Химические элементы входящие в состав нефти


химический состав и элементы, входящие в состав нефти, газов, битумов

химический состав и элементы, входящие в состав нефти, газов, битумов

Нефть и природный газ состоят главным образом из углерода и водорода. В качестве примесей в них присутствуют кислород, сера, азот и некоторые другие элементы. Из этих же элементов состоит весь органический мир (табл 3).

Таблица 3

Химический состав органических веществ

 

СОДЕРЖАНИЕ, %

С

Н

О

Клетчатка

44

6,5

49,5

Древесина

50

6,0

44

Торф

60

6

34

Бурый уголь

65

5

30

Каменный уголь

80

5

15

Сапропель

55

7,2

37,8

Горючие сланцы

60

7,5

32,5

Сапропелит

77

8

15

Нефть

85

11

4

Асфальт

88

9

3

 

Как видно из таблицы нефть по своему элементарному составу близка к другим полезным ископаемым органического происхождения. Это предполагает единый источник их образования. Содержание углерода в нефтях колеблется в пределах 79,5-87,5%, в газах – от 42 до 78%. Водород содержится в нефтях в количестве 11-14%, в газах – 14-24%. Отношение углерода к водороду колеблется в нефтях в пределах 6-8, в газах – 3-4,3. В газах некоторых месторождений содержится свободный водород, азот, углекислый газ. Сера в нефтях присутствует в свободном, либо в связанном состоянии. Связанная сера находится в виде сероводорода, либо входит в состав высокомолекулярных органических соединений. Содержание ее в нефтях иногда достигает 7-8%.

Кислород в нефтях присутствует в виде кислородных соединений нафтеновых кислот, фенолов и смолистых веществ, в газах встречается главным образом в виде углекислого газа. Содержание углекислого газа в природных газах изменяется от нуля до 100%. Содержание азота в нефтях не превышает 1%. Основная масса его находится в смолах. В газах азот находится в свободном виде, в них его содержание колеблется в широких пределах – от нуля до почти чисто азотных газов.

Количество гелия в газах обычно не более 1-2% (редко до 10%), аргона – менее 1%, лишь иногда достигает 2%.

В золе нефтей обнаружено много других элементов в небольших количествах: кремний, алюминий, железо, кальций, магний, ванадий, никель, медь, стронций, барий, марганец, хром, кобальт и др.

Нефти различаются по содержанию изотопов углерода, водорода, кислорода, серы и азота. Известно, что ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Масса протона близка к массе атома водорода, заряд его равен заряду электрона, но противоположен по знаку. Количество протонов в ядре равно количеству электронов в атоме. Нейтрон электрически нейтрален, масса его несколько больше массы протона. Атомы элемента, имеющие одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов, называются изотопами. Углерод имеет три изотопа: с массовыми числами 12, 13, 14 – 12С, 13С, 14С,  из них последний радиоактивный. Он ассимилируется живыми организмами из атмосферы. Водород имеет три изотопа: 1Н – протий, 2Н – дейтерий, 3Н – тритий, из них тритий радиоактивный. Кислород имеет три изотопа: 16О, 17О, 18О. Сера имеет четыре изотопа: 32S, 33S, 34S, 36S. Азот имеет два стабильных изотопа: 14N, 15N. Наибольшее содержание в нефтях имеют легкие изотопы С, О, S, N, а из изотопов водорода – дейтерий.

 

II.2. Химический (молекулярный) состав нефтей и природных газов

 

Основными компонентами  газа газовых месторождений являются метан и его гомологи: этан, пропан, бутан, пентан, гексан. Общая их формула Сnh3n+2. Среди гомологов метана обычно преобладает этан, затем пропан. Газ, богатый этаном, пропаном, бутаном, пентаном называется жирным. Неуглеводородные компоненты газа представлены обычно азотом и углекислым газом, примесью сероводорода. В незначительных количествах присутствуют благородные газы – гелий и аргон. Содержание азота в газах достигает до 50%,  углекислого газа - до 100%, сероводорода – до 6%, гелия – до 10%, аргона – до 2%.

Нефть представляет собой смесь трех основных групп углеводородов: метановых (парафиновых, алкановых), нафтеновых (циклановых), ароматических (ареновых).

Метановые углеводороды - полностью насыщенные соединения, не способные к реакциям присоединения. Общая их формула Сnh3n+2. Они могут иметь нормальное строение в виде неразветвленных цепей или изостроение в виде разветвленных цепей.

Нормальное строение: Ch4-Ch3-Ch3-Ch4

 

Изостроение:               Ch4-CH-Ch4

                                              |

                                             Ch4

Простейшие члены содержащие в молекуле от одного до пяти атомов углерода при нормальной температуре являются газами. К газам относятся: Ch5 - метан, C2H6 – этан, C3H8 – пропан, C4h20 – бутан, C5h22 – пентан. Углеводороды, содержащие от 6 до 20 атомов углерода в молекуле, являются  жидкими. Высокомолекулярные алканы имеют твердое состояние, называются парафинами.

Нафтеновые углеводороды – непредельные, циклические*соединения, углеводородные цепи которых замкнуты в пяти и шестичленные кольца. Общая их формула Сnh3n. Содержание водорода в них меньше, чем в метановых углеводородах.

СН2                                   СН2                                    СН2              СН2                    СН2

СН2            СН2   СН2                    СН2     СН2                    СН             СН             СН2

½                 ½       ½                 ½       ½                 ½                 ½                 ½

СН2            СН2     СН2                    СН2   СН2              СН                      СН                      СН2

 

СН2                     СН2            СН2                    СН2

 

В нафтеновой группе могут быть одно, два или более колец. К ним могут присоединяться цепочки метанового строения – алкильные группы. Особенностью нафтеновых углеводородов и их производных является способность к изомеризации, т.е. к образованию разветвленных цепей. Под влиянием каталитических процессов системы из шестичленных циклов легко переходит в пятичленные. В легких фракциях нафтеновых нефтей преобладают производные циклогегсана, в более тяжелых – полициклические углеводороды. Углеводородные соединения, в молекулах которых присутствует более 20 атомов углерода представляют собой твердые вещества – битумы.

Ароматические углеводороды имеют общую формулу Сnh3n-6. Основой их строения являются бензольные кольца. Эти соединения обладают повышенной неустойчивостью и химической активностью по сравнению с метановыми и нафтеновыми углеводородами, высокой растворяющей способностью. Такие свойства обусловлены наличием в ядре двойных связей, одна из которых может стать свободной и присоединить другие молекулы. Моноциклические арены – премущественно гомологи бензола с недлинными боковыми цепями.

СН                                          СН2            СН2

СН             СН                       СН2            С                СН

½½              ½                          ½                 ½½              ½

СН             СН                       СН2            С                СН

         СН                                          СН2            СН

Среди полициклических ароматических углеводородов преобладают нафталин и его гомологи. Это уже не нефть, а битумы, с высоким молекулярным весом.

