5.0 0.5 1.0 18

Состав нефти

Юрий Белоусиков
Юрий Белоусиков
20 февраля 2013
23006
Оцените:
Состав нефти

Как известно каждому школьнику, без нефти и нефтепродуктов было бы совершенно невозможно нормальное развитие нашей цивилизации, ведь на получаемых из нефти различных видах топлива ездят автомобили, летают самолеты. Огромное количество различных средств передвижения и всевозможного оборудования (например, передвижные электростанции) сегодня работает на нефтепродуктах. Однако далеко не все знают химический состав нефти и некоторые ее физические свойства. И чтобы восполнить данный пробел, мы и подготовили для вас эту статью. А начнем с общих сведений о нефти.

Общая информация

Нефть — это добываемая в природе горючая маслянистая жидкость, которая состоит из довольно сложной смеси различных органических соединений, в частности — углеводородов. В зависимости от места добычи химический состав нефти может меняться, что влечет за собой и изменение цвета этой горючей жидкости. Нефть может быть и почти черной, и красно-коричневой, и зеленовато-желтой и даже совсем бесцветной. Также нефть отличается специфическим запахом. В природе нефть залегает на глубине от нескольких десятков метров до нескольких километров. Так, на некоторых скважинах нефть выкачивается с глубины до 2-3 км. Подавляющее большинство залежей нефти в земле располагается на глубине от 1 до 3 км. Также нефть может залегать и на малой глубине и даже естественным образом выходить на поверхность. Правда, в этих случаях под влиянием атмосферного воздуха нефть превращается в битумы и битумные пески, а также в полутвердый асфальт и достаточно густую мальту. Далее мы будем говорить главным образом про химический и физический состав и свойства нефти. Заметим только, что с асфальтом и естественными горючими газами нефть роднит похожее химическое строение: все эти вещества в химии называют петролитами. Петролиты — это горючие вещества биологического происхождения, к которым относятся, в том числе и многие виды не только жидкого, но и твердого топлива.

Химический состав нефти

Как вы думаете, из какого количества более простых веществ состоит нефть? Из десяти? Из ста? На самом деле нефть — это смесь около тысячи (!) различных веществ, из которых приблизительно 80% составляют жидкие углеводороды (более пятисот веществ). На долю сернистых веществ в нефти (а их около двухсот пятидесяти) приходится примерно 3%. Несколько меньше кислородных (80-85) и азотистых (30) веществ. Также в нефти может содержаться до 10% воды и до 4% растворенных углеводородных газов. В состав нефти входит и некоторое количество металлосодержащих веществ с содержанием никеля и ванадия. Ну и кроме всего прочего, в нефти в различных пропорциях могут содержаться и минеральные соли, и растворы солей различных органических кислот, и, конечно же, всевозможные механические примеси.

Углеводородный состав нефти

Как вы только что узнали, наибольший процент в любой нефти составляют углеводородные соединения. В зависимости от месторождения их доля может составлять и более 80% - вплоть до 90%. Что же это за соединения? Прежде всего, так называемые нафтеновые и парафиновые. Нафтеновые к объему всего углеводорода составляют от 25 до 70%, а парафиновых может содержаться от 30 до 50%. Также в составе нефти представлены и ароматические углеводородные соединения, и гибридные: нафтено-ароматические, парафино-нафтеновые и другие. Кстати, перечисленные названия соединений служат также и наименованиями для различных типов нефти. Различают парафиновые, нафтеновые, метановые, ароматические нефти (в среде нефтяников для слова «нефть» допустимо употребление множественного числа в значении «типы нефти»). Нефти дается наименование по тому классу углеводородов, которых в ней присутствует более 50%. Если же доминируют два каких-то класса (например, по 30% парафиновых и нафтеновых углеводородов), этот тип нефти получает двойное название по обоим классам. В нашем примере это парафино-нафтеновый тип. Первым в названии идет класс углеводородов, который представлен в том или ином типе нефти в несколько большем количестве. Поэтому различают, например, метано-ароматический и ароматическо-метановый тип, нафтено-ароматический и ароматическо-нафтеновый, нафтено-метановый и метано-нафтеновый и т.д.

