از نظر شیمیایی، نفت مخلوط پیچیده ای از هیدروکربن ها و ترکیبات کربنی است که از عناصر اصلی زیر تشکیل شده است: کربن (84-87٪)، هیدروژن (12-14٪)، اکسیژن، نیتروژن و گوگرد (1-2٪). محتوای گوگرد گاهی اوقات تا 3-5٪ افزایش می یابد.

در نفت، یک بخش هیدروکربنی، بخش آسفالت رزینی، پورفیرین، گوگرد و یک قسمت خاکستر جدا شده است.

بخش اصلی روغن از سه گروه هیدروکربن متان، نفتنیک و آروماتیک تشکیل شده است.

قسمت آسفالت رزینی روغن ماده ای تیره رنگ است. تا حدی در بنزین محلول است. قسمت محلول را آسفالتین و قسمت حل نشده را رزین می نامند. ترکیب رزین ها حاوی اکسیژن تا 93 درصد از مقدار کل آن در روغن است.

پورفیرین ها ترکیبات نیتروژن دار خاصی هستند منشاء ارگانیک. اعتقاد بر این است که آنها از کلروفیل گیاهی و هموگلوبین حیوانی تشکیل می شوند. در دما، پورفیرین ها از بین می روند.

گوگرد به طور گسترده در نفت و گاز هیدروکربن توزیع می شود و یا به صورت آزاد یا به شکل ترکیبات (سولفید هیدروژن، مرکاپتان) موجود است. مقدار آن از 0.1٪ تا 5٪ متغیر است.

قسمت خاکستر بقایای حاصل از احتراق روغن است. اینها ترکیبات معدنی مختلفی هستند، اغلب نمک‌های آهن، نیکل، وانادیم، گاهی اوقات نمک‌های سدیم.

رنگ روغن (از قهوه ای روشن، تقریباً بی رنگ، تا قهوه ای تیره، تقریبا سیاه) و چگالی (از 0.65-0.70 روشن تا سنگین 0.98-1.05) بسیار متفاوت است.

شروع جوشش روغن معمولاً بالای 280 درجه سانتیگراد است. محدوده نقطه ریزش از +300 تا -600 درجه سانتیگراد است و عمدتاً به محتوای پارافین بستگی دارد (هر چه بیشتر باشد ، نقطه ریزش بالاتر است). ویسکوزیته در محدوده وسیعی متفاوت است و به ترکیب شیمیایی و جزئی روغن و قیر (محتوای مواد آسفالت-رزمینی موجود در آن) بستگی دارد. روغن محلول در حلال های آلی، در آب در شرایط عادیعملا نامحلول است، اما می تواند امولسیون های پایدار با آن تشکیل دهد.

روغن را می توان بر اساس معیارهای مختلف طبقه بندی کرد.

2. با توجه به محتوای بالقوه کسری جوش تا 3500C

3. بر اساس محتوای روغن بالقوه

4. با کیفیت روغن ها

ترکیبی از نام های کلاس، نوع، گروه، زیر گروه و نوع کد طبقه بندی فن آوری روغن را تشکیل می دهد.

بسته به میدان، نفت ترکیب کیفی و کمی متفاوتی دارد. به عنوان مثال، روغن باکو سرشار از سیکلوپارافین و نسبتاً ضعیف از نظر هیدروکربن های اشباع است. در نفت گروزنی و فرغانه هیدروکربن های اشباع شده به میزان قابل توجهی بیشتر است. روغن پرمین حاوی هیدروکربن های معطر است.

2. روغن. ترکیب روغن.

روغن یک مخلوط پیچیده است ترکیبات آلی. این شامل صدها هیدروکربن با ساختارهای مختلف، ترکیبات ناهموارگانیک متعدد است. جدا کردن کامل چنین مخلوطی به ترکیبات فردی غیرممکن است، اما این نیز برای آن لازم نیست مشخصات فنینفت خام و نه برای مصارف صنعتی آن.

ترکیب کسری یک شاخص مهم برای کیفیت روغن است. ترکیب کسری در طول تقطیر آزمایشگاهی تعیین می شود، که در طی آن، در دمای افزایش تدریجی، قطعاتی از روغن تقطیر می شوند - بخش هایی که در محدوده جوش با یکدیگر متفاوت هستند. هر یک از کسری ها با دمای شروع و پایان جوش مشخص می شوند.

