Министерство Образования Республики Беларусь
Факультет повышения квалификации руководящих работников
и специалистов нефтеперерабатывающей и нефтехимической
промышленности ИПК УО "ПГУ"
Учебно-методическое
пособие
Часть 1
по курсу "Химия нефти и газа"
для слушателей переподготовки
специальности Т.05.01.00 П "Химическая технология производства
и переработки органических материалов"
Новополоцк, 2003 г.
УДК 665.03.046
Одобрено и рекомендовано к изданию
Учебно-методическим советом факультета повышения и квалификации и переподготовки руководящих работников и специалистов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности
Факультет повышения квалификации и переподготовки руководящих работников и специалистов нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности
Составитель:
С.В.Покровская, канд. хим. наук, доцент
Рецензенты:
С.М.Ткачев, канд. техн. наук, доцент
И.В.Бурая, канд. пед. наук, ст. преподаватель
Институт повышения квалификации и переподготовки УО "ПГУ", 2003
Без светоча науки и с нефтью будем жить в потемках.
Д.И.Менделеев
Введение
Нефть представляет собой сложную многокомпонентную смесь, и с давних пор предпринимались попытки найти определенные закономерности ее состава. Первоначальные исследования заключались в определении ее элементарного состава и в выделении отдельных фракций, выкипающих при различных температурах. В дальнейшем были разработаны сложнейшие аналитические методы, позволяющие получить представление о многообразии компонентов нефтяных систем и выбрать наиболее рациональное направление переработки нефти.
Нефть представляет собой сложную смесь жидких углеводородов, в которой растворены или находятся в меллоидном состоянии твердые углеводороды, смолистые вещества, гетерогенные соединения (О, S, N-содержащие). В ней растворены газообразные углеводороды, соответствующие нефти.
Глава 1. Закономерности углеводородного состава нефтей
Нефти являются природными углеводородными системами, обычно на 80–90% состоящими из различных углеводородов: алканов, циклоалканов, аренов.
Доля неуглеводородных компонентов, таких как сера, кислород, азот, а также металлоорганические соединения, колеблется в широких пределах в зависимости от типа нефти. Так, в нефти месторождения Боскан (Венесуэла) содержится только 35-38% углеводородов и 62-65% гетероатомных, главным образом, серосодержащих соединений.
Углеводороды, выделенные из различных нефтей, принадлежат к следующим классам:
Алканы нормального и изостроения (парафины);
Циклоалканы (нафтены, циклопарафины): моно-, би-, полициклические;
Арены (ароматические углеводороды): моно-, би-, полициклические
Нафтено-ароматические углеводороды («гибридные»).
Ненасыщенные углеводороды (олефины, диолефины и т.д.) найдены в очень небольших количествах, например, в пенсильванской нефти.
Каждый класс углеводородов составляет гомологические ряды, представленные несколькими (но не всеми теоретически возможными) группами. Благодаря применению новых аналитических методов в нефтях выделено и идентифицировано до 1000 индивидуальных углеводородов.
Наиболее изученными компонентами нефти являются алканы нормального строения и низшие гомологи бензола, а из гетероатомных соединений – меркаптаны и низкокипящие сульфиды. Из 250 идентифицированных сернистых соединений на эти компоненты приходится более 180. Наиболее слабо изучены компоненты смешанной структуры с нафтеноароматическими циклами.
Элементный состав некоторых нефтей приведен в таблице 1.
Таблица 1 – Элементный состав нефтей (% масс.)
Месторождение нефти |
С |
Н |
О |
S |
N |
Охинское (Сахалин) |
87,15 |
11,85 |
0,27 |
0,30 |
0,43 |
Грозненский район |
885,9 |
13,00 |
0,80 |
0,13 |
0,07 |
Шаимское (Западная Сибирь) |
85,80 |
13,28 |
0,36 |
0,46 |
0,10 |
Сураханское (Азербайджан) |
85,30 |
14,10 |
0,54 |
0,03 |
0,03 |
Ромашкинское (Татарстан) |
85,34 |
12,65 |
0,21 |
1,62 |
0,18 |
Коробковское (Волгоградская область) |
85,10 |
13,72 |
0,02 |
1,07 |
0,09 |
Радаевское (Куйбышевская область) |
82,78 |
11,72 |
2,14 |
3,05 |
0,31 |
Пенсильвания (США) |
85,80 |
14,00 |
– |
0,10 |
0,10 |
В малых количествах в нефтях присутствуют другие элементы, главным образом металлы – V, Ni, Fe, Mg, Cs, Ti, Co, K, Ca, Na и другие.