Chemisch gesehen ist Öl ein komplexes Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und Kohlenstoffverbindungen; es besteht aus den folgenden Hauptelementen: Kohlenstoff (84–87 %), Wasserstoff (12–14 %), Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel (1–2 %). Der Schwefelgehalt steigt manchmal auf bis zu 3-5 %.

Öl enthält Kohlenwasserstoffe, asphaltharzhaltige Anteile, Porphyrine, Schwefel und Ascheanteile.

Der Hauptteil des Öls besteht aus drei Gruppen von Kohlenwasserstoffen: Methan, Naphthen und Aromaten.

Der asphaltharzhaltige Teil des Öls ist eine dunkel gefärbte Substanz. Es ist teilweise in Benzin löslich. Der gelöste Teil wird Asphalten genannt, der ungelöste Teil wird Harz genannt. Harze enthalten bis zu 93 % der Gesamtmenge im Öl Sauerstoff.

Porphyrine sind spezielle stickstoffhaltige Verbindungen organischen Ursprungs. Es wird angenommen, dass sie aus pflanzlichem Chlorophyll und tierischem Hämoglobin gebildet werden. Bei Temperatur werden Porphyrine zerstört.

Schwefel ist in Öl und Kohlenwasserstoffgas weit verbreitet und kommt entweder in freiem Zustand oder in Form von Verbindungen (Schwefelwasserstoff, Mercaptane) vor. Seine Menge liegt zwischen 0,1 % und 5 %.

Der Ascheanteil ist der Rückstand, der bei der Verbrennung von Öl entsteht. Dabei handelt es sich um verschiedene Mineralverbindungen, meist Eisen-, Nickel-, Vanadium- und manchmal Natriumsalze.

Öl variiert stark in Farbe (von hellbraun, fast farblos, bis dunkelbraun, fast schwarz) und Dichte (von hell 0,65–0,70 bis schwer 0,98–1,05).

Der Siedepunkt von Öl liegt normalerweise über 280 °C. Der Fließpunkt liegt zwischen +300 und -600 °C und hängt hauptsächlich vom Paraffingehalt ab (je mehr, desto höher der Fließpunkt). Die Viskosität variiert in einem weiten Bereich und hängt von der chemischen und fraktionellen Zusammensetzung des Öl- und Harzgehalts (dem Gehalt an asphaltharzhaltigen Substanzen darin) ab. Öl ist löslich in organische Lösungsmittel, im Wasser bei normale Bedingungen praktisch unlöslich, kann damit aber stabile Emulsionen bilden.

Öl kann nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden.

2. Entsprechend dem potenziellen Gehalt an Fraktionen mit einem Siedepunkt bis 350 °C

3. Nach potenziellem Ölgehalt

4. Je nach Qualität der Öle

Die Kombination aus Klassen-, Typ-, Gruppen-, Untergruppen- und Typenbezeichnungen bildet den technologischen Klassifizierungscode für Öl.

Je nach Fachgebiet weist Öl eine unterschiedliche qualitative und quantitative Zusammensetzung auf. Baku-Öl ist beispielsweise reich an Cycloparaffinen und relativ arm an gesättigten Kohlenwasserstoffen. Im Grosny- und Fergana-Öl sind deutlich mehr gesättigte Kohlenwasserstoffe enthalten. Permöl enthält aromatische Kohlenwasserstoffe.

2. Öl. Zusammensetzung des Öls.

Öl ist eine komplexe Mischung organische Verbindungen. In seiner Zusammensetzung wurden Hunderte von Kohlenwasserstoffen unterschiedlicher Struktur und zahlreiche heteroorganische Verbindungen gefunden. Es ist unmöglich, ein solches Gemisch vollständig in einzelne Verbindungen aufzutrennen, dies ist jedoch nicht erforderlich technische Spezifikationen Erdölrohstoff und auch nicht für dessen industrielle Nutzung.

Ein wichtiger Indikator für die Ölqualität ist die fraktionierte Zusammensetzung. Die Fraktionszusammensetzung wird bei der Labordestillation bestimmt, bei der bei allmählich steigender Temperatur Teile aus dem Öl destilliert werden – Fraktionen, die sich in ihrem Siedepunkt voneinander unterscheiden. Jede Fraktion ist durch ihre Anfangs- und Endsiedetemperaturen gekennzeichnet.

Bei der industriellen Destillation von Öl kommt nicht die Labormethode der stufenweisen Eindampfung zum Einsatz, sondern Schemata mit der sogenannten Einzeleindampfung und weiterer Rektifikation. Fraktionen, die bis zu 350 °C sieden, werden bei einem Druck ausgewählt, der etwas über dem Atmosphärendruck liegt; sie werden als leichte Destillate (Fraktionen) bezeichnet. Typischerweise fallen bei der atmosphärischen Destillation folgende Fraktionen an, deren Namen je nach Richtung ihrer weiteren Verwendung vergeben werden:

n.k. (Siedebeginn) - 140°С) – Benzinfraktion

140-180°С – Naphtha-Fraktion (schweres Naphtha)

140–220 °C (180–240 °C) – Kerosinanteil

180–350 °C (220–350 °C, 240–350 °C) – Dieselfraktion (leichtes oder atmosphärisches Gasöl, Dieseldestillat)

Der Rückstand nach der Auswahl leichter Destillate (die Fraktion, die über 350 °C siedet) wird Heizöl genannt. Heizöl wird unter Vakuum beschleunigt und je nach Richtung der Ölraffination werden folgende Fraktionen erhalten

Um Treibstoffe zu erhalten

350-500°C – Vakuumgasöl (Vakuumdestillat)

>500°C – Vakuumrückstände (Teer)

Öle gewinnen

300–400 °C (350–420 °C) – Leichtölfraktion (Transformatordestillat)

400–450 °C (420–490 °C) – mittlere Ölfraktion (Maschinendestillat)

450-490°С – Schwerölfraktion (Zylinderdestillat)

>490°С – Teer

Heizöl und die daraus gewonnenen Fraktionen werden als dunkel bezeichnet. Produkte, die bei sekundären Ölraffinierungsprozessen sowie bei der primären Destillation anfallen, werden als hell eingestuft, wenn sie bei 350 °C sieden, und als dunkel, wenn der Siedepunkt 350 °C oder mehr beträgt.

Öle aus verschiedenen Bereichen unterscheiden sich deutlich in ihrer Fraktionszusammensetzung und dem Gehalt an hellen und dunklen Fraktionen. So enthält Yarega-Öl (Republik Komi) 18,8 % leichte Fraktionen und Samotlor-Öl (Westsibirien) 58,8 %.

Öl gehört zusammen mit Sanden, Tonen, Kalksteinen, Steinsalzen usw. zur Gruppe der Sedimentgesteine. Es hat eine wichtige Eigenschaft – die Fähigkeit zu verbrennen und freizusetzen Wärmeenergie. Unter anderen fossilen Brennstoffen hat es den höchsten Heizwert. Zum Beheizen eines Heizraums oder einer anderen Anlage wird beispielsweise deutlich weniger Öl benötigt als Kohle.

Alle brennbaren Gesteine ​​gehören dazu besondere Familie, das den Namen erhielt Kaustobiolithen(von den griechischen Wörtern „kaustos“ – brennbar, „bios“ – Leben, „litos“ – Stein, d. h. brennbarer organischer Stein).

Chemisch gesehen ist Öl ein komplexes Gemisch aus Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenstoffverbindungen.

Öl besteht aus folgenden Hauptelementen:

Kohlenstoff (84-87 %),

Wasserstoff (12-14 %),

Sauerstoff,

Schwefel (1-2 %).

Der Hauptbestandteil von Ölen sind Kohlenwasserstoffe, die sich in ihrer Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften unterscheiden und in gasförmigem, flüssigem und festem Zustand vorliegen können. Abhängig von der Struktur der Moleküle wird Öl in unterteilt drei Klassen – paraffinisch, naphthenisch und aromatisch. Ein erheblicher Teil des Öls besteht jedoch aus Kohlenwasserstoffen mit gemischter Struktur, die Strukturelemente aller drei genannten Klassen enthalten. Die Struktur von Molekülen bestimmt ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften.

1.1. Paraffinkohlenwasserstoffe

Paraffinkohlenwasserstoffe – Alkane C p H 2p + 2 – machen einen wesentlichen Teil der Gruppenbestandteile von Ölen und Erdgasen aller Felder aus. Ihr Gesamtgehalt in Ölen beträgt 25–35 Gew.-% (gelöste Gase nicht mitgerechnet) und erreicht nur in einigen Paraffinölen bis zu 40–50 Gew.-%. Am häufigsten in Ölen vertreten sind Alkane normaler Struktur und Isoalkane, überwiegend monomethylsubstituiert mit andere Position Methylgruppe in der Kette. Mit zunehmendem Molekulargewicht der Ölfraktionen nimmt der Gehalt an Alkanen in ihnen ab. Erdöl- und Erdgasbegleitstoffe bestehen fast ausschließlich aus Alkanen, während reine Benzine meist zu 60–70 % aus Alkanen bestehen. In Ölfraktionen ist ihr Gehalt auf 5-20 Gew.-% reduziert.

Gasförmige Alkane. Alkane C 1 - C 4: Methan, Ethan, Propan, Butan und Isobutan sowie 2,2-Dimethylpropan liegen im gasförmigen Zustand bei Null vor.

Erdgase werden aus reinen Gasfeldern gewonnen. Sie bestehen hauptsächlich aus Methan (93 - 99 Gew.-%) mit einer kleinen Beimischung seiner Homologen, Nicht-Kohlenwasserstoff-Komponenten: Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid, Stickstoff und Edelgase (He, Ar usw.). Gase aus Gaskondensatfeldern und Erdölbegleitgasen unterscheiden sich von reinen Gasen dadurch, dass Methan in erheblichen Konzentrationen von seinen gasförmigen Homologen C 2 -C 4 und höher begleitet wird. Daher werden sie Fettgase genannt. Daraus produzieren sie Leichtgasbenzin, das als Zusatz zu handelsüblichem Benzin dient, sowie komprimierte Flüssiggase als Kraftstoff. Ethan, Propan und Butane dienen nach der Trennung als Ausgangsstoffe für Petrochemikalien.

Flüssige Alkane. Alkane von C 5 bis C 15 sind unter normalen Bedingungen Flüssigkeiten, die Teil der Benzin- (C 5 - C 15) und Kerosinfraktionen (C 11 - C 15) von Ölen sind. Untersuchungen haben ergeben, dass flüssige Alkane C 5 – C 9 überwiegend eine normale oder leicht verzweigte Struktur haben.

Feste Alkane, Alkane C 16 und höher sind unter normalen Bedingungen feste Stoffe, die Bestandteil von Erdölparaffinen und Ceresinen sind. Sie kommen in allen Ölen vor, meist in geringen Mengen (bis zu 5 Gew.-%) in gelöstem oder suspendiertem kristallinem Zustand. In paraffinischen und hochparaffinischen Ölen erhöht sich ihr Gehalt auf 10 - 20 Gew.-%.

Abhängig von Tmel. Paraffin wird in weich (unter 45 °C), mittelschmelzend (45–50 °C) und hart (50–60 °C) unterteilt.