در تقطیر صنعتی روغن از روش آزمایشگاهی تبخیر تدریجی استفاده نمی شود، بلکه از طرح هایی با به اصطلاح تبخیر منفرد و اصلاح بیشتر استفاده می شود. کسری هایی که تا دمای 350 درجه سانتیگراد می جوشند با فشار کمی بالاتر از اتمسفر گرفته می شوند و به آنها تقطیر سبک (کسری) می گویند. معمولاً در هنگام تقطیر اتمسفر، کسرهای زیر به دست می آید که بسته به جهت استفاده بیشتر آنها نامگذاری می شود:

n.c. (آغاز جوش) - 140 درجه سانتیگراد) - کسر بنزین

140-180 درجه سانتیگراد - نفتا (نفتای سنگین)

140-220 درجه سانتی گراد (180-240 درجه سانتی گراد) - کسر نفت سفید

180-350 درجه سانتی گراد (220-350 درجه سانتی گراد، 240-350 درجه سانتی گراد) - کسر دیزل (نفت گاز سبک یا جوی، تقطیر خورشیدی)

باقیمانده پس از انتخاب عرقیات سبک (کسری که بیش از 350 درجه سانتیگراد می جوشد) نفت کوره نامیده می شود. روغن سوخت در خلاء شتاب می گیرد، در حالی که بسته به جهت پالایش نفت، کسرهای زیر به دست می آید.

برای بدست آوردن سوخت

350-500 درجه سانتیگراد - روغن گاز وکیوم (تقطیر خلاء)

> 500 درجه سانتیگراد - باقیمانده خلاء (قطر)

برای بدست آوردن روغن ها

300-400 درجه سانتی گراد (350-420 درجه سانتی گراد) - کسر روغن سبک (تقطیر ترانسفورماتور)

400-450 درجه سانتی گراد (420-490 درجه سانتی گراد) - کسر روغن متوسط ​​(تقطیر ماشینی)

450-490 درجه سانتیگراد - کسر روغن سنگین (مقطیر سیلندر)

> 490 درجه سانتیگراد - قطران

نفت کوره و کسرهای حاصل از آن را تیره می گویند. محصولاتی که در فرآیندهای ثانویه پالایش روغن و همچنین در تقطیر اولیه به دست می‌آیند، در صورتی که تا دمای 350 درجه بجوشد به عنوان سبک و در صورتی که محدوده جوش 350 درجه سانتی‌گراد و بالاتر باشد تیره طبقه‌بندی می‌شوند.

روغن های میدان های مختلف به طور قابل توجهی در ترکیب کسری، محتوای کسرهای روشن و تاریک متفاوت هستند. بنابراین، روغن Yaregskaya (جمهوری کومی) حاوی 18.8٪ بخش های سبک و روغن Samotlor (سیبری غربی) حاوی 58.8٪ است.

نفت در گروه سنگ های رسوبی به همراه ماسه ها، رس ها، سنگ های آهک، سنگ نمک و غیره قرار می گیرد و دارای یک خاصیت مهم است – قابلیت سوختن و رهاسازی. انرژی حرارتی. در بین سایر سوخت های فسیلی، بالاترین ارزش حرارتی را دارد. به عنوان مثال، برای گرم کردن یک دیگ بخار یا تاسیسات دیگر، نفت از نظر وزنی بسیار کمتر از زغال سنگ مورد نیاز است.

تمام سنگ های قابل احتراق متعلق به خانواده خاص، تحت عنوان کاستوبیولیت ها(از کلمات یونانی "caustos" - قابل احتراق، "bios" - زندگی، "lithos" - سنگ، یعنی سنگ آلی قابل احتراق).

از نظر شیمیایی، نفت مخلوط پیچیده ای از هیدروکربن ها (HC) و ترکیبات کربنی است.

روغن از عناصر اصلی زیر تشکیل شده است:

کربن (84-87%)،

هیدروژن (12-14%)،

اکسیژن،

گوگرد (1-2٪).

بخش عمده روغن ها هیدروکربن هایی با ترکیب، ساختار و خواص مختلف هستند که می توانند به صورت گاز، مایع و جامد باشند. بسته به ساختار مولکول ها، روغن به دو دسته تقسیم می شود سه کلاس – پارافینیک، نفتنیک و معطر. اما بخش قابل توجهی از نفت را هیدروکربن های ساختار مخلوط تشکیل می دهند که شامل عناصر ساختاری هر سه کلاس فوق می باشد. ساختار مولکول ها خواص شیمیایی و فیزیکی آنها را تعیین می کند.

1.1. هیدروکربن های پارافینی

هیدروکربن های پارافین - آلکان C p H 2p + 2 - بخش قابل توجهی از اجزای گروه نفت و گازهای طبیعی همه میدان ها را تشکیل می دهند. محتوای کل آنها در روغن ها 25 تا 35 درصد وزنی (به استثنای گازهای محلول) است و فقط در برخی روغن های پارافینی به 40 تا 50 درصد وزنی می رسد. به طور گسترده ای در روغن ها آلکان ها و ایزوآلکان های معمولی هستند که عمدتاً با مونو متیل جایگزین شده اند. موقعیت های مختلفگروه متیل در زنجیره با افزایش وزن مولکولی فراکسیون های نفتی، محتوای آلکان ها در آنها کاهش می یابد. نفت و گازهای طبیعی مرتبط تقریباً به طور کامل هستند و بنزین های مستقیم اغلب 60 تا 70 درصد از آلکان ها تشکیل شده اند. در فراکسیون های روغنی، محتوای آنها به 5-20 درصد وزنی کاهش می یابد.

