Автор – Гаджиев Руфат Акиф оглы

Место работы – Азербайджанская Государственная Нефтяная Компания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фракции нефти

Общие сведения.  Месторождения нефти выявлены на всех континентах (кроме Антарктиды) и на значит. площади прилегающих акваторий (всего ок. 30 тыс., из к-рых 15-20% газонефтяные). Однако эти скопления нефти распределены по странам и регионам крайне неравномерно. Практич. значение имеют залежи с извлекаемыми запасами от сотен тыс. т и более; обычно извлекаемые запасы месторождений-млн. т, очень редко-млрд. т. Примерно 85% нефти добывается на крупнейших месторождениях, составляющих 5% от общего их числа. Совр. методами можно извлечь до 70% заключенной в пласте нефти при среднем коэф. извлечения 0,3-0,4, т.е. извлекаемые запасы составляют только 30-40% от общего кол-ва нефти на данном месторождении.

Происхождение. Выдвинуто много теорий, объясняющих происхождение нефти, из них основные-органическая (биогенная) и неорганическая (абиогенная). Большинство ученых в СССР и за рубежом являются сторонниками концепции биогенного образования нефти. Еще М. В. Ломоносов ("О слоях земных", 1763) высказал идею о дистилляц. происхождении нефти под действием теплоты из орг. в-ва, к-рое дает начало и каменным углям. Теорию образования нефти из сапропеля (орг. илы) впервые предложил Г. Потонье (1904-05). Наиб. вклад в развитие орг. теории принадлежит И. М. Губкину ("Учение о нефти", 1932).Согласно орг. теории, нефть-жидкая гидрофобная фаза продуктов фоссилизации (захоронения) орг. в-ва (керогена) в водно-осадочных отложениях. Нефтеобразование представляет собой многостадийный, весьма продолжительный (обычно много млн. лет) процесс, начинающийся еще в живом в-ве. Обязательное его требование-существование крупных областей погружения земной коры (осадочных бассейнов), в ходе развития к-рых породы, содержащие орг. в-во, могли достичь зоны с благоприятными термобарич. условиями для образования нефти. Осн. исходное в-во нефти-планктон, обеспечивающий наиб. биопродукцию в водоемах и накопление в осадках орг. в-ва сапропелевого типа, характеризуемого высоким содержанием водорода. Генерирует нефть также гумусовое в-во, образующееся гл. обр. из растит. остатков.К неорг. теориям происхождения нефти относятся минеральная, или карбидная (Д.И.Менделеев, 1877), космическая (В. Д. Соколов, 1889), вулканическая (Ю. Кост, 1905). Общее для этих и менее распространенных неорг. теорий-синтез углеводородов путем взаимод.карбидов металлов с водой и к-тами (идея Менделеева), а также по схеме Фишера-Троп-ша из водорода и оксидов углерода.

Физические свойства. Нефть-жидкость от светло-коричневого (почти бесцв.) до темно-бурого (почти черного) цвета. Средняя мол. м. 220-300 (редко 450-470). Плота. 0,65-1,05 (обычно 0,82-0,95) г /см3; нефть, плотность к-рой ниже 0,83, наз. легкой, 0,831-0,860-средней, выше 0,860-тяжелой. нефть содержит большое число разных орг. в-в и поэтому характеризуется не т-рой кипения, а т-рой началакипения жидких углеводородов (обычно > 28 °С, реже >= 100 °С в случае тяжелых нефтей) и фракционным составом-выходом отдельных фракций, перегоняющихся сначала при атм. давлении, а затем под вакуумом в определенных температурных пределах, как правило до 450-500 °С (выкипает ~ 80% объема пробы), реже 560-580 °С (90-95%). Т. заст. от - 60 до + 30 °С; зависит преим. от содержания в нефти парафина (чем его больше, тем т. заст. выше) и легких фракций (чем их больше, тем эта т-ра ниже). Вязкостьизменяется в широких пределах (см., напр., табл. 2); определяется фракционным составом П. и ее т-рой (чем она выше и больше кол-во легких фракций, тем ниже вязкость), а также содержанием смолисто-асфальтеновых в-в (чем их больше, тем вязкость выше). Уд.теплоемкость 1,7-2,1 кДж/(кг.К); уд. теплота сгорания (низшая) 43,7-46,2 МДж/кг; диэлектрич. пpоница-емость 2,0-2,5; электрич. проводимость 2.10-10-0,3 х х 10-18 Ом-1.см-1. Нефть-легковоспламеняющаяся жидкость; т. всп. от -35 до + 120°С (зависит от фракционного состава и содержания в нефти растворенных газов). Нефть раств. в орг. р-рителях, в обычных условиях не раств. в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии 