Erdölparaffine sind eine Mischung überwiegend aus Alkanen unterschiedlichen Molekulargewichts. Bei der Destillation von Heizöl gelangen feste Alkane C 18 - C 35 mit einem Molekulargewicht von 250 - 500 in die Ölfraktionen. Höher schmelzende Alkane C 36 - C 55 - Ceresine, die sich von Paraffinen durch ihre feinkristalline Struktur und ihr höheres Molekulargewicht unterscheiden (500–700) sind in Teeren konzentriert und haben einen Schmelzpunkt (65–88 °C statt 45–54 °C für Paraffine). Untersuchungen haben ergeben, dass feste Paraffine überwiegend aus Alkanen normaler Struktur bestehen und Ceresine hauptsächlich aus Cycloalkanen und Arenen mit langen Alkylketten normaler und isostrukturierter Struktur bestehen. Ceresine sind auch Teil des natürlichen brennbaren Minerals Ozokerit.

Aus Rohöl wird Paraffin aufgrund der Anwesenheit harziger Substanzen in einem feinkristallinen Zustand freigesetzt, und auch weil im Paraffin enthaltene Ceresinverunreinigungen Öle zurückhalten.

Paraffine und Ceresine sind unerwünschte Bestandteile in der Zusammensetzung von Erdölfraktionen, da sie deren Fließpunkt erhöhen. Sie finden vielfältige technische Anwendungen in vielen Branchen: Elektro- und Funktechnik, Papier, Streichhölzer, Leder, Parfüm, Chemie usw. Sie werden auch bei der Herstellung von Fetten, der Kerzenherstellung usw. verwendet. Eine besonders wichtige moderne Anwendung ist die Verwendung als petrochemischer Rohstoff für die Herstellung synthetischer Fettsäuren, Alkohole, Tenside, Demulgatoren, Waschpulver usw.

1.2. Naphthenische Kohlenwasserstoffe

Naphthenische Kohlenwasserstoffe – Cycloalkane (Cyccane) – sind Bestandteil aller Ölfraktionen, mit Ausnahme von Gasen. Im Durchschnitt enthalten sie in Ölen verschiedener Art 25 bis 80 % der Masse. Benzin- und Kerosinfraktionen von Ölen werden hauptsächlich durch Homologe von Cyclopentan (I) und Cyclohexan (II) repräsentiert, hauptsächlich mit kurzen (C 1 - C 3) Alkyl-substituierten Cyclanen. Hochsiedende Fraktionen enthalten überwiegend polyzyklische kondensierte und seltener nichtkondensierte Naphthene mit 2 – 4 Zyklen mit allgemeiner Summenformel

C p H 2p + 2 - 2Kts, wobei n die Anzahl der Kohlenstoffatome ist, Kts-Anzahl der Zyklanringe.

Polyzyklische Naphthene können durch Homologe von Cyclanen mit gleichen oder unterschiedlichen Ringen verbrückter (III, IV, V), verbundener (VI), isolierter (VII) und kondensierter (VIII, IX, X) Strukturtypen dargestellt werden:

I – Cyclopentan; P – Cyclohexan; III – Bicyclo(3,2,1)octan*; IV -Bicyclo(3,3,1)nonan; V-Bicyclo(2,2,1)heptan; VI – Bicyclo(5,5,0)dodecan; VII - bicyclisches Methyl-o(5,4,0)un-decan; VIII – Bicyclo(3,3,0)octan; IX – Bicyclo(4,3,0)nonan; X – Bicyclo(4,4,0)decan – Decalin

Naphthenische Kohlenwasserstoffe sind die hochwertigsten Bestandteile von Kraftstoffen und Schmierölen. Monozyklische naphthenische Kohlenwasserstoffe verleihen Motorbenzin, Flugzeug- und Dieselkraftstoffen leistungsstarke Eigenschaften und sind ein hochwertigerer Rohstoff in katalytischen Reformierungsprozessen. Als Bestandteil von Schmierölen sorgen Naphthene für eine geringe Viskositätsänderung mit der Temperatur (d. h. einen hohen Ölindex). Bei gleicher Anzahl an Kohlenstoffatomen zeichnen sich Naphthene im Vergleich zu Alkanen durch eine höhere Dichte und vor allem einen niedrigeren Fließpunkt aus.

Die Hauptbestandteile des Öls sind Kohlenstoff und Wasserstoff. Der Gehalt an Kohlenstoff und Wasserstoff in verschiedenen Ölen schwankt innerhalb relativ enger Grenzen und beträgt durchschnittlich 83,5–87 Gew.-% für Kohlenstoff und 11,5–14 Gew.-% für Wasserstoff. Aufgrund seines hohen Wasserstoffgehalts nimmt Öl unter anderen Kaustobiolithen eine Sonderstellung ein. In Humuskohlen beträgt der Wasserstoffgehalt durchschnittlich 5 Gew.-%, in festen Sapropelitformationen 8 Gew.-%. Der erhöhte Wasserstoffgehalt erklärt den flüssigen Zustand des Öls.

Alle Öle enthalten neben Kohlenstoff und Wasserstoff auch Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff. Stickstoff in Ölen von 0,001–0,3 bis 1,8 Gew.-%. Der Sauerstoffgehalt liegt zwischen 0,1 und 1,0 Gew.-%. Bei einigen harzreichen Ölen kann der Wert jedoch höher sein.

Öle unterscheiden sich deutlich im Schwefelgehalt. In den Ölen vieler Schwefellagerstätten sind relativ wenig 0,1–1,0 Gew.-% Schwefel enthalten. Allerdings ist der Anteil schwefelhaltiger Öle mit einem Schwefelgehalt von 1 bis 3 % Gew. V In letzter Zeit ist deutlich gestiegen. Es gibt auch stark geschwefelte Öle mit einem Schwefelgehalt über 3 Gew.-%.

Andere Elemente sind in sehr geringen Mengen in Ölen enthalten, hauptsächlich Metalle (Vanadium, Nickel, Magnesium, Chrom, Titan, Kobalt, Kalium, Kalzium, Natrium usw.). Auch Phosphor und Silizium wurden entdeckt. Der Gehalt dieser Elemente wird in kleinen Bruchteilen eines Prozents ausgedrückt. Germanium wurde in verschiedenen Erdölprodukten mit einem Gehalt von 0,15 – 0,19 g/t gefunden.

Entsprechend der elementaren Zusammensetzung besteht der Großteil der Ölbestandteile aus Kohlenwasserstoffen. Im niedermolekularen Teil des Öls, zu dem wir bedingt Stoffe mit einem Molekulargewicht von nicht mehr als 250–300 und einer Destillation bei 300–350 °C zählen können, sind die Kohlenwasserstoffe mit der einfachsten Struktur vorhanden. Sie gehören zur folgenden homologen Reihe:

C p N 2p+2 – Paraffine, Methankohlenwasserstoffe, Alkane;

C p H 2p – Cycloparaffine, monozyklisches Polymethylen

Kohlenwasserstoffe, Naphthene, Cycane (Alkylcyclopentane und Alkylcyclohexane);

C p H 2p-2 – Dicycloparaffine, bicyclisches Polymethylen

Kohlenwasserstoffe (fünfgliedrig, sechsgliedrig und gemischt);

C p H 2p-4 – Tricycloparaffine, trizyklische Polymethylenkohlenwasserstoffe (fünfgliedrig, sechsgliedrig und gemischt);

C p H 2p-6 – monozyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, Benzolkohlenwasserstoffe, Arene;

C p N 2p-8 – bizyklische gemischte naphthenisch-aromatische Kohlenwasserstoffe;

C p H 2p-12 – bizyklische aromatische Kohlenwasserstoffe.

In der Benzinfraktion sind praktisch nur drei Klassen von Kohlenwasserstoffen vorhanden: Alkane, Zyklane und aromatische Benzolreihen. In Kerosin

und Gasölfraktionen besteht ein erheblicher Anteil aus bi- und trizyklischen Kohlenwasserstoffen.

Ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit ungesättigten Bindungen in der Kette kommen in Rohölen in der Regel nicht vor. Es gibt einige Öle mit einem unbedeutenden Gehalt an ungesättigten Kohlenwasserstoffen (Bradford, USA).

Der niedermolekulare Teil des Öls enthält neben Kohlenwasserstoffen: - Sauerstoffverbindungen - Naphthensäuren, Phenole;

Schwefelverbindungen – Mercaptane, Sulfide, Disulfide, Thiophene;

Stickstoffverbindungen – Pyridinbasen und Amine.

Die Menge all dieser heteroatomaren Substanzen, die innerhalb von 300–350 °C destilliert werden, ist gering, da der Großteil an Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff im hochmolekularen Teil des Öls konzentriert ist.

Bei der Fabrikdestillation von schwefelhaltigen Ölen können sich aufgrund der thermischen Zersetzung komplexer heteroatomarer Verbindungen bis zu 5 Gew.-% in handelsüblichen Leichtdestillaten ansammeln. und niedrigeres Molekulargewicht Schwefelverbindungen.

Bei der Beurteilung des Gehalts an heteroatomaren Verbindungen ist zu berücksichtigen, dass Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff in Schwefel-, Sauerstoff- und Stickstoffverbindungen mit verschiedenen Kohlenwasserstoffresten verbunden sind und 1 Stunde (Gew.) dieser Elemente 10 - 20 Stunden ausmacht (Gew.) von Kohlenstoff und Wasserstoff.

Die chemische Zusammensetzung des hochmolekularen Teils von Öl, zu dem üblicherweise Stoffe gehören, die über 350 °C destillieren, ist wenig untersucht. Es handelt sich um Heizöl, Ölfraktionen und Teer. Das Molekulargewicht der Bestandteile dieses Teils des Öls liegt zwischen 300 und 1000. Dieser Teil des Öls ist ein Stoffgemisch unterschiedlicher Zusammensetzung und Struktur.

Die wichtigsten Arten von Verbindungen, die in dieser Mischung enthalten sind, sind:

Paraffinkohlenwasserstoffe mit hohem Molekulargewicht C p H 2p+2;

Mono- und polyzyklische Cycloparaffinkohlenwasserstoffe mit langen oder kurzen Paraffinseitenketten von C p H 2p bis C p H 2p-10;

Mono- und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe mit Paraffinseitenketten von C p H 2p-6 bis C p H 2p-36;

Gemischte (hybride) polyzyklische naphthenoaromatische Kohlenwasserstoffe mit Paraffinseitenketten von C p H 2p-8 bis C p H 2p-22;

Eine Vielzahl organischer Verbindungen polyzyklischer Hybridnatur, deren Moleküle aus reinen Kohlenstoffringen, Zyklen mit Heteroatomen – Schwefel, Sauerstoff oder Stickstoff – sowie langen oder kurzen Paraffinketten bestehen;

Harz-asphaltene Stoffe – Harze und Asphaltene; Diese komplexesten Erdölsubstanzen zeichnen sich durch eine polyzyklische Struktur und die obligatorische Anwesenheit von Sauerstoff aus; außerdem enthalten sie den Großteil an Stickstoff und Metallen; Der Harzgehalt einiger Öle erreicht 30-40 Gew.-%.

Die wichtigsten Arten von Verbindungen, aus denen Öl besteht. Paraffinkohlenwasserstoffe. Kohlenwasserstoffe dieser Klasse organischer Verbindungen kommen in allen Ölen vor und sind einer ihrer Hauptbestandteile. Sie sind ungleichmäßig auf die Fraktionen verteilt und konzentrieren sich in Ölgasen und Benzin-Kerosin-Fraktionen. In Öldestillaten sinkt ihr Gehalt stark. Einige Öle zeichnen sich durch das völlige Fehlen von Paraffinen in hochsiedenden Fraktionen aus.

Die gasförmigen Kohlenwasserstoffe Methan, Ethan, Propan, Butan, Isobutan und 2,2-Dimethylpropan liegen unter normalen Bedingungen in gasförmigem Zustand vor. Sie alle sind Bestandteil von Natur- und Erdölbegleitgasen.

