Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Федеральное агентс тво по образованию

Ульяновский государственный технический университет

Е. В. Бойко

ХИМИЯ НЕФТИ И

ТОПЛИВ

Учебное пособие

для студентов, обучающихся по специальнос тям 19020165–«Автомобиле- и

тракторос троение» и 19060165– «Автомобили и автомобильное хозяйство»

Ульяновск 2007

1

УДК 621.431.36 (075)

ББК 31.3 я 7

Б 77

Рецензенты: доктор химических наук, профессор Е. С. Климов

(Ульяновский государственный университет);

замдиректора НП «Экологические ресурсосберегающие технологии»,

канд. техн. наук И. А. Дорофеев

Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве

учебного пособия.

Бойко, Е. В.

Б77 Химия нефти и топлив : учебное пособие / Е. В. Бойко. – Ульяновск:

УлГТУ, 2007.– 60 с.

ISBN 978–5–89146–900–0

В области химии нефти освещены достижения в изучении ее физико–химического

состава и свойств и основные существующие и перспективные процессы

переработки неф ти. Освещены вопросы происхождения нефти и общие сведения о

нефтяной промышленности.

В пособии приведены теоретические основы и практические сведения о

производстве, составе и эксплуатационных свойствах основных в идов топлив для

двигателей внутреннего сгорания. Содержится материал об основных методах

квалификационной оценки показателей качества автомобильных бензинов в

соответствии с нормативной документацией.

Пособие предназначено для студентов машиностроительного факультета,

обучающихся по специальностям 19020165 – «Автомобиле- и тракторостроение» и

19060165 – «Автомобили и автомобильное хозяйство».

УДК 621.431.36+621.892 (075)

ББК 31.3я 7

Isbn 978–5–89146–900–0

© Е. В. Бойко, 2007

© Оформление. УлГТУ, 2007

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ4

1. ХИМИЯ НЕФТИ6

1.1. Основные нефтеносные районы6

1.2. Происхождение нефти7

1.3. Физико-химические свойства нефти9

1.3.1. Физические свойства нефти9

1.4. Химический состав нефти12

1.4.1. Фракционный состав нефти13

1.4.2. Групповой химический состав нефти и продуктов ее 13

переработки

1.4.3. Элементный состав нефти15

1.5. Технологическая классификация нефти16

2. ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ17

2.1. Первичная переработка нефти17

2.1.1. Обессоливание17

2.1.2. Прямая перегонка нефти18

2.2. Вторичная переработка нефти методами термической

деструкции и синтеза21

2.2.1. Термический крекинг21

2.2.2. Каталитический крекинг22

2.2.3. Гидрокрекинг24

2.2.4. Каталитический риформинг25

2.2.5. Синтез высокооктановых компонентов топлив26

3.ТОПЛИВА27

3.1. Автомобильные бензины27

3.1.1. Принципы компаундирования автомобильных бензинов27

3.1.2. Требования российских стандартов к качеству бензинов30

3.1.3. Показатели качества автомобильных бензинов33

3.1.4. Повышение детонационной стойкости бензинов41

3.2. Дизельные топлива47

3.2.1. Требования к дизельным топливам47

3.2.2. Основные свойства дизельных топлив48

3.2.3. Присадки, улучшающие показатели дизельных топлив53

3.2.4. Стандартизированная маркировка дизельных топлив54

ЗАКЛЮЧЕНИЕ56

ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ58

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК59

3

ВВЕДЕНИЕ

Нефть известна человечеству с давних времен. Ее применяли как

зажигательную смесь (вавилоняне, византийцы), намазывались ею перед

боевыми походами (индейцы). С XVIII в. керосин использовали для освещения

жилищ и улиц. В XIX в. с изобретением двигателей внутреннего сгорания

нефть стала источником топлива для различного вида транспорта.

В настоящее время нефть – основной источник энергии в большинстве

стран мира. На топливах, полученных из нефти, работают двигатели

сухопутного, водного и воздушного транспорта, поднимаются космические

ракеты, вырабатывается электроэнергия на тепловых электростанциях.

Однакоболеецелесообразный путь использования нефти – ее

химическая утилизация в качес тве сырья для производства плас тических масс,

каучуков,искусственных волокон,поверхностно-активных веществ,

удобрений, ядохимикатов и белков (рис. 1).

Наша цивилизация зависит от нефти больше, чем от любого другого

отдельно взятого продукта. Поэтому нефть является предметом ос трой

конкурентнойборьбыкрупнейшихмонополий,причиной многих

международных конфликтов и войн.

Пятидесятые годы нашего столетия ознаменовались открытием

богатейших мес торождений нефти в районе Персидского залива, увеличением

темпов добычи и переработки нефти во всем мире. Нефть заняла ведущее

положение в топливно-энергетическом балансе большинства стран мира.

Разразившийся в 1973 г. энергетический кризис, вызвавший резкое

повышение цен на нефть, заставил понять, что запасы нефти исчерпаемы, а

потому она требует более экономного и рационального использования.

Быстро нарастает темп наиболее рационального использования нефти – в

качестве химического сырья. Следует иметь в виду, что в настоящее время для

химических целей используется главным образом легкая часть нефти, так же,

как и для бензинов.

Повышенный интерес к нефти, как сырью органического синтеза, повлек

за собой более глубокое изучение ее состава и свойств, а также

совершенствование существующих и разработку новых приемов переработки

нефти. За последние 30 лет накоплен большой фактический материал по

составу нефтей и отдельных узких нефтяных фракций. Очень подробно

исследованы легкие (бензиновые) фракции, изучен углеводородный состав

средних дис тиллятных и масляных фракций, а также гетероатомных и

высокомолекулярных соединений, входящих в состав нефти.

Все это позволило значительно углубить теоретические предс тавления по

термодинамическим и кинетическим основам различных процессов

переработки нефти и послужило толчком для создания новых и модификации

существующих процессов и повышения качества нефтепродуктов.

4

Спирты

Лигроин

Парфюмерия

Оргстекло

Пластмассы

Мастика

Медикаменты

Автолы

ПАРАФИН

Трансформаторное

масло

Смазочные

масла

Жирные

кислоты ( мыло)

ГАЗ

ЭТИЛЕН

Моторное

топливо

Бензин

Керосин

Лаки

Соляровое

масло

Асфальт

Нафталин

Битум

Мазут

Рис.1. Применение нефти

Вазелин

Синтетический

каучук

АЦЕТИЛЕН

НЕФТЬ

Полиэтилен

Этиловый

спирт

Легкие

дистиляты

Дизельное

топливо

Ароматические

углеводороды

Газолин

Бензол

Толуол

Анилин

5

Следует отметить, что наряду с совершенствованием первичных процессов

переработки нефти в последние годы разработаны новые методы вторичной

переработки, данные о которых можно найти лишь в периодической литературе

и в отдельных изданиях.

Нас тоящее пособие, кроме химии нефти в традиционном понимании этого

предмета, включает и химию основных процессов их переработки. В облас ти

химии нефти освещены новейшие дос тижения в изучении ее состава, основные

существующие и перспективные процессы переработки нефти.

В данном пособии изложен материал из области применения

нефтепродуктов в качестве топлив для двигателей внутреннего сгорания.

Рассматриваются теоретические основы и практические сведения о принципах

компаундирования в производстве основных видов топлив. Кроме того, дается

информация о составе и свойствах новых присадок, используемых для

повышения качества топлив, разрешенных к применению стандартом.

Содержится материал об основных методах квалификационной оценки

показателей качества автомобильных бензинов в соответствии с нормативной

документацией.