ГЛАВА 2. ОБЩИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ
Физические свойства
Нефть – маслянистая жидкость от светло-бурого до черного цвета с характерным запахом. Она немного легче воды и практически в ней не растворяется. Так как нефть – смесь различных углеводородов, то у нее нет определенной температуры кипения.
Нефть сильно варьируется по цвету (от светло-коричневой, почти бесцветной, до темно-бурой, почти черной) и по плотности от легкой 0,65 - 0,70 г/см3 до тяжелой
0,98-1,05 г/см3.
Начало кипения нефти обычно выше 28 °С, температура застывания колеблется от -60 °С до +30 °С и зависит в основном от содержания парафина (чем его больше, тем температура застывания выше). Теплоемкость нефти 1,7-2,1 кДж/кг; теплота сгорания 43,7 - 46,2 мДж/кг; диэлектрическая проницаемость 2 - 2,5; электрическая проводимость 2·10-10 – 0,3·10-18 ом-1·см-1. Вязкость изменяется в широких пределах и зависит от химического и фракционного составов нефти и смолистости (содержания в ней асфальтосмолистых веществ). Температура вспышки нефти колеблется от – 35 оС до 120 °С в зависимости от фракционного состава и давления насыщенных паров. Нефть растворима в органических растворителях, в воде при обычных условиях практически нерастворима, но может образовывать с ней стойкие эмульсии.
Классификация нефтей
Нефти можно классифицировать по разным признакам.
1. По содержанию серы:
а) Малосернистые (до 0,5 % S);
б) Сернистые (0,5-2 %S);
c) Высокосернистые (свыше 2 % S).
|
|
|
2. По потенциальному содержанию фракций, выкипающих до 350 °С:
а) Т1 – тип нефти, в которой указанных фракций не меньше 45 %;
б) Т2 – 30 - 44,9 %;
с) Т3 – меньше 30 %.
3. По потенциальному содержанию масел:
а) М1 – не меньше 25 %;
б) М2 – меньше 25 %;
4. По качеству масел:
а) Подгруппа И1 – с индексом вязкости масел больше 85;
б) Подгруппа И2 – с индексом 40 - 85.
Сочетание обозначений класса, типа, группы, подгруппы и вида составляет шифр технологической классификации нефтей.
Химические элементы и соединения в нефтях
Нефти состоят главным образом из углерода – 79,5 – 87,5 % и водорода – 11,0 – 14,5 % от массы нефти. Кроме них в нефтях присутствуют еще три элемента – сера, кислород и азот. Их общее количество обычно составляет 0,5 - 8 %. В незначительных концентрациях в нефтях встречаются элементы: ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий и др. Их общее содержание не превышает 0,02 – 0,03 % от массы нефти. Указанные элементы образуют органические и неорганические соединения, из которых состоят нефти. Кислород и азот находятся в нефтях только в связанном состоянии. Сера может встречаться в свободном состоянии или входить в состав сероводорода.
|
|
|
Углеводородные соединения
В состав нефти входит более 450 углеводородных соединений. Нефть в природных условиях состоит из смеси парафинов (алканов), циклопарафинов (нафтеновых) и ароматических углеводородов, хотя соотношения этих углеводородов бывают разные. Например, нефть Мангышлака богата предельными углеводородами, в районе Баку - циклопарафинами (Марковников), с острова Борнео – ароматическими углеводородами. В начале 1880 годов Менделеев извлек из бензина Бакинской нефти пентан и тем самым доказал, что и в Бакинской нефти содержатся предельные углеводороды. В нефти также имеется некоторое количество твердых и газообразных растворенных углеводородов.
Гетеросоединения
Наряду с углеводородами в нефтях присутствуют химические соединения других классов. Обычно все эти классы объединяют в одну группу гетеросоединений (греч. «гетерос» - другой).
В нефтях обнаружено более 180 сложных гетеросоединений, в которых к углеводородным ядрам присоеденены такие элементы, как сера, азот и кислород. Большинство из указанных соединений относится к классу сернистых соединений – меркаптанов. Это очень слабые кислоты с неприятным запахом. С металлами они образуют солеобразные соединения – меркаптиды. В нефтях меркаптаны представляют собой соединения, в которых к углеводородным радикалам присоединена группа SH. Например, СН3 – S – H – метилмеркаптан.
|
|
|
Главную массу неуглеводородных соединений в нефтях составляют асфальтово-смолистые компоненты. Это темно-окрашенные вещества, содержащие помимо углерода и водорода кислород, азот и серу. Они представлены смолами и асфальтенами. Смолистые вещества содержат около 93 % кислорода в нефтях. Кислород в нефтях встречается в связанном состоянии, а также в составе нафтеновых кислот (около 6 %) - СnH2n-1(COOH), фенолов (не более 1 %) – С6Н5ОН, жирных кислот и их производных - СnH2nO2. Содержание азота в нефтях не превышает 1 %. Основная его масса содержится в смолах. Содержание смол в нефтях может достигать 60 % от массы нефти, асфальтенов – 16 %.
Асфальтены представляют собой черное твердое вещество. По составу они сходны со смолами, но характеризуются иными соотношениями элементов. Они отличаются большим содержанием железа, ванадия, никеля и др. Если смолы растворяются в жидких углеводородах всех групп, то асфальтены нерастворимы в предельных углеводородах, частично растворимы в нафтеновых и лучше растворяются в ароматических углеводородах. В «белых» нефтях смолы содержатся в малых количествах, а асфальтены вообще отсутствуют.
|
|
|
Производные нефтей
В 1888 г. предложено называть все горючие ископаемые каустоболитами. Они подразделяются на две группы: угли и битумы. К битумам (лат. «битумен» - смола) отнесли нефть и горючие газы, а также твердые вещества, родственные нефтям. При классификации производных нефтей выделяют две ветви (рисунок). Одна из них объединяет последовательные продукты изменения нефтей с нафтеновым основанием – минералы асфальтового ряда. Ко второй ветви относятся продукты изменения нефтей с парафиновым основанием – минералы парафинового ряда.
Продукты изменения нефтей с нафтеновым основанием подразделяют на три группы: группу асфальтов, группу асфальтитов и группу керитов. К первой группе относятся мальты и асфальты. Мальты – это черные, очень густые смолистые нефти. Они богаты серой и кислородом. Асфальты представляют собой буро-черные или черные вязкие, слегка эластичные или твердые аморфные вещества. Асфальтиты отличаются от асфальтов большей твердостью, хрупкостью и большей обогащенностью смолисто-асфальтовыми компонентами. Мальты, асфальты и асфальтиты полностью растворяются в органических растворителях. В отличие от них кериты (нефтяные угли) не плавятся и не растворяются в органических растворителях.
Основными продуктами изменения нефтей с парафиновым основанием являются озокериты. Это – воскообразные вещества с плотностью меньше единицы. Они хорошо растворяются в бензине, бензоле, скипидаре и сероуглероде. Они легко воспламеняются и горят ярким коптящим пламенем. Озокерит – это смесь алканов от С20 до С30. Вторичные компоненты представлены маслами, смолами и асфальтенами.
Производные нефти
минералы асфальтового ряда минералы парафинового ряда
(продукты изменения нефти (продукты изменения нефтей
с нафтеновым основанием) с парафиновым основанием)
озокериты
асфальты асфальтиты кериты (воскообразные вещества с
и мальты (нефтяные плотностью<1, от С20 до С30)
угли)
вторичные компоненты
(масла, смолы, асфальтены)
Схема, характеризующая производные нефтей
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 413; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!