Gase aus Ölfeldern werden Erdölbegleitgase genannt. Diese Gase sind im Öl gelöst und werden aus diesem freigesetzt, wenn sie an die Oberfläche gelangen. Die Zusammensetzung von Erdölbegleitgasen unterscheidet sich von trockenen Gasen durch den Gehalt an Ethan, Propan, Butanen und höheren Kohlenwasserstoffen.

Flüssige Kohlenwasserstoffe. Aufgrund ihrer Siedepunkte müssen Kohlenwasserstoffe von Pentan bis Decan und alle ihre Isomere bei der Öldestillation in das Benzindestillat gelangen.

Feste Kohlenwasserstoffe. Feste Paraffine in Ölen liegen in gelöstem oder suspendiertem kristallinem Zustand vor. In paraffinischen und hochparaffinischen Ölen erhöht sich ihr Gehalt auf 10-20 Gew.-%. Bei der Destillation von Heizöl gelangen Paraffine der Zusammensetzung C 18 -C 35 in die Ölfraktionen. Höher schmelzende Kohlenwasserstoffe C 36 -C 53 – Ceresine – sind in Teeren konzentriert.

Das Vorhandensein fester Kohlenwasserstoffe in Schmier- und Spezialölen ist nicht akzeptabel, da sie den Stockpunkt erhöhen und die Beweglichkeit von Ölen bei niedrigen Temperaturen verringern. Daher werden Öle einer besonderen Reinigung – dem Entparaffinieren – unterzogen.

Methankohlenwasserstoffe gehören zur Reihe С„Н 2п+2 und nehmen unter den Erdölkohlenwasserstoffen einen äußerst wichtigen Platz ein. Somit bestehen Erdgase ausschließlich aus Methan-Kohlenwasserstoffen und meist fast ausschließlich aus Methan selbst. Leichte Anteile aller flüssigen Öle bestehen ebenfalls fast ausschließlich aus Methankohlenwasserstoffen. Zwar nimmt der Gehalt an Methankohlenwasserstoffen in ihnen mit zunehmendem durchschnittlichen Molekulargewicht der Ölfraktionen stark ab. In den mittleren Fraktionen, die im Bereich von 200–300 °C verdampfen, enthalten Methankohlenwasserstoffe normalerweise nicht mehr als 25–33 %, und bei 500 °C werden die Methankohlenwasserstoffe des Öls fast vollständig eliminiert. In höheren Erdölanteilen sind Methankohlenwasserstoffe feste Stoffe – Paraffin und teilweise Ceresin. Darüber hinaus haben Seitenketten von Methanradikalen großen Einfluss auf die Struktur und Eigenschaften komplexer Polymethylen-, Aromaten- und sogenannter Hybridkohlenwasserstoffe.

ABSCHLUSS: Bestimmte Öle können mehr oder weniger Methankohlenwasserstoffe enthalten. Im Allgemeinen ist es offensichtlich, dass Methankohlenwasserstoffe die Basis der meisten Erdgase und leichten Fraktionen flüssiger Öle bilden, was besondere Aufmerksamkeit verdient, da diese Komponenten in größtem Umfang die Ausgangsstoffe für die moderne organische und petrochemische Synthese sind.

Naphthenisch.

Cycloalkane (C p H 2p) – naphthenische Kohlenwasserstoffe – sind Bestandteil aller Ölfraktionen, außer Gasen. Im Durchschnitt enthalten sie in Ölen verschiedener Art 25 bis 80 % der Masse. Benzin- und Kerosinfraktionen werden hauptsächlich durch Homologe von Cyclopentan und Cyclohexan repräsentiert, hauptsächlich mit kurzen (C 1 - C 3) Alkyl-substituierten Cyclanen. Hochsiedende Fraktionen enthalten überwiegend polyzyklische Homologe von Cyclanen mit 2 - 4 gleichen oder verschiedenen Cyclanen verbundener oder kondensierter Struktur. Die Verteilung von Cyclanen auf die Ölfraktionen ist sehr unterschiedlich. Ihr Gehalt nimmt mit zunehmender Schwere der Fraktionen zu und sinkt nur in den am höchsten siedenden Ölfraktionen. Es lässt sich folgende Verteilung der Cyclan-Isomere feststellen: Unter den C 7 -Cyclopentanen überwiegen 1,2- und 1,3-Dimethyl-substituierte; C 8 - Cyclopentane sind überwiegend trimethylsubstituiert; Unter den Alkylcyclohexanen ist der überwiegende Anteil di- und trimethylsubstituiert, die kein quartäres Kohlenstoffatom enthalten.

Unter naphthenischen Kohlenwasserstoffen wurden nicht nur monozyklische, sondern auch polyzyklische Polymethylenkohlenwasserstoffe erdölischen Ursprungs verstanden.

Naphthene sind Bestandteil aller Öle und in allen Fraktionen vorhanden. Ihr Gehalt nimmt mit zunehmender Schwere der Fraktionen zu. Lediglich in den am höchsten siedenden Ölfraktionen nimmt ihr Anteil aufgrund einer Zunahme aromatischer Strukturen ab.

Monocyclische Naphthene werden durch Cyclopentan- und Cyclohexanstrukturen repräsentiert. Mehr als 80 einzelne Vertreter dieser Klasse von Kohlenwasserstoffen der Zusammensetzung C 5 -C 12 wurden in Benzin- und Kerosinfraktionen gefunden. In Ölen sind in relativ großen Mengen enthalten: Methylcyclohexan, Cyclohexan, Methylcyclopentan und einige Dimethylhomologe von Cyclopentan. Cycloheptan und Methylcycloheptan wurden in geringen Mengen gefunden. In Fraktionen über 200 °C gibt es bicyclische und polycyclische Naphthene mit einer Zyklenzahl von maximal sechs.

ABSCHLUSS: Naphthenische Kohlenwasserstoffe sind die hochwertigsten Bestandteile von Kraftstoffen und Schmierölen. Monozyklische naphthenische Kohlenwasserstoffe verleihen Motorenbenzinen, Flugzeug- und Dieseltreibstoffen leistungsstarke Eigenschaften und sind hochwertigere Rohstoffe in katalytischen Reformierungsprozessen.

Aromatische Kohlenwasserstoffe.

Arenen werden in Öl als monozyklisch und polyzyklisch dargestellt. Typischerweise enthalten Öle 15–20 % Arene. In aromatischen (harzigen) Ölen erreicht ihr Gehalt 35 %. Abhängig von der Verteilung der aromatischen Kohlenwasserstoffe auf die Ölfraktionen können sie in drei Gruppen eingeteilt werden:

naphthenisch-aromatisch – Öle, deren aromatische Kohlenwasserstoffe (hauptsächlich polyzyklisch) in höheren Fraktionen konzentriert sind. Dabei handelt es sich um schwere Teeröle mit einer Dichte > 0,9;

naphthenisch – Öle, deren aromatische Kohlenwasserstoffe hauptsächlich in den mittleren Fraktionen konzentriert sind. Die Dichte solcher Öle beträgt 0,85–0,9;

3) Paraffinöle – Öle, deren aromatische Kohlenwasserstoffe in leichten Fraktionen konzentriert sind (bis zu 300 °C).

Fraktionen bis 200°C (Benzinfraktionen) enthalten ausschließlich Benzolhomologe. Alle Benzolhomologen wurden in Ölen gefunden, einschließlich C9. Monosubstituierte Benzolhomologe mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen in der Seitenkette sind selten. Am häufigsten sind Toluol, Ethylbenzol, Xylole (m-Xylol ist thermodynamisch stabiler), dann Trimethylbenzole, gefolgt von Cumol, Propylbenzol und Methylethylbenzol.

In Fraktionen von 200-350°C überwiegen Alkylbenzole, überwiegend zwei- und dreifach substituiert, deren Moleküle Methylgruppen und eine Alkylgruppe der Zusammensetzung C 7 -Cg enthalten. Diese Fraktionen enthalten neben Benzolhomologen auch Naphthalinhomologe (Mono-, Bi-, Tri- und Tetramethylnaphthaline). Es wurden auch Homologe von Biphenyl gefunden. Naphthalin ist selten.

Fraktionen >350°C enthalten neben höheren Homologen von Benzol und Homologen von Naphthalin auch Diarylalkane – Kohlenwasserstoffe, in deren Molekülen

Isolierte aromatische Kerne sind an eine Kohlenwasserstoffbrücke gebunden, zum Beispiel:

Die höheren Fraktionen enthalten auch geringe Mengen an Homologen polyzyklischer Kohlenwasserstoffe mit kondensierten Ringen, wie zum Beispiel:

Der Hauptteil dieser Kohlenwasserstoffe ist in Teer konzentriert. Kohlenwasserstoffe mit gemischter Struktur sind in den höheren Fraktionen von Ölen weit verbreitet, deren Moleküle neben Aromaten auch Aromaten enthalten

In Ölen wurden viele engste Homologe von Benzol mit einem, zwei, drei und vier Substituenten im Kern gefunden. Der Substituent ist am häufigsten ein Methylrest; das Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen wie Isopropylbenzol (Cumol), Propylbenzol, Butylbenzol, Diethylbenzol und Homologen mit verschiedenen Substituenten in den Seitenketten wurde nachgewiesen.

In den mittleren Erdölfraktionen (200–350 °C) sind neben Benzolderivaten auch Naphthalin und seine nächsten Homologen vorhanden, d.h. bizyklische kondensierte aromatische Kohlenwasserstoffe.

In höheren Ölfraktionen wurden komplexere polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe mit drei, vier und fünf kondensierten Ringen gefunden. Sie sind Homologe von Naphthalin, Biphenyl, Acenaphthen, Anthracen, Phenanthren, Pyren, Benzanthracen, Chrysen, Phenanthren und Perylen.

Das Vorhandensein aromatischer Kohlenwasserstoffe in Benzin ist äußerst wünschenswert, da diese über eine hohe Oktanzahl verfügen. Im Gegenteil, ihre Präsenz in erheblichen Mengen in Dieselkraftstoffe(mittlere Ölanteile) verschlechtert den Kraftstoffverbrennungsprozess. Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe mit kurzen Seitenketten, die bei der Öldestillation in die Ölfraktionen gelangen, müssen im Reinigungsprozess entfernt werden, da sich ihre Anwesenheit nachteilig auf die Leistung von Schmierölen auswirkt. Einzelne aromatische Kohlenwasserstoffe: Benzol, Toluol, Xylole, Ethylbenzol, Isopropylbenzol und Naphthalin sind wertvolle Rohstoffe für viele petrochemische und organische Syntheseprozesse.

Kohlenwasserstoffe mit gemischter Struktur. Ein erheblicher Teil der Erdölkohlenwasserstoffe weist eine Misch- oder Hybridstruktur auf. Das bedeutet, dass die Moleküle solcher Kohlenwasserstoffe unterschiedliche Strukturelemente enthalten: aromatische Ringe, fünf- und sechsgliedrige Cycloparaffinringe sowie aliphatische Paraffinketten.

Ölfraktionen bestehen fast ausschließlich aus Kohlenwasserstoffen gemischter Struktur. Sie können in drei Typen unterteilt werden: Paraffin-Cycloparaffin; paraffinaromatisch; Paraffin-Cycloparaffin-aromatisch.

Sauerstoffverbindungen. Der Großteil des im Öl enthaltenen Sauerstoffs ist in harzigen Substanzen enthalten und nur etwa 10 % davon stammen aus sauren organischen Verbindungen – Carbonsäuren und Phenolen. In Ölen gibt es nur sehr wenige neutrale Sauerstoffverbindungen. Unter den sauren Verbindungen wiederum überwiegen Verbindungen, die durch das Vorhandensein einer Carboxylgruppe gekennzeichnet sind – Erdölsäuren.

