Файл: 1. Нефть и нефтяные месторождения. Гипотезы происхождения нефти. Современные представления об образовании нефти и газа.docx

используются в качестве дезинфицирующих средств, сильных растворителей, добавок к смазочным маслам, битумам, а также как ингибиторы коррозии и антиокислители.

Нейтральные азотсодержащие соединения нефти представлены арилпроизводными пиррола и видами кислот.

Повышение температуры кипения нефтяных фракций сопровождается увеличением содержания нейтральных азотистых соединений и уменьшению содержания азотистых оснований.

Содержание в нефтях. Распределение по фракциям.

Азотсодержащие соединения сосредотачиваются в основном в высококипящих фракциях нефти. Среднее содержание азота в нефти составляет порядка 0,02 – 0,56%, доходя иногда до 1,7%.

В бензиновых фракциях его почти не бывает или его содержание невелико, а с повышением температуры выкипания фракций нефти его концентрация быстро нарастает. Основное количество азотсодержащих ГАС содержится во фракциях нефти выше 400-450 °С, где в основном концентрируются полициклические соединения.

Влияние на свойства нефтяных топлив и процессы нефтепереработки.

Азотсодержащие ГАС – нежелательные компоненты нефтяных топлив. В прямогонных бензинах количество азота ограничивается величиной 0,5 мг/кг при больших его содержаниях быстро отравляются катализаторы ароматизации. В дизельных топливах присутствие азота ведет к интенсификации таких явлений, как осмоление и потемнение топлива.

В тяжелых дистиллятах (350-550 °С) азот (особенно основной) является ядом, необратимо дезактивирующим катализаторы в процессах каталитического крекинга и гидрокрекинга.

Удаляют азот из нефтяных фракций 25%-м раствором серной кислоты (в лабораторных условиях) и гидрированием одновременно с очисткой от серы.

Применение Азотсодержащих ГАС

определяют поверхностную активность на жидких границах раздела фаз и смачивающую способность нефти на границах раздела порода - нефть, металл - нефть. Азотсодержащие соединения и их производные - являются природными нефтерастворимыми ПАВ, обладающими ингибирующими свойствами при коррозии металлов в процессе добычи, транспортировки и переработки нефти.

№22. Смолы и асфальтены. Содержание смол и асфальтенов в зависимости от типа и возраста нефти, распределение по фракциям. Схема выделения САВ из нефти. Влияние на свойства нефтяных топлив и процессы нефтепереработки. Применение.

Нефтяные смолы состоят из нейтральных смол и асфальтеновых кислот:

Нейтральные смолы – густые и вязкие вещества бурого цвета. Основными структурными единицами нейтральных смол являются конденсированные кольчатые системы, связанные между собой алифатическими цепочками и состоящие из ароматических нефтеновых и гетероциклических колец с алкильными боковыми цепями

Асфальтеновые кислоты – это темные вязкие вещества, растворимые в щелочах, в спирте. Их молекулы содержат несколько гидроксильных и карбоксильных групп. В остальном их структура близка к структуре нейтральных смол. Отличаются от нейтральных смол не только кислотными свойствами, но и лучшей растворимостью в орг. Растворителях.

Асфальтены – твердые высокоплавкие хрупкие вещества черного цвета, не растворимые в алканах, но растворимые в ароматических УВ и других растворителях. Молекулярная масса 2000-3000, иногда до 6000. При нагреве или освещении растворов, они подвергаются конденсации, превращаются в карбены и карбоиды, нерастворимые продукты еще большей молекулярной массы.
Содержание, распределение по фракциям

Наиболее богаты САВами молодые нефти нафтено-ароматического или ароматического основания особенно смолистые
Старые парафинистые нефти метанового основания содержат меньше смол: от десятых долей до 2-4% и не содержат асфальтенов.

Смолы представляют собой вещества, занимающие область между углеводородными маслами и асфальтенами. Именно благодаря полидисперсности, широкому интервалу молекулярных масс, отсутствию относительно сформированной молекулы, небольшому размеру и малой степени ароматичности, межмолекулярные взаимодействия у них не приобретают решающего значения. Поэтому их можно разделить на фракции однотипных веществ.