Состав нефти по элементам

Поскольку нефть, в зависимости от своего происхождения, может иметь достаточно разнородный состав, о процентном соотношении тех или иных химических элементов в ней можно говорить весьма условно. Тем не менее, отметим, что в различных типах нефти основными составляющими элементами являются углерод, водород и сера, реже — кислород и азот. А всего же в отдельном типе нефти может быть представлено до 80 различных химических элементов. Некоторые из них присутствуют в таких микроскопических количествах, что их содержание в процентах измеряется с использованием отрицательных степеней. Так, например, содержание никеля в отдельных типах нефти колеблется от от 10?4 до 10?3% или, если выражать это с помощью десятичной дроби: от 0,0001 до 0,001 %. То есть, в килограмме нефтепродукта может содержаться тысячная или сотая доля грамма никеля. Что касается процентного содержания углерода, то оно может колебаться от 82 до 87%. Водород содержится в нефти в количествах от 11 до 14%, а сера — от 0,01 до 8%. Также в нефти может содержаться до 1,8% азота и до 0,35% кислорода. Из серосодержащих веществ отметим присутствие тиофанов, тиофенов, меркаптанов и моно- и дисульфидов. Азотосодержащие вещества представлены пирролами, карбазолами, индолами, хинолинами, порфиринами и пиридинами, а кислородосодержащие — фенолами, нафтеновыми кислотами и смолисто-асфальтеновыми веществами.

Физический состав нефти

Точнее, речь здесь пойдет о ее физических свойствах. В зависимости от химического состава нефть имеет большое количество оттенков цвета. Как правило, цвет нефти колеблется от темного бурого, почти черного до светло-коричневого, практически прозрачного оттенка. Однако встречаются типы нефти даже изумрудного оттенка, а также красно-коричневого цвета. Молекулярная масса нефти может колебаться от 200 до 450 г/моль вещества. Плотность нефти обычно колеблется в пределах от 0,7 до 1 г на кубический см. По плотности нефть делится на легкую (0,83 и ниже), среднюю (0,83-0,86) и тяжелую (от 0,86). Также следует отметить, что плотность нефти зависит, в первую очередь, от давления и температуры вещества. Температура кипения также может различаться. Легкая нефть может закипать и при 30 градусах по шкале Цельсия, а тяжелая — от 100 и выше. Температура кристаллизации нефти целиком и полностью зависит от содержания в ней парафина. Нефть с низким содержанием парафина кристаллизуется только при очень низких температурах (до -60 градусов Цельсия), а нефти с высоким содержанием парафина иногда требуется и +30 градусов. Также нельзя не сказать про то, что нефть — это вещество, как правило, легко воспламеняемое, но, в зависимости от типа она может вспыхивать и при отрицательных температурах от -30 -35 градусов и при очень высоких — от +120 градусов. В воде нефть не растворяется, однако образует с ней устойчивые эмульсии. Что же касается обезвоживания нефти, которого требуют различные отрасли промышленности, то на сегодняшний день существует сразу несколько эффективных методов разделения нефти и воды.

Фракционный состав нефти

Это один из важнейших показателей качества нефти. При перегонке нефти от нее путем постепенного повышения температуры отделяют различные составляющие — так называемые фракции. Так, петролиевая фракция выкипает при температурах до 100 градусов по шкале Цельсия, бензиновая — до 180, лигроиновая — при температурах от 140 до 180 градусов, керосиновая — от 140 до 220 и, наконец, при температуре от 180 до 350 градусов выкипает и дизельная фракция. Бензиновые фракции называют легкими, поскольку они выкипают раньше всех, керосиновые — средними, а дизельные — тяжелыми. Остаток, который не выкипает даже при температуре 350 градусов, называется мазутом. Разогнанный под вакуумом до температуры свыше 500 градусов мазут называют гудрон. Мазут является основным компонентом для производства различных масел.

Подписывайтесь на наши группы в социальных сетях - смешные статьи, картинки и факты!