Unter ihnen überwiegen Säuren mit Isostruktur, darunter Isoprenoidsäuren und solche mit einer geraden Anzahl von Kohlenstoffatomen. Carbonsäuren – Derivate monozyklischer Naphthene mit der allgemeinen Formel C p H 2p-1 COOH oder C p H 2p – 2 O 2 werden Naphthensäuren genannt.

Von allen Sauerstoffverbindungen des Öls sind nur die Naphthensäuren und ihre Naphthenatsalze von industrieller Bedeutung, die über gute Reinigungseigenschaften verfügen. Abfälle aus der alkalischen Reinigung von Erdöldestillaten – Seifennaft – werden bei der Herstellung von Waschmitteln für die Textilproduktion verwendet.

Technische Erdölsäuren (Asidol), isoliert aus Kerosin und Leichtöldestillaten, werden als Lösungsmittel für Harze, Gummi- und Anilinfarbstoffe, zum Imprägnieren von Schwellen, zum Benetzen von Wolle usw. verwendet. Natrium- und Kaliumsalze von Naphthensäuren dienen als Demulgatoren für die Ölentwässerung .

Schwefelverbindungen. Schwefel ist das häufigste Heteroelement in Ölen und Erdölprodukten. Sein Gehalt in Ölen reicht von Hundertstel bis 5-6 Gew.-%. seltener bis zu 14 % Gew. Öle aus der Ural-Wolga-Region und Sibirien sind reich an schwefelhaltigen Verbindungen: Der Schwefelgehalt im Arlan-Öl beträgt bis zu 3,0 Gew.-% und in Ust-Balyk bis zu 1,8 Gew.-%. Unter den ausländischen Ölen sind die Öle mit dem höchsten Schwefelgehalt: Albanisch (5–6 % Gew.), Ebano-Panuco (Mexiko, 5,4 % Gew.), Rosel Point (USA – bis zu 14 % Gew.). Im letzteren Fall sind fast alle Ölverbindungen schwefelhaltig.

Die Verteilung des Schwefels auf die Fraktionen hängt von der Art des Öls und der Art der Schwefelverbindungen ab. Ihr Gehalt steigt in der Regel vom Niedrig- zum Hochsieder an und erreicht im Rückstand aus der Vakuumdestillation von Ölteer ein Maximum. In Ölen wurden folgende Arten schwefelhaltiger Verbindungen identifiziert:

Elementarer Schwefel und Schwefelwasserstoff sind keine direkten Organoschwefelverbindungen, sondern entstehen durch deren Zerstörung;

Mercaptan-Thiole, die wie Schwefelwasserstoff saure Eigenschaften und die stärkste korrosive Wirkung haben;

Aliphatische Sulfide (Thioester) sind bei niedrigen Temperaturen neutral, aber thermisch nicht stabil und zersetzen sich beim Erhitzen über 130–160 °C unter Bildung von Schwefelwasserstoff und Mercaptanen;

Mono- und polyzyklische Sulfide sind thermisch am stabilsten.

Schwefelwasserstoff kommt in Erdölen seltener und in deutlich geringeren Mengen vor als in Erdgasen, Gaskondensaten und Ölen

Mercaptane (Thiole) haben die Struktur RSH, wobei R ein Kohlenwasserstoffsubstituent aller Art (Alkane, Cyclane, Arene, Hybride) mit unterschiedlichem Molekulargewicht ist. Der Siedepunkt der einzelnen Alkylmercaptane C 1 -C 6 beträgt 6–140 °C bei Atmosphärendruck. Sie haben einen sehr unangenehmen Geruch. Diese Eigenschaft wird in der Praxis der Gasversorgung von Städten und Dörfern genutzt, um vor einer Störung der Gasleitung zu warnen. Ethylmercaptan wird als Geruchsstoff für Haushaltsgase verwendet.

Basierend auf dem Gehalt an Thiolen werden Öle in Mercaptan- und Nicht-Mercaptan-Öle unterteilt. Mercaptane kommen in ungewöhnlich hohen Konzentrationen in Gaskondensaten und Ölen des kaspischen Tieflandes vor. Somit machen Mercaptane in der 40–200 °C warmen Fraktion des Orenburger Gaskondensats 1 % der 1,24 % Masse aus. Gesamtschwefel. Es wurde folgendes Muster entdeckt: Mercaptanschwefel in Ölen und Gaskondensaten konzentriert sich hauptsächlich in den Kopffraktionen.

Elementarer Schwefel, Schwefelwasserstoff und Mercaptane sind als sehr aggressive Schwefelverbindungen die unerwünschtesten Bestandteile von Ölen. Sie müssen bei den Reinigungsprozessen aller kommerziellen Erdölprodukte vollständig entfernt werden.

Sulfide (Thioether) machen den Großteil der Schwefelverbindungen in Kraftstofffraktionen von Öl aus (50 bis 80 Gew.-% des gesamten Schwefels in diesen Fraktionen). Erdölsulfide werden in zwei Gruppen eingeteilt: Dialkylsulfide (Thioalkane) und zyklische Dialkylsulfide RSR“ (wobei R und R“ Alkylsubstituenten sind). Thialkane kommen hauptsächlich in paraffinischen Ölen und zyklischen Ölen vor – in naphthenischen und naphthenaromatischen Ölen. Thioalkane C 2 -C 7 haben niedrige Temperaturen Sieden (37-150°C) und gelangen bei der Destillation von Öl in Benzinfraktionen. Mit steigendem Siedepunkt der Ölfraktionen nimmt die Menge an Thioalkanen ab und sie sind in Fraktionen über 300 °C praktisch nicht vorhanden. In einigen leichten und mittleren Ölfraktionen wurden RSSR-Disulfide in geringen Mengen gefunden (weniger als 15 Gew.-% des gesamten Schwefels in diesen Fraktionen). Beim Erhitzen bilden sie Schwefel, Schwefelwasserstoff und Mercaptane.

Monozyklische Sulfide sind fünf- oder sechsgliedrige Heterozyklen mit einem Schwefelatom. Darüber hinaus wurden in Ölen polyzyklische Sulfide und ihre verschiedenen Homologen identifiziert.

In der Mittelfraktion vieler Öle überwiegen Thiocyclane. Unter den Thiocyclanen sind monozyklische Sulfide meist häufiger anzutreffen. Bei der Öldestillation gelangen polyzyklische Sulfide überwiegend in Ölfraktionen und werden in Ölrückständen konzentriert.

Alle schwefelhaltigen Erdölverbindungen, mit Ausnahme niedermolekularer Mercaptane, sind bei niedrigen Temperaturen chemisch neutral und haben ähnliche Eigenschaften wie Arene. Sie haben aufgrund der geringen Effizienz der Methoden zu ihrer Isolierung aus Ölen noch keine industrielle Anwendung gefunden. In begrenzten Mengen werden Sulfide aus den mittleren (Kerosin-)Fraktionen einiger Öle isoliert und anschließend zu Sulfonen und Sulfonsäuren oxidiert. Schwefelverbindungen in Ölen werden derzeit nicht extrahiert, sondern durch Hydrierungsprozesse zerstört. Der entstehende Schwefelwasserstoff wird in elementaren Schwefel oder Schwefelsäure umgewandelt. Zur gleichen Zeit in letzten Jahren In vielen Ländern der Welt werden großtechnische Verfahren zur Synthese erdölähnlicher Schwefelverbindungen von großem Wert entwickelt und intensiv eingeführt. Unter ihnen sind Mercaptane von größter industrieller Bedeutung. Methylmercaptan wird bei der Herstellung von Methionin, einem Geruchsstoff für Brenngase, verwendet.

Thiole C 1 -C 4 sind Rohstoffe für die Synthese von Agrochemikalien und werden zur Aktivierung (Schwefelung) einiger Katalysatoren bei der Ölraffinierung verwendet. Thiole von Butylmercaptan bis Octadecylmercaptan werden bei der Herstellung von Additiven für Schmier- und Transformatorenöle, für Schneid- und Kühlemulsionen zur Kaltbearbeitung von Metallen, bei der Herstellung von Waschmitteln und Inhaltsstoffen für Gummimischungen verwendet. Thiole C 8 -C 16 sind: Regulatoren radikalischer Polymerisationsprozesse bei der Herstellung von Latices, Kautschuken und Kunststoffen. Tertiäres Dodecylmercaptan und normales Dodecylmercaptan werden am häufigsten als Polymerisationsregulatoren verwendet. Mercaptane werden für die Synthese von Flotationsreagenzien, Fotomaterialien, Spezialfarbstoffen, Kosmetika, Pharmakologie und vielen anderen Bereichen verwendet.

Sulfide dienen als Komponenten bei der Synthese von Farbstoffen; ihre Oxidationsprodukte – Sulfoxide, Sulfone und Sulfonsäuren – werden als wirksame Extraktionsmittel seltener Metalle und Flotationsreagenzien polymetallischer Erze, Weichmacher und biologisch aktiver Substanzen verwendet. Der Einsatz von Sulfiden und deren Derivaten als Bestandteile von Raketentreibstoffen, Insektiziden, Fungiziden, Herbiziden, Weichmachern, Komplexbildnern etc. ist vielversprechend. In den letzten Jahren hat der Einsatz von Polyphenylensulfid-Polymeren stark zugenommen. Sie zeichnen sich durch eine gute thermische Stabilität und die Fähigkeit aus, hervorragende mechanische Eigenschaften beizubehalten hohe Temperaturen, hohe chemische Beständigkeit und Kompatibilität mit verschiedenen Füllstoffen. Harte Beschichtungen aus Polyphenylsulfid lassen sich leicht auf Metall auftragen und bieten einen zuverlässigen Korrosionsschutz, der bereits von der ausländischen petrochemischen Industrie aufgegriffen wurde, wo es einen Polyphenylsulfid-„Boom“ gibt. Es ist auch wichtig zu betonen, dass in diesem Polymer fast ein Drittel der Masse aus Schwefel besteht.

Thiophen und 2-Methylthiophen sind wirksame Entferner von Manganverbindungen aus Vergasermotoren, wenn Cyclopentadienylcarbonylmangan als Antiklopfmittel verwendet wird. Derzeit wird dieses Antiklopfmittel in großem Umfang in den Vereinigten Staaten verwendet, wo etwa 40 % des bleifreien Benzins bleifreie Antiklopfmittel enthalten.

Angesichts des Vorhandenseins erheblicher Ressourcen an schwefelhaltigen Verbindungen in Ölen ist das Problem ihrer Gewinnung und rationellen Nutzung in der Volkswirtschaft äußerst relevant.

Stickstoffverbindungen enthalten in Ölen im Durchschnitt nicht mehr als 2-3 Gew.-%. und maximal (bei harzreichen Ölen) bis zu 10 % der Masse. Der größte Teil des Stickstoffs ist in schweren Fraktionen und Restprodukten konzentriert.

Harzasphaltene Stoffe (RAS) sind in Schwerölrückständen (HOR) konzentriert – Heizöl, Halbteer, Teer, Bitumen, Crackrückstände usw. Der Gesamtgehalt an RAS in Ölen liegt je nach Art und Dichte zwischen ein Bruchteil eines Prozents bis 45 % der Masse. und in TNO erreicht es bis zu 70 % der Masse. Junge Öle der naphthenisch-aromatischen und aromatischen Typen sind am reichsten an CAB.