Схема выделения САВ из нефти.

Для выделения САВ невеску нефти разбавляют 20-кратным количеством легкого алкана(пентан, изопентан, гексан). При стоянии раствора осаждается нерастворимая часть – асфальтены, которые отделяют фильтрованием. Раствор остальных смолистых веществ и УВ пропускают через слой адсорбента(силикагеля), на котором адсорбируется оставшиеся нефтяные смолы с УВ(маслами). Масла легко вымываются с поверхности силикагеля пентаном. Нефтяные смолы вытесняют спирто-бензольной смесью.

Влияние на свойства

Присутствие сав топливах и смазочных маслах нежелательно. Они ухудшают цвет, увеличивают нагарообразование, понижают смазочную способность масел. Смолисто-асфальтовые вещества отравляют катализаторы, вызывают закоксовывание аппаратуры при переработке нефти.

Применение

САВ входят в состав природных асфальтов и остатков вакуумной перегонки нефти и битумов, придают им ряд ценных технических свойств, позволяющих широко использовать их в народном хозяйстве

№23.Минеральные компоненты нефти и металлсодержащие ГАС, входящие в состав нефти. Формы их связи с органическими веществами. Распределение по фракциям. Влияние на процессы нефтепереработки и использование нефтепродуктов.

К минеральным компонентам нефти относят содержащиеся в нефти соли и комплексные органические соединения металлов. Общее содержание их в нефти не превышает 0,03% масс. Часть металлов попадает в нефть при её добыче и транспортировке. В нефтях обнаружены щелочные и щелочно-земельные металлы, металлы переменной валентности и др.

В заметно больших количествах по сравнению с другими элементами в нефти содержится ванадий и никель.

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, 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 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 на 2-3 порядка – выше, чем в малосернистых нефтях с низким содержанием асфальто-смолистых веществ.

Влияние:

Металлы, содержащиеся в нефти, при ее перегонке концентрируются в остаточных продуктах — мазутах и гудронах, из которых часть металлсодержащих соединений при вакуумной перегонке попадает в газойль — сырье каталитического крекинга. В сырье крекинга попадают и продукты коррозии аппаратов и трубопроводов. При контакте с водяным паром металлы накапливаются на внешней поверхности катализатора, активность и избирательность которого по мере увеличения их концентрации ухудшаются — уменьшается выход бензина, а выход побочных продуктов, легких газов и кокса возрастает. Увеличение выхода водорода и снижение плотности газа являются одними из первых признаков отравления катализатора.

№24. Гидроочистка (ГО) нефтепродуктов. Условия проведения процесса. Значение. Химические реакции процесса ГО.

Гидроочистка- процесс удаление из нефтепродуктов гетероатомных, непредельных соединений и частично полициклических аренов в среде водорода на катализаторах.

Условия процесса и значение

Значения процесса гидроочистки и гидрообессеривания топливных дистиллятов является улучшение качества последних за счет удаления таких нежелательных компонентов, как сера, азот, кислород, металлорганические соединения и смолистые вещества, непредельные соединения

Гидроочистка в промышленности проводят при t =380-420с при давлении 2,5-4 Мпа

Гидроочистка бензиновых фракция протекает при t =320-360c и давлении 3-5 Мпа нужна для подготовки риформинга.

Гидроочистка керосиновых фракций нужна для получения реактивного топлива, осветительного керосина или растворителя. Для дизельного топлива гидроочистка служит для улучшения его свойств, не изменятся групповой и фракционный состав.

Гидроочистка вакуумных дистилляторов служит для повышения выхода улучшения качества и уменьшения загрязнения окр.среды.

Гидроочистка масел и парафинов служит для улучшения свойств стабильность, цвет, коксуемость.

Гидроочистка нефтяных остатков служит для отбора светлых нефтепродуктов (каталитическая обработка нефтяных остатков)

Химические основы процесса

Насыщение непредельных углеводородов:
(При температуре от 350 *С до 450 *С с непредельными углеводородами происходит гидрирование, но при использовании алюмокобальтмолибденового катализатора нет видимого насыщения бензольного кольца)

Гидроизомеризация алканов: