Введення
Елементнийі фракційний склад нафти
Нафтаявляє собою рухливу маслянисту горючу рідину легше води відсвітло-коричневого до чорного кольору зі специфічним запахом.
З позиційхімії нафта - складна виключно багатокомпонентна взаіморастворімая сумішгазоподібних, рідких і твердих вуглеводнів різного хімічної будови зчислом вуглецевих атомів до 100 і більше з домішкою гетероорганіческіхсполук сірки, азоту, кисню і деяких металів. За хімічним складомнафти різних родовищ вельми різноманітні. Тому обговорення можнавести лише про склад, молекулярному будову і властивості В«середньостатистичноїВ»нафти. Найменше коливається елементний склад нафт: 82,5-87% вуглецю;11,5-14,5% водню; 0,05 - 0,35, рідко до 0,7% кисню; до 1,8% азоту і до5,3, рідко до 10% сірки. Крім названих, в нафтах виявлені в незначнихкількостях дуже багато елементів, в т.ч. метали (Са, Mg, Fe, Al, Si, V, Ni, Na та ін.)
Оскільки нафта і нафтопродукти являютьсобою багатокомпонентну безперервну суміш вуглеводнів та гетероатомнихз'єднань, то звичайними методами перегонки не вдається розділити їх наіндивідуальні сполуки зі строго визначеними фізичними константами, вЗокрема, температурою кипіння при даному тиску. Прийнято розділяти нафти інафтопродукти шляхом перегонки на окремі компоненти, кожен з якихє менш складною сумішшю. Такі компоненти прийнято називати фракціями абодистилятами. В умовах лабораторної або промислової перегонки окремінафтові фракції відганяються при поступово підвищується температурі кипіння.Отже, нафта і її фракції характеризуються не температурою кипіння, атемпературними межами початку кипіння (н.к.) і кінця кипіння (к.к.). Придослідженні якості нових нафт (тобто складанні технічного паспортанафти) фракційний склад їх визначають на стандартних перегінних апаратах,постачених ректифікаційної колонками (наприклад, на АРН-2 за ГОСТ 11011-85).Це дозволяє значно поліпшити чіткість погоноразделенія і побудувати порезультатами фракціонування так звану криву істинних температур кипіння(ІТК) в координатах температура-вихід фракцій у% мас, (або % об.).Відбір фракцій до 200 В° С прово-диться при атмосферному тиску, а більш висококиплячих- Під вакуумом щоб уникнути термічного розкладання. За прийнятою методикою відпочатку кипіння до 300 В° С відбирають 10-градусні, а потім 50-градусні фракції дотемператури к.к. 475 - 550 В° С. Таким чином, фракційний склад нафт (криваІТК) показує потенційне зміст в них окремих нафтових фракцій,що є основою для отримання товарних нафтопродуктів (автобензинів,реактивних і дизельних палив, мастил та ін.) Для всіх цихнафтопродуктів відповідними ГОСТами нормується певний фракційнийсклад. Нафти різних родовищ значно розрізняються за фракційнимскладом, а отже, по потенційного змісту дистилятів моторнихпалив і змащувальних масел. Більшість нафт містить 15 -25% бензинових фракцій,википають до 180 В° С, 45 - 55% фракцій, переганяли до 300 - 350 В° С. Відоміродовища легких нафт з високим вмістом світлих (до 350 В° С). Так, Самотлорськенафта містить 58% світлих, а в нафти родовища Серія (Індонезія) їхвміст досягає 77%. Газові конденсати Оренбурзького і Карачаганакскогородовищ майже повністю (85 - 90%) складаються зі світлих. Видобуваються такождуже важкі нафти, в основному складаються з висококиплячих фракцій. Наприклад,в нафти Ярегское родовища (Республіка Комі), що видобувається шахтним способом,відсутні фракції, що википають до 180 В° С, а вихід світлих становить всього18,8%. Докладні дані про фракційному складі нафт колишнього СРСР маються начотиритомному довіднику В«Нафти СРСРВ».
1. Коротка характеристика компонентів нафти
Алкани(Парафіни)
Цівуглеводні складають основну частину нафти. Зазвичай вміст алканів унафтах коливається від 20 до 50%. Деякі нафти, (звані слабопарафіністие абобеспарафіністие, містять не більше 1-2% цих вуглеводнів, інші можутьмістити до 80% цих вуглеводнів, і вони носять назву парафінистих нафт.
