Элементный химический состав углеводородного сырья.

Нефть (газовый конденсат) – это смесь очень большого числа химических соединений на основе углеводородов, образовавшихся из исходного органического вещества в результате длительного взаимодействия со средой залегания под воздействием многих факторов.

Расшифровать, т.е. идентифицировать полный химический состав нефти современными средствами не представляется возможным, поэтому его выражают двумя методами – элементным химическим составом и групповым химическим составом.

Элементный химический состав – количественный состав химических элементов, входящих в нефть, выраженный в массовых долях или процентах. Число химических элементов в составе нефтей очень велико, но основными из них являются следующие.

Углерод С содержится в различных нефтях в количестве от 83 но 87% (мас.) нефтей, причем чем тяжелее (по плотности и фракционному составу) нефть, тем содержание выше. Углерод входит в состав всех химических соединений нефти.

Водород Н₂ составляет 11-14% (мас.) нефтей. С утяжелением состава нефти эта величина уменьшается. Так же как углерод, водород является составной частью всех химических соединений нефти.

Водород и углерод являются основными горючими элементами нефти (носителями тепловой энергии). В связи с этим горючие свойства нефти принято характеризовать соотношением количеств водорода и углерода (Н/С) в %.

Сера S входит в состав многочисленной группы серосодержащих гетероатомных соединений. Нефти и конденсаты сильно различаются по содержанию серы.

Сера является одним из нежелательных элементов нефти, так как с углеводородами она образует коррозионно-активные соединения, а при сгорании образует оксиды и через них – серную кислоту, которые опасно загрязняют атмосферу.

Азот N₂ содержится в нефтях в значительно меньших, чем сера, количествах [0,01-0,6% (мас.) и лишь в отдельных случаях до 1,5% (маc.)]. Азот образует с углеводородами разных групп азотсодержащие соединения, обладающие различными свойствами, и концентрируется в основном в тяжелых фракциях нефти, кипящих выше 400 °С.

Азот – бесцветный газ без запаха и вкуса. Он практически не реагирует с кислородом, поэтому при расчётах процесса горения его рассматривают как инертный газ.

Как и сера, азот является нежелательной примесью нефти из-за отравляющего воздействия его соединений на катализаторы, используемые в нефтепереработке, и образования оксидов азота при сгорании топлив.

Кислород О₂ представлен в нефтях такими группами кислых соединений, как карбоновые и нафтеновые кислоты и фенолы. Общее содержание кислорода в нефтях составляет от 0,05 % до 0,8 % и лишь в отдельных случаях достигает 3,0%. Так же, как азот, кислород концентрируется в тяжёлых фракциях нефти, и его количество нарастает с утяжелением фракций.

Кислород – бесцветный газ без запаха и вкуса. Присутствие кислорода в газе понижает удельную теплоту сгорания и делает газ взрывоопасным. Поэтому содержание кислорода в газе не должно быть более 1% от объёма.

Нежелательное присутствие кислорода обусловлено высокими коррозионными свойствами его соединений.

Металлы составляют обширную группу гетероэлементов, образующих с углеводородами сложные соединения. Содержание металлов в нефтях невелико и редко превышает 0,05 % (мас.)

Кислород, азот и металлы присутствует в конденсате в ничтожно малых количествах.

ГРУППОВОЙ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ углеводородного сырья.

В состав нефти (газового конденсата) входят три большие группы веществ – углеводороды, гетероатомные соединения и смолы и асфальтены.

Углеводороды природных нефтей представлены тремя группами:

алканами (парафиновые углеводороды);

циклоалканами (цикланы или нафтеновые углеводороды);

аренами (ароматические углеводороды).

Непредельных углеводородов (алкенов) в природных нефтях, как правило, не обнаруживается, и они образуются только в процессе переработки нефти.

Во вторую группу входят серо-, азот-, кислород- и металлосодержащие соединения.

Свойства нефтей существенно зависят от соотношения в них различных групп углеводородов, гетероатомных соединений, смол и асфальтенов, от этого соотношения зависят как технологическое направление переработки нефти, так и ассортимент и качество продуктов, получаемых при переработке. Кроме того, нефть и ее фракции являются источником получения некоторых углеводородов или их соединений, находящих применение как самостоятельные продукты либо используемых в качестве сырья для нефтехимии.