CABs sind ein komplexes Mehrkomponentengemisch aus hochmolekularen Kohlenwasserstoffen und Heteroverbindungen, die im Molekulargewicht ausschließlich polydispers sind und neben Kohlenstoff und Wasserstoff auch Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff und Metalle wie Vanadium, Nickel, Eisen, Molybdän usw. enthalten. Die Isolierung einzelner CAAs aus Ölen und festen Abfällen ist äußerst schwierig. Ihre molekulare Struktur ist noch nicht genau geklärt. Der aktuelle Wissensstand und die Möglichkeiten instrumenteller physikalisch-chemischer Forschungsmethoden ermöglichen es uns nur, eine probabilistische Vorstellung von der strukturellen Organisation zu geben, die Menge an kondensierten naphthenaromatischen und anderen Eigenschaften zu bestimmen und durchschnittliche statistische Modelle hypothetischer Harzmoleküle zu erstellen und Asphaltene.

In der Praxis der Untersuchung der Zusammensetzung und Struktur chemischer Rückstände aus Erdöl, Kohle und Koks wird häufig die Richardson-Lösungsmittelmethode verwendet, die auf der unterschiedlichen Löslichkeit von Gruppenkomponenten in organischen Lösungsmitteln (schwach, mittel und stark) basiert. Basierend auf dieser Funktion werden folgende bedingte Gruppenkomponenten unterschieden:

Löslich in niedermolekularen (schwachen) Lösungsmitteln (Isooctan, Petrolether) – Ölen und Harzen.

Harze werden aus Maltenen durch Adsorptionschromatographie (an Kieselgel oder Aluminiumoxid) extrahiert;

Unlöslich in Alkanen mit niedrigem Molekulargewicht C 5 -C 8, aber löslich in Toluol und Tetrachlorkohlenstoff - Asphaltenen;

Unlöslich in Benzin, Toluol und Tetrachlorkohlenstoff, aber löslich in Schwefelkohlenstoff und Chinolin - Carbenen;

In keinem Lösungsmittel löslich sind Carboide.

Öle und natives Schweröl enthalten keine Carbene und Carboide (d. h. sie unterliegen keiner thermischen Zerstörung). Unter dem Begriff „Öle“ versteht man üblicherweise hochmolekulare Kohlenwasserstoffe mit einem Molekulargewicht von 300-500 in gemischter (hybrider) Struktur. Mittels chromatographischer Trennung werden paraffin-naphthenische und aromatische Kohlenwasserstoffe aus Ölfraktionen isoliert, darunter leichte (monozyklische), mittlere (bizyklische) und polyzyklische (drei oder mehr zyklische) Fraktionen. Die wichtigsten sind Harze und Asphaltene, die oft als koksbildende Komponenten bezeichnet werden und komplexe technologische Probleme bei der Verarbeitung fester Abfälle verursachen. Harze – viskose, sesshafte Flüssigkeiten oder amorph Feststoffe von dunkelbrauner bis dunkelbrauner Farbe mit einer Dichte von etwa eins oder etwas mehr. Es handelt sich um planar kondensierte Systeme mit 5–6 Ringen aromatischer, naphthenischer und heterozyklischer Struktur, die durch aliphatische Strukturen verbunden sind. Asphaltene sind amorphe, aber kristallartige Feststoffe von dunkelbrauner oder schwarzer Farbe mit einer Dichte von etwas mehr als eins. Beim Erhitzen schmelzen sie nicht, sondern gehen bei einer Temperatur von etwa 300 °C in einen plastischen Zustand über und zersetzen sich bei höheren Temperaturen unter Bildung gasförmiger und flüssiger Stoffe und eines festen Rückstands – Koks. Im Gegensatz zu Harzen bilden sie räumlich verdichtete kristallartige Strukturen. Die bedeutendsten Unterschiede zwischen Harzen und Asphaltenen zeigen sich in grundlegenden Indikatoren wie der Löslichkeit in Alkanen mit niedrigem Molekulargewicht, dem C:H-Verhältnis, molekulare Masse.

Harze bilden in Ölen und Kraftstoffdestillaten echte Lösungen, und Asphaltene in HFO liegen in einem kolloidalen Zustand vor. Die Lösungsmittel für Asphaltene in Ölen sind aromatische Kohlenwasserstoffe und Harze. Dank intermolekularer Wechselwirkungen können Asphaltene Assoziate – supramolekulare Strukturen – bilden. Der Grad ihrer Assoziation wird stark von der Umgebung beeinflusst. Somit liegen Asphaltene bei geringen Konzentrationen in Benzol und Naphthalin (weniger als 2 bzw. 16 Gew.-%) in einem molekularen Zustand vor. Bei höheren Konzentrationen in der Lösung entstehen Assoziate, die aus einer großen Anzahl von Molekülen bestehen. Es ist die Fähigkeit, Assoziationen zu bilden, die für die Diskrepanz von 1-2 Größenordnungen in den Ergebnissen der Bestimmung des Molekulargewichts von Asphaltenen verantwortlich ist, abhängig von der Methode ihrer Bestimmung.

Struktur und Eigenschaften von Asphaltenen hängen maßgeblich von der Herkunft von TNO ab. So zeichnen sich Asphaltene aus Rückständen zerstörerischen Ursprungs im Vergleich zu nativen „losen“ Asphaltenen durch ein geringeres Molekulargewicht, eine bevorzugte Kondensation in der Ebene, eine geringere Anzahl und Länge aliphatischer Strukturen und damit eine größere Kompaktheit aus (und haben eine geringere Viskosität).

Das Verhältnis von Harzen zu Asphaltenen in Ölen und festen Abfällen schwankt stark – (7–9):1 bei Direktdestillationsrückständen bis (1–7):1 bei oxidierten Rückständen (Bitumen).

Carbene und Carboide treten im TNO thermodestruktiver Prozesse auf.

Carbene sind lineare Polymere aus Asphaltenmolekülen mit einem Molekulargewicht von (100-185) Tausend, die nur in Schwefelkohlenstoff und Chinolin löslich sind.

Karboide sind ein vernetztes dreidimensionales Polymer (Kristallit) und daher in keinem der bekannten organischen Lösungsmittel löslich.

Alle CABs beeinträchtigen die Qualität von Schmierölen (verschlechtern die Farbe, erhöhen die Kohlenstoffbildung, verringern die Schmierfähigkeit usw.) und müssen entfernt werden. Als Bestandteil von Erdölbitumen haben sie eine Reihe wertvoller Eigenschaften technische Eigenschaften und geben Sie ihnen Eigenschaften, die eine breite Verwendung ermöglichen. Hauptanwendungsbereiche: Straßenbeläge, Abdichtungsmaterialien, im Bauwesen, Herstellung von Dachprodukten, Bitumen-Asphalten-Lacke, Kunststoffe, Pech, Koks, Bindemittel für die Kohlebrikettierung, Pulverionenaustauscher usw.

Die Klassifizierung neutraler harziger Stoffe erfolgt nach ihrem Verhältnis zu verschiedenen Lösungsmitteln. Auf dieser Grundlage ist es üblich, folgende Gruppen zu unterscheiden:

Neutrale Harze, löslich in Leichtbenzin (Petrolether), Pentan, Hexan;

Asphaltene, unlöslich in Petrolether, aber löslich in heißem Benzol;

Carbene, teilweise nur in Pyridin und Schwefelkohlenstoff löslich;

Carboide sind Substanzen, die praktisch in nichts löslich sind.

Harze haben eine starke Färbefähigkeit. Die dunkle Farbe von Destillaten, wie z. B. Rohöl, ist hauptsächlich auf das Vorhandensein neutraler Harze zurückzuführen. Besonderheit Neutralharze – ihre Fähigkeit, sich unter dem Einfluss von Faktoren wie Erhitzen, Behandlung mit Adsorptionsmitteln oder Schwefelsäure zu Asphaltenen zu verdichten. Besonders leicht gelingt dieser Vorgang bei Erwärmung und gleichzeitigem Einblasen von Luft.

Asphaltene sind die heteroorganischen Erdölverbindungen mit dem höchsten Molekulargewicht. Asphatene sind optisch pulverförmige Substanzen von brauner oder schwarzer Farbe. Ihre relative Dichte liegt über eins, das Molekulargewicht beträgt etwa 2000. Hinsichtlich der Elementzusammensetzung unterscheiden sich Asphaltene von Neutralharzen durch einen geringeren Gehalt an Wasserstoff und einen höheren Gehalt an Kohlenstoff und Heteroatomen.

Alle CABs beeinträchtigen die Qualität von Schmierölen und müssen entfernt werden. Als Bestandteil von Erdölbitumen verfügen sie über eine Reihe wertvoller technischer Eigenschaften. Die Haupteinsatzgebiete sind: Straßenbeläge, Abdichtungsmaterialien, Herstellung von Dachprodukten, Koks.

Neutralharze und Asphaltene sind komplexe Mischungen hochmolekularer heteroatomarer Verbindungen. Sie unterscheiden sich im Molekulargewicht, der Elementzusammensetzung und dem Grad der Ungesättigtheit. In der allgemeinen Formel (ohne Heteroatome) C n H 2 n - x liegt der x-Wert in neutralen Harzen im Bereich von 10–34 und für Asphaltene kann er 100–120 erreichen.

ABSCHLUSS: Wenn man die Gruppe der chemischen Zusammensetzung von Öl betrachtet, kann Öl grob in zwei Teile von Verbindungen unterteilt werden: bei etwa 360 °C siedend, hauptsächlich bestehend aus Kohlenwasserstoffen und nur einem kleinen Teil aus heteroatomaren Verbindungen (Sauerstoff – Phenole, Naphthensäuren; Schwefel – Mercaptane, Sulfide, Disulfide, Thiophene; stickstoffhaltige Pyridinbasen und Imine), die über 360 ° C sieden und hauptsächlich aus heteroatomaren Verbindungen bestehen, die O-, S- und N-Moleküle enthalten, und in geringerem Maße aus Kohlenwasserstoffen (Paraffine, Hybridkohlenwasserstoffe). ).

Fragen zum Selbsttest

Welche Zusammensetzung haben paraffinische Kohlenwasserstoffe im Erdöl?

Welche Strukturen haben monozyklische Naphthene im Öl?

3. Warum sind Naphthene wünschenswerte Bestandteile in Kraftstoffen und Schmierölen?

4. Welche Arene kommen in Ölen vor?

5. Welche Ölfraktionen bestehen fast ausschließlich aus Kohlenwasserstoffen gemischter Struktur?

Welche Verbindungsklassen sind sauerstoffhaltige Verbindungen im Öl?

Wie verteilt sich Schwefel auf die Ölfraktionen?

Was sind Erdölstickstoffverbindungen?

Was sind Harze?

10. Die Hauptanwendungsgebiete von Harz-Asphalt-Stoffen.

11. Was sind Asphaltene in ihrer Kohlenwasserstoffzusammensetzung?

Herkunft des Öls

Eigenschaften von Öl

Physikalische Eigenschaften

Durchschnittliches Molekulargewicht

Dichte

leicht th, 0,831-0,860 - Durchschnitt, über 0,860 - schwer.

(normalerweise > Fraktionszusammensetzung

Kristallisationstemperatur Paraffin leichte Fraktionen

Viskosität FraktionszusammensetzungÖl und seine Temperatur

Spezifische Wärme 1,7-2,1 kJ/(kg∙K).

43,7–46,2 MJ/kg.

2,0-2,5

von bis .

Flammpunkt

Chemische Zusammensetzung

Allgemeine Zusammensetzung

Öl ist ein Gemisch aus etwa 1000 einzelnen Stoffen, die meisten davon sind flüssige Kohlenwasserstoffe (> 500 Stoffe oder meist 80–90 Gew.-%) und heteroatomare organische Verbindungen (4–5 %), hauptsächlich Schwefel (etwa 250 Stoffe), stickstoffhaltige ( >

Kohlenwasserstoffzusammensetzung

Paraffin naphthenisch (10-20, seltener 35%) und mit gemischt

Erdölgeologie

Die ölhaltigen Gesteine ​​haben eine relativ hohe Porosität und eine ausreichende Durchlässigkeit für die Gewinnung. Gesteine, die eine freie Bewegung und Ansammlung von Flüssigkeiten und Gasen ermöglichen, werden als Reservoire bezeichnet. Die Porosität von Lagerstätten hängt vom Grad der Kornsortierung, ihrer Form und Platzierung sowie vom Vorhandensein von Zement ab. Die Permeabilität wird durch die Größe der Poren und ihre Konnektivität bestimmt. Die wichtigsten Ölreservoirs sind Sande, Sandsteine, Konglomerate, Dolomite, Kalksteine ​​und andere hochpermeable Gesteine, die zwischen Gesteinen mit geringer Permeabilität wie Ton oder Gips eingebettet sind. Unter günstigen Bedingungen können Lagerstätten zerklüftetes metamorphes und magmatisches Gestein sein, das sich in der Nähe von ölhaltigem Sedimentgestein befindet.

Verschiedene ArtenÖlvorkommen in hydraulisch offenen (1-3) und geschlossenen (4-6) Fallen: 1 - Schichten von Öl- und Gasölvorkommen; 2 – massive gewölbte Gasöllagerstätte; 3 - Ölablagerung in einem Paläoreliefvorsprung, primär (z. B. ein Riff) oder sekundär (erosiv); 4 - Ölreservoir, abgeschirmt durch stratigraphische Diskordanz; 5 - Öllagerstätte in der Falle der primären (gesichtsseitigen, lithologischen) Abschnürung des Reservoirs; 6 - tektonisch abgeschirmte Öllagerstätte; a - Öl; b - Gas; c - Wasser.

Oftmals nimmt eine Öllagerstätte nur einen Teil einer Lagerstätte ein und daher kommt es je nach Art der Porosität und dem Grad der Zementierung des Gesteins (Heterogenität der Lagerstätte) zu unterschiedlichen Graden der Ölsättigung der einzelnen Abschnitte innerhalb der Lagerstätte selbst.

Typischerweise wird Öl in einer Lagerstätte von Wasser begleitet, das die Lagerstätte entlang der Neigung der Schichten oder entlang ihrer gesamten Basis begrenzt. Darüber hinaus gibt es in jeder Öllagerstätte das sogenannte. Film oder Restwasser, der Gesteinspartikel (Sande) und Porenwände umhüllt. Im Falle einer Abschnürung oder Abtrennung von Speichergesteinen durch Verwerfungen, Überschiebungen etc., disjunktiven Störungen, kann die Lagerstätte ganz oder teilweise durch Gesteine ​​geringer Durchlässigkeit begrenzt werden. IN OberteileÖlvorkommen enthalten manchmal Gas (die sogenannte „Gaskappe“).

Bei der Ölförderung aus Bohrlöchern ist es nicht möglich, das gesamte Öl aus der Lagerstätte zu gewinnen; ein erheblicher Teil davon verbleibt in der Tiefe Erdkruste. Für eine vollständigere Ölförderung werden spezielle Techniken eingesetzt, von denen die Flutungsmethode (Umriss, Intra-Umriss, Fokus) von großer Bedeutung ist. Das Öl in der Lagerstätte steht unter Druck, wodurch die Öffnung der Lagerstätte, insbesondere bei den ersten Bohrungen, mit der Gefahr von Gas- und Ölausbrüchen (sehr selten Ölausbrüchen) einhergeht.

Sowohl in Russland als auch im Ausland wurden mehrere Klassifizierungen von Ölfeldern und -vorkommen vorgeschlagen. Ölfelder unterscheiden sich voneinander in der Art der Strukturformen und den Bedingungen ihrer Entstehung. Öl- und Gaslagerstätten unterscheiden sich voneinander in der Form der Lagerstättenfallen und in den Bedingungen für die Bildung von Ölansammlungen in ihnen.

Ölsorten

Die Einführung einer Klassifizierung ist aufgrund der unterschiedlichen Ölzusammensetzung (Schwefelgehalt, unterschiedlicher Gehalt an Alkangruppen, Vorhandensein von Verunreinigungen) je nach Fachgebiet erforderlich. Der Preisstandard ist WTI und Light Sweet Oil (für die westliche Hemisphäre und im Allgemeinen ein Bezugspunkt für andere Ölsorten) sowie Brent (für die Märkte Europas und der OPEC-Länder).

Um den Export zu vereinfachen, wurden bestimmte Standardölsorten erfunden, die entweder dem Hauptfeld oder einer Gruppe von Feldern zugeordnet sind. Für Russland sind dies der schwere Ural und das leichte Sibirische Leichtöl. Im Vereinigten Königreich – Brent, in Norwegen – Statfjord, im Irak – Kirkuk, in den USA – Light Sweet und WTI. Es kommt oft vor, dass ein Land zwei Arten von Öl produziert – leichtes und schweres. Im Iran sind dies beispielsweise Iran Light und Iran Heavy.

Öl-Raffination

Die erste Ölraffinerieanlage wurde 1745 in Russland während der Herrschaft von Elizaveta Petrovna auf dem Ölfeld Uchta gebaut. In St. Petersburg und Moskau benutzte man damals Kerzen, in Kleinstädten Splitter. Doch schon damals brannten in vielen Kirchen unauslöschliche Lampen. Sie waren mit Bergöl gefüllt, das nichts anderes als eine Mischung aus raffiniertem Erdöl und Pflanzenöl war.

Ende des 18. Jahrhunderts wurde die Petroleumlampe erfunden. Mit dem Aufkommen von Lampen stieg der Bedarf an Kerosin. Unter Ölraffination versteht man die Entfernung unerwünschter Bestandteile aus Erdölprodukten, die sich negativ auf die Leistungseigenschaften von Kraftstoffen und Ölen auswirken. Bei der chemischen Reinigung werden die entfernten Bestandteile der zu reinigenden Produkte verschiedenen Reagenzien ausgesetzt. Die einfachste Methode ist die Reinigung mit 92–96 %iger Schwefelsäure oder Oleum, mit der ungesättigte und aromatische Kohlenwasserstoffe entfernt werden. Die physikalisch-chemische Reinigung erfolgt mit Lösungsmitteln, die unerwünschte Bestandteile selektiv aus dem zu reinigenden Produkt entfernen. Unpolare Lösungsmittel (Propan und Butan) werden zur Entfernung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus Erdölraffinierungsrückständen (Teeren) eingesetzt (Entasphaltierungsverfahren). Polare Lösungsmittel (Phenol usw.) werden verwendet, um polyzyklische aromatische Kohlenstoffe mit kurzen Seitenketten, Schwefel- und Stickstoffverbindungen aus Öldestillaten zu entfernen. Bei der Adsorptionsreinigung werden ungesättigte Kohlenwasserstoffe, Harze, Säuren usw. aus Erdölprodukten entfernt. Die Adsorptionsreinigung erfolgt durch den Kontakt erhitzter Luft mit Adsorptionsmitteln oder durch Filtern des Produkts durch Adsorptionsmittelkörner. Katalytische Reinigung – Hydrierung in milde Bedingungen, zur Entfernung von Schwefel- und Stickstoffverbindungen.

Auftragen von Öl.

Rohöl wird praktisch nicht direkt verwendet (Rohöl wird zusammen mit Nerosin zum Sandschutz verwendet – es schützt den Dünensand beim Bau von Stromleitungen und Pipelines vor dem Wegblasen durch den Wind). Um daraus technisch wertvolle Produkte zu gewinnen, hauptsächlich Kraftstoffe, Lösungsmittel, Rohstoffe für Chemieindustrie, es wird verarbeitet. Öl nimmt in der globalen Kraftstoff- und Energiebilanz einen Spitzenplatz ein: Sein Anteil am Gesamtenergieverbrauch beträgt 48 %. Zukünftig wird dieser Anteil aufgrund der zunehmenden Nutzung von Kernenergie und anderen Energiearten sowie steigender Kosten und sinkender Produktion sinken.

Aufgrund der rasanten Entwicklung der chemischen und petrochemischen Industrie in der Welt steigt der Bedarf an Öl nicht nur zur Steigerung der Produktion von Kraftstoffen und Ölen, sondern auch als Quelle wertvoller Rohstoffe für die Herstellung von synthetischem Kautschuk und Fasern. Kunststoffe, Tenside, Waschmittel, Weichmacher, Zusatzstoffe, Farbstoffe usw. (mehr als 8 % der Weltproduktion). Zu den für diese Industrien aus Erdöl gewonnenen Ausgangsstoffen zählen am häufigsten: Paraffin-Kohlenwasserstoffe – Methan, Ethan, Propan, Butane, Pentane, Hexane sowie hochmolekulare (10–20 Kohlenstoffatome pro Molekül); naphthenisch; aromatische Kohlenwasserstoffe – Benzol, Toluol, Xylole, Ethylbenzol; Olefin und Diolefin – Ethylen, Propylen, Butadien; Acetylen. Öl ist gerade wegen seiner Kombination von Eigenschaften einzigartig: Hohe Dichte Energie (dreißig Prozent höher als bei Kohlen höchster Qualität), Öl ist leicht zu transportieren (im Vergleich zum Beispiel zu Gas oder Kohle) und schließlich ist es einfach, viele der oben genannten Produkte aus Öl zu gewinnen. Die Erschöpfung der Ölressourcen, steigende Preise und andere Gründe haben zu einer intensiven Suche nach Ersatzstoffen für flüssige Kraftstoffe geführt.

Erdölprodukte werden auch in Paneelen verwendet Solarplatten. Solarplatten kann Hausbesitzern und Unternehmen helfen, erneuerbare Energien wie Solarenergie zu nutzen, aber die meisten Panels werden immer noch aus Erdölharzen und Kunststoffteile aus Photovoltaikzellen hergestellt. Dies könnte sich bald ändern, da viele Unternehmen damit begonnen haben, neue Bioharze und Biokunststoffe zu entwickeln, die erdölbasierte Batteriekomponenten ersetzen könnten.

Wie bereits erwähnt, produziert Russland Uralöl, das durch Mischen von schwerem, schwefelreichem Öl aus der Ural- und Wolgaregion mit leichtem westsibirischem Öl gewonnen wird.

Ural ist eine Ölsorte mit hohem Schwefelgehalt (Schwefelgehalt etwa 1,3 %), bei der es sich um eine Mischung aus Öl handelt, das im Autonomen Kreis Chanty-Mansijsk und in Tatarstan hergestellt wird. Die Hauptproduzenten des schwarzen Goldes aus dem Ural sind Rosneft, Lukoil, Surgutneftegaz, die Ölgesellschaft Gazprom Neft, TNK-BP und die Tatneft-Gruppe. Der Preis für russisches Öl wird durch Abzinsung des Brent-Preises bestimmt, da russisches Öl aufgrund seines hohen Schwefelgehalts sowie schwerer und zyklischer Kohlenwasserstoffe als minderwertig gilt.

Kürzlich in Russische Föderation Es wurden eine Reihe von Schritten unternommen, um die Qualität des schwarzen Goldes aus dem Ural zu verbessern, indem schwefelreiches Tatarstan-Öl daraus entfernt wurde (in der Republik Tatarstan ist der Bau neuer Ölraffinierungsanlagen geplant, um Benzin aus lokalem Öl herzustellen). Einbringen in die Gasleitung). Westsibirisches Öl selbst ist von akzeptabler Qualität. Im Ausland ist es unter dem Markennamen Siberian Light bekannt.