В нефтях и газах содержатся соединения, в молекулах которых помимо углеводородных радикалов входят атомы серы, азота и кислорода. Содержание метановых углеводородов в нефтях различных типов составляет 25 - 70%, нафтеновых – 15 - 75%, ароматических - до 35%. По Дж.Ханту (1987) в "типичной" нефти, имеющей плотность 850 кг/м3 содержание метановых углеводородов составляет 25%, нафтеновых – 50%, ароматических – 17%, смол и асфальтенов –  8%.

www.oborudka.ru

Химические элементы и соединения в нефтях

ВВЕДЕНИЕ Бурный научно-технический прогресс и высокие темпы развития различных отраслей науки и мирового хозяйства в XIX – XX вв. привели к резкому увеличению потребления различных полезных ископаемых, особое место среди которых заняла нефть.

Нефть начали добывать на берегу Евфрата за 6 – 4 тыс. лет до нашей эры. Использовалась она и в качестве лекарства. Древние египтяне использовали асфальт (окисленную нефть) для бальзамирования. Нефтяные битумы использовались для приготовления строительных растворов. Нефть входила в состав «греческого огня». В средние века нефть использовалась для освещения в ряде городов на Ближнем Востоке, Южной Италии и др. В начале XIX в. в России, а в середине XIX в. в Америке из нефти путем возгонки был получен керосин. Он использовался в лампах. До середины XIX в. нефть добывалась в небольших количествах из глубоких колодцев вблизи естественных выходов ее на поверхность. Изобретение парового, а затем дизельного и бензинового двигателя привело к бурному развитию нефтедобывающей промышленности.

Нефть – это маслянистая горючая жидкость, обладающая специфическим запахом, обычно коричневого цвета с зеленоватым или другим оттенком, иногда почти черная, очень редко бесцветная.

ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И СОЕДИНЕНИЯ В НЕФТЯХ

Нефти состоят главным образом из углерода – 79,5 – 87,5 % и водорода – 11,0 – 14,5 % от массы нефти. Кроме них в нефтях присутствуют еще три элемента – сера, кислород и азот. Их общее количество обычно составляет 0,5 – 8 %. В незначительных концентрациях в нефтях встречаются элементы: ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий и др. Их общее содержание не превышает 0,02 – 0,03 % от массы нефти. Указанные элементы образуют органические и неорганические соединения, из которых состоят нефти. Кислород и азот находятся в нефтях только в связанном состоянии. Сера может встречаться в свободном состоянии или входить в состав сероводорода.

Углеводородные соединения

В состав нефти входит около 425 углеводородных соединений.

Нефть в природных условиях состоит из смеси метановых, нафтеновых и ароматических углеводородов. По углеводородному составу все нефти подразделяются на: 1) метаново-нафтеновые, 2) нафтеново-метановые, 3) ароматическо-нафтеновые, 4) нафтеново-ароматические, 5) ароматическо-метановые, 6) метаново-ароматические и 7) метаново-ароматическо-нафтеновые. Первым в этой классификации ставится название углеводорода, содержание которого в составе нефти меньше.

В нефти также содержится некоторое количество твердых и газообразных растворенных углеводородов. Количество природного газа в кубометрах, растворенного в 1 т нефти в пластовых условиях, называется газовым фактором.

В нефтяных (попутных) газах кроме метана и его газообразных гомологов содержатся пары пентана, гексана и гептана.

Гетеросоединения

Наряду с углеводородами в нефтях присутствуют химические соединения других классов. Обычно все эти классы объединяют в одну группу гетеросоединений (греч. «гетерос» – другой).

В нефтях также обнаружено более 380 сложных гетеросоединений, в которых

к углеводородным ядрам присоединены такие элементы, как сера, азот и

кислород. Большинство из указанных соединений относится к классу сернистых

соединений – меркаптанов. Это очень слабые кислоты с неприятным запахом. С металлами они образуют солеобразные соединения – меркаптиды. В нефтях

меркаптаны представляют собой соединения, в которых к углеводородным

радикалам присоединена группа SH.

Рис. 1. Метилмеркаптан. Меркаптаны разъедают трубы и другое металлическое оборудование буровых установок.

Главную массу неуглеводородных соединений в нефтях составляют асфальтово-смолистые компоненты. Это темно-окрашенные вещества, содержащие помимо углерода и водорода кислород, азот и серу. Они представлены смолами и асфальтенами. Смолистые вещества заключают около 93% кислорода в нефтях. Кислород в нефтях встречается в связанном состоянии также в составе нафтеновых кислот (около 6%) – , фенолов (не более 1%) – , а также жирных кислот и их производных – (Р). Содержание азота в нефтях не превышает 1%. Основная его масса содержится в смолах. Содержание смол в нефтях может достигать 60% от массы нефти, асфальтенов – 16%.

Асфальтены представляют собой черное твердое вещество. По составу они сходны со смолами, но характеризуются иными соотношениями элементов. Они отличаются большим содержанием железа, ванадия, никеля и др. Если смолы растворяются в жидких углеводородах всех групп, то асфальтены нерастворимы в метановых углеводородах, частично растворимы в нафтеновых и лучше растворяются в ароматических. В “белых” нефтях смолы содержатся в малых количествах, а асфальтены вообще отсутствуют. ПРОИЗВОДНЫЕ НЕФТЕЙ В 1888 г. предложено называть все горючие ископаемые каустобиолитами. Они подразделяются на две группы: угли и битумы. К битумам (лат. “битумен” – смола) отнесли нефть и горючие газы, а также твердые вещества, родственные нефтям. При классификации производных нефти выделяют две ветви. Одна из них объединяет последовательные продукты изменения нефтей с нафтеновым основанием – минералы асфальтового ряда. Ко второй ветви относятся продукты изменения нефтей с парафиновым основанием – минералы парафинового ряда.

Продукты изменения нефтей с нафтеновым основанием подразделяют на три группы: группу асфальтов, группу асфальтитов и группу керитов. К первой группе относятся мальты и асфальты. Мальты – это черные, очень густые смолистые нефти. Они богаты серой и кислородом. Асфальты представляют собой буро-черные или черные вязкие, слегка эластичные или твердые аморфные вещества. Асфальтиты отличаются от асфальтов большей твердостью, хрупкостью и большей обогащенностью смолисто-асфальтовыми компонентами. Мальты, асфальты и асфальтиты полностью растворяются в органических растворителях. В отличие от них кериты (нефтяные угли) не плавятся и не растворяются в органических растворителях.

Основными продуктами изменения нефтей с парафиновым основанием являются озокериты. Это – воскообразные вещества плотностью меньше единицы. Они хорошо растворяются в бензине, бензоле, скипидаре и сероуглероде. Они легко воспламеняются и горят ярким коптящим пламенем. Озокерит – это смесь алканов от до . Вторичные компоненты представлены маслами, смолами и асфальтенами. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ Главнейшим свойством нефти, принесшим им мировую славу исключительных энергоносителей, является их способность выделять при сгорании значительное количество теплоты. Нефть и ее производные обладают наивысшей среди всех видов топлив теплотой сгорания. Теплота сгорания нефти – 41 МДж/кг, бензина – 42 МДж/кг. Важным показателем для нефти является температура кипения, которая зависит от строения входящих в состав нефти углеводородов и колеблется от 50 до 550°С.

