Состав и классификация нефтей

1. Фракционный и химический состав нефти

   После предварительной очистки нефть поступает на нефтеперерабатывающие заводы. Здесь она окончательно очищается от солей и обезвоживается. Первичной переработкой (прямой перегонкой) называется процесс получения нефтяных фракций, различающихся по температуре кипения, без термического распада компонентов нефти. Вторичная переработка предусматривает деструктивные процессы и очистку нефтепродуктов (каталитический крекинг, риформинг, гидрокрекинг, гидроочистку и др.). Эти процессы предназначены для изменения химического состава нефти путём термического и каталитического воздействия.На современных нефтеперерабатывающих заводах основным первичным процессом является прямая перегонка для разделения нефти на фракции. В настоящее время перегонку производят в одноступенчатых или двухступенчатых установках. В одноступенчатых установках, где перегонку ведут при атмосферном давлении, получают бензиновую и другие высококипящие фракции. На двухступенчатых установках, вначале ведут перегонку при атмосферном давлении до образования мазута, а затем мазут перегоняют под вакуумом. Двухступенчатые установки перегонки нефти называются АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка). Обычно они сочетаются с электрообезвоживающей, обессоливающей установкой — ЭЛОУ АВТ).

При атмосферной перегонке получают следующие фракции:

Н.к. (начало кипения) — 140 0С — бензиновая фракция

140-180 0С — лигроиновая фракция

140-220 0 С (180- 240 0 С) — керосиновая фракция 

180-350 0 С (220 – 350 0 С, 240-350 0 С) — дизельная фракция (лёгкий или атмосферный газойль, соляровый дистиллят). 

   Остаток после отбора фракций, выкипающих выше 350 0 С, называется мазутом. Мазут разгоняют под вакуумом, при этом в зависимости от направления переработки нефти получают следующие фракции: 350-500 0 С — вакуумный газойль > 500 0 С — вакуумный остаток (гудрон) Для получения масел: 300–400 0 С (350-420 0 С) — лёгкая масляная фракция (трансформаторный дистиллят) 400–450 0 С (420 – 490 0 С) — средняя масляная фракция (машинный дистиллят) 450–490 0 С — тяжёлая масляная фракция (цилиндровый дистиллят) Продукты с температурой кипения ниже 350 0 С называются светлыми, выше 350 0 С — тёмными. 

   Нефть — это дисперсная система, характеризующаяся сложной внутренней организацией, способной изменяться под действием внешних факторов. Она состоит из углеводородных и неуглеводородных компонентов. Основными элементами, составляющими нефть, являются углерод и водород: С — 83-87 %, Н — 11,5-14 %. Из других элементов в состав нефти в заметных количествах входят сера, азот и кислород. Содержание серы колеблется от тысячных долей до 6- 8 %, в отдельных случаях до 14 %, азота 0,02-1,7 %, кисло- рода — 0,05-3,6 %. Углерод и водород находятся в нефти в виде углеводородов. В нефтях обнаружены следующие группы угле- водородов: 

1. Алканы (парафины) содержатся в нефти в 3- х агре- гатных состояниях: С1-С4 — газы, С5-С15 — жидкие, С16- С60 — твёрдые.

2. Циклоалканы (нафтены) — содержащие пяти- и шестичленные циклы.

3. Ароматические углеводороды, содержащие одно или несколько бензольных колец.

Наиболее широко представлены углеводороды смешанного (гибридного) строения, содержащие одновременно углеводороды различных групп. Что касается непредельных углеводородов (алкенов), то они ни в нефти, ни в природном газе не содержатся и образуются только в результате различных термических процессов нефтепереработки (крекинг, пиролиз). 

2. Классификация нефтей

Поскольку свойства нефти определяют направление её переработки и влияют на качество получаемых продуктов необходимо классифицировать нефти относительно их свойств и возможности направления переработки. На начальном этапе развития нефтяной промышленности основным показателем качества нефти была плотность. Нефтиделили на 

лёгкие ( 1515ρ <0,828), 

утяжелённые ( 1515ρ =0,828-0,884)

и тяжёлые ( 1515ρ >0,884).

В лёгких нефтях содержится больше бензиновых и керосиновых фракций, и сравнительно мало серы и смол. Из таких нефтей вырабатывают смазочные масла высокого качества. Тяжёлые нефти характеризуются высоким содержанием смолисто-асфальтеновых веществ, гетероатомных соединений и поэтому мало пригодны для производства масел и топлив. Грозненским нефтяным научно-исследовательским институтом (ГрозНИИ) предложена химическая классификация нефтей. За основу этой классификации принято преимущественное содержание в нефти одного или нескольких групп углеводородов. Различают шесть типов нефтей:

парафиновые, парафино-нафтеновые, 

нафтеновые, парафиново-нафтеново-ароматические, 

нафтеново-ароматические

и ароматические. 

В парафиновых нефтях все фракции содержат значительное количество алканов: бензиновые — не менее 50 %, а масляные — 20% и более. Количество асфальтенов и смол очень мало. В парафиново-нафтеновых нефтях и их фракциях преобладают алканы и циклоалканы, содержание аренов и смолисто-асфальтеновых соединений мало. Таковы нефти Урало-Поволжья и Западной Сибири.Для нафтеновых нефтей характерно высокое (до 60 % и более) содержание циклоалканов во всех фракциях. Они содержат минимальное количество твёрдых парафинов, смол и асфальтенов. К нафтеновым нефтям относятся азербайджанские нефти (балаханская, сураханская). В парафино-нафтено-ароматических нефтях содержится примерно равное количество углеводородов всех трёх групп, твёрдых парафинов не более 1,5 %. Количество смол и асфальтенов доходит до 10 %. Нафтено-ароматические нефти содержат преобладающее количество цикланов и аренов, особенно в тяжёлых фракциях. Алканы содержатся в лёгких фракциях в небольшом количестве, количество смол и асфальтенов около 15-20 %. Ароматические нефти характеризуются преобладанием аренов во всех фракциях и высокой плотностью. Такие нефти добываются в Казахстане и Татарстане.

Для оценки товарных качеств подготовленных на промыслах нефтей, принята в 2002 году технологическая классификация нефти, в соответствии с которой нефти классифицируют:

– по содержанию общей серы — 4 класса,

– по плотности при 20 0

С — 5 типов

– по содержанию воды

и хлористых солей — 3 группы

– по содержанию сероводорода

и лёгких меркаптановых на

3 вида.

Условное обозначение марки нефти состоит из четырёх цифр, соответствующих обозначениям класса, типа, группы и вида нефти. Например, нефть марки 2,2 Э,1,2 означает, что она сернистая, поставляется на экспорт, средней плотности, по качеству промысловой подготовки соответствует первой группе и по содержанию сероводорода и лёгких меркаптанов – 2-му виду.