Uralöl wird über Novorossiysk und das Druschba-Gaspipelinesystem geliefert.

Siberian Light ist eine Ölsorte (Schwefelgehalt etwa 0,57 %), die im Autonomen Kreis Chanty-Mansijsk hergestellt wird. Die Hauptproduzenten von Siberian Light Black Gold sind Rosneft, Lukoil, Surgutneftegaz, Gazprom Neft und TNK-BP.

In der Wärmeversorgungsindustrie hat ein Ölraffinierungsprodukt – Heizöl – seine Anwendung als Brennstoff für Dampfkessel, Kesselanlagen und Industrieöfen gefunden. Heizöl, ein dunkelbraunes flüssiges Produkt, ist der Rückstand nach der Trennung von Benzin-, Kerosin- und Gasölfraktionen aus Öl oder seinen sekundären Verarbeitungsprodukten und siedet bis zu 350–360 °C.

Heizöl hat im Vergleich zu den besten Kohlen einen fast eineinhalbfach höheren Heizwert. Es nimmt bei der Verbrennung wenig Platz ein und erzeugt beim Verbrennen keine festen Rückstände. Der Ersatz fester Brennstoffe durch Heizöl in Wärmekraftwerken, Fabriken sowie im Schienen- und Wassertransport führt zu enormen Kosteneinsparungen und trägt dazu bei schnelle Entwicklung Hauptindustrien und Verkehr.

Abschluss.

Somit ist Öl eine nicht erneuerbare Ressource. Die nachgewiesenen Ölreserven belaufen sich (Stand 2004) auf 210 Milliarden Tonnen (1200 Milliarden Barrel), die unentdeckten Reserven werden auf 52-260 Milliarden Tonnen (300-1500 Milliarden Barrel) geschätzt. Zu Beginn des Jahres 1973 wurden die nachgewiesenen Ölreserven der Welt auf 100 Milliarden Tonnen (570 Milliarden Barrel) geschätzt. So sind die nachgewiesenen Reserven in der Vergangenheit gewachsen (auch der Ölverbrauch wächst – in den letzten 35 Jahren ist er von 20 auf 30 Milliarden Barrel pro Jahr gestiegen). Seit 1984 übersteigt jedoch das jährliche Volumen der weltweiten Ölproduktion das Volumen der erkundeten Ölreserven.

Die weltweite Ölproduktion betrug im Jahr 2006 etwa 3,8 Milliarden Tonnen pro Jahr oder 30 Milliarden Barrel pro Jahr. Bei der derzeitigen Verbrauchsrate reicht das bewährte Öl also für etwa 40 Jahre und das unentdeckte Öl für weitere 10 bis 50 Jahre.

Trotz dieser Prognosen plant die russische Regierung, die Ölproduktion bis 2030 auf 530 Millionen Tonnen pro Jahr zu steigern. Auch in den Ölsanden Kanadas und Venezuelas gibt es große Ölreserven (3.400 Milliarden Barrel). Bei dem derzeitigen Verbrauch reicht dieses Öl für 110 Jahre. Derzeit können Unternehmen noch nicht viel Öl aus Ölsanden gewinnen, aber sie entwickeln sich in diese Richtung.

Liste der verwendeten Literatur.

1. http://ru.wikipedia.org – Beschreibung der Eigenschaften von Öl.

2. http://enc.fxeuroclub.ru – Beschreibung der Ölförderung.

3. http://omrpublic.iea.org/supplysearch.asp – genaue Daten zur Ölförderung.

4. Vinogradov A.P. Galimov E.M. „Kohlenstoffisotopie und das Problem der Ölherkunft.“ - „Geochemie“. 1970. Nr. 3

Öl: Definition und Beschreibung.

Erdöl – natürlich ölig brennbare Flüssigkeit, bestehend aus einer komplexen Mischung von Kohlenwasserstoffen und einigen anderen organischen Verbindungen. Die Farbe des Öls ist rotbraun, manchmal fast schwarz, manchmal findet man aber auch leicht gelbgrünes und sogar farbloses Öl; hat einen spezifischen Geruch und kommt häufig in Sedimentgesteinen der Erde vor. Öl ist heute eines der wichtigsten Mineralien für die Menschheit.

Öl wird zusammen mit Gasen in Tiefen von mehreren zehn Metern bis zu 5–6 km gefunden. In Tiefen von mehr als 4,5–5 km überwiegen jedoch Gas- und Gaskondensatablagerungen mit geringen Anteilen leichter Anteile. Die maximale Anzahl an Ölvorkommen liegt in einer Tiefe von 1-3 km. In geringen Tiefen und an natürlichen Aufschlüssen auf der Erdoberfläche wird Öl in dicken Malta, halbfesten Asphalt und andere Formationen umgewandelt – zum Beispiel Ölsande und Bitumen.

Herkunft des Öls

Die Ölbildung ist ein stufenweiser, sehr langer Prozess (normalerweise 50–350 Millionen Jahre), der in lebender Materie beginnt. Es gibt mehrere Phasen:

· Sedimentation – dabei fallen die Überreste lebender Organismen auf den Boden von Wasserbecken;

· biochemisch – Prozesse der Verdichtung, Austrocknung und biochemische Prozesse unter Bedingungen beschränkter Zugang Sauerstoff;

· Protokatagenese – Absinken einer Schicht organischer Überreste bis zu einer Tiefe von 1,5–2 km, mit einem langsamen Anstieg von Temperatur und Druck;

· Mesokatagenese oder Hauptphase der Ölbildung (PHP) – das Absinken einer Schicht organischer Rückstände bis zu einer Tiefe von 3–4 km, mit einem Temperaturanstieg auf 150 °C. Dabei werden organische Stoffe thermokatalytisch zerstört, wodurch bituminöse Stoffe entstehen, die den Großteil des Mikroöls ausmachen. Anschließend wird das Öl aufgrund des Druckabfalls und der Auswanderung von Mikroöl in sandige Lagerstättenschichten und durch diese in Fallen abdestilliert;

· Apokatagenese von Kerogen oder der Hauptphase der Gasbildung (MFG) – das Absinken einer Schicht organischer Überreste bis zu einer Tiefe von mehr als 4,5 km, mit einem Temperaturanstieg auf 180–250 °C. In diesem Fall verliert organisches Material sein Potenzial zur Ölerzeugung und erkennt sein Potenzial zur Methanerzeugung.

I. M. Gubkin identifizierte auch das Stadium der Zerstörung von Ölfeldern.

Die Geschichte der Ölförderung reicht bis ins 6. Jahrtausend v. Chr. zurück. Das älteste Kunsthandwerk ist am Ufer des Euphrat in Kertsch in der chinesischen Provinz Sichuan bekannt. Die erste Fördermethode ist die Sammlung von Öl von der Oberfläche von Lagerstätten, die vor unserer Zeitrechnung in Medien, Babylonien und Syrien angewendet wurde.

Eigenschaften von Öl

Physikalische Eigenschaften

Öl ist eine Flüssigkeit von hellbrauner (fast farbloser) bis dunkelbrauner (fast schwarzer) Farbe.

Durchschnittliches Molekulargewicht 220–300 g/mol (selten 450–470).

Dichte 0,65–1,05 (normalerweise 0,82–0,95) g/cm³.

Als Öl wird Öl bezeichnet, dessen Dichte unter 0,83 liegt leicht th, 0,831-0,860 - Durchschnitt, über 0,860 - schwer.

Die Dichte von Öl hängt wie bei anderen Kohlenwasserstoffen stark von Temperatur und Druck ab. Es beinhaltet große Nummer verschiedene organische Substanzen und zeichnet sich daher nicht durch den Siedepunkt aus, sondern Siedepunkt flüssiger Kohlenwasserstoffe(normalerweise >28 °C, bei Schwerölen selten ≥100 °C) und Fraktionszusammensetzung- die Ausbeute einzelner Fraktionen, die zunächst bei Atmosphärendruck und dann unter Vakuum innerhalb bestimmter Temperaturgrenzen destilliert werden, normalerweise bis zu 450-500 °C (~ 80 % des Probenvolumens verdampfen), seltener 560-580 °C (90-500 °C) 95 %).

Kristallisationstemperatur von −60 bis + 30 °C; hängt hauptsächlich vom Gehalt im Öl ab Paraffin(je mehr es ist, desto höher ist die Kristallisationstemperatur) und leichte Fraktionen(je mehr, desto niedriger die Temperatur).

Viskosität variiert stark (von 1,98 bis 265,90 mm²/s für verschiedene in Russland produzierte Öle), wird bestimmt FraktionszusammensetzungÖl und seine Temperatur(je höher es ist und je mehr leichte Anteile vorhanden sind, desto niedriger ist die Viskosität) sowie der Gehalt harzig-asphaltenhaltige Stoffe(je mehr, desto höher die Viskosität).

Spezifische Wärme 1,7-2,1 kJ/(kg∙K).

Spezifische Verbrennungswärme (niedriger) 43,7–46,2 MJ/kg.

Die Dielektrizitätskonstante 2,0-2,5

Elektrische Leitfähigkeit [spezifisch] von bis .

Öl ist eine brennbare Flüssigkeit. Flammpunkt von −35 bis +121 °C (abhängig von der Fraktionszusammensetzung und dem Gehalt an darin gelösten Gasen).

Öl ist in organischen Lösungsmitteln löslich, unter normalen Bedingungen ist es in Wasser unlöslich, kann aber damit stabile Emulsionen bilden. Bei der Technologie zur Abtrennung von Wasser und darin gelöstem Salz aus Öl werden Dehydrierung und Entsalzung durchgeführt.

Chemische Zusammensetzung

Allgemeine Zusammensetzung

Öl ist ein Gemisch aus etwa 1000 einzelnen Stoffen, die meisten davon sind flüssige Kohlenwasserstoffe (> 500 Stoffe oder meist 80–90 Gew.-%) und heteroatomare organische Verbindungen (4–5 %), hauptsächlich Schwefel (etwa 250 Stoffe), stickstoffhaltige ( > 30 Stoffe) und Sauerstoff (ca. 85 Stoffe) sowie metallorganische Verbindungen (hauptsächlich Vanadium und Nickel). Die restlichen Bestandteile sind gelöste Kohlenwasserstoffgase (C1-C4, von Zehnteln bis 4 %), Wasser (von Spuren bis 10 %), Mineralsalze (hauptsächlich Chloride, 0,1-4000 mg/l oder mehr), Lösungen organischer Salze, Säuren, usw., mechanische Verunreinigungen.

Kohlenwasserstoffzusammensetzung

Hauptsächlich in Öl enthalten Paraffin(normalerweise 30-35, seltener 40-50 Vol.-%) und naphthenisch(25-75 %). Weniger - aromatische Verbindungen(10-20, seltener 35%) und mit gemischt oder Hybridstruktur (zum Beispiel paraffin-naphthenisch, naphthenisch-aromatisch).

Jeder weiß, was Öl und Gas sind. Und gleichzeitig sind sich selbst Experten nicht einig, wie Ölvorkommen entstehen. Diese Situation wird nicht so seltsam erscheinen, wenn Sie beginnen, sich mit der „Biographie“ dieses Minerals vertraut zu machen.

IN die beste Sorte Kohle - Anthrazit, zum Beispiel, Kohlenstoff macht 94 % aus. Der Rest entfällt auf Wasserstoff, Sauerstoff und einige andere Elemente.