Нефть, как и любая жидкость, при определенной температуре закипает и переходит в газообразное состояние. Различные компоненты нефти переходят в газообразное состояние при различной температуре. Так, температура кипения метана –161,5°С, этана –88°С, бутана 0,5°С, пентана 36,1°С. Легкие нефти кипят при 50–100°С, тяжелые – при температуре более 100°С.

Различие температур кипения углеводородов используется для разделения нефти на температурные фракции. При нагревании нефти до 180–200°С выкипают углеводороды бензиновой фракции, при 200–250°С – лигроиновой, при 250–315°С – керосиново-газойлевой и при 315–350°С – масляной. Остаток представлен гудроном. В состав бензиновой и лигроиновой фракций входят углеводороды, содержащие 6–10 атомов углерода. Керосиновая фракция состоит из углеводородов с , газойлевая – и т.д.

Важным является свойство нефтей растворять углеводородные газы. В 1 м3 нефти может раствориться до 400 м3 горючих газов. Большое значение имеет выяснение условий растворения нефти и природных газов в воде. Нефтяные углеводороды растворяются в воде крайне незначительно. Нефти различаются по плотности. Плотность нефти, измеренной при 20°С, отнесенной к плотности воды, измеренной при 4°С, называется относительной. Нефти с относительной плотностью 0,85 называются легкими, с относительной плотностью от 0,85 до 0,90 – средними, а с относительной плотностью свыше 0,90 – тяжелыми. В тяжелых нефтях содержатся в основном циклические углеводороды. Цвет нефти зависит от ее плотности: светлые нефти обладают меньшей плотностью, чем темные. А чем больше в нефти смол и асфальтенов, тем выше ее плотность. При добыче нефти важно знать ее вязкость. Различают динамическую и кинематическую вязкость. Динамической вязкостью называется внутреннее сопротивление отдельных частиц жидкости движению общего потока. У легких нефтей вязкость меньше, чем у тяжелых. При добыче и дальнейшей транспортировке тяжелые нефти подогревают. Кинематической вязкостью называется отношение динамической вязкости к плотности среды. Большое значение имеет знание поверхностного натяжения нефти. При соприкосновении нефти и воды между ними возникает поверхность типа упругой мембраны. Капиллярные явления используются при добыче нефти. Силы взаимодействия воды с горной породой больше, чем у нефти. Поэтому вода способна вытеснить нефть из мелких трещин в более крупные. Для увеличения нефтеотдачи пластов используются специальные поверхностно-активные вещества (ПАВ). Нефти имеют неодинаковые оптические свойства. Под действием ультрафиолетовых лучей нефть способна светиться. При этом легкие нефти светятся голубым светом, тяжелые – бурым и желто-бурым. Это используется при поиске нефти. Нефть является диэлектриком и имеет высокое удельное сопротивление. На этом основаны электрометрические методы установления в разрезе, вскрытом буровой скважиной, нефтеносных пластов.

ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТЕЙ Существуют две теории происхождения нефти: биогенная и абиогенная. Сторонники первой – органики – считают, что нефть образовалась в осадочном чехле земной коры в результате глубокого преобразования животных и растительных организмов, живших миллионы лет назад. Другие – неорганики – доказывают, что нефть образовались в мантии земли неорганическим путем. Ответ на этот вопрос даст ответ на другой вопрос: в каких конкретных точках образуется нефть? ОРГАНИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ Органическая концепция начинает развиваться после создания работы М. В. Ломоносова о нефти. Он писал: «Увериться можем о происхождении сих горючих подземных материй из растущих вещей их легкостью». Сторонники органической концепции также спорили о том, что явилось исходным веществом для нефти: растения или животные? Победили те, кто утверждал: и растения, и животные. Другим предметом спора было место залегания нефти. Одни ученые считали, что нефть залегает там же, где и образовалась, другие, что нефть образовалась в одном месте, а скопилась в другом. Победила вторая точка зрения.

Органическая концепция в своем развитии опирается на геологические наблюдения. Так, 99,9% известных скоплений нефти приурочено к осадочным толщам. Поэтому ученые считают, что нефть является продуктом процесса осадонакопления. Было установлено, что залежи нефти находятся в линзах проницаемых пород, окруженных непроницаемыми породами.

Интересными оказались результаты исследования осадочных пород. Так, в глине в 2–4 раза больше органического вещества, чем в песке. Данное органическое вещество (ОВ) подразделяется на три фракции: битумоиды, гуминовые кислоты и кероген. Битумоиды сходны по составу с нефтями в залежах. Они составляют до 10–15 % ОВ. Битумоиды на 5–55 % состоят из углеводородов. Поэтому чем больше углеводородов в осадке, тем богаче эти породы битумоидами. ОВ состоит на 15–20 % из гуминовых кислот. Нерастворимое осадочное органическое вещество называется керогеном. Кероген сходен по составу с бурым углем. ОВ состоит на 70–80 % из него.

Битумоиды рассеянного ОВ подобны липоидам – жирам, состоящим из длинным углеродных цепей. Отсюда сделан вывод: липоиды, синтезируемые организмами, являются источником битумоидов в осадках. В настоящее время можно считать доказанной возможность образования углеводородов из липоидов, белков и углеводов. Липоиды по своему химическому составу стоят ближе всего к соединениям, входящим в состав нефти. Некоторые ученые полагают, что уже само механическое накопление углеводородов, попадающих из живого вещества в осадок, может привести к образованию нефти. На процесс происхождения нефти также влияют горные породы. Так, алюмосиликаты, из которых состоит глина, являются катализаторами в процессе образования нефти. И именно в глинистых породах происходит преобразование рассеянного ОВ.

С позиций современной органической позиции нефть образуется следующим образом.

Моря и озера населены планктоном. После его отмирания остатки растений и животных организмов падают на дно, образуя толстый слой ила. После этого начинается биохимическая стадия образования нефти. Микроорганизмы при ограниченном доступе кислорода перерабатывают белки, углеводы и т.д. При ютом образуются метан, углекислый газ, вода и немного углеводородов. Данная стадия происходит в нескольких метрах от дна моря. Затем осадок уплотняется: происходит диагенез. Начинаются химические реакции между веществами под действием температуры и давления. Сложные вещества разлагаются на более простые. Биохимические процессы затухают. С увеличением глубины растет содержание рассеянной нефти. Так, на глубине до 1,5 км идет газообразование, на интервале 1,5–8,5 км идет образование жидких углеводородов – микронефти – при температуре от 60 до 160°С. А на больших глубинах при температуре 150 –200°С образуется метан. По мере уплотнения илов микронефть выжимается в вышележащие песчаники. Это процесс первичной миграции. Затем под влиянием различных сил микронефть перемещается вверх по наклону. Это вторичная миграция, которая является периодом формирования самого месторождения.

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ Существует несколько вариантов концепции неорганического происхождения нефти.

