СОСТАВ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ
Нефть– разновидность горных пород. Вместе с другими горючими осадочными породами (торф, бурый и каменный уголь, антрацит и другие), но не твердыми, а жидкими она образует семейство каустобиолитов, семейство горючих органических пород.
Для нефти характерен резкий специфичный запах и маслянистость на ощупь.
По консистенции нефти бывают легкоподвижные, текучие, высоковязкие, почти не текучие, застывающие при нормальных условиях.
Нефти обычно имеет темный цвет, который может изменяться от зеленовато-бурого до чёрного. Известны нефти и желтого, синего, красного цветов и даже прозрачные, так называемые, белые нефти. Цвет и консистенция зависят преимущественно от содержания в них смол и асфальтенов. Чем их больше, тем темнее цвет нефти и более вязкая консистенция.
Введём следующие понятия:
Пластовая нефть → газожидкостная нефтяная система.
Сырая нефть → трёхфазная система, содержащая нефть, растворённый газ, пластовую воду и механические примеси.
Товарная нефть → однофазная нефтяная система, подготовленная к поставке потребителю в соответствии с требованиями, действующих нормативных и технических документов, принятых в установленном порядке (ГОСТ Р 51858–2002).
Состав нефти
Различают элементный, фракционный, групповой и вещественный составы нефти. Основными элементами соединенийнефти являются углерод (83,5–87 %) и водород (11,5–14 %). Кроме того, в нефти присутствуют:
серав количестве от 0,1 до 1–2 %, иногда её содержание может доходить до 5–7 %, во многих нефтях сера практически отсутствует;
азотв количестве от 0,001 до 1, иногда до 1,7 %;
кислородвстречается не в чистом виде, а в различных соединениях в количестве от 0,01 до 1 % и более, но не превышает 3,6 %.
В нефти присутствуют также железо, магний, алюминий, медь, олово, натрий, кобальт, хром, германий, ванадий, никель, ртуть, золото и прочие. Cуммарное содержание их менее 1 %.
Фракционный составнефти показывает содержание в ней различных фракций, выкипающих в определенных температурных интервалах, и отражает соотношение соединений в них.
Фракцией называется доля нефти, выкипающая в определенном интервале температур. Нефти выкипают в очень широком интервале температур (н.к.–к.к.) от 28 (изо-С5) до 520–540 °С.
Фракционный состав нефти определяется стандартным методом по результатам лабораторных испытаний при разделении (разгонки) компонентов нефти на аппарате АРН-2 по температурам кипения методом фракционирования, отгона или на промышленных установках АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка).
Началом кипения (н.к.) фракции считают температуру падения первой капли сконденсированных паров.
Концом кипения (к.к.) фракции считают температуру, при которой испарение фракции прекращается.
Различают следующие основные фракции нефти:
- 28–180 °С – широкая бензиновая фракция;
- 140–200 °С – уайт–спирит;
- 180–320 °С – широкая керосиновая фракция;
- 150–240 °С – осветительный керосин;
- 180–280 °С – реактивное топливо;
- 140–340 °С – дизельное топливо (зимнее);
- 180–360 °С – дизельное топливо (летнее);
- 350–500 °С – широкая масляная фракция;
- 380–540 °С – вакуумный газойль.
Под групповым составомфракции понимают количественное соотношение в ней отдельных групп углеводородов (группа – несколько гомологических рядов) или гетероатомных соединений.
Нефть представляет собой сложную смесь органических соединений (более 1000), преимущественно углеводородов, их производных и гетероатомных соединений.
Углеводороды–органические соединения углерода и водорода. В нефти присутствуют следующие классы углеводородов.
Парафиновые углеводороды (алканы) – насыщенные (предельные) углеводороды с общей формулой CnH2n+2. Содержание их в нефти может составлять 30–70 %. Различают алканы:
· нормального строения → н-алканы: пентан и его гомологи;
· изостроения → изоалканы: изопентан и его гомологи;
· изопреноидного строения → изопрены: пристан, фитан и другие.
