Д.х.н. Алиев Н.У., д.х.н. Ягудеев Т.А., к.т.н. Сахатова Г.С., к.т.н. Жантасов М.К.

Казахский национальный технический университет, Казахстан

ПАРАФИНИСТЫЕ НЕФТИ КЕНКИЯКСКОГО И КАРАГАНДИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЙ (КАЗАХСТАН) И ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ СОСТАВ ИХ БЕНЗИНОВ

 

 

В связи с необходимостью перекачки казахстанской нефти по магистральным трубопроводам на мировой рынок и возможности в перспективе их переработки в Казахстане, необходимы детальные и систематические исследования химического состава и технологической характеристики как нефти в целом, так и отдельных ее фракций. В данной работе приводятся результаты исследования высокопарафинистых нефтей кенкиякского и карагандинского месторождения и анализ индивидуального углеводородного состава их бензинов.

Известно, что метод структурно-группового анализа бензинов не дает полного представления об их индивидуальном углеводородном составе. Поэтому целью настоящей работы являлось изучение физико-химических свойств нефтей месторождений Кенкияк и Караганда, а также индивидуального состава их бензиновых фракций (н.к. – 150 °С).

Анализ бензина проводили по методам, включающий адсорбционное разделение на силикагеле [1] с последующим применением хроматографических методов [2]. Анализ вели на хроматографе Цвет-2-65, используя капиллярную колонку длиной 50 и внутренним диаметром 0,25 см, в качестве неподвижной фазы применяли динонилфталат.

Нефть месторождения Кенкияк, отобранная из скважины Г-90, приурочена к артинскому горизонту. Глубина отбора пробы нефти составляет 3904,5-3937 м. Как видно из таблицы 1 нефть малосернистая (0,28%). Кинематическая вязкость колеблется в зависимости от температуры в пределах 7,85-2,47 сст. Содержание сернокислотных смол – 8%. Удельный вес - 0,8100 г/см3. Выход фракций, выкипающих до 200 °С – 35%, до 300 °С –и 55%.

Нефть, из скважины Г-4 месторождения Караганда, приурочена к отложениям нижнего триасса. Она также является малосернистой (0,24%). Удельный вес её равен 0,8256 г/cм3. Кинематическая вязкость меняется и соответствует содержанию в ней сернокислотных смол (9,0%). Выход фракций, выкипающих до 200 °С – 22% и до 300 °С – 48%.

Таблица 1 - Физико-химическая характеристика нефтей

 

Название

характеристики

 

Единица измерения

Температура, оС 

Место отбора

Караганда

Кенкияк

Скважина № Г-4

Скважина № Г-90

Глубина

м

 

884 - 954

3904,5 - 3937

Плотность, d204

г/см3

 

0,8256

0,8100

Температура вспышки

оС

 

–10

ниже –20

Кинематическая вязкость

сст

+10

16,58

7,85

+20

13,55

5,06

+30

9,46

4,63

+40

6,76

4,09

+50

5,24

3,23

+70

3,69

2,47

Кислотное число

мг/100 мл

 

-

0,04

Кокс

% (вес.)

 

0,46

0,76

Зола

 

0,01

0,03

Сера

 

0,24

0,28

Сернокислотная смола

 

9,0

8,0

Мазут

 

24,0

20,0

Механические примеси

 

0,04

0,08

Вода

 

следы

следы

Соли

мг/л

 

-

81,84

Фракционный состав

% (вес.)

н.к., оС

89о

47о

до 100о

2,0

9,5

150о

10,0

23,0

200о

22,6

35,0

250о

32,0

45,0

300о

48,0

55,0

к.к., оС

-

325о

 

Содержание в бензине кенкиякской нефти парафиновых углеводородов - 67,25%, нафтеновых - 28,02%, ароматических всего лишь 4,73% и соответственно в карагандинской нефти: 69,48%, 2I.I8%, 9,54%.

В таблице 2 представлены результат и исследования углеводородного состава бензинов вышеописанных нефтей, из которых видно, что в бензине Кенкиякской нефти содержание парафиновых углеводородов нормального строения и изостроения разнятся незначительно (27,05 и 30,29%), циклопентановых - 15,08%, циклогексановых - 12,94% и всего лишь 4,73% ароматических.

Однако несколько иное их распределение (табл. 3) в нефти месторождения Караганда: содержание парафиновых углеводородов нормального строения в два раза ниже в сравнении с парафинами изостроения, в 1,6 раза меньше и содержание циклопентановых углеводородов и в равных концентрациях циклогексановые. А ароматических углеводородов в два раза больше, нежели в бензинах нефти Кенкияк.