Наиболее последовательной является минеральная (карбидная) гипотеза Менделеева. Менделеев доказывает, что при образовании нефти главным остатком разложения является уголь, а в Пенсильвании и Канаде нефть встречается в девонских и силурийских пластах, угля не заключающих. Из животного жира нефть также не могла произойти, так как они бы дали много азотистых соединений, которых мало в нефти. Причем запасы нефти огромны, и для их образования потребовалось бы много жиров. Менделеев полагает, что вода, проникая глубоко в землю и встречая там углеродистое железо, реагирует с ним и дает окислы и углеводороды (пары нефти). Они поднимались до холодных слоев и давали нефть и, если не было бы препятствий, поднимались бы на поверхность. Сторонники органической концепции признают, что Менделеевым «впервые серьезно и научно был поставлен вопрос о генезисе нефти».

В 1950 г. профессор Кудрявцев выдвинул магматическую гипотезу образования нефти. Кудрявцев считает, что в мантии Земли при высокой температуре образуются углеводородные радикалы СН, СН2 и СН3. Вследствие перепада давления они перемещаются ближе к земной поверхности. В результате понижения температуры радикалы реагируют между собой и с водородом, образуя большое количество простых и сложных углеводородов. К ним примешиваются углеводороды, полученные из окиси углерода и водорода. Дальнейшее движение углеводородов, обусловленное огромным перепадом давлений и разностью давлений нефти и воды, происходит по заполненным водой трещинам и приводит их на поверхность или в ловушки (часть природного резервуара, в которой может установиться равновесие между газом, нефтью и водой).

Существует и космическая гипотеза неорганического происхождения нефти. Согласно данной гипотезе, Земля при остывании и формировании ее как планеты захватила водород из первичной газовой материи. Этот водород, перемещаясь по глубинным разломам на поверхность, вступает в реакцию с углеродом жидкой магмы и образует нефтяные углеводороды.

Неорганическая концепция, так же как и органическая, опирается на наблюдения. Так, известно около 30 залежей нефти, приуроченных к изверженным и метаморфическим породам. Подсчитано, что ежегодно вулканы выбрасывают около 3,3105 т углеводородов.

Для доказательства карбидной теории на чугун действовали соляной и серной кислотами, и был получен водород и смесь углеводородов, имеющих запах нефти.

* * * В настоящее время господствующей является органическая концепция. Она отличается большей стройностью, зрелостью и завершенностью суждений. В рамках неорганической концепции существует несколько гипотез, подчас взаимоисключающих друг друга. ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ Нефть, получаемая непосредственно из скважин, называется сырой. В различных отраслях народного хозяйства применяются как сырая нефть, так и различные продукты, получаемые из нее в результате переработки.

В настоящее время из нефти путем сложной многоступенчатой переработки извлекается много составных частей.

В процессе первичной переработки из нефти удаляют пластовую воду и неорганические вещества. Перед перегонкой в ректификационной колонне нефть нагревают до 350°С, перед этим отогнав из нефти летучие углеводороды. Первыми переходят в парообразное состояние и отгоняются углеводороды с небольшим количеством атомов углерода. С повышением температуры смеси перегоняются углеводороды с более высокой температурой кипения. При такой перегонке получают следующие фракции (смесь жидкостей с близкими температурами кипения, полученная в результате первичной перегонки).

  1. Газолиновая фракция, собираемая от 40 до 200°С, содержит углеводороды от до ; при дальнейшей перегонке получают газолин, бензин и т.д.
  2. Лигроиновая фракция, собираемая в пределах от 150 до 250°С, содержит углеводороды от до ; лигроин применяется как горючее для тракторов.
  3. Керосиновая фракция, собираемая от 180 до 300°С, содержит углеводороды от до ; керосин после очистки используется как горючее для тракторов, реактивных самолетов и ракет.
  4. Газойлевая фракция, собираемая свыше 275°С; газойль – дизельное топливо – используется в дизельных двигателях.
  5. Остаток после перегонки нефти – мазут. Мазут – это масло, состоящее из углеводородов, содержащих до сорока атомов углерода. Температура кипения мазута – свыше 350°С. При его повторной перегонке получают смазочные масла, парафиновый воск и асфальт (битум). Смазочные масла – смесь нелетучих жидкостей, полученных при перегонке мазута в вакууме. Парафиновый воск – мягкое твердое вещество, которое отделяют от смазочного масла после перегонки мазута в вакууме. Битум – жидкость, которая остается после перегонки мазута в вакууме. Это деготь, черное, полутвердое при температуре 20°С вещество.
Главный недостаток перегонки нефти – малый выход бензина (не более 20%). Его выход можно увеличить с помощью крекинга и риформинга. Крекинг – это реакция, при которой разрываются длинные цепи алканов и образуются более легкие алканы и алкены. Риформингом называется процесс облагораживания бензина, в котором бензин получается из легких фракций путем разрыва прямой цепи молекул алканов и преобразования их в молекулы с разветвленными цепями. Крекинг проводится при высокой температуре (термический крекинг) или в присутствии катализатора (каталитический крекинг). Бензин, полученный с помощью каталитического крекинга, обладает большей детонационной стойкостью, потому что в нем содержится большое количество разветвленных углеводородов. Такой бензин более устойчив при хранении. Качество бензина определяется по его октановому числу. Оно изменяется от 0 до 100 и увеличивается при использовании антидетонаторов, например, тетраэтилсвинец .

При температуре 700°С и выше происходит пиролиз нефти – разложение органических веществ без доступа воздуха. Главными продуктами пиролиза являются непредельные газообразные (этилен, ацетилен) и ароматические (толуол, бензол и др.) углеводороды.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ В настоящее время из нефти получают тысячи продуктов. Основными группами являются жидкое топливо, газообразное топливо, твердое топливо (нефтяной кокс), смазочные и специальные масла, парафины и церезины, битумы, ароматические соединения, сажа, ацетилен, этилен, нефтяные кислоты и их соли, высшие спирты и т.д.

Наибольшее применение продукты переработки нефти находят в топливно-энергетической отрасли. Например, мазут обладает почти в полтора раза более высокой теплотой сгорания по сравнению с лучшими углями. Он занимает мало места при сгорании и не дает твердых остатков при горении. Замена твердых видов топлива мазутом на ТЭС, заводах и на железнодорожном и водном транспорте дает огромную экономию средств, способствует быстрому развитию основных отраслей промышленности и транспорта.

Энергетическое направление в использовании нефти до сих пор остается главным во всем мире. Доля нефти в мировом энергобалансе составляет более 46%.

Однако в последние годы продукты переработки нефти все шире используются как сырье для химической промышленности. Около 8% добываемой нефти потребляются в качестве сырья для современной химии. Например, этиловый спирт применяется примерно в 150 отраслях производства. В химической промышленности применяются формальдегид (HCHO), пластмассы, синтетические волокна, синтетический каучук, аммиак, этиловый спирт и т.д.

Продукты переработки нефти применяются и в сельском хозяйстве. Здесь используются стимуляторы роста, протравители семян, ядохимикаты, азотные удобрения, мочевина, пленки для парников и т.д. В машиностроении и металлургии применяются универсальные клеи, детали и части аппаратов из пластмасс, смазочные масла и др. Широкое применение нашел нефтяной кокс, как анодная масса при электровыплавке. Прессованная сажа идет на огнестойкие обкладки в печах. В пищевой промышленности применяются полиэтиленовые упаковки, пищевые кислоты, консервирующие средства, парафин, производятся белково-витаминные концентраты, исходным сырьем для которых служат метиловый и этиловый спирты и метан. В фармацевтической и парфюрмерной промышленности из производных переработки нефти изготовляют нашатырный спирт, хлороформ, формалин, аспирин, вазелин и др. Производные нефтесинтеза находят широкое применение и в деревообрабатывающей, текстильной, кожевенно-обувной и строительной промышленности.

Химизация нефти позволила сократить расходы пищевых продуктов на технические цели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Нефть (и газ) останутся в ближайшем будущем основой обеспечения энергией народного хозяйства и сырьем нефтегазохимической промышленности. Здесь будет многое зависеть от успехов в области поисков, разведки и разработки нефтяных (и газовых) месторождений. Но ресурсы нефти (и газа) в природе ограничены. Бурное наращивание в течение последних десятилетий их добычи привело к относительному истощению наиболее крупных и благоприятно расположенных месторождений.

В проблеме рационального использования нефти (и газа) большое значение имеет повышение коэффициента их полезного использования. Одно из основных направлений здесь предполагает углубление уровня переработки нефти в целях обеспечения потребности страны в светлых нефтепродуктах и нефтехимическом сырье. Другим эффективным направлением является снижение удельного расхода топлива на производство тепловой и электрической энергии, а также повсеместное снижение удельного расхода электрической и тепловой энергии во всех звеньях народного хозяйства.

Использованная литература:
  1. Судо М. М. Нефть и горючие газы в современном мире. – М.: Недра, 1984.
  2. Химия. Школьный иллюстрированный справочник. – М.: Росмэн, 1995.
3) Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Органическая химия: учебник для 10 кл. сред. шк. – М.: Просвещение, 1991.

mognovse.ru

Химические элементы и соединения в составе нефти.

Химические элементы и соединения в составе нефти.

Химические элементы и соединения в составе нефти.

Нефть представляет собой сложную смесь углеводородных веществ: жидких, газообразных и твердых. В ее состав входит кислород, азот, сера. В составляет углерод 84-87%, водород 12-14% , водород 12-14% что составляет всего состава. На остальные элементы приходится 1 -2% в редких случаях 3-5% за счет содержания серы. В зависимости от группы углеводородов различают след, виды нефтей

-алифатические

-нафтеновые

-ароматические

-алифатические углеводороды это группа пред, углеводородов с общей формулой

СпН2п+2

Углеводороды от СН4- С4Ню при нормальных условиях это газы. С5Н]2-С16Н34 -жидкие вещ-ва. С17Н36-С35Н72:-твердые вещ-ва.

Углевод нафтен гр. СnН2n также встречается в нефтях с больших количествах. Их обычно называют циклопарафинами. Продукты этих нефти отличаются высоким качеством.

Углеводород ароматической группы С„Н„ они наиболее бедны углеводородом хим. неустойчивы. Бензол СбНеэто гр. вкл. в себя весь бензольный ряд(толуол, ксилол и др.) Неуглеводородные соединения содержатся в основном у асфальто-смолистой части здесь наблюд. большое количество кислорода-93%. Кроме кислорода содержатся азот в соединениях виде нарфиринов янорфина и гемоглобина, что лишни раз указывает на органическое происхождение нефти. Постоянные компоненты в составе нефти является сера 0,1-5 и более % По содержанию серы

-малосернистые -0,51 %

-сернистые -0,51-2%

-высокосернистые -2% Зольная часть нефти без водородной нефти состоит из окиси железа, ванадия и никеля. В нефти добываемые с водой основными компонентами являются соли натрия.

Н. представляет собой Ж., обычно коричневого или черного цвета, часто зеленоватым или зеленовато-желтым отливом. Консистенция нефти различна: от жидкой маслянистой до густой снопообразной Она легче воды, имеет специфический запах, к-ый в случае присутствия сернистых соединений становится очень неприятным. Н. состоит из органических соединений, основную часть к-ых составляют УВ.

В Н. присутствуют 3 основные группы УВ:

1) Парафиновые УВ,алканы. СnН2n+2. Это полностью насыщенные соединения.

Парафиновые УВ химически весьма устойчивы.

2) Нафтеновые УВ,циклоалканы. СnН2n. Это непредельные соединения, но благодаря замыканию УВ цепи в кольцо они имеют насыщенный характер.

3) Ароматические УВ,арены. Простейшие имеют формулу Сnh3n-6 и содержат в своем составе ароматическое ядро бензола. Эти соединения довольно устойчивые. В то же время они обладают повышенной химической активностью по сравнению с метановыми и нафтеновыми УВ и довольно легко могут быт от них отделены.

Физические свойства нефти: плотность, вязкость, поверхностное натяжение, тепловые и электрические свойства. Их количественная оценка и приделы изменения.

Плотность нефти. Плотность является одним из важных свойств, используемых для характеристики нефтей и нефтепродуктов. Аб­солютная величина плотности зависит от содержания смолисто-асфальтеновых компонентов, природы веществ, составляющих массу нефти, и присутствия растворенного газа.

Плотность твердых и жидких веществ выражается в граммах на кубический сантиметр, а газов — в граммах на литр.

В СССР плотность нефтей и нефтепродуктов относят к нормальной температуре 20° С и к плотности воды при 4° С. Так как в системе СГС за единицу массы принимают массу 1 см3воды при темпера­туре 4° С, то плотность, выраженная в граммах на кубический сан­тиметр, численно будет равна удельному весу по отношению к воде при 4° С. В СССР в качестве стандарта принята величина плотности р|°. Величина плотности для различных по составу нефтей колеб­лется от 0,77 до 1 г/см3.

В ряде стран, например в США, Англии, кроме абсолютных единиц плотности, применяются условные единицы, к которым от­носятся °АР1, градусы Боме (°Ве') и др.

Вязкость. Вязкостью жидкости называется ее способность ока­зывать сопротивление перемещению ее частиц относительно друг друга под влиянием действующих на них сил; абсолютная вязкость измеряется в пуазах. Размерность пуаза (г*см-1*сек-1)

При исследовании нефтей обычно определяют не абсолютную, а кинематическую вязкость.Разделив абсолютную вязкость (ну)нефти на её плотность р(о), полу­чим кинематическую вязкость(ню). Чем больше циклов (ароматических или нафтеновых) содержится в молекуле нефти, тем больше ее вязкость. Вязкость нефти сильно снижается при увеличении в ней легких фракций и растворенных газов. При нормальном давлении с повышением температуры вяз­кость нефти уменьшается, а вязкость газов возрастает. Более вы­сокомолекулярные углеводороды в газовом состоянии в отличие от нефти имеют не большую, а меньшую вязкость. Примесь воды резко увеличивает кинематическую вязкость нефти.

