Состав нефти и газа

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Марта 2011 в 21:02, реферат

Описание работы

Природный газ, открытый тысячи лет назад, стал незаменимым энергоносителем в большей части промышленно развитого мира. В самом благоприятном положении находятся страны, имеющие хотя бы небольшие собственные запасы природного газа, в то время как некоторые страны, например Япония, должны импортировать практически весь требующийся газ.

Содержание работы

Введение. 3

1. Состав нефти. 5

1.1. Химический состав нефти. 5

1.1.1. Углеводороды нефти и нефтепродуктов 6

1.1.1.1.Алканы. 8

1.1.1.2. Циклоалканы. 11

1.1.1.3. Арены и углеводороды смешанного строения 13

1.1.1.4. Непредельные углеводороды. 16

1.1.2. Гетероатомные соединения и минеральные компоненты нефти. 17

1.1.3. Кислородные соединения 17

1.1.4. Сернистые соединения 17

1.1.5. Азотистые соединения 20

1.1.6. Смолисто-асфальтовые вещества 21

1.1.7. Минеральные компоненты 25

1.2. Групповой химический состав нефтей. 27

1.3.Фракционный состав нефти. 27

1.4. Элементный и изотопный состав нефтей. 28

1.5. Определение содержания воды. 30

2. Состав газа. 31

2.1. Химический состав. 31

Заключение. 35

Файлы: 1 файл

Реферат.docx

— 148.51 Кб (Скачать файл)

В высокосернистых  нефтях содержание ванадия достигает 2·10-2%, никеля 1·10-2%, содержание других металлов значительно меньше.

Изучение  микроэлементов нефти представляет большой интерес в связи с  проблемой происхождения нефти. Наличие в нефти многих элементов, характерных для растений и животных, является доказательством их родства.

Присутствующие  в нефтях металлы затрудняют её переработку. Многие металлы и, в первую очередь, ванадий и никель снижают активность катализаторов, ускоряют процесс отложения кокса в печах. При сгорании котельных топлив образуется оксид ванадия (V), который способствует коррозии.

Присутствующие  в нефтяных коксах микроэлементы  нефти загрязняют продукцию электротермических производств (алюминий, железо и др.). Металлоорганические комплексы  зачастую обладают поверхностно-активными  свойствами и адсорбируются на границе  раздела нефти и воды, способствуя  образованию эмульсий.

Металлоорганические соединения. Металлоорганические соединения V, Ni, Cu, Zn и других металлов, содержащихся в нефтях, в основном, сосредоточены в гудроне, хотя некоторая часть (до 0,01%) их летуча и при перегонке переходит в масляные дистилляты.

Основная  часть металлов связана со смолами  и асфальтенами. Значительная часть металлов находится в нефтях в виде металлопорфириновых комплексов. Содержание металлорганических соединений в нефтях с высоким содержанием гетероорганических соединений, смол и асфальтенов значительно - на 2-3 порядка – выше, чем в малосернистых нефтях с низким содержанием асфальто-смолистых веществ.

1.2. Групповой химический состав нефтей.

Из элементного  состава следует, что нефть в  основном состоит из углеводородов. Наиболее широко в нефти представлены углеводороды трёх классов: алканы, циклоалканы и арены.

Присутствуют также  углеводороды смешанного строения. Сравнительно жёсткие условия, в  которых в  природе находится нефть (температура  до 200 0С и более), обусловливает незначительное содержание лишь в некоторых нефтях таких химически активных углеводородов, как алкены и алкины.

Соединения с циклическими и полициклическими структурами  преобладают в нефтях, приуроченным к относительно молодым отложениям (третичным), а алифатические структуры более характерны для нефтей из палеозойских отложений.

Из неуглеводородных компонентов нефтей известны кислородные, сернистые, азотистые соединения, также смолы и асфальтены, содерджащие и кислород, и серу, и азот, но с не вполне ясной химической природой. Имеются и некотрые другие элементно – органические соединения, но характер их тоже пока не совсем ясен.

