Общая характеристика, состав и классификация нефти и природного газа. Современные представления об их происхождении - Химия нефти и газа

Нефть - это природная дисперсная система жидких органических соединений, главную часть которых составляют углеводороды различной молекулярной массы. С другой стороны, нефть - это горючая маслянистая жидкость со специфическим запахом, распространенная в осадочной оболочке Земли.

Нефть образуется в виде подземных залежей (месторождений) вместе с газообразными углеводородами, которые составляют основную массу Природных горючих газов (ПГГ). ПГГ - это естественные смеси углеводородов различного строения, заполняющие поры и пустоты горных пород, рассеянные в почвах, растворенные в нефти и пластовых водах.

Нефть представляет собой жидкость от светло-коричневого до темно-бурого цвета. Средняя молекулярная масса входящих в ее состав соединений составляет 220-300 у. е. (реже 450-470). Плотность 0,65-1,05 (обычно 0,82-0,95) г/см3.

Важнейшие характеристики нефти - температура застывания (составляет от -60 до +30 0С), вязкость (изменяется в пределах от 2 до 125 мм2/c) и температура вспышки (составляет от -35 до + 120 0С). Эти показатели зависят от состава нефти. Нефть растворяется в органических растворителях, в обычных условиях не растворяется в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии.

Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, которые относятся к разным классам органических и неорганических соединений и значительно различаются по своему строению и свойствам.

Важнейшим показателем нефти, дающим наиболее полную информацию о ее свойствах и качестве, является ее состав. Нефти классифицируют по составу четырьмя способами: 1) по элементному составу; 2) по химическому составу; 3) по групповому углеводородному составу; 4) по фракционному составу.

Элементный состав показывает относительное содержание основных химических элементов, присутствующих в нефти или ее фракциях. Элементный состав нефти по массе: С - 83-87 %, H - 12-14 %, S, O и N - 1-4 %. Кроме того, в очень небольших количествах в ней содержатся хлор, ванадий, никель и др. элементы. Преобладание в нефти углерода и водорода обусловлено тем, что она в основном состоит из углеводородов различных классов (см. табл. 1). Наличие в нефти серы, кислорода и азота связано с присутствием в ней Гетероатомных соединений (производных углеводородов, содержащих эти элементы).

Химический состав Показывает, какие химические соединения и в каком количестве составляют вещество нефти (табл. 1).

Наиболее значительными примесями по отношению к углеводородам нефти являются растворенные углеводородные газы, гетероатомные соединения и вода.

Основные гетероатомные соединения нефти:

    1) серосодержащие - Н2S (сероводород), меркаптаны (RSH, где R - углеводородный заместитель), моно - и дисульфиды (содержат анион S-2), тиофены и тиофаны, тяжелые полициклические соединения; 2) азотсодержащие - гомологи пиридина, хинолина, индола, карбазола, пиррола, а также порфирины; 3) кислородсодержащие - нафтеновые кислоты, фенолы, спирты, смолисто-асфальтеновые вещества и др.; 4) металлорганические соединения - это индивидуальные гетероатомные органические вещества, в состав которых входят d-металлы в виде ионов, в основном ванадий и никель.

Таблица 1 - Химический состав нефти

Компоненты нефти

Содержание

% по массе

Кол-во индивид. веществ

Жидкие углеводороды

85-90

> 500

Гетероатомные органические соединения, всего:

В т. ч.:

Серосодержащие

Азотсодержащие

Кислородсодержащие

Металлорганические

4-5

~ 365

~ 250

> 30

~ 85

- А

Растворенные углеводородные газы С1-С4

От десятых долей % до 4

4-5

Вода

От следов до 10

1

Минеральные соли

0,1-4000 мг/л и более

- А

Растворы солей органических кислот

- А

Механические примеси

- А

А данные отсутствуют

Минеральные соли в основном представляют собой хлориды разных металлов. Механические примеси - это частицы породы, почвы и другие нерастворимые в нефти природные вещества (глина, песок, известняк и т. п.).

Групповой углеводородный состав показывает, из каких групп, или классов углеводородов состоит нефть. Основную часть углеводородов нефти составляют алканы, циклоалканы (нафтены) и арены (табл. 2).

Таблица 2 - Групповой состав углеводородов нефти

Группы (классы) углеводородов нефти

Содержание,

% по объему

Парафиновые (алканы)

30-35 (реже 40-50)

Нафтеновые (циклоалканы)

25-75

Ароматические (арены)

10-20 (реже до 35)

Смешанные (парафино-нафтеновые, нафтено-ароматические, парафино-нафтено-ароматичес-кие)

Данные отсутствуют

Отдельные группы углеводородов различным образом влияют на свойства нефти, ее фракций или нефтепродуктов. Например, бензиновые фракции, содержащие значительные количества изопарафиновых (разветвленных) и ароматических углеводородов, обладают высоким октановым числом, а при повышенном количестве парафинов нормального строения - низким октановым числом. Дизельные топлива, в которых преобладают нормальные парафиновые углеводороды, отличаются легкой воспламеняемостью, тогда как наиболее трудно воспламеняются ароматические бициклические углеводороды. В реактивных и дизельных топливах необходимо уменьшать количество ароматических углеводородов, так как они увеличивают образование нагара.

Нефть является сложной смесью веществ, поэтому ее характеризуют температурой начала кипения жидких углеводородов (обычно 28-100 0С) и Фракционным составом. Фракционный состав - это выход отдельных фракций нефти, перегоняющихся сначала при атмосферном давлении, а затем под вакуумом в определенных температурных пределах (обычно до 450-500 0С).

Состав нефти сильно зависит от местонахождения залежи и от глубины ее залегания. Чем глубже находится нефтегазовое месторождение, тем больше в нем доля газовых и газоконденсатных залежей по сравнению с нефтяными, тем больше легких (легкокипящих) фракций в самой нефти.

Похожие статьи




Общая характеристика, состав и классификация нефти и природного газа. Современные представления об их происхождении - Химия нефти и газа

Предыдущая | Следующая