В нефти присутствуют алканы состава:
· С1–С4 → газообразные, в виде растворённого газа;
· С5–С16 → жидкие, составляющие основную массу жидких фракций нефти;
· С17–С42–53 → твёрдые, которые входят в тяжёлые нефтяные фракции и известны как парафины.
Нафтеновые углеводороды (циклоалканы) – насыщенные циклические углеводороды. К ним относятся моноциклические с общей формулой CnH2n, бициклические – CnH2n-2, трициклические – CnH2n-4, тетрациклические – CnH2n-6. Содержание нафтеновых углеводородов в нефтях колеблется от 25 до 75 %.
Из моноциклических углеводородов в нефти присутствуют термодинамически устойчивые циклоалканы: пяти- и шестичленные нафтены. Общее содержание нафтеновых углеводородов в нефти растёт по мере увеличения ее молекулярной массы.
Ароматические углеводороды(арены) – циклические ненасыщенные соединения, в молекулах которых присутствуют циклы из 6 атомов углеводорода с π–сопряжёнными системами. Содержание аренов в нефтях изменяется от 10 до 50 %. С возрастанием молекулярного веса фракций число циклов в молекуле ароматических УВ возрастает. Арены различаются по цикличности:
· моноциклические: бензол и его гомологи: толуол, о-, м-, п-ксилол, этилбензол, проилбензол и другие;
· бициклические: нафталин и его гомологи;
· трициклические: фенантрен, антрацен и их гомологи;
· тетрациклические: пирен и его гомологи и другие.
Гибридные углеводороды,преимущественноцерезины –углеводороды смешанного строения: парафино-нафтенового, парафино-аро-матического, нафтено-ароматического. Это твёрдые углеводороды с фрагментами длинноцепочных структур, содержащих циклановое или ароматическое кольцо. Они входят в состав парафиновых отложений в процессах добычи и подготовки нефти.
В зависимости от преимущественного содержания в нефти одного или нескольких классов углеводородов она классифицируетсякак парафиновая (парафинового основания), парафино-нафтеновая, нафтеновая, нафтено-ароматическая, ароматическая.
Гетероатомные соединения– соединения, в которых кроме углерода и водорода в состав молекул входят кислород, сера, азот, металлы, неметаллы. Они разделяются на следующие классы.
Кислородсодержащие–фенолы, эфиры, нафтеновые кислоты, жирные кислоты и другие. Содержание их в нефтях колеблется от 0,1 до 1 %. Иногда в высокосмолистых нефтях содержание кислорода может доходить до 2–3 %. К кислым компонентам относятся карбоновые кислоты и фенолы. Нейтральные кислородсодержащие соединения представлены: кетонами, ангидридами, сложными эфирами и другими.
Серосодержащие – меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, тиофены и другие. Содержание их в нефтях изменяется от 0,1 до 1–7 %. Кроме того, в нефти может присутствовать сера в свободном состоянии или в виде сероводорода как составляющая природного газа.
Азотсодержащие – амины, пиридин, хинолин, пиррол, их производные и другие, содержание их изменяется от 0,001 до 0,4–1 %;
Порфирины – это азотистые соединения, в структуре которых расположены четыре пиррольных кольца, координационно соединенные с атомами ванадия или никеля. Содержание их в нефтях меньше 1 %;
Смолыи асфальтены– высокомолекулярные соединения, содержащие два и более гетероатома (S, N2, O2). Содержание их в нефтях изменяется от 1 до 35 %.
Подавляющая часть гетероатомных соединений содержится в наиболее высокомолекулярных фракциях нефти, выкипающих выше 300 оС. В нефтях Западной Сибири на их долю приходится ≈ до 15 %.
В нефтях содержатся в малых количествах минеральные вещества, вода и механические примеси.
Состав нефти полностью определяет её физико-химические свойства. Нефти различных месторождений, и даже различных пластов одного месторождения могут отличаться большим разнообразием свойств, вследствие изменчивости термобарической обстановки в пласте, химического состава жидкой и газовой фаз.
Дата добавления: 2019-02-08; просмотров: 665;