Фракционный состав нефти
Фракция (дистиллят) – доля нефти, выкипающая в определенном интервале температур.
Фракционный состав нефти определяют путем перегонки.
Перегонка (дистилляция) – это физический метод разделения, основанный на испарении жидкости и конденсации паров, обогащенных летучим компонентом.
Фракционная перегонка нефти – процесс разделения ее на фракции по температурам кипения.
Началом кипения фракции считают температуру падения первой капли сконденсировавшихся паров.
Концом кипения – температуру, при которой испарение фракции прекращается.
Фракции и продукты, которые получают при атмосферной первичной (прямой) перегонке нефти:
1.Легкая фракция или легкие углеводородные газы до бутана (начало кипения - 32ºС)
2.Бензиновая фракция (32-120ºС) – смесь легких (С5-С9) парафиновых, ароматических и нафтеновых углеводородов;
3.Лигроиновая фракция или тяжелая нафта (120-180ºС).
4.Керосиновая фракция (180-240ºС) – содержит углеводороды С10-С15, используется в качестве компонента моторного топлива для реактивных и дизельных двигателей, для бытовых нужд (осветительный керосин).
5.Газойлевая или дизельная фракция (240-350ºС) содержит углеводороды С16-С20, может быть использована в качестве компонента дизельного топлива, а также в качестве сырья для крекинга.
Фракции, выкипающие до 350ºС, носят название светлых дистиллятов (фракций).
Фракции, выкипающие при 350-500ºС называются средними дистиллятами (фракциями).
6.Мазут – прямогонный нефтяной остаток, кипящий выше 350ºС.
Мазут перегоняют (вторичная перегонка нефти) под вакуумом, при этом в зависимости от направления переработки нефти получают следующие фракции:
для получения топлив:
350-500ºС – вакуумный гайзоль (вакуумный дистиллят);
>500ºС – вакуумный остаток (гудрон).
для получения масел:
300-400ºС – легкая масляная фракция (трансформаторный дистиллят);
400-450ºС – средняя масляная фракция (машинный дистиллят);
450-490ºС – тяжелая масляная фракция (цилиндровый дистиллят);
> 490ºС – гудрон.
Мазут и получаемые из него фракции называют темными.
Фракции, выкипающие при >500ºС называются остатком.
Продукты, получаемые при первичной перегонке, относят к светлым, если они выкипают до 350ºС, и к темным, если температура выкипания 350ºС и выше.
Химические классификации нефтей
Различают нефти:
1.парафиновые
2.парафино-нафтеновые
3.нафтеновые
4.парафино-нафтено-ароматические
5.нафтено-ароматические
6.ароматические.
1. В парафиновых нефтях все фракции содержат значительное число алканов: Бензиновые не <50%, масляные не >20%. (это нефти Мангышлак).
2. В парафино-нафтеновых содержатся вместе с алканами в заметных количествах, циклоалканы, содержание аренов невелико.( Это нефти Волго-Уральского бассейна, Западной Сибири).
3.Для нафтеновых нефтей характерно высокое соединение циклоалканов во всех фракциях: алканов в этих нефтях мало, смолы и асфальтены также в ограниченном количестве ( это нефти Баку, Майкопа ).
4.В парафино-нафтено-ароматических нефтях углеводороды всех трёх классов содержатся примерно в равных количествах, твёрдого парафина мало, смолы и асфальтенов -10%.
5.Нафтено-ароматические преимущественно содержат циклоалканы и арены, особенно в тяжёлых фракциях. Алканы имеются в лёгких фракциях. Соединение парафина-0,3%, а смол и асфальтенов -15-20%.
6.Ароматические нефти характеризуются высокой плотностью, во всех фракциях этих нефтей много Аренов (это нефти Казахстана ).
Технологическая классификация нефтей
Нефти подразделяют на классы: - по содержанию серы в нефти, бензине, реактивном и дизельном топливе.
Типы: по выходу фракций до 350°С.
Группы: по содержанию базовых масел.
Подгруппы: по индексу вязкости базовых маселю
Виды: по содержанию парафина в нефти.