Таблица 2 - Индивидуальный углеводородный состав (%) бензинов

Индивидуальный состав

Кенкияк

Караганда

Индивидуальный состав

Кенкияк

Караганда

н.к.

150 оС

Нефть

н.к.

150 оС

Нефть

н.к.

150 оС

Нефть

н.к.

150 оС

Нефть

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Парафиновые углеводороды

1-Транс-2-диметил-циклопентан

1,44

0,33

0,73

0,07

Пропан

0,02

0,005

0,19

0,019

н-Бутан

1,42

0,323

1.07

0.107

1-Цис-2-диметилцик-лопентан

0,52

0,11

0,25

0,03

н-Пентан

3.82

0.87

3.06

0,31

н-Гексан

0,45

0.011

1,28

0.13

1,1,3-Триметилцикло-пентан

1,02

0,23

0,86

0.09

н-Гептан

6,45

1,47

1.57

0,16

н-Октан

1,27

6,29

1,45

0,15

1-транс-2-цис-3-три-метилциклопентан

0,82

0,22

0,55

0,06

н-Нонан

5,60

1,27

2,32

0,23

н-Декан

4,35

0,99

2,72

0,27

Алкилциклопентан

0,23

0,005

0,16

0,02

н-Ундекан

3,67

0.83

4.31

0,43

Метил-2-цисэтилцик-лопентан

5,43

1,23

1,44

0,14

Изобутан

0.28

0.064

0,36

0,04

Изопентан

2,56

0,58

1.74

0,17

Алкилциклопентан

0,15

0,03

0,16

0,02

2,3-Диметилбутаи

2,56

0,58

1,03

0,10

Алкилциклопентан

0,46

0,10

0,55

0,06

3-Метилпентан

1,63

0,38

1.40

0,14

Алкилциклопентан

1,16

0,26

0,37

0,04

2,2,3-Триметилбутаи

0,08

0,002

0,09

0,009

Алкилциклопентан

0,30

0,07

1,38

0,14

2-Метилгексан

0,92

0,21

0,59

0,06

Алкилциклопентан

-

-

0,42

0,04

2,3-Диметилпентан

2,03

0,46

2,01

0,20

ВСЕГО

15,08

3,23

9,03

0,91

3-Метилгексан

2,48

0,56

1,97

0,20

Циклогексановые углеводороды

Изопарафин с третичным атомом С

0,03

0,001

0,07

0,007

Циклогексан

0,92

0,21

0,6

0,06

2,3-Диметилгексаи

0,44

0,01

0,52

0,05

Метилциклогексан

5,82

1,32

4,56

0,46

2-Метилгептан

3,42

0,79

2,20

0,22

1-Транс-4-диметил-циклогексан

2,59

0,59

2,29

0,23

4-Метилгептан

1,00

0,23

0,92

0,09

2,6-Диметилгептан

0,64

0,17

0,95

0,0095

1-транс-2-диметилцик-логексан

0,66

0,12

0.80

0,08

Изопарафин С8

0,42

0,01

0,32

0,03

3-Метилгептан

2,17

0,49

2,43

0,24

1-транс-3-диметил-циклогексан

0,32

0,07

0,51

0,05

2,3-Диметилгептан

0,88

0,20

1,12

0,11

4-Метилоктан

0,13

0,03

0,45

0,05

Этилциклогексан

0,39

0,09

0,57

0,06

3-Этилгептан

0,13

0,03

0,43

0,04

1,1,3-триметиилцикло-гексан

1,54

0,35

2,16

0,22

2-Метилоктан

1,37

0,41

1,85

0,19

Изопарафин С9

0,27

0,06

0,54

0,05

Алкилциклогексан

0,70

0,17

0,19

0,02

3-Метилоктан

1,82

0,41

2,52

0,25

Алкилциклогексан

-

-

0,23

0,02

2,6-Диметилоктан

0,52

0,12

2,68

0,27

Бутилциклогексан

-

-

0,53

0,05

Изопарафин С10

0,46

0,10

0,39

0,04

Алкилциклогексан

-

-

0,39

0,04

5-Метилнонан

0,79

0,18

1,32

0,13

Алкилциклогексан

-

-

0,12

0,01

4-Метилнонан

1,02

0,23

1,54

0,15

ВСЕГО

12,94

2,92

12,95

1,29

3-Метилнонан

-

-

0,27

0,03

Ароматические углеводороды

2-Метилнонан

0,86

0,15

0,11

0,01

Бензол

0,89

0,20

0,89

0,09

Изопарафин с четвертичным атомом С

1,38

0,31

2,14

0,21

Толуол

0,42

0,10

0,35

0,03

2,2-Диметилпентан

0,07

0,01

0,10

0,01

Этилбензол

0,55

0,12

0,97

0,10

 