Natürlich gibt es in der Natur praktisch keine reine Kohle: Ihre Flöze sind immer mit Abfallgestein, verschiedenen Einschlüssen und Einschlüssen verstopft... Aber in diesem Fall sprechen wir nicht von Flözen oder Lagerstätten, sondern nur von Kohle als solcher.

Öl enthält fast die gleiche Menge Kohlenstoff wie Kohle – etwa 86 %, aber mehr Wasserstoff – 13 % gegenüber 5–6 % in Kohle. Allerdings enthält Öl sehr wenig Sauerstoff – nur 0,5 %. Darüber hinaus enthält es auch Stickstoff, Schwefel und andere Mineralien.

Eine solche Gemeinsamkeit in der Elementzusammensetzung konnte von Wissenschaftlern natürlich nicht unbemerkt bleiben. Und deshalb gehört Öl zusammen mit Gas zur gleichen Gesteinsklasse wie Kohle (Anthrazit, Stein und Braun), Torf und Schiefer, nämlich zur Klasse der Kaustobiolithe.

Dieses komplizierte Wort setzt sich aus drei griechischen Wörtern zusammen: kaustikos – brennend, bios – Leben und lithos – Stein. Jetzt können Sie es selbst übersetzen.

Dieser Name scheint möglicherweise nicht ganz korrekt zu sein. Wie ist es möglich, flüssiges Öl und noch mehr Erdgas zur Klasse der Steine ​​zu zählen, auch wenn sie organischen Ursprungs sind, selbst wenn sie brennbar sind?...

Die Bemerkung ist durchaus berechtigt. Allerdings werden Sie wahrscheinlich noch überraschter sein, wenn Sie erfahren, dass Experten Öl als Mineral einstufen (obwohl). Lateinisches Wort Minera bedeutet „Erz“. Zusammen mit Gas wird es als brennbares Mineral eingestuft. So war es in der Geschichte, und es steht Ihnen und mir nicht zu, diese Klassifizierung zu ändern. Bedenken wir jedoch, dass Mineralien nicht nur hart sind.

Chemisch Öl ist ein komplexes Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, unterteilt in zwei Gruppen – schweres und leichtes Öl. Leichtöl enthält etwa zwei Prozent weniger Kohlenstoff als Schweröl, dafür aber entsprechend mehr Wasserstoff und Sauerstoff.

Der Hauptbestandteil von Ölen besteht aus drei Gruppen von Kohlenwasserstoffen – Alkanen, Naphthenen und Arenen.

Alkane(in der Literatur stoßen Sie möglicherweise auch auf die Bezeichnungen gesättigte Kohlenwasserstoffe, gesättigte Kohlenwasserstoffe, Paraffine) sind chemisch am stabilsten. Ihre allgemeine Formel lautet СnH(2n+2). Wenn die Anzahl der Kohlenstoffatome in einem Molekül nicht mehr als vier beträgt, sind Alkane bei Atmosphärendruck gasförmig. Bei 5–16 Kohlenstoffatomen handelt es sich um Flüssigkeiten, darüber liegen Feststoffe, Paraffine. ZU Naphthene umfassen alicyclische Kohlenwasserstoffe der Zusammensetzung CnH2n, CnH(2n-2) und CnH(2n-4). Öle enthalten hauptsächlich Cyclopentan C5H10, Cyclohexan C6H10 und deren Homologe. Und endlich, Arenen(aromatische Kohlenwasserstoffe). Sie sind deutlich wasserstoffärmer, das Kohlenstoff/Wasserstoff-Verhältnis ist in Arenen am höchsten, viel höher als im Erdöl allgemein. Der Wasserstoffgehalt in Ölen schwankt stark, kann aber im Durchschnitt mit 10–12 % angenommen werden, während der Wasserstoffgehalt in Benzol bei 7,7 % liegt. Und was können wir über komplexe polyzyklische Verbindungen sagen, in deren aromatischen Ringen viele ungesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen vorhanden sind! Sie bilden die Grundlage für Harze, Asphaltene und andere Koksvorläufer, und da sie äußerst instabil sind, machen sie Ölraffinerien das Leben schwer.

Schauen Sie sich an, wie die Moleküle Pentan C5H10, Cyclohexan C6H12 und Benzol C6H6 aufgebaut sind – typische Vertreter jeder dieser Klassen:

Öl enthält neben dem Kohlenstoffanteil einen Asphaltharzanteil, Porphyrine, Schwefel und einen Ascheanteil.

Der Asphalt-Harz-Anteil ist eine dunkle, dichte Substanz, die sich teilweise in Benzin löst. Der sich auflösende Teil wird Asphalten genannt, und der unlösliche Teil wird natürlich Harz genannt.

Porphyrine sind spezielle organische Verbindungen, die Stickstoff enthalten. Viele Wissenschaftler glauben, dass sie einst aus dem Chlorophyll von Pflanzen und dem Hämoglobin von Tieren entstanden sind.

Das Öl enthält ziemlich viel Schwefel – bis zu 5 %, und es bereitet den Ölarbeitern große Probleme, da es zur Korrosion von Metallen führt.

Und schließlich der Ascheteil. Das ist der Rest, der nach der Ölverbrennung übrig bleibt. Asche enthält normalerweise Verbindungen aus Eisen, Nickel, Vanadium und einigen anderen Stoffen. Wir werden später über ihre Verwendung sprechen.

Zu dem Gesagten können wir vielleicht hinzufügen, dass der geologische Nachbar des Öls – Erdgas – ebenfalls ein Stoff mit komplexer Zusammensetzung ist. Am allermeisten – bis zu 95 Vol.-% – in dieser Mischung Methan. Ethan, Propan, Butane und andere Alkane sind ebenfalls vorhanden – ab C5. Eine gründlichere Analyse ergab geringe Mengen Helium im Erdgas.

Die Nutzung von Erdgas begann schon vor langer Zeit, wurde jedoch zunächst nur dort durchgeführt, wo es auf natürliche Weise an die Oberfläche gelangt. In Dagestan, Aserbaidschan, Iran und anderen östlichen Regionen brannten seit jeher rituelle „ewige Feuer“, und auf Kosten der Pilger blühten neben ihnen Tempel auf.

Später wurden Fälle der Verwendung von Erdgas festgestellt, das aus Bohrbrunnen oder für verschiedene Zwecke errichteten Brunnen und Gruben gewonnen wurde. Bereits im ersten Jahrtausend n. Chr. wurde das Ziliutsin-Gasfeld beim Bohren von Salzbrunnen in der chinesischen Provinz Sichuan entdeckt. Praktiker aus Sichuan lernten bald, dieses Gas zum Verdampfen von Salz aus Sole zu nutzen. Hier ist ein Beispiel für eine typische Energieanwendung.

Seit vielen Jahrhunderten nutzen die Menschen solche Gaben der Natur, aber diese Fälle können nicht als industrielle Entwicklung bezeichnet werden. Erst Mitte des 19. Jahrhunderts wurde Erdgas zu einem technologischen Brennstoff, und eines der ersten Beispiele war die Glasproduktion, die auf der Grundlage der Lagerstätte Dagestan Ogni organisiert wurde. Übrigens basieren derzeit mehr als 60 % der Glasproduktion auf der Nutzung von Erdgas als technologischem Brennstoff.

Im Allgemeinen sind die Vorteile von Gasbrennstoffen schon vor langer Zeit offensichtlich geworden, möglicherweise seit dem Aufkommen industrieller Verfahren zur thermischen (ohne Luftzutritt) Zerstörung fester Brennstoffe. Die Entwicklung der Metallurgie führte dazu, dass die primitiven Teermühlen durch Koksöfen ersetzt wurden. Koksgas fand schnell häusliche Verwendung – Gashupen erschienen zur Beleuchtung von Straßen und Grundstücken. Im Jahr 1798 wurde in England eine Gasbeleuchtung für das Hauptgebäude der Manufaktur von James Watt installiert, und 1804 wurde die erste Gesellschaft für Gasbeleuchtung gegründet. Im Jahr 1818 erleuchteten Gaslaternen Paris. Und sehr bald begann man mit der Verkokung nicht mehr so ​​viel Hüttenkoks, sondern zunächst Beleuchtungs- und dann Haushaltsgas herzustellen. Die Vergasung des Alltags ist zum Synonym für Fortschritt geworden, die Verfahren zur Kraftstoffvergasung wurden verbessert und das resultierende Gas wird zunehmend als „Stadtgas“ bezeichnet.

Es ist interessant festzustellen, dass die Verbesserung der pyrogenetischen Technologie den Weg einer vollständigeren Nutzung des Brennstoffpotenzials eingeschlagen hat. Bei der Trockendestillation wie der Verkokung gehen nicht mehr als 30–40 % der Wärme des Brennstoffs in Gas über. Bei der oxidativen Vergasung unter Zugabe von Sauerstoff, Luft und Wasserdampf ist es möglich, bis zu 70-80 % oder mehr der potentiellen Wärme in Gas umzuwandeln. In der Praxis bleiben bei der Vergasung fester Brennstoffe keine organischen Verbindungen im Ascherückstand zurück.

Allerdings hat das bei der oxidativen Vergasung erzeugte Gas einen geringeren Heizwert als das bei der Verkokung erzeugte Gas. Daher wurden bei der Stadtgasgewinnung Verkokungsprozesse mit Vergasungsprozessen kombiniert. Anschließend, bereits im 20. Jahrhundert, wurde es möglich, den Heizwert von Haushaltsgas zu erhöhen, indem man in das Vergasungsschema den Betrieb der katalytischen Methanisierung einbezog – die Umwandlung eines Teils des im oxidativen Vergasungsgas enthaltenen Kohlenmonoxids und Wasserstoffs in Methan. Dadurch konnte die für den Normalbetrieb der Brenner erforderliche Verbrennungswärme des entstehenden Haushaltsgases von mindestens 16,8 MJ/m3 (4000 kcal/m3) erreicht werden.

Gas ersetzte also andere Brennstoffe, zunächst für die Beleuchtung, dann zum Kochen und Heizen von Häusern. Doch fast ein Jahrhundert lang wurde für diese Zwecke fast nur künstliches Gas aus festen Brennstoffen verwendet. Was ist mit Erdgas?

Tatsache ist, dass sie in den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts ernsthaft mit der Suche und Erschließung von Erdgasvorkommen begannen. Und erst in den 30er Jahren ermöglichte die Bohrtechnik in große Tiefen (bis zu 3000 Meter und mehr) die Bereitstellung einer zuverlässigen Rohstoffbasis für die Gasindustrie.

Die Entwicklung der neuen Industrie wurde durch den Zweiten Weltkrieg behindert. Dennoch begannen bereits 1944 die Vermessungsarbeiten zur Verlegung der ersten Industriegaspipeline Saratow-Moskau. Dies war der Erstgeborene, gefolgt von Dashava-Kiew und Shebelinka-Moskau in den 50er Jahren. In den folgenden Jahrzehnten wurde die gesamte UdSSR von leistungsstarken Routen durchzogen, über die heute große Mengen Erdgas transportiert werden. Deshalb wird Gas nach und nach zum Energieträger Nummer eins für den kommunalen Bedarf und Industriekraftwerke. Der Anteil von Erdgas im Energiesektor zur Herstellung von Zement, Glas, Keramik und anderen beträgt über 60 Prozent Baumaterial, nähert sich 50 % in der Metallurgie und im Maschinenbau. Der Einsatz von Erdgas in stationären Kraftwerken ermöglicht unter Berücksichtigung der Verbrauchsreduzierung für den Eigenbedarf der Kraftwerke eine Steigerung ihres Wirkungsgrades um 6-7 % und eine Produktivitätssteigerung um 30 % oder mehr.