 |
7. Состав и классификация нефти
|
|
|
|
7. Состав и классификация нефти
7. 1. Состав нефти
Нефть – горючая, маслянистая жидкость, преимущественно темного цвета, очень неоднородная по своему составу. Нефть, получаемую непосредственно из скважин, называют сырой. Помимо собственно целевых компонентов, в сырой нефти содержится целый ряд примесных компонентов. Качество, как сырой нефти, так и нефтепродуктов, получаемых из нее, определяется ее составом: именно он определяет направление переработки нефти и влияет на конечные продукты.
В каждой нефти имеется растворенный газ, который выделяется, когда она выходит на земную поверхность.
При добыче и переработке нефть также смешивается с водой (при выходе с большой скоростью из скважины вместе с сопутствующей ей пластовой водой).
Подробно пластовая вода и газ были рассмотрены нами в предыдущем разделе.
Поскольку пластовая вода может быть той или иной степени минерализации, то наличие в сырой нефти примесных минеральных солей является вполне ожидаемым явлением.
Присутствие механических примесей объясняется условиями залегания нефтей 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 нефтей 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.
|
|
|
Элементарный состав нефти
Соединения сырой нефти – это сложные вещества, состоящие из пяти элементов – C, H, S, O и N, причем содержание этих элементов колеблется в пределах 82–87% углерода, 11–15% водорода, 0, 01–6% серы, 0–2% кислорода и 0, 01–3% азота.
Рис. 7. 1. 1. Химический состав нефти
Основную часть нефти и нефтепродуктов составляют углерод и водород. Их содержание, иногда и соотношение, полезно знать для расчетов некоторых процессов. Например, теплота сгорания котельных топлив является важным показателем, от которого зависит расход топлива. Теплота сгорания зависит от элементного состава топлив. Высокая теплота сгорания жидких топлив объясняется высоким содержанием в них водорода и углерода и малой зольностью (т. е. наличием сухого остатка после сгорания образца, что говорит о наличие иных элементов кроме углерода и водорода). Входящие в состав топлива кислород, азот, влага и негорючие минеральные вещества являются балластом.
Процентное отношение массового содержания водорода к содержанию углерода (100Н/С) показывает сколько необходимо добавить водорода к сырью в процессе гидрокрекинга, чтобы получить желаемые продукты. Отношение 100 Н/С в бензине равно 17-18, в нефти 13-15, в тяжелых фракциях 9-12.
Большой интерес для выяснения геохимической истории нефтей представляет изотопный состав нефтей, т. е. соотношение в них изотопов углерода, водорода, серы и азота. По имеющимся данным, отношение масс различных изотопов в нефтях составляет: 12С/13С 91-94, Н/Д (1Н/2Н) 3895-4436, 32S/34S - 22-22, 5, 14N/15N - 273-277.
Различные компоненты одной и той же нефти имеют неодинаковый изотопный состав элементов. Низкокипящие фракции характеризуются облегчённым составом углерода. Различие в протонном составе наблюдается и для отдельных классов соединений (например, ароматические углеводороды богаче изотопом 13С, чем парафиновые углеводороды).
|
|
|
Групповой состав нефти
Углеводороды – основные компоненты нефти и природного газа. Под групповым составом нефти подразумевают соотношение содержания разных групп углеводородных соединений, различающихся по химическому составу.
Преобладание отдельных групп углеводородов в различных фракциях нефти неодинаково сказывается на их товарных свойствах.
Фракционный состав нефти
Нефть является смесью нескольких тысяч химических соединений, каждое из которых характеризуется собственной температурой кипения, что является важнейшим физическим свойством нефти, широко используемым в нефтеперерабатывающей промышленности. На каждой из стадий кипения нефти испаряются определенные соединения. Соединения, испаряющиеся в заданном промежутке температуры, называются фракциями, а температуры начала и конца кипения - границами кипения фракции или пределами выкипания. Таким образом, фракционирование - это разделение сложной смеси компонентов на более простые смеси или отдельные составляющие.
Фракции, выкипающие до 350°С, называют светлыми дистиллятами. Фракция, выкипающая выше 350°С, является остатком после отбора светлых дистиллятов и называется мазутом. Мазут и полученные из него фракции - темные. Названия фракциям присваиваются в зависимости от направления их дальнейшего использования.
Как правило, сырая нефть содержит следующие фракции:
Таблица 7. 1. 1. Фракционный состав нефти
| Температура кипения | Фракции |
| выше 430°C | Мазут |
| 230-430°С | Газойль |
| 160-230°С | Керосин |
| 105-160°С | Нафта |
| 32-105°С | Бензин |
| менее 32°С | Углеводородные газы |
Различные нефти сильно отличаются по составу. В легкой нефти обычно больше бензина, нафты и керосина, в тяжелых - газойля и мазута. Наиболее распространены нефти с содержанием бензина 20-30%.
|
|
|
