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 С_nН_2n+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 - С_nН_2n+1 – алкильная группа:

С_nН_2n+2 → -С_nН_2n+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.