Состав нефти

 

 

 

 

Химия нефти и газа

4 лекция

Состав нефти

 

 

 

 

 План лекции

 

• элементный состав нефти
• химический состав нефти
• групповой состав нефти
• фракционный состав нефти

 

 

 

 

 

Элементный состав нефти

 

Нефть

 

Азот

 

Кислород

 

Водород

 

Углерод

 

Сера

 

Углеводороды

 

 Металлы

 

Асфальтены и смолы

 

Сложные арены

 

Арены

 

Нафтены

 

Парафины

 

 

 

 

• Химический состав нефти представлен  сложной смесью жидких и растворенных газообразных углеводородов.

 

• Качественный и количественный состав нефти в зависимости от месторождения разный.

 

 

 

 

Химический состав нефти

 

 

 

 

• Углерод ( С )  - порядка 85 %
• Водород ( Н )  -   до 12-14 %
• Кислород ( О )  -  0,05  - 3,6 %
• Азот  ( N ) –   0,00001  - 1,7 %
• Сера( S )  -     0,01   - 14 %
• Металлы (V,Ni,Cr,Si,Fe,Ge,Ti,Co и т.д.) - 0,0001- 0,25%

 

 

 

 

 

 

 

•  Бұл элементтер түрлі органикалық, оның ішінде бейорганикалық та қосылыстар түзеді

 

• Мұнайдың құрамына 500- ден астам түрлі қосылыстар
• Олардың ішінде көмірсутектердің негізгі    үш  түрлері:
•   алкандар
• нафтендер
• ароматты КС
• Молекулалық құрамы бойынша мұнайды көп жағдайда кіші, орташа  және жоғары молекулалық деп үш бөлікке бөлуге болады.

 

 

 

 

 Групповой состав нефти

 

• Алканы -  25-30%  (нормальные и разветвленные изомеры)

 

• Нафтены - от 25 до 75% ( циклоалканы)

 

• Арены -   15 - 50% ( бензолы и его гомологи, би- и полициклические  УВ)

 

• Гетероатомные соединения – серо-,  азот-, кислородсодержащие вещества

 

• Металлы - соли, металлокомплексные, минеральные вещества

 

 

 

 

Мұнайдың төменгі молекулалық құрам бөліктері.

 

 

•  Парафиндер (алкандар) СnH2n+2  – (қаныққан көмірсутектер, алкан-дар) біршама химиялық тұрақты қосылыстар. 
• Атмосфералық қысым жағдайында құрамындағы көміртек атомдары-ның санына байланысты алкандардың фазалық күйлері: 
• С1 - С4 -   газтәріздес қосылыстар,  
  С5  -  С16  - сұйықтар,
•   С16  -  қатты заттар.

 

•  Нафтендер -  құрамындағы көміртек атомдары 4-тен көп циклді қосылыстар.  Мұнайлар құрамында негізінен циклопентан С5Н10 ,  циклогексан С6Н12  және олардың гомологтары кездеседі   (25-тен 75%-ке дейін) .

 

 

 

 

 

Мұнайдың орташа молекулалық құрам бөліктері

 

 

•  Арендер (ароматтық көмірсутектер): 
• СnH^2n-6- моноциклді  ароматтық көмірсутектер,
• СnH^2n-8  - бициклді аралас көмірсутектер,
• СnH^2n-12   -  бициклді ароматтық көмірсутектер.

 

 

 

 

• Мұнайдың жоғары молекулалық құрам бөліктері
• Қүрделі арендер -  құрамында үш, төрт және бес конденсирленген бензол сақиналары бар күрделі полициклді ароматтық көмірсутектер.
•   Асфальтендер мен шайырлар  - жоғары молекулалық қосылыстар. Бұлардың құрамына мұнай құрамында кездесетін барлық көмірсутек-тер кластарының жоғары молекулалық өкілдері кіреді. Асфальтендер бензинде ериді, шайырлар-ерімейді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алканы – парафины  C_ⁿH_²ⁿ⁺².

 

• Құрамындағы көміртек атомдары өзара қарапайым  бір байланыспен байланысқан, ал қалған валенттіктері сутек атомдарымен байланыстар түзген, ашық тізбекті көмірсутек қосылыстарын айтады. 

 

• Кәдімгі жағдайда алкандардың реакцияласу қабілеті төмен. 

 

 

 

 

 

Химические свойства алканов

 

  Алкандар кәдімгі жағдайда концентрлі минерал қышқылдармен, негіздермен, тіпті активті болып саналатын, калий перманганатымен де  реакцияласпайды. 

 

   Алкандарға орын басу реакциялары тән.