Циклоалкани(Нафтени, циклани)
моноцікліческіхнафтени представлені в нафтах в основному похідними циклопентану іциклогексану. Похідні нижчих циклів в нафтах не знайдені; в невеликихкількостях в деяких нафтах знайдені похідні вищих циклоалканов. Кріммоноцікліческіх нафтенів, нафти містять біциклічні, три циклічні іполіциклічні вуглеводні. Зазвичай зміст нафтенів в різних нафтахстановить 30-50%. Однак у деяких нафтах (слабопарафіністие і беспарафіністие)може бути до 80% нафтенів.
Ароматичнівуглеводні (арени)
Цей типвуглеводнів слабо представлений в нафтах. Зазвичай нафти містять 15-20% аренів.У деяких нафтах їх вміст може досягати 35%. Крім ароматичнихвуглеводнів ряду бензолу, в нафтах містяться похідні поліциклічнихаренів. Окрему групу становлять вуглеводні змішаного будови. Молекулитаких вуглеводнів містять ароматичні і нафтенові кільця і ​​парафіновіланцюга.
Кисневіз'єднання
Цісполуки представлені в основному фенолами, жирними 'кислотами і нафтеновікислотами. Кислоти містяться головним чином в середніх нафтових погонах вкількості 1-2%. Азотисті сполуки
Ціречовини представлені в нафтах в основному гетероциклічними сполуками.
Сірчистіз'єднання
У нафтахмістяться меркаптани, сульфіди, дисульфіду, гетероциклічні сірчистіз'єднання {похідні тіофана, тіофену).
смолисто-асфальтеновиеречовини
Ціречовини за своєю природою являють собою многокольчатие з'єднання,містять нафтенові, ароматичні цикли і гетероцикли з атомами кисню,азоту і сірки. Вміст цих сполук у нафтах може змінюватися віддекількох відсотків до 10-40% (у випадку смолистих нафт).
Мінеральніречовини
До цихречовин відноситься йоду до (4%) і різні мінеральні солі, якізнаходяться в розчиненому у воді стані. У нафтах також містяться солірізних металів і органічних кислот, званих нафтовими, метали,входять до складу деяких комплексних сполук, а також сірка і сірководень.
Крім перерахованих, у нафтах знайденіречовини, які, як доведено в даний час, утворилися з продуктівтваринного і рослинного походження. Ці речовини одержали назвуВ«Біологічних мітокВ» або В«біомаркерівВ», так як вказують на зв'язок нафти зживою природою. До В«біологічним міткахВ» відносяться, наприклад, такі групиречовин.
Оптичноактивні речовини
Ввисококиплячих фракціях нафти, що мають температуру кипіння юрядка 450-500 В° С(300-320'С при 6-8 мм рт. Ст.) Містяться веществa, присутність яких в цих фракціях викликає обертанняплощині і поляризації поляризованого променя світла. Було встановлено, що такісполуки відносяться до поліциклічні нафтенові вуглеводні (3-5 і більшециклів у молекулі). Ці оптично активні сполуки не могли утворитисяшляхом перетворення вуглеводнів нафти, так як при синтезі сполук засиметричним вуглецевим атомом завжди утворюється рацемічна суміш, неволодіє оптичною активністю. Тому припускають, що оптично активніз'єднання перейшли в нафту з органічної речовини вимерлих десятки і сотнімільйонів років тому живих організмів. Такою речовиною може бути, наприклад,що міститься в живих організмах холестерин.
Холестеринобертає площину променя поляризованого світла вліво (проти годинникової стрілки).Цікаво відзначити, що продукти перетворення холестерину єправовращающего. Так, з нафт виділений холестан - вуглеводень, структураякого відповідає структурі холестерину і який є правовращающим.
Оптична активність органічнихз'єднань з точки зору термодинаміки є малоймовірним станом, такяк цей стан вимагає підвищеної вільної енергії.
Процеси в природі прагнуть дозменшенню вільної енергії. Однак для дуже складних оптично активнихз'єднань процес утворення рацемічної суміші з мінімумом вільної енергіїє вкрай повільним процесом (хоча він протікає). Прикладом служитьзменшення оптичної активності нафт із...