Нефть содержит также  и минеральные вещества.

1.3.Фракционный состав нефти.

Для оценки качества добываемой нефти и выбора методов  её дальнейшей переработки большое  значение имеет распределение содержащихся в ней углеводородов по температурам кипения. Лабораторные исследования химического  состава нефтей начинают с фракционной перегонки: отбирают узкие фракции, выкипающие в пределах двух-трёх, а иногда и одного градуса. В этих фракциях определяют содержание отдельных групп или индивидуальных углеводородов.

При лабораторном техническом  контроле от начала кипения до 300 0С отбирают 10-градусные, а затем 50-градусные фракции.

На промышленных перегонных установках выделяют фракции, выкипающие в более широких температурных  интервалах. Такие фракции обычно называют дистиллятами. Перегонку на таких установках вначале проводят при атмосферном давлении, отбирая следующие дистилляты:

- бензиновый (н.к.  ÷ 170-200 0С);

- лигроиновый (160 ÷ 200 0С);

- керосиновый (180 ÷ 270-300 0С);

- газойлевый (270 ÷ 350 0С).

Промежуточные:

- керосино - газойлевый (270 ÷ 300 0С);

- газойле - соляровый (300 ÷ 350 0С);

- кубовый остаток  - мазут.

Из фракций, выкипающих до 350 0С, смешением (компаундированием) составляют так называемые светлые нефтепродукты:

бензины авиационные  и автомобильные; бензины и лигроины - растворители; керосины - реактивное и тракторное топливо; осветительный  керосин; газойли - дизельное топливо.

Кубовый остаток (более 350 0С) - мазут, перегоняют в вакууме для предотвращения разложения компонентов, входящих в его состав, получая масляные дистилляты: соляровый, трансформаторный, веретённый, автоловый, цилиндровый и кубовый остаток - гудрон (или полугудрон). Масляные дистилляты идут на приготовление смазочных масел и пластичных смазок.

Из гудрона (полугудрона) получают наиболее вязкие смазочные  масла и битум.

В зависимости от месторождения нефти имеют отличие  по фракционному составу, выражающееся в различном выходе бензиновых, керосиновых  и других фракций.

1.4. Элементный и изотопный  состав нефтей.

Несмотря  на то, что нефть залегает в различных  геологических условиях, элементный состав её колеблется в узких пределах. Он характеризуется обязательным наличием пяти химических элементов - углерода, водорода, серы, кислорода и азота  при резком количественном преобладании первых двух. Содержание углерода в  нефтях колеблется в пределах 83-87%, в природных газах 42-78%. Водорода в нефтях 11-14%, в газах 14-24%. Из других элементов в нефтях чаще всего встречается сера. Её содержание в отдельных нефтях достигает 6-8%. В природных газах сера обычно содержится в виде сероводорода, количество которого иногда достигает 23% (Астраханское месторождение) и даже более 40% (Техас).

Содержание  кислорода в нефтях иногда достигает 1-2%. В природных газах кислород присутствует преимущественно в виде СО2, количество которого изменяется от концентраций, близких к нулю, до почти чистых углекислых газов (80% СО2 - Семидовское месторождение в Западной Сибири, 99% СО2 - Нью-Мехико).

Содержание  азота в нефтях не превышает 1%, а в природных газах может достигать десятков процентов. Некоторые природные газы почти полностью состоят из азота (85-95 % N2, месторождение Вест-Брук в Техасе).

В природных  газах присутствуют гелий, аргон  и другие инертные газы. Содержание гелия в газах обычно менее 1-2%, хотя в некоторых случаях оно  достигает 10%. Концентрация аргона в  газах, как правило, не превышает 1 %, и лишь в некоторых случаях  достигает 2 %.

