очка Химия нефти и газа

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ВВЕДЕНИЕ

В методической разработке приведены:

–общие методические указания и содержание изучаемых тем по дисциплине "Химия нефти и газа";

–варианты контрольных заданий для студентов заочной формы обучения специальностей 130501, 130503, 130504;

–варианты заданий для самостоятельной работы студентов очной формы обучения специальностей 130501, 130503, 130504;

–примеры выполнения заданий;

–перечень рекомендуемой литературы.

В соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовкидипломированного специалиста "Нефтегазовое дело"

студенты специальностей 130501, 130503, 130504 изучают дисциплину

"Химия нефти и газа" (раздел ОПД 8.12).

Нефть и природные горючие газы являются одними из самых сложных природных объектов. Они состоят из большого числа индивидуальных органических и неорганических соединений различного строения. Химия нефти и газа – это область химии, изучающая состав,

свойства и химические превращения компонентов нефти и газа, а также процессы их переработки.

Химия нефти и газа развивает ранее изученные студентами представления, положения и законы химии. В процессе изучения этой дисциплины углубленно рассматриваются вопросы органической химии,

химии дисперсных систем и растворов, химии высокомолекулярных и поверхностно-активных веществ применительно к нефти, природным горючим газам и продуктам их переработки.

4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Химия нефти и газа является одним из важнейших курсов подготовки специалистов специальностей 130501, 130503, 130504. Ее изучение позволяет получить современные научные представления о происхождении, составе и химической классификации нефти и природных горючих газов; химических и физико-химических свойствах как индивидуальных компонентов нефти и газа, так и их классов;

свойствах и особенностях поведения нефти как многокомпонентной гетерогенной дисперсной системы; современных методах анализа,

исследования и переработки нефти и газа; основных направлениях использования продуктов их переработки.

Знание химии нефти и газа необходимо для последующего изучения общенаучных и специальных дисциплин – экологии,

безопасности жизнедеятельности, геологии нефти и газа, физики нефтяного и газового пласта, разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.

I. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Работа студента-заочника над курсом дисциплины "Химия нефти и газа" включает посещение установочных лекций и лабораторных занятий; выполнение, оформление и защиту лабораторных работ;

самостоятельное изучение материала по учебникам, учебным пособиям и методическим разработкам кафедры общей химии в соответствии с о списком рекомендуемой литературы (с. 11); выполнение и защиту контрольной работы; получение зачета.

К сдаче зачета допускаются студенты, которые в предписанные учебным планом сроки выполнили и защитили контрольную работу, а

также выполнили, оформили и защитили лабораторные работы.

Контрольная работа включает следующие разделы:

5

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1. Общая характеристика, состав и классификация нефти и

природного газа, современные представления об их происхождении.

2.Алканы и циклоалканы нефти и природных газов.

3.Алкены, алкины, арены и углеводороды смешанного строения,

входящие в состав нефти.

4.Гетероатомные, высокомолекулярные и минеральные соединения нефти.

5.Нефть как сложная гетерогенная дисперсная система.

6.Сущность методов разделения компонентов нефти.

7.Представления о методах исследования состава нефти и нефтепродуктов.

8.Понятие о химических методах переработки нефти и основных направлених использования продуктов ее переработки.

Оформление контрольной работы должно соответствовать следующим требованиям. Обязательно указываются условия заданий.

Решения заданий и ответы на теоретические вопросы должны быть краткими, обоснованными, четко изложенными. Расчеты и математические преобразования необходимо приводить в полном виде и необходимой последовательности, писать четко и понятно. В конце работы необходимо привести список использованной литературы.

Работы должны быть датированы, подписаны студентом и представлены на кафедру общей химии для рецензирования согласно плану-графику учебного процесса.

Если в контрольном задании после его проверки преподавателем некоторые ответы на теоретические вопросы не будут зачтены, то их нужно выполнить в этой же тетради повторно в соответствии с его замечаниями. Исправления в контрольную работу следует вносить после текста выполненных заданий с указанием номера заново выполняемой задачи. После исправления ошибок работа представляется на кафедру

6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

общей химии для повторного рецензирования. Допущенные к защите работы защищаются студентом в межсессионный период в форме собеседования с преподавателем.

Каждый студент выполняет вариант контрольной работы,

обозначенный двумя последними цифрами номера зачетной книжки.

Таблица с номерами контрольных заданий приведена в конце данного методического указания. Контрольные задания, выполненные не по своему варианту, преподавателем не рецензируются и не засчитываются.

Студенты очной формы обучения выполняют контрольные задания, приведенные в конце данного методического указания, в

качестве заданий для самостоятельной работы (домашних заданий) в

соответствии с вариантами, выданными им преподавателем.

II. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по дисциплине "Химия нефти и газа" (индекс ОПД Ф.12) введен в 2000 г. Он включает следующие разделы:

–химический состав нефтей, природных и попутных газов и газов нефтепереработки;

–основные физико-химические методы исследования химического состава нефти, нефтепродуктов и газов;

–углеводороды нефти: алканы, нафтены, арены,

–гетероатомные соединения;

–нефть и нефтепродукты как дисперсные системы;

–гипотезы происхождения нефти.

В соответствии с указанным стандартом, утвержденным

Министерством образования РФ, на кафедре общей химии составлен

7

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

перечень тем, изучаемых студентами специальностей 130501, 130503, 130504 по данной дисциплине.

III. СОДЕРЖАНИЕ ИЗУЧАЕМЫХ ТЕМ

Тема 1. Понятие о происхождении и химическом составе нефти и природных горючих газов. Основные типы нефтей и природных горючих газов в зависимости от их химического состава, происхождения и назначения.

Тема 2. Классы органических соединений нефти и природных горючих газов.

2.1. Углеводородный состав нефти. Особенности строения алкановых, циклоалкановых и ароматических углеводородов нефти.

Химическая номенклатура углеводородов нефти.

2.2. Химические свойства алканов и циклоалканов нефти в реакциях нитрования, сульфирования и сульфохлорирования.

Направления использования продуктов этих реакций, в т. ч. в

нефтегазовой промышленности.

2.3.Реакции термического свободнорадикального расщепления С-

Си С-Н связей в алканах и циклоалканах нефти. Основные термические превращения свободных углеводородных радикалов ( -распад,

изомеризация, диспропорционирование, реакции замещения,

присоединение к кратным связям, рекомбинация). Дегидрирование нефтяных алканов и циклоалканов.

2.4. Понятие об окислении углеводородов нефти и природных горючих газов в различных условиях:

Механизм и состав продуктов автоокисления алканов и циклоалканов нефти. Представление об отрицательной роли автоокисления в процессах добычи, хранения, траспортировки и

8

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

переработки нефти. Способы торможения автоокислительных процессов углеводородов нефти.

Особенности, условия протекания, продукты и практическое значение процесса горения углеводородов нефти.

2.5. Химические свойства алкенов и алкинов, присутствующих в нефтях или продуктах их переработки:

Представление о реакциях присоединения к алкенам и алкинам

(гидрирование, алкилирование, гидратация).

Понятие о полимеризации алкенов (этилена и пропилена),

сополимеризации 1,4-бутадиена и стирола.

Представление об окислении алкенов до продуктов расщепления углеводородной цепи, гликолей и эпоксидов.

Представление о реакции образования ацетиленидов металлов.

Использование алкинов для получения виниловых мономеров

(присоединение галогенводородов, циановодорода, спиртов, карбоновых кислот).

Направления использования продуктов химических превращений алкенов и алканов, в т. ч. в нефтегазовой промышленности.

2.6.Признаки ароматичности органических соединений.

Электронное строение и причина повышенной устойчивости бензольного кольца. Реакции электрофильного замещения в аренах нефти

(нитрование, сульфирование, алкилирование). Понятие о влиянии заместителей в бензольном цикле на направленность электрофильного замещения в ароматическом ядре. Использование продуктов электрофильного замещения нефтяных аренов.

2.7. Состав, строение и свойства гетероатомных соединений нефти:

спиртов, фенолов, нафтеновых кислот, диалкил(арил)сульфидов,

меркаптанов, S-, O-, N-содержащих гетероциклических веществ,

металлсодержащих порфиринов, неорганических газообразных

9

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

соединений. Представление о путях их образования в природных условиях. Особенности поведения гетероатомных соединений нефти, в т.

ч. смолисто-асфальтеновых веществ в процессах добычи,

транспортировки и переработки нефти.

2.8. Состав, строение и физико-химические свойства наиболее высокомолекулярных соединений нефти – смолисто-асфальтеновых веществ (САВ). Роль реакций полимеризации и поликонденсации в их образовании. Перспективные направления использования САВ в различных отраслях, в т. ч. в нефтегазовой промышленности.

Тема 3. Понятие о нефти как сложной гетерогенной дисперсной системе.

Состав и строение нефтяных мицелл.

Нефтяные поверхностно-активные вещества и их роль в процессах сорбции, смачивания, образования водонефтяных эмульсий и нефтеотдачи скважин. Типы водонефтяных эмульсий и способы их разрушения. Понятие о эмульгаторах и деэмульгаторах.

Тема 4. Классификация важнейших природных и синтетических поверхностно-активных веществ, применяемых в нефтегазовой промышленности и направления их использования.

Тема 5. Понятие о сорбционных и рН-метрических методах исследования химического состава нефтей, нефтепродуктов и природных горючих газов. Химические методы определения в нефти и нефтепродуктах непредельных и ароматических углеводородов,

органических гидропероксидов, спиртов, фенолов, карбоновых кислот,

серосодержащих соединений.

