Структурно-групповой состав нефти.
Растворенные газы. В условиях залегания они представляют собой гомологический ряд (от метана CH4 и до пентана C5H12).
1 Парафиновые и изопарафиновые углеводороды С гексана С6Н14 и далее до С15Н32
Эти жидкие продукты составляют основы нефти. С С16Н34 и далее эти парафины являются твердыми.
2 Нафтеновые соединения – насыщенные углеводороды, основанные главным образом на циклопентане, циклогексане и их производных.
СН2
СН2 СН2
 |
СН2 СН2
СН2
Циклогексан
3 Ароматические соединения– органические соединения, молекулы которых содержат циклы из 6 атомов углерода с тремя двойными связями. К ним относятся бензол, ксилол, толуол и их производные.
СН СН
СН СН СН СН – СН3
СН СН СН СН
СН СН
Бензол Толуол
4 Сернистые соединения – к ним относятся сульфиды, дисульфиды, теафены. Пример, С3Н8S – этилметилсульфид, C2H6S2 – диметилдисульфид, C5H6S – 2-метилтеафен.
5 Кислородосодержащие соединения – это соединения такие как фенол, крезол (орто-, мета-, паракрезолы), нафтен, карбоновые кислоты. Это соединения, содержащие группу COOH.
СН3 – С = О Н – С = О
ОН О – СН3
Уксусная кислота Метилформиат
6 Азотосодержащие соединения – к ним относится хинолин С9Н7N и его производные (атофан, хинозол).
Элементы классификации нефти.
В зависимости от содержания парафина нефть бывает:
малопарафинистая – содержание парафина 1,5%,
парафинистая – содержание парафина 1,6-6%,
высокопарафинистая – содержание парафина более 6%.
По содержанию серы нефть подразделяют на:
малосернистую – содержание серы менее 0,5%,
сернистую – содержание серы 0,5-2%,
высокосернистую – содержание серы более 2%.
Кроме того, нефть может содержать механические примеси, минеральные соли и воду.
Стадии переработки нефти.
1. Очистка нефти от механических примесей и воды.
2. Прямая перегонка нефти, в процессе которой нефть разделяется на фракции (первичный процесс переработки нефти).
3. Вторичный процесс переработки нефти (крекинг).
В первичной переработке нефть разгоняют на фракции в зависимости от температуры кипения. Фракции с температурой кипения выше 360ºC разгоняют с использованием вакуума, чтобы не перегреть установку. Самая легкая фракция – бензин 170ºC, затем идут лигроин 160-200ºC, керосин 190-300ºC, газойль 270-350ºC, мазут – выше 400ºC.
Продуктами нефтепереработки являются: 1) топливо жидкое и газообразное; 2) растворители, смазочные масла и смазки; 3) битумы (твердые или смолоподобные водо-нерастворимые смеси углеводородов и их производных). Также продуктами переработки нефти могут быть индивидуальные углеводороды: этиленпропиленовые фракции, бензол, толуол. Специальное топливо (тракторное, дизельное, котельное, реактивное).
Если нефть сернистая, то в процессе переработки используют гидроочистку, когда через нефть пропускают водород. Недостаток этого способа в том, что он дорогостоящий.
Бензин.
Бензин – смесь легких углеводородов с температурой начала кипения 20ºC и конца кипения 200ºC, имеет органическую детонационную стойкость. При нормальном сгорании скорость горения 10-20 м/с, при детонационном – 2500 м/с. Склонность бензина к детонации характеризуется октановым числом.
Считается, что изооктан имеет октановое число 100, при этом нормальный гептан имеет октановое число 0.
Для улучшения эксплутационных свойств к бензину добавляются специальные вещества, называемые присадками. Самая известная присадка – тетраэтилсвинец Pb(C2H5)4. Это бесцветная маслянистая жидкость, легко воспламеняется и горит. Она повышает октановое число: 3мл на бак горючего повышает октановое число от 70 до 90. однако это соединение очень опасно и ядовито.
КеросинТопливо для реактивных двигателей – фракция керосина с температурой кипения 150-200ºC, а для самолетов с большой высотой полета используется утяжеленный керосин с температурой кипения 195-300ºC.
Во всех случаях в топливе не должно содержаться непредельных углеводородов. Так как при сгорании они имеют тенденцию к образованию смол, которые имеют большую молекулярную массу, это приводит к образованию и выпадению осадков, засорению двигателя и т. д.
Ароматические углеводороды склонны к нагарообразованию при горении. Нагар является сильно гигроскопичным, тянет воду, которая может превращаться в кристаллики льда, что портит топливную систему.
ЛЕКЦИЯ 7 (разделы 3-4)