значення.

Найбільшу цінність для одержання рідких вуглеводневих газів мають попутні нафтові гази. Нафта на виході сепараторів, в залежності від режиму сепарації, також містить значну кількість розчинених у ній важких вуглеводневих газів. Гази, які виділяються з нафти після сепараторів, містять близько 30% пропану, 30-35% бутану і близько 30% газового бензину. Ці отримані в результаті стабілізації нафти гази є цінними для виробництва зріджених газів, які, як правило, вилучаються на газобензинових заводах.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-10-23; Просмотров: 638; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.031 сек.