Химический состав. Нефть представляет собой смесь ок. 1000 индивидуальных в-в, из к-рых большая часть-жидкие углеводороды (> 500 или обычно 80-90% по массе) и гетеро-атомные орг. соед. (4-5%), преим. сернистые (ок. 250), азотистые (> 30) и кислородные (ок. 85), а также металло-орг. соед. (в осн. ванадиевые и никелевые); остальные компоненты-растворенные углеводородные газы (С1-С4, от десятых долей до 4%), вода (от следов до 10%), минер. соли (гл. обр. хлориды, 0,1-4000 мг/л и более), р-ры солей орг. к-т и др., мех. примеси (частицы глины, песка, известняка).

Углеводородный состав: в осн. парафиновые (обычно 30-35, реже 40-50% по объему) и нафтеновые (25-75%), в меньшей степени-соединения ароматич. ряда (10-20, реже 35%) и смешанного, или гибридного, строения (напр., пара-фино-нафтеновые, нафтено-ароматич.). Гетероатомные компоненты: серосодержащие-Н2S, меркаптаны, моно- и дисульфиды, тиофены и тиофаны, а также полициклич. и т.д. (70-90% концентрируется в остаточных продуктах-мазуте и гудроне); азотсодержащие-преим. гомологи пиридина,хинолина, индола, карбазола, пиррола, а также порфирины (б.ч. концентрируется в тяжелых фракциях и остатках); кислородсодержащие-нафтеновые к-ты, фенолы, смолисто-асфальтеновые в-ва и др. (сосредоточены обычно в высококипящих фракциях). Элементный состав (%): С-82-87, H-11-14,5, S-0,01-6 (редко до 8), N-0,001-1,8, О-0,005-0,35 (редко до 1,2) и др. Всего в нефти обнаружено более 50 элементов. Так, наряду с упомянутыми в нефти присутствуют V(10-5-10-2%), Ni(10-4-10-3%), Cl (от следов до 2 х х 10-2%) и т.д. Содержание указанных соед. и примесей в сырье разных месторождений колеблется в широких пределах, поэтому говорить о среднем хим. составе нефти можно только условно.

Методы исследований. Для оценки качества нефти с целью правильного выбора наиб. рациональной схемы ее переработки применяют комплекс методов (физ., хим., физ.-хим. и спец.), реализуемых по разл. программам. В СССР принята (1980) т. наз. Е д и н а я у н и ф и ц и р. п р о г р а м м а исследований, предусматривающая последоват. определение общих характеристик сырой нефти, ее фракционного и хим. состава, а также товарных св-в отдельных фракций.К общим характеристикам нефти, определяемым по стандартным методикам, относят плотность, вязкость, т-ру застывания и иные физ.-хим. показатели, состав растворенных газов и количеств. содержание смол, смолисто-асфальтеновых в-в и твердых парафинов.Осн. принцип послед. исследования нефти сводится к комбинированию методов ее разделения на компоненты с постепенным упрощением состава отдельных фракций, к-рые затем анализируют разнообразными физ.-хим. методами. Наиб. распространенные методы определения первичного фракционного состава нефти-разл. виды дистилляции (перегонки) и ректификации. По результатам отбора узких „(выкипают в пределах 10-20°С) и широких (50-100°С) фракций строят т. наз. кривые истинных т-р кипения (ИТК) нефти, устанавливают потенц. содержание в них отдельных фракций, нефтепродуктов или их компонентов (бензиновых, керосино-газойлевых, дизельных, масляных дистиллятов, а также мазутов и гудронов), углеводородный состав, др. физ.-хим. и товарные характеристики.Дистилляцию проводят (до 450 °С и выше) на стандартных перегонных аппаратах, снабженных ректификац. колонками (погоноразделит. способность соответствует 20-22 теоретич. тарелкам). Отбор фракций, выкипающих до 200 °С, осуществляется при атм. давлении, до 320 °С-при 1,33 кПа, выше 320 °С- при 0,133 кПа. Остаток перегоняют в колбе с цилиндрич. кубом при давлении ок. 0,03 кПа, что позволяет отбирать фракции, выкипающие до 540-580 °С.