Продолжение таблицы 2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2,2,3-Триметилбутан

0,09

0,02

0,10

0,01

1,4-диметилбензол

1,75

6.59

0,77

0,08

3,3-Диметилпентан

0,07

0,0I

0,08

0,008

1,2-диметилбензол

1,14

0,28

0.77

0.08

2,2-диметилгептан

1.33

0,40

1,95

0,20

Изопропилбвнзол

-

-

0,23

0,02

3,3-Диэтилпентан

0,23

0,052

0,21

0,02

н-Пропилбензол

-

-

0,34

0,03

2,2-Диметилбутан

-

-

0,08

0.008

Метил-3-этилбензол

-

-

0,30

0,03

ВСЕГО

59,03

13,72

51,45

5,16

1,3,5-триметилбензол

-

-

0,80

0,08

Циклопентановые углеводороды

1-метил-2-этилбензол

-

-

1,04

 

Метилциклопентан

1,60

0,37

0,90

0,09

Изобутилбензол

-

-

0,87

0,09

1-транс-3-диметил-циклопентан

1,12

0,25

0,74

0,07

Вторбутилбензол

-

-

0,88

0,09

1,2,4-триметилбензол

-

-

1,35

0,14

1-Цис-3-диметил-циклопентан

0,83

0,02

0,52

0,05

ВСЕГО

4,73

1,09

9,54

0,96

 

 

Таблица 3 - Групповой состав бензиновых фракций нефтей

Месторождение

Кенкиякский

Карагандинский

 

Класс углеводородов

Число расшифрованных пиков

Содержание углеводородов (вес. %) на

Число расшифрованных пиков

Содержание углеводородов (вес. %) на

н.к. 150 оС

нефть

н.к. 150 оС

нефть

Нормальные парафины

9

27,05

6,06

9

17,07

1,80

С 3-тичным атомом

27

30,29

6.77

28

31,96

3,19

С 4-тичным атомом

5

1,79

0,89

6

2,52

0,26

Циклопентановые

13

15,08

3,23

14

9,03

091

Циклогексановые

8

12,94

2,92

12

12,95

1.29

Ароматические

5

4,73

1,09

13

9,54

0,96

ВСЕГО

67

91,88

20,96

82

83,97

8,41

Не расшифрованные

15

8,12

2,84

10

16,03

1,60

 

Если все парафиновые углеводороды принять за 100, то на долю парафинов нормального строения приходится 45,75%, на парафины с третичным атомом углерода 51,23% и четвертичным - 31,02%. Коэффициент разветвленности парафиновых углеводородов для первой нефти равен 1,2, а для второй - 2.

Среди нормальных парафиновых углеводородов в бензинах нефти Кенкияк преобладает н-гептан. На его долю приходится около 24% (отнесенного к общей сумме н-парафинов). А в бензине второй нефти - н-ундекан в той же концентрации (24%). У циклопентановых для первой нефти максимальное содержание падает на метил-2-цис-этилциклопентан (свыше 35%) и соответственно для бензина второй нефти – 15%.

Среди циклогексановых – метилциклогексан, около 45% (для первой) и свыше 35% (для второй) и соответственно среди ароматических углеводородов превалирует 1,4-диметилбензол свыше 36% и 1,2,4-триметилбензол более 14%.

На основании проведенных исследовании нефтей месторождений Кенкияк и Караганда, а также анализов индивидуального углеводородного состава их бензинов, можно рекомендовать бензины названных нефтей в качестве сырья риформинга.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1.     Шаповалова Е.Н., Пирогов А.В. Хроматографические методы анализа. М.: МГУ, 2007. 109 с.

2.     Ягудеев Т.А., Алиев Н.У., Сахатова Г.С., Алтаева Г.С. Получение предельных кислот и оксикислот путем жидкофазного окисления парафиновых углеводородов мангышлакской и кенкиякской нефтей / Материалы научно-практической конференции «Нефтепереработка и нефтехимия-2002», Уфа: ГУП НИИ нефтехимпереработки, 2002. С. 169-171.