Тема 6. Основные методы очистки и разделения нефти.

6.1. Представления о методах предварительной очистки нефти.

Удаление сероводорода и осушка нефти методами сорбции и конденсации при охлаждении.

10

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

6.2. Атмосферная и вакуумная перегонка нефти как основные физические методы разделения углеводородов нефти. Фракционный состав нефти. Характеристика нефтяных фракций (названия, состав и температурные интервалы кипения).

6.3. Представления о термических процессах химической переработки нефти и природных горючих газов. Условия и продукты термического и каталитического крекинга, пиролиза, риформинга и гидрокрекинга углеводородов различных классов.

Тема 7. Области применения продуктов перегонки нефти:

Понятие о топливе. Виды нефтяных и газовых топлив в зависимости от их назначения, энергетических и технологических характеристик. Направления использования углеводородных топлив, в т.

ч. в нефтегазовой промышленности. Понятие об октановом числе топлив.

Пути получения высокооктановых топлив. Понятие о побочных продуктах горения топлив (оксидах азота, серы и др.).

Нефтяные масла. Классификация и направления использования нефтяных масел.

Понятие о природных асфальтах и битумах как органических вяжущих. Пути их использования в строительных и нефте-,

газодобывающих технологиях.

IV. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная литература:

1. Посконин В.В., Поварова Л.В. Лабораторный практикум с элементами УИРС по дисциплине "Химия нефти и газа" для студентов очной и дневной форм обучения специальностей 0906 и 0908 и

дисциплине "Химия" для студентов дневной формы обучения специальности 1702. – Кубан. гос. технол. ун-т. – Краснодар, 2004. – 62 с.

11

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Дополнительная литература:

2. Рябов В.Д. Химия нефти и газа. – М.: Техника, ТУМА ГРУПП,

2004. – 288 с.

3. Артеменко А.И. Органическая химия. – М.: Высшая школа, 2010

г. и др. г.г. изд.

4. Бадовская Л.А., Дедикова Т.Г., Посконин В.В., Грунская Е.П.

Химия неметаллов IV группы периодической системы, органические соединения и химия нефти и газа (для инженерно-технических и технологических специальностей). Методические указания к практическим занятиям и тестовые вопросы для самостоятельной работы студентов дневной и заочной форм обучения. – Кубан. гос. технол. ун-т.

– Краснодар, 2002. – 36 с.

5. Бадовская Л.А., Пестунова С.А., Тюхтенева З.И., Найденов Ю.В.

Закономерности процессов в химических системах: кинетика,

энергетика, поверхностные явления и их практическое использование.

Лабораторный практикум с элементами УИРС по дисциплине "Химия"

для студентов первого курса инженерно-технических (нехимических)

специальностей. Часть 1. – Кубанский гос. технол. ун-т. – Краснодар,

2001. – 85 с.

6. Бадовская Л.А., Солоненко Л.А., Дедикова Т.Г., Поварова Л.В.,

Грунская Е.П. Свойства и идентификация органических соединений.

Лабораторный практикум с элементами УИРС и методуказания к самостоятельной работе по дисциплине «Химия» для студентов инженерно-технических (нехимических) специальностей очной и заочной форм обучения. Часть III. – Кубанский гос. технол. ун-т. –

Краснодар, 2000. – 82 с.

12

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

V. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, СОСТАВ И КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТИ И ПРИРОДНОГО ГАЗА. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ИХ ПРОИСХОЖДЕНИИ ([1], c. 29-72)

Нефть – это природная дисперсная система жидких органических соединений, главную часть которых составляют углеводороды различной молекулярной массы. С другой стороны, нефть – это горючая маслянистая жидкость со специфическим запахом, распространенная в осадочной оболочке Земли.

Нефть образуется в виде подземных залежей (месторождений)

вместе с газообразными углеводородами, которые составляют основную массу природных горючих газов (ПГГ). ПГГ – это естественные смеси углеводородов различного строения, заполняющие поры и пустоты горных пород, рассеянные в почвах, растворенные в нефти и пластовых водах.

Нефть представляет собой жидкость от светло-коричневого до темно-бурого цвета. Средняя молекулярная масса входящих в ее состав соединений составляет 220-300 у.е. (реже 450-470). Плотность 0,65-1,05

(обычно 0,82-0,95) г/см3.

Важнейшие характеристики нефти – температура застывания

(составляет от –60 до +30 0С), вязкость (изменяется в пределах от 2 до

125 мм2/c) и температура вспышки (составляет от –35 до + 120 0С. Эти показатели зависят от состава нефти. Нефть растворяется в органических растворителях, в обычных условиях не растворяется в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии.

Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, которые относятся к разным классам органических и

13