Поверхностным натяжением называется сила, с которой жидкость сопротивляется увеличению своей поверхности. Сила, выраженная в динах и отнесенная к единице площади поверх­ностного слоя, принимается за единицу поверхностного натяжения. Поверхностное натяжение, как это следует из приведенного выше определения, может измеряться лишь на границе различных сред там, где есть поверхность. В табл. 13 даны величины поверхностного натяжения некоторых нефтей СССР по отношению к воздуху и воде. Поверхностное натяжение циклических углеводородов на границе с водой и воздухом больше, чем метановых, при том же количестве атомов углерода в молекуле.Теплота сгорания – количество теплоты в килоколориях выделяемое 1 кг. Топлива при сгорании до конца.Люминисценсия– холодное свечение вещества.Нефть не проводит ток.

Физические свойства нефти.

Газонасыщенность (газосодержание) - кол-во газа, растворенного в единице объема пластовой нефти, измеренное в стандартных условиях и сохраняющееся постоянным при пластовом давлении, равном давлению насыщения или превышающем его, и уменьшающее в процессе разработки залежи при снижении пластового давления ниже давления насыщения.Давление насыщения- давление, при к-ом начинается выделение из нее первых пузырьков растворенного газа. Величина давления насыщения зависит от кол-ва растворенного в нефти газа, от его состава и пластовой температуры. Коэффициент сжимаемости нефти -показатель изменения единицы объема пластовой нефти при изменении давления на 0,1 МПа. Возрастает с увеличением содержания легких фракций нефти и кол-ва растворенного газа, повышением температуры, снижением давления Объемный коэффициент пластовой нефти- отношение объема пластовой нефти к объему получаемой из нее сепарированной при стандартных условиях нефти.

Теплота сгорания – количество теплоты в килоколориях выделяемое 1 кг. Топлива при сгорании до конца.

Люминисценсия – холодное свечение вещества.

Физические свойства газа

Плотн. газов - обычно пользуются величиной относительной плотности (по сношению к воздуху), под которой понимают отношение массы единицы объема к массе единицы объема воздуха при одинаковых

температуре и давлении. Плотность нефтяных

газов колеблется от 0,554 для метана до 3,459...

Вязк. газов в отлич, от вязк-ти жидк-ей измен, прямо пропорц-но измен-ию темп., т.е. при увелич. темп, она также возрастает и наоборот. Свойство газообразных веществ оказывать сопротивление взаимному перемещению соседних слоев. За единицу измерения динамической вязкости принимается вязкость такой среды, в которой на площадь слоя в 1 м2 действует сила внутреннего трения в 1 Н при градиенте скорости, равном 1с-1(Нс/м2), или 0,1 Пас.

Молекулярная масса- отношение массы молекулы данного вещества к 1/12 массы атома изотопа углерода 12С; величина безразмерная. Молекулярная масса природных газов обычно составляет 16-20 единиц. Количество вещества в граммах (килограммах), равное молекулярной массе, называется молем (киломолем). Критические температура и давление характеризуют критическое состояние вещества, по достижению которого исчезает граница раздела двух равновесно сосуществующих паровой и жидкой фазы вещества, при этом свойства фаз становятся одинаковыми, т. е. вещество переходит в однофазное состояние.

Критическая температура - предельная температура равновесного сосуществования паровой и жидкой фаз при критическом давлении. Критические параметры являются свойствами индивидуальных веществ.

 

Воде.

Поровое пространство пород-коллекторов нефтяных и газовых месторождений, как правило, заполнено УВ частично. Часть порового пространства занимает так называемая связанная вода. Большинство нефтяных и газовых месторождений приурочено к осадочному комплексу пород, сформировавшихся в морских или полуконтинентальных условиях. До появления в этих коллекторах нефти и газа они были полностью или частично заполнены водой. Содержание остаточной воды - от первых единиц до 70 % и более.

Остаточная вода,т.е. вода, оставшаяся в пустотном пространстве коллектора после заполнения его нефтью

или газом.

Содержание нефти и газа в пласте определяют с помощью коэффициентов нефте- и газонасыщенности: kмю = Vн / Vп,

kr = Vr / Vп где Vн - объем нефти, содержащийся в порах образца, Vп - объем всех пор образца, Vг - объем газа, насыщающего поры образца породы. Коэффициент водонасыщенности, отношение объема связанной воды к объему порового пространства.

kн=1-kв

kr=1-kв.

Составл структ.карт

Эта карта показывает распространение кровли или подошвы пласта с помощью изогипс.

Изогипсы – это линия все точки на которой кровли или подошвы равноудалены от нулевой точки.

Первичным материалом служит керновые материалы и материалы ГИС.

Построение ведется в абсолютных отметках.

Перед построением выбирается сечение изогипс.

Сечением изогипс называется равные по высоте отметки между двумя соседними точками.

В случае полого залегания пластов сечение принимается от 2-6 м.

Пласты с большим углом падения сечение выбирается 6- 20 м.

Метод треугольников в том случае когда в участке отсутствует тектонические нарушения. Метод профелей наоборот.

Решаемые задачи.

Структурная карта наглядно показывает кровли или подошвы пласта в горизонтальном залеже.

Карта позволяет определить форму и размеры залежи, позволяет определить структуру, определить углы падения пласта, определить наличие тектонических нарушений, определить местоположение внутреннего и внешнего нефтенасыщенности.

Эта карта является основой при проектировании местоположения залежи. Карта также является основой при составлении подчетного плана при подчете запасов нефти и газа.

Виды вод в горных породах.

- связанные воды

- свободные воды

Связанные воды

а) конституционная вода в кристаллических решетках минералов в виде отдельных разобщенных ионов Н+, ОН-, и др.

б) кристаллизационная – в кристаллических решетках минералов в виде отдельных молекул Н2О(гипс).

в) гидратная – присоединенная к частицам коллоидных веществ в виде плотно облегающих молекул и слоев(опал).

Свободная вода.

а) гидроскопическая – обособленные капельки на поверхности породы, связана молекулярными силами и не перемещается.

б) пленочная – в виде тонкой пленки над слоем гидроскопической воды может перемещаться от тонкой пленки к толстой.

в) капиллярная – в пустотах горных пород диаметром менее 1 мм.

г) гравитационная – в пустотах диаметром более 1 мм

 

Пластовое давление.

Пластовое давление - давление, к-ое испытывают пластовые флюиды, заполняющие пустотное (поровое) пространство горных пород, и проявляющееся при вскрытии водоносных, нефтеносных и газоносных пластов.

Рпл.=(HY)/10, Y-плот.воды. Н-глубина

На ряде месторождений Рпл.превышает гидрост. Такое давл.наз-ся аномальным.

Начальное Рпл-это давл.замеренное на забоенеработающей скважины.

Текущее давл.-статич.давл.на забое замеренное после притоков флюида. Пласт.давл. различно, вледствие разницы глубин.

Наличие пластового давления, являющегося движущей силой Н., Г. и В. в пласте - одна из важнейших особенностей нефтяных и газовых месторождений, принципиально отличающая их от скоплений других полезных ископаемых. Чем выше пластовое давление, тем больше при прочих равных условиях энергетические ресурсы залежей продуктивных пластов и тем эффективнее может быть разработка этих залежей.

