СОСТАВ НЕФТИ И ГАЗА. ХИМИЯ НЕФТИ

Нефть - смесь трех классов углеводоро­дов - парафиновых (метановых), нафтеновых и ароматических - при разном их соотношении. Нефть - маслянистое вещество от жидкой до смолоподобной консистенции. Абсолютное большинство нефтей в стан­дартных условиях имеют плотность от 760 до 990 кг/м3. По сравнению с водой поверх­ностное натяжение нефти в два - три раза меньше. Нефть - диэлектрик. Плохо раство­ряется в воде и плохо растворяет воду.

Природный горючий газ - смесь ме­тана СН4, этана С2Н6, пропана С3Н8, изобу­тана С4Н10, нормального бутана С4Н10 и других более редких углеводородов. При этом метан составляет 85-91 %, он почти в три раза легче воздуха. Интерес­но, что при большом объеме газовой фазы, существенно превышающей объем контак­тирующей с ней нефти, последняя при рос­те давлении испаряется в газовую фазу. По­лучающаяся смесь именуется газоконден­сатом

Все процессы переработки нефти (за исключением первичной простой разгонки по фракциям) являются химическими реакциями. Поэтому важно знать основы химии нефти и ее состав.

Химический состав нефти. Нефть представляет собой сложное минеральное вещество. Она не образует самостоятельного пласта или линзы наподобие подземных резервуаров воды. Нефть в виде флюидов заполняет пустоты в пористых породах, принимая их форму. По внешнему виду нефть представляет собой маслянистую жидкость обычно темно-коричневого цвета с зеленоватым оттенком. Бывают нефти более светлые: светло-коричневые, красноватые, «белые» и бесцветные. Нефти более светлого цвета имею меньший удельный вес, а более темные обладают большей вязкостью. Все нефти обладают характерным специфическим запахом.

Состав нефти: элементный, фракционный и групповой составы.

Элементный (химический) состав.

Свойства вещества зависят от атомарного и молекулярного состава. Важнейшими параметрами любого химического вещества являются валентность и химические связи.

Валентность атома некоторого элемента равна числу атомов водорода (или их эквивалента), с которым этот атом может соединится.

Химическая связь – вид соединения между двумя атомами. Приближенно можно считать, что это сила электростатического взаимодействия. Нефть и газ - основные современные энергоносители - имеют углеводородную ос­нову и состоят из пяти химических элементов - углерода С, водорода Н, се­ры S, кислорода О и азота N. При этом в неф­ти углерода содержится 80-88%, водорода11-14.4%, а в углеводородной части природ­ных газов эти элементы составляют 75-82% и 18-25%, соответственно.

Примеси – сера около 7%, хотя во многих видах нефти серы нет. Сера содержится виде соединений с отдельными видами углеводородов (входит в их химический состав). Нефтепродукты подразделяются малосернистые, среднесернистые, высокосернистые. Американцы называют «сладкие» (sveet) или «кислые» (sour).Малосернистые до 0, 5% S, среднесернистые от 2, 5% S. Сера в нефти содержится в чистом виде (самородная) или в виде сероводорода или меркаптанов. Сера вредна своим сильным коррозионным воздействием на металл.

Кроме углеводородов в нефти содержатся кислородные соединения – нафтеновые кислоты и асфальто - смолистые вещества (все продукты окисления) - последние высокомолекулярные соединения, содержащие кроме углерода и водорода. – кислород до 2%, серу до 7%, азот до 1 %. При обычных температурах – малотекучее, или твердое вещество, плотность превышает плотность воды. Часть асфальто-смолистых веществ, растворимая в бензине называется смола, нерастворимая – асфальт.

По содержанию асфальтенов и смол нефти бывают: малосмолистые, содержание мене 8%, смолистые 8 – 28%, сильно смолистые. более 28%.

Азота содержится 1, 7% - инертен. Азотистые соединения представлены, в частности, порфирами, которые как считается, образовались из хлорофилла растений и гемоглобина животных. Что является одним из подтверждений органического происхождения нефти.

Кислород содержится в составе химических соединений (кислоты, фенолы, эфиры …) – 3, 6%. Содержание металлов разнообразно от железа. Никеля до ртути, но определяется только в золе после сжигания (обогащение).