В составе  нефти в очень малых количествах  присутствуют и другие элементы, главным  образом металлы: алюминий, железо, кальций, магний, ванадий, никель, хром, кобальт, германий, титан, натрий, калий  и др. Обнаружены также фосфор и  кремний. Содержание этих элементов не

превышает нескольких долей процента, определяется геологическими условиями залегания  нефти. Так, основным элементами мезозойских и третичных нефтей является железо. В палеозойских нефтях Волго-Уральской области повышенное содержание ванадия и никеля. Считается, что часть микроэлементов находится в нефти с момента её образования в осадочных породах, а другая часть накапливается в последующий период существования нефтей.

Элементный  состав некоторых нефтей приведен в табл. 1. 

Таблица 1

Элементарный  состав некоторых нефтей (% масс.)

Месторождение C H O S N
Охинское (Сахалин) 87,15 11, 85 0,27 0,30 0,43
Грозненское 85,90 13,10 0,80 0,13 0,07
Тюменское (Западная Сибирь) 85,92 12,88 0,36 0,66 0,18
Сураханское (Азербайджан) 85,30 14,10 0,54 0,03 0,03
Ромашкинское (Татарстан) 83,34 12,65 0,21 1,62 0,18
Коробковскае (Волгоградская обл.) 85,10 13,72 0,02 1,07 0,09
Могутовское (Оренбургская обл.) 83,85 12,02 0,85 3,00 0,28
Радаевское (Куйбышевская обл.) 82,78 11,72 2,14 3,05 0,31
Полуостров  Мангышлак 85,73 13,00 0,4 0,69 0,18
Арланское (Башкортостан) 84,42 12,15 0,06 3,04 0,33
Ухтинское (Коми) 85,47 12,19 1,93 0,09 0,20
Самотлорское (Западная Сибирь) 86,23 12,70 0,25 0,63 0,10
 

Большой интерес  для выяснения геохимической  истории нефтей представляет изотопный состав нефтей, т.е. соотношение в них изотопов углерода, водорода, серы и азота. По имеющимся данным, отношение масс различных изотопов в нефтях составляет: 12С/13С 91-94, Н/Д (1Н/2Н) 3895-4436, 32S/34S - 22-22,5, 14N/15N - 273-277.

Различные компоненты одной и той же нефти имеют  неодинаковый изотопный состав элементов. Низкокипящие фракции характеризуются  облегчённым составом углерода. Различие в протонном составе наблюдается  и для отдельных классов соединений (например, ароматические углеводороды богаче изотопом 13С, чем парафиновые углеводороды).

1.5. Определение содержания  воды.

Вода  относится к минеральным примесям нефти наряду с золой, песком и  т.д. Сырая нефть- сырье с содержанием  воды до 200 - 300 кг/т.

Вода  является нежелательной примесью и  по техническим нормам не допускается  в нефтепродуктах. При охлаждении образует кристаллы льда, которые  забивают топливные фильтры; при  разогреве нефтепродуктов образуется пар, увеличивается давление в трубопроводе, что ведет к их разрыву.

Содержание  воды в масле усиливает его  склонность к окислению, а также  ускоряет процесс коррозии металлических  деталей.

Присутствуя в карбюраторных топливах, вода снижает  их теплотворную способность. Засоряет карбюратор, вызывает закупорку распыляющих  форсунок. Т.о., наличие воды усложняет  переработку нефти и вредно сказывается  на эксплуатационных свойствах нефтепродуктов.

Качественный  метод определения воды для темных нефтепродуктов - проба на потрескивание: продукт нагревают в пробирке до 150oС в масляной бане. Если наблюдается потрескивание, вспенивание, вздрагивание продукта, то это указывает на наличие воды в нефтепродукте.

Количественный  метод определения воды в нефтепродукте - метод Дина и Старка. Метод основан  на дистилляции смеси воды, содержащейся в пробе, и органического растворителя, не смешивающегося с водой. Дистиллят  собирают в калиброванный приемник и измеряют объем перегнанной  воды.

2. Состав газа.

Природный газ — смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ.

Природный газ относится к полезным ископаемым. Природный газ в пластовых  условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. При нормальных условиях (101,325 кПа и 20 °С) природный газ находится только в газообразном состоянии.

Информация о работе Состав нефти и газа