Рпл.пр.=Рн+(Нвнк-hн)*Pн/ 100

Pн-пласт.давл.замеренное

Нвнк-абс.отм..глуб.залег.внк

Hн-абс.отм.т.замера

Pн-плот.нефти

Пластовая температура.

Изучение изменения пластовой

температуры по объему продуктивного пласта и во времени необходимо при определении св-в пластовых флюидов, используемых в подсчете запасов нефти и газа, при проектировании и осуществлении разработки продуктивного пласта, установлении режима его работы и т.д. С увеличением глубины температура недр повышается. В различных районах земного шара градиенты температуры различны.

Параметры:геометрич.ступень-расст.в м при углублении на которую темпер.повыш.на 1 град.G=(H-h)/(T-t)

Геометрич.градиент-прирост температуры на кажд.100м Г=(T-t)*100/(H-h)

Режим растворенного газа.

Режим, при к-ом давление в пласте снижается ниже давления насыщения, газ выходит из раствора, и пузырьки, расширяясь, вытесняют нефть к скважине.

Основным источником пластовой энергии, продвигающей Н. к забоям добывающих скважин, является упругость растворенного в нефти газа Описываемый режим обычно проявляется в залежах, к-ые характеризуется низкой гидродинамической связью между нефтяной и законтурной частями. Этот режим может проявляться в залежах с упруговодонапорным режимом при значительных понижениях пластового давления (ниже давления насыщения). Это приводит к сегрегации газа по всему объему залежи. Могут образовываться вторичные газовые шапки. Относительная проницаемость для нефти резко уменьшается. В результате количество проскальзываемого к забоям скважин газа увеличивается, этот газ практически не будет проталкивать нефть и совершать полезную работу. Характерна зависимость пластового давления от суммарного отбора нефти и газа. ; Коэффициент нефтеотдачи 0,1-0,3.

Для достижения более лучших результатов применяют различные способы поддержания пластового давления.

Гравитационный режим.

Режим, при к-ом Н. вытесняется в скважины под действием силы тяжести самой нефти.

Основной источник энергии - сила тяжести. Этот режим чаще всего проявляется на последней стадии разработки нефтяных залежей, когда действие других источников пластовой энергии уже прекращается. Обычно выделяют напорно-гравитационный(Высокопроницаемые пласты с довольно большими углами падения. Коэффициент нефтеотдачи 0,3-0,4) и гравитационный режим со свободным зеркалом нефти(пласт характеризуется низкими коллекторскими свойствами, небольшими углами падения. Уровень нефти в скважинах ниже кровли пласта. Зоной дренажа служит площадь залежи, находящаяся в пределах расположения данной скважины. За счет этого образуется свободная поверхность нефти, положение к-ой определяется линией естественного «откоса». Коэффициент нефтеотдачи 0,1-0,2).

Понятие о категориях запасов. Требования, предъявляемые к рязведанности и изученности категорий запасов А,В.

Запасы месторождений и перспективные ресурсы нефти и газа подсчитывают и учитывают в гос. балансе запасов полезных ископаемых России по результатам геологоразведочных работ и разработки месторождений.

При определении запасов месторождений подлежат обязательному подсчету и учету запасы Н., Г., конденсата и содержащихся в них компонентов, целесообразность извлечения к-ых обоснована технологическими и технико-экономическими расчетами.

Запасы Н., Г., конденсата и содержащихся в них компонентах, имеющих промышленное значение, по степени изученности подразделяются на разведанные - категории А, В, С, и предварительно оцененные - категория С2.

КатегорияА - запасы залежи (ее части), изученной с детальностью, обеспечивающей полное определение типа, формы и размеров залежи, эффективной нефте- и газонасыщенной толщины, типа коллектора, характера изменения коллекторских св-в, нефте- и газонасыщенности продуктивных пластов, состава и св-в нефти, газа и конденсата, а также основных особенностей залежи, от к-ых зависят условия ее разработки.

Запасы категории А подсчитывают по залежи (ее части), разбуренной в соответствии с утвержденным проектом разработки месторождения нефти и газа.

Категория В - запасы залежи (ее части), нефтегазоносность к-ой установлена на основании полученных промышленных притоков нефти или газа в скважинах на различных гипсометрических отметках. Тип, форма и размеры залежи, эффективная нефте- и газонасыщенная толщина, тип коллектора, характер изменения коллекторских св-в, нефте- и газонасыщенность продуктивных пластов, состав и св-ва нефти, газа и конденсата в пластовых и стандартных условиях и другие параметры, а

 

Карта изобар.

(линии равного давления) Линии, изображенные на синоптических картах, соединяющие точки равного давления, называются "изобарами". Точки, соединяемые изобарами, представляют собой средние значения пластового давления. Определение среднего пластового давления и анализа разработки пласта на основании изученных пластовых давлений.

 

 

 

 

Химические элементы и соединения в составе нефти.

Нефть представляет собой сложную смесь углеводородных веществ: жидких, газообразных и твердых. В ее состав входит кислород, азот, сера. В составляет углерод 84-87%, водород 12-14% , водород 12-14% что составляет всего состава. На остальные элементы приходится 1 -2% в редких случаях 3-5% за счет содержания серы. В зависимости от группы углеводородов различают след, виды нефтей

-алифатические

-нафтеновые

-ароматические

-алифатические углеводороды это группа пред, углеводородов с общей формулой

СпН2п+2

Углеводороды от СН4- С4Ню при нормальных условиях это газы. С5Н]2-С16Н34 -жидкие вещ-ва. С17Н36-С35Н72:-твердые вещ-ва.

Углевод нафтен гр. СnН2n также встречается в нефтях с больших количествах. Их обычно называют циклопарафинами. Продукты этих нефти отличаются высоким качеством.

Углеводород ароматической группы С„Н„ они наиболее бедны углеводородом хим. неустойчивы. Бензол СбНеэто гр. вкл. в себя весь бензольный ряд(толуол, ксилол и др.) Неуглеводородные соединения содержатся в основном у асфальто-смолистой части здесь наблюд. большое количество кислорода-93%. Кроме кислорода содержатся азот в соединениях виде нарфиринов янорфина и гемоглобина, что лишни раз указывает на органическое происхождение нефти. Постоянные компоненты в составе нефти является сера 0,1-5 и более % По содержанию серы

-малосернистые -0,51 %

-сернистые -0,51-2%

-высокосернистые -2% Зольная часть нефти без водородной нефти состоит из окиси железа, ванадия и никеля. В нефти добываемые с водой основными компонентами являются соли натрия.

Н. представляет собой Ж., обычно коричневого или черного цвета, часто зеленоватым или зеленовато-желтым отливом. Консистенция нефти различна: от жидкой маслянистой до густой снопообразной Она легче воды, имеет специфический запах, к-ый в случае присутствия сернистых соединений становится очень неприятным. Н. состоит из органических соединений, основную часть к-ых составляют УВ.