Нефть малосернистая ( 1 класс ) – содержит серы не более 0,5%, в бензиновой фракции не более 0,15%, в реактивном топливе не более 0,1%, в дизельной не более 0,2%.
Нефть сернистая ( 2 класс ) – содержит от 0,5 – 2,0% серы, в бензиновой фракции не более 0,15%, в реактивном топливе не более 0,25%, в дизельной не более 1,0%.
Нефть высокосернистая ( 3 класс ) – содержит более 2% серы.
По выходу светлых фракций нефть делится на три типа (Т1, Т2, Т3), а по суммарному содержанию дистилятных и остаточных базовых масел – М1, М2, М3, М4. В зависимости от значения индекса вязкости базовых масел на группы И1, И2.
К малопарафинистой относят нефти с содержанием парафина не более 1,5%, и если из этой нефти можно получить реактивное топливо и зимнее дизельное топливо а также базовые масла ( вид П1 ).
К парафинистой относят нефти если нельзя получить какой либо из продуктов без депарафинизации ( вид П2 ).
К высокопарафинистым ( вид П3 ) содержание более 6% парафина.
Сочетание обозначений класса, типа, группы, подгруппы, вида составляет шифр технологической характеристики нефтей.
Шифр нефтей представляет собой пятизначное число.
Первая цифра соответствует классу, вторая – типу, третья – группе, четвертая – подгруппе и пятая – виду нефти.
Алканы нефти
Алканы – это насыщенные ациклические углеводороды, их называют также предельными углеводородами.
Углеводороды – это органические соединения, молекулы которых состоят только из атомов С и Н.
Ациклические углеводороды построены из неразветвленных или разветвленных углеродных цепей и не содержат циклов (замкнутых цепей).
Молекулы алканов содержат только одинарные связи С-С и С-Н. Общая суммарная формула алканов СnН2n+2; синтезированы алканы с более чем ста атомами углерода (n>100).
Взаимное расположение атомов в молекулах алканов передается структурной формулой.
При удалении от молекулы алкана одного атома водорода при гомолитическом разрыве связи С-Н остается группа - СnН2n+1 – алкильная группа:
СnН2n+2 → -СnН2n+1 + Н,
например для этана С2Н6 (суммарная формула) или СН3-СН3 (рациональная формула):
СН3-СН3 → СН3-СН2- + Н.
Гомологический ряд алканов включает и простейший (без связей С-С) углеводород – метан СН4.
Названия алканов и соответствующих алкильных групп (приведены в скобках): СН4 – метан (метил); С2Н6 – этан (этил); С3Н8 – пропан (пропил); С4Н10 – бутан (бутил); С5Н12 – пентан (пентил); С6Н14 – гексан (гексил); С7Н16 – гептан (гептил); С8Н18 – октан (октил); С9Н20 – нонан (нонил); С10Н22 – декан (децил).
Алканы – главная составная часть нефти и природного газа.
Алканы мало реакционноспособны (отсюда происходит их старое групповое название парафины). Химически стойки по отношению к растворам сильных кислот, растворам щелочей и кислороду воздуха. Легко воспламеняются при нагревании до температуры вспышки; продуктами сгорания являются диоксид углерода и вода.
Алканы представляют собой газообразные, жидкие и твёрдые вещества.
Газообразные соединения содержат в цепи от 1 до 4 атомов углерода. Соединения содержащие от 5 до 15 атомов углерода – это жидкие вещества. Начиная с гексадекана (С16) – алканы являются твёрдыми веществами.
Общее содержание алканов в нефтях в основном составляет 25-30%, с учётом углеводородов в растворённом состоянии содержание алканов повышается до 40-50%, и даже достигает 50-70%. Так же есть нефти в которых алканов всего 10-15%.
С повышением средней молекулярной массы фракций нефти содержание в них алканов уменьшается.
Алканы нефти представлены изомерами нормального и разветвлённого строения, причём относительное содержание изомеров зависит от типа нефти. В небольших количествах обнаружены также изомеры алканов, в которых боковая цепь длиннее метила.