ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТЕЙ И ГАЗОВ. | Учебники по нефтепереработке 

1.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТЕЙ И ГАЗОВ.

скачать книгу

АКЦИЯ
Цена: 299 руб.
С рекламой

скачать книгу

Цена: 1 499 руб.
Без рекламы

Элементный состав нефтей:

– углерод (С) – основной элемент нефтей и нефтепродуктов – 83-87 % мас.;

– водород (Н2) – 12-14 % мас.;

– сера (S) – может достигать 5-7 %, но чаще 2-3 % мас. (Родаевская нефть содержит  4,5 %, Пермская нефть – 5,5 % мас.);

– азот (N2) – 0,001 – 1,8 % мас., чаще доли процента;

– кислород (О2) – 0,05 – 1,0 %, чаще доли процента.

Кроме того в состав нефтей входят ванадий, никель, железо, натрий, калий, медь и т.д.

Основная масса серы, азота, кислорода и металлов концентрируется в тяжелой части нефти, выкипающей при температурах выше 350-360 оС.

Плотность нефтей находится в пределах 720 – 1070 кг/м3 ,  чаще в пределах 800-900 кг/м3.

Температура начала кипения нефтей – от 28 до выше 100 оС, чаще 28 оС.

Температура конца кипения нефтей – 650-700 оС.

Температура застывания нефтей – от плюс 30 до минус 30 оС.

Нефти после природного газа по сравнению с другими горючими ископаемыми характеризуются наивысшей теплотой сгорания, поскольку в них содержится наибольшее количество водорода.

По фракционному составу – содержанию легких, средних и тяжелых компонентов (фракций, дистиллятов) нефти различных месторождений заметно различаются.

Углеводородный (химический) состав нефтей:

1) Парафиновые или метановые углеводороды. Их содержание в нефтях составляет 30-35 % мас. Однако в некоторых нефтях их может быть больше – до 50 % мас. Парафиновые углеводороды представлены структурами нормального (н-ПУ) и изостроения (изо-ПУ). Чем выше молярная масса парафинового углеводорода, тем больше изопарафиновых углеводородов:

Н-пентан --------- 2 изомера (С5Н12).

Н-октан ---------- 18 изомеров (С8Н18).

Н-ундекан ------ 159 изомеров (С11Н24).

Н-тридекан --- более 800 изомеров (С13Н28).

Н-пентадекан ----- более 4300 изомеров (С15Н32).

Здесь речь идет лишь о физических изомерах. С учетом стереоизомеров парафиновых углеводородов будет еще больше.

По агрегатному состоянию углеводороды от СН4 по С4Н10 и неопентан (2,2-диметилпропан) – газообразные углеводороды, от пентанов (С5Н12) по нормальный гексадекан (цетан) С16Н34 – жидкие углеводороды, а нормальный гептадекан (С17Н36) и т.д. – твердые углеводороды при нормальных условиях.

Содержание н-ПУ и изо-ПУ зависит от природы нефти. Если нефть парафинистая, то больше н-ПУ, если нефть нафтенового основания, то больше изо-ПУ.

2) Нафтеновые углеводороды (циклоалканы, циклопарафины) в нефтях содержатся в количествах от 25 до 75 %, но чаще – ниже 50 % мас. Нафтеновые углеводороды представлены производными циклопентана, циклогексана, пенталана, декалина, гидриндана, пергидроантрацена и др.

3) Ароматические углеводороды (арены). Общее их содержание в нефтях чаще колеблется от 10 до 20 % мас. Но встречаются нефти и с большим содержанием ароматических углеводородов. Например, Чусовская нефть содержит 35 % мас. ароматических углеводородов.

Ароматические углеводороды представлены бензолом, дифенилом, нафталином, антраценом, фенантреном и т.д. и их производными.

В нефтях содержится больше углеводородов смешанного (гибридного) строенния.

В состав нефтей входят гетороорганические соединения, которые влючают наряду с углеродом и водородом, серу или кислород, или азот или все вместе.

Непредельные соединения в нефтях, как правило, отсутствуют. Наличие непредельных углеводородов в нефти является причиной особых условий месторождения нефти (например, термического воздействия).

В состав нефтей входят высококипящие высокомолекулярные соединения – смолисто-асфальтеновые вещества. Их содержание в нефтях колеблется от единиц до 40 %, а плотность выше 1000 кг/м3 .

В нефть входят минеральные вещества, которые определяют в виде золы. Зола – это остаток минеральных веществ, которые содержатся в нефти и остаются после ее сгорания. В золе найдено более 40 различных элементов:V, Ni, Fe, Mo и т.д. Значительная часть зольных веществ попадает либо из воды, либо из пород, с которыми соприкасается нефть, а также из-за коррозии труб и оборудования.

Нефть обычно включает растворенные газы, воду, песок (не относят к золе) и металлы.

К газообразным относят следующие парафиновые углеводороды:

– Метан (СН4);

– Этан (С2Н6);

– Пропан (С3Н8);

– Изобутан (Изо-С4Н10);

– Н-бутан (Н- С4Н10);

– Неопентан (2,2-диметилпропан).

Газообразные парафиновые углеводороды всегда растворены в нефтях. Растворенный в нефтях газ называют попутным или сопутствующим. Попутный газ получают на месторождениях одновременно с нефтями. Этот газ не следует путать с природным газом, получаемым на газовых или газоконденсатных месторождениях. Из общей добычи газа доля попутного газа составляет более 25 % об. Количество попутного газа в нм3, приходящееся на одну тонну добываемой нефти, называют газовым фактором. Величина газового фактора для нефтей различных месторождений находится в пределах от 10 до более 300 нм3/т нефти.

Попутный (сопутствующий) и природный газы относят к группе естественных газов. Газы, получаемые на НПЗ при переработке нефтей и нефтяных фракций, являются искусственными.

Главной составной частью естественных газов является метан:

– в природном газе его содержание составляет 91 – 96 % об.

– в попутном газе чаще 30 – 50 %, но бывает и выше. Например, попутный газ самотлорской нефти содержит более 80 % метана, холмогорской нефти – примерно 80 % и мамонтовской – 76 % об.

Без метана на остальные компоненты природного газа приходится 4 – 5 % об.:

– этана – 2-3 % об.;

– пропана – 1,5 – 2,0 % об.;

– н-бутана + изобутана– доли процента.

Кроме того, в состав природного газа входят или могут входить и другие компоненты:

– углекислый газ (СО2) – его содержание колеблется от долей процента до 40 %;

– азот (N2) – содержится в широком интервале – от нуля до почти

100 % об.;

– гелий (Не) – от сотых до десятых долей процента. Гелий широко используется в медицине, космонавтике, науке и т.д., поэтому гелий выделяют из естественных газов при его содержании выше 0,1 % мас.  Интересный факт: месторождения природных газов в Алжире и на Аляске содержат до 7 % мас. гелия;

– аргон (Ar) – не всегда присутствует в газах и его содержание  очень незначительное.

– сероводород (Н2S) – почти постоянный компонент естественных газов.

Никогда в состав естественных газов не входят непредельные углеводороды, водород и оксид углерода (СО).

В газах переработки нефтяных фракций могут присутствовать водород и непредельные углеводороды, всегда отсутствуют диоксид углерода, азот, другие инертные газы и меньше содержится метана. Газ, состоящий преимущественно из метана и этана (состава С1 – С2 ), называют «сухим газом», а газ состава С3– С4 – «жирным газом».