Нефть: химический состав, свойства и применение

Нефть представляет собой вязкую маслянистую горючую жидкость почти черного цвета с бурым или зеленоватым оттенком и характерным запахом. В воде нефть не растворяется, а при интенсивном перемешивании образует стойкие, медленно рассасывающиеся эмульсии. Она представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большинство (80-90 %) – жидкие углеводороды, а остальные – растворенные углеводородные газы (до 10%), минеральные соли, растворы солей органических кислот, механические примеси. нефть и продукты ее переработки используются практически во всех отраслях народного хозяйства: на транспорте, в медицине, сельском хозяйстве, строительстве, легкой и пищевой промышленности. Основную массу вещества нефти составляют углеводороды, которые отличаются друг от друга различным содержанием углерода и водорода в молекуле, а также ее строением. Углеводороды нефти относятся к следующим группам: парафиновые, нафтеновые, ароматические.

Сырая нефть - жидкая природная ископаемая смесь углеводородов широкого физико-химического состава, которая содержит растворенный газ, воду, минеральные соли, механические примеси и служит основным сырьем для производства жидких энергоносителей (бензина, керосина, дизельного топлива, мазута), смазочных масел, битумов и кокса.

Товарная нефть - нефть, подготовленная к поставке потребителю в соответствии с требованиями действующих нормативных и технических документов, принятых в установленном порядке.

Химический состав нефти.

Качество сырой нефти и получаемых нефтепродуктов зависит от ее состава. В химическом отношении нефть представляет собой сложную смесь углеводородов. Кроме углерода и водорода в нефти содержится: сера, кислород, азот и следы металлов.

Углеводородный состав нефти. Основную массу вещества нефти составляют углеводороды, которые отличаются друг от друга различным содержанием углерода и водорода в молекуле, а также ее строением. Углеводороды нефти относятся к следующим группам: парафиновые, нафтеновые, ароматические.

Парафиновые углеводороды являются насыщенными соединениями.

Нафтеновые (циклопарафины) углеводороды.

Ароматические углеводороды. Называют все соединения, в молекулах которых есть бензольное кольцо.

Сернистые соединения в нефти. Сернистые соединения в том или ином количестве встречаются во всех нефтях. В некоторых случаях их содержание достигает 6%.

Кислородные соединения в нефти. Атомы кислорода в нефти входят в следующие соединения: нафтеновые кислоты, соединения фенольного характера, эфиры, смолистые вещества.

Азотистые соединения в нефти.

Свойства нефти.

Нефть обладает одним важным свойством – способностью гореть и выделять тепловую энергию. В воде нефть не растворяется, а при интенсивном перемешивании образует стойкие, медленно рассасывающиеся эмульсии.

Плотность нефти и нефтепродуктов зависит от содержания в них легких и тяжелых фракций. Плотность API.

Чем больше величина плотности в API , тем легче соединение.

Молекулярная масса – среднее арифметическое молекулярных масс веществ, входящих в нефть. Зависит от химического и фракционного состава нефти.

Температура кипения – зависит от фракционного состава.

Тепловые свойства – удельная теплоемкость, удельная скрытая температура испарения.

Фракционный состав нефти. Характеристика фракций.

Важным показателем качества нефти является ее фракционный состав.

Фракция – часть нефти, выкипающая в определенном интервале температур. Каждая фракция характеризуется температурой начала кипения (н.к.) и конца кипения (к.к.).

Разделение нефти на фракции основано на том, что различные углеводороды, входящие в ее состав, кипят при разной температуре. Вначале выкипают легкие углеводороды, входящие в состав бензина, затем более тяжелые компоненты реактивного топлива, керосина, далее – еще более высококипящие углеводороды, из которых вырабатывают дизельное топливо.

Нефтепереработка– многоступенчатый процесс физической и химической обработки сырой нефти, результатом которого является получение комплекса нефтепродуктов. Переработку нефти осуществляют методом перегонки, то есть физическим разделением нефти на фракции.

Фракции, получаемые при прямой перегонке, называют светлыми дистиллятами. Обычно при прямой перегонке получают следующие фракции, название которым присвоено в зависимости от направления их дальнейшего использования:

- бензиновая фракция (газолин) – 50 – 140 °С;

- лигроиновая фракция (тяжелая нафта) – 110 – 180 °С;

- керосиновая фракция – 140 – 280 °С;

- дизельная фракция (легкий или атмосферный газойль, соляровый дистиллят) – 180 – 350 °С.

Выход бензина при прямой перегонке составляет от 5 до 20 % от массы нефти. Остаток после отбора светлых фракций называется мазутом. Мазут и получаемые из него фракции называются темными. Нефти различных месторождений заметно различаются по фракционному составу, содержанию темных и светлых фракций.