 

 

 

 

 

Алканы – насыщенные УВ:  СН⁴   - метан     СН³- СН³     СН³- СН²- СН³         СН³- СН² – СН² - СН³ 
  этан            пропан                        бутан

 

 

 

 

1. Реакции замещения

 

2. Реакции изомеризации

 

3. Крекинг алканов

           СН_⁴   С_²Н_²  + 3Н_²     Н =+95 ккал         

        С_²Н_⁶   С_²Н_⁴  +  Н2

 

 

 

 

 

 

• C увеличением мольной массы нефтяной фракции содержание алканов в ее составе уменьшается. 

 

• В составе средней фракции, отгоняющейся при 200-300^oС доля алканов не прквышает 55-61 % .

 

 

 

 

 

 Нафтены-циклоалканы–C_ⁿH_²ⁿ

 

 

• Тұйық тізбекті (циклдік) көмірсутектер. Қасиеттері жағынан қаныққан көмірсутек-теріне ұқсас, сондықтан оларды циклоалкан-дар (циклопарафиндер) деп атайды. 

 

 

 

 

 

 

Циклоалканы - нафтены

 

 

 

 

 

 

Химические свойства нафтенов

 

• Нафтендердің химиялық қасиеттері циклдің құрамына кіретін атомдар санына байланысты. 
• Төменгі циклоалкандар (циклопропан мен циклобутан қанықпаған көмірсутектердің қасиеттерін көрсетеді. 
• Циклдегі көміртек атомдары көп циклоал-кандар химиялық қасиеттері бойынша ал-кандарға жақын, оларға орын басу реакция-лары тән.

 

 

 

 

 

Химические свойства нафтенов

 

 

• Нафтендік мұнайлар- негізінен тармақ-талған алкандардан тұрады. 

 

• Барлық  дерлік мұнайдың құрамында әрқашан нафтендер болады.
• Фракцияның мольдік массасы артқан сайын оның құрамындағы нафтеннің салмақ үлесі өсе түседі. 

 

 

 

 

 

         СН_²

                    +  Br_²            Br -CH_² -CH_² -CH_²-Br

Н_²С          СН_²

 

 

 

 

 

 

        Арены С_ⁿH_^2n-6

 

• Ароматтық көмірсутектер – құрамында

    бензол сақинасы болатын тұйық тізбекті (циклді).

• Мұнайдың ауыр фракцияларындағы арендерде ароматтық нафтендік сақиналар көптеп кезде-седі және орынбасарларының саны мен ұзын-дығы өсе түседі.  

    Жоғары температурада қайнайтын фракцияла-рында полициклдік ароматтық  қосылыстар кездеседі.

 

 

 

 

 

 

 

Арены

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гетероатомные соединения

 

•  S  - низкомолекулярные соединения серы -элементарная сера (S_ⁿ) и сероводород (H_²S),  а также в основном  циклические және ациклические  меркаптаны (RSH) и сульфиды (R_²S). 
• Высокомолекулярные соединения серы - ароматтческие гетероциклческие (тиофены).    
  

 

 

 

 

Азот, кислородсодержащие вещества

 

• N   азот входит в состав гетероциклических, ароматических аминов и нитросоединений.
• Пиридин, анилин, пиррол и их производные 
  
• O   кислород в составе нефтей представлен кислотами, фенолами, спиртами, кетонами, эфирами и др. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Фракционный состав нефти

 

 

• РК

 

•  Мазут   C_²⁰   500⁰C +

 

•  Газойль С_¹⁴ -С_²⁰  (250-450⁰С)

 

• Керосин С_¹² -С_¹⁸  (180-300⁰С)

 

• Нафта  С_⁸ -С_¹⁴  (150 - 250⁰С)

 

•  Бензин С_⁵ -С_¹¹ (60-200⁰С)

 

•  Газ  С_¹ -С_⁴   < 60⁰С

 

 

 

 

• Соотношение  состава фракций

 

• В легких нефях преобладают легкокипящие компоненты – бензин и керосин

 

• В тяжелых фракциях – тяжелые масла, смолы и т.д.

 

 

 

 

• Мұнайдың әрбір фракциясына, бастапқы және соңғы қайнау темпе-ратуралары тән.
• Қайнау температурасы 350⁰С-тан аспайтын фракцияларды атмосфералық қысымнан біршама жоғары қысымда бөліп алады, оларды мөлдір дистиляттар (фракциялар) деп атайды.
• Фракциялардың атауларын олардың пайдалануына қарай береді.
• Мазут-мөлдір дистилляттарды бөліп алғаннан кейінгі қалған қалдық.
• Оны ары қарай құрғақ айдайды. Құрғақ айдағаннан кейінгі  түзілетін қалдықты гудрон деп атайды.

 

 

 

 

 

 

 

Основные характеристики нефти 

 

• Плотность
• Содержание серы
• Фракционный состав
• Вязкость
• Содержание воды
• Содержание солей и механических примесей