В Н. присутствуют 3 основные группы УВ:

1) Парафиновые УВ,алканы. СnН2n+2. Это полностью насыщенные соединения.

Парафиновые УВ химически весьма устойчивы.

2) Нафтеновые УВ,циклоалканы. СnН2n. Это непредельные соединения, но благодаря замыканию УВ цепи в кольцо они имеют насыщенный характер.

3) Ароматические УВ,арены. Простейшие имеют формулу Сnh3n-6 и содержат в своем составе ароматическое ядро бензола. Эти соединения довольно устойчивые. В то же время они обладают повышенной химической активностью по сравнению с метановыми и нафтеновыми УВ и довольно легко могут быт от них отделены.

Читайте также:

lektsia.com

Open Library - открытая библиотека учебной информации

Химические элементы и соединения в составе нефти.

Химия Химические элементы и соединения в составе нефти.

просмотров - 37

Нефть представляет собой сложную смесь углеводородных веществ: жидких, газообразных и твердых. В ее состав входит кислород, азот, сера. В составляет углерод 84-87%, водород 12-14% , водород 12-14% что составляет всœего состава. На остальные элементы приходится 1 -2% в редких случаях 3-5% за счет содержания серы. Учитывая зависимость отгруппы углеводородов различают след, виды нефтей

-алифатические

-нафтеновые

-ароматические

-алифатические углеводороды это группа пред, углеводородов с общей формулой

СпН2п+2

Углеводороды от СН4- С4Ню при нормальных условиях это газы. С5Н]2-С16Н34 -жидкие вещ-ва. С17Н36-С35Н72:-твердые вещ-ва.

Углевод нафтен гр. СnН2n также встречается в нефтях с больших количествах. Их обычно называют циклопарафинами. Продукты этих нефти отличаются высоким качеством.

Углеводород ароматической группы С„Н„ они наиболее бедны углеводородом хим. неустойчивы. Бензол СбНеэто гр. вкл. в себя весь бензольный ряд(толуол, ксилол и др.) Неуглеводородные соединœения содержатся в основном у асфальто-смолистой части здесь наблюд. большое количество кислорода-93%. Кроме кислорода содержатся азот в соединœениях виде нарфиринов янорфина и гемоглобина, что лишни раз указывает на органическое происхождение нефти. Постоянные компоненты в составе нефти является сера 0,1-5 и более % По содержанию серы

-малосœернистые -0,51 %

-сернистые -0,51-2%

-высокосœернистые -2% Зольная часть нефти без водородной нефти состоит из окиси желœеза, ванадия и никеля. В нефти добываемые с водой основными компонентами являются соли натрия.

Н. представляет собой Ж., обычно коричневого или черного цвета͵ часто зелœеноватым или зелœеновато-желтым отливом. Консистенция нефти различна: от жидкой маслянистой до густой снопообразной Она легче воды, имеет специфический запах, к-ый в случае присутствия сернистых соединœений становится очень неприятным. Н. состоит из органических соединœений, основную часть к-ых составляют УВ.

В Н. присутствуют 3 основные группы УВ:

1) Парафиновые УВ,алканы. СnН2n+2. Это полностью насыщенные соединœения.

Парафиновые УВ химически весьма устойчивы.

2) Нафтеновые УВ,циклоалканы. СnН2n. Это непредельные соединœения, но благодаря замыканию УВ цепи в кольцо они имеют насыщенный характер.

3) Ароматические УВ,арены. Простейшие имеют формулу Сnh3n-6 и содержат в своем составе ароматическое ядро бензола. Эти соединœения довольно устойчивые. В то же время они обладают повышенной химической активностью по сравнению с метановыми и нафтеновыми УВ и довольно легко могут быт от них отделœены.

3. Физические свойства нефти: плотность, вязкость, поверхностное натяжение, тепловые и электрические свойства. Их количественная оценка и приделы изменения.

Плотность нефти. Плотность является одним из важных свойств, используемых для характеристики нефтей и нефтепродуктов. Аб­солютная величина плотности зависит от содержания смолисто-асфальтеновых компонентов, природы веществ, составляющих массу нефти, и присутствия растворенного газа.

Плотность твердых и жидких веществ выражается в граммах на кубический сантиметр, а газов — в граммах на литр.

В СССР плотность нефтей и нефтепродуктов относят к нормальной температуре 20° С и к плотности воды при 4° С. Так как в системе СГС за единицу массы принимают массу 1 см3воды при темпера­туре 4° С, то плотность, выраженная в граммах на кубический сан­тиметр, численно будет равна удельному весу по отношению к воде при 4° С. В СССР в качестве стандарта принята величина плотности р|°. Величина плотности для различных по составу нефтей колеб­лется от 0,77 до 1 г/см3.

В ряде стран, к примеру в США, Англии, кроме абсолютных единиц плотности, применяются условные единицы, к которым от­носятся °АР1, градусы Боме (°Ве') и др.

Вязкость. Вязкостью жидкости принято называть ее способность ока­зывать сопротивление перемещению ее частиц относительно друг друга под влиянием действующих на них сил; абсолютная вязкость измеряется в пуазах. Размерность пуаза (г*см-1*сек-1)

При исследовании нефтей обычно определяют не абсолютную, а кинœематическую вязкость.Разделив абсолютную вязкость (ну)нефти на её плотность р(о), полу­чим кинœематическую вязкость(ню). Чем больше циклов (ароматических или нафтеновых) содержится в молекуле нефти, тем больше ее вязкость. Вязкость нефти сильно снижается при увеличении в ней легких фракций и растворенных газов. При нормальном давлении с повышением температуры вяз­кость нефти уменьшается, а вязкость газов возрастает. Более вы­сокомолекулярные углеводороды в газовом состоянии в отличие от нефти имеют не большую, а меньшую вязкость. Примесь воды резко увеличивает кинœематическую вязкость нефти.

Поверхностным натяжением принято называть сила, с которой жидкость сопротивляется увеличению своей поверхности. Сила, выраженная в динах и отнесенная к единице площади поверх­ностного слоя, принимается за единицу поверхностного натяжения. Поверхностное натяжение, как это следует из приведенного выше определœения, может измеряться лишь на границе различных сред там, где есть поверхность. В табл. 13 даны величины поверхностного натяжения некоторых нефтей СССР по отношению к воздуху и воде. Поверхностное натяжение циклических углеводородов на границе с водой и воздухом больше, чем метановых, при том же количестве атомов углерода в молекуле.Теплота сгорания – количество теплоты в килоколориях выделяемое 1 кᴦ. Топлива при сгорании до конца.Люминисценсия– холодное свечение вещества.Нефть не проводит ток.

Читайте также

  • - Химические элементы и соединения в составе нефти.

    Нефть представляет собой сложную смесь углеводородных веществ: жидких, газообразных и твердых. В ее состав входит кислород, азот, сера. В составляет углерод 84-87%, водород 12-14% , водород 12-14% что составляет всего состава. На остальные элементы приходится 1 -2% в редких случаях 3-5%... [читать подробенее]

  • oplib.ru


    Смотрите также