آلکان های گازیآلکان C 1 - C 4: متان، اتان، پروپان، بوتان و ایزوبوتان و همچنین 2،2-دی متیل پروپان در n/s در حالت گازی هستند.

گازهای طبیعی از میادین گاز خالص استخراج می شوند. آنها عمدتا از متان (93 - 99٪ وزنی) با مخلوط کوچکی از همولوگ های آن، اجزای غیر هیدروکربنی تشکیل شده اند: سولفید هیدروژن، دی اکسید کربن، نیتروژن و گازهای کمیاب (He، Ar، و غیره). گازهای میادین میعانات گازی و گازهای نفتی مرتبط با گازهای خالص از این جهت متفاوت هستند که متان موجود در آنها با همولوگهای گازی C 2 - C 4 و بالاتر در غلظتهای قابل توجهی همراه است. بنابراین به آنها گازهای چرب می گویند. آنها بنزین گاز سبک که یک افزودنی برای بنزین تجاری است و همچنین گازهای مایع فشرده به عنوان سوخت تولید می کنند. اتان، پروپان و بوتان ها پس از جداسازی به عنوان مواد اولیه برای پتروشیمی ها عمل می کنند.

آلکان های مایعآلکان از C 5 تا C 15 در شرایط عادی مایعاتی هستند که بخشی از بنزین (C 5 - C 15) و نفت سفید (C 11 - C 15) از روغن ها هستند. مطالعات نشان داده اند که آلکان های مایع C 5 - C 9 دارای ساختاری معمولی یا کمی منشعب هستند.

آلکان جامدآلکان های C 16 و بالاتر در شرایط عادی مواد جامدی هستند که بخشی از پارافین ها و سرزین های نفتی هستند. آنها در همه روغن ها اغلب در مقادیر کم (تا 5٪ وزنی) در حالت کریستالی حل شده یا معلق وجود دارند. در روغن های پارافینی و بسیار پارافینی، محتوای آنها به 10 تا 20 درصد جرم می رسد.

بسته به Tpl. پارافین به نرم (زیر 45 درجه سانتیگراد)، متوسط ​​ذوب (45-50 درجه سانتیگراد) و سخت (50-60 درجه سانتیگراد) تقسیم می شود.

موم های نفتی مخلوطی از آلکان های عمدتاً با وزن های مولکولی متفاوت هستند. در هنگام تقطیر نفت کوره، آلکانهای جامد C 18 - C 35 با وزن مولکولی 250 - 500 وارد بخشهای نفتی می شوند. وزن مولکولی بالاتر (500-700) و نقطه ذوب (65-88 درجه سانتیگراد به جای 45-54 درجه سانتیگراد برای پارافین). مطالعات نشان داده‌اند که پارافین‌های جامد عمدتاً از آلکان‌هایی با ساختار معمولی و سرزین‌ها - عمدتاً از سیکلوآلکان‌ها و آرن‌ها با زنجیره‌های آلکیل طولانی با ساختار طبیعی و ایزو تشکیل شده‌اند. سرزین ها همچنین بخشی از مواد معدنی قابل احتراق طبیعی - اوزوکریت هستند.

از نفت خام، پارافین به دلیل وجود مواد رزینی و همچنین به دلیل اینکه ناخالصی‌های سرزین موجود در پارافین روغن‌ها را حفظ می‌کنند، به صورت کریستالی ریز آزاد می‌شود.

پارافین ها و سرزین ها اجزای نامطلوب در ترکیب فراکسیون های روغنی روغن هستند، زیرا نقطه ریزش آنها را افزایش می دهند. آنها کاربردهای فنی متنوعی در بسیاری از صنایع پیدا می کنند: مهندسی برق و رادیو، کاغذ، کبریت، چرم، عطرسازی، شیمیایی و غیره. همچنین در تولید گریس، شمع و غیره استفاده می شود. یکی از زمینه های کاربردی مدرن به ویژه مهم، به عنوان یک ماده خام پتروشیمی برای تولید اسیدهای چرب مصنوعی، الکل ها، سورفکتانت ها، دمولسیفایرها، پودرهای لباسشویی و غیره است.

1.2. هیدروکربن های نفتنی

هیدروکربن های نفتنی - سیکلوآلکان ها (سیکلان ها) - بخشی از تمام بخش های نفتی هستند، به جز گازها. به طور متوسط، روغن های انواع مختلف شامل 25 تا 80 درصد جرم هستند. بخش‌های بنزین و نفت سفید روغن‌ها عمدتاً توسط همولوگ‌های سیکلوپنتان (I) و سیکلوهگزان (II)، عمدتاً با سیکلان‌های کوتاه (C1 - C3) جایگزین آلکیل نشان داده می‌شوند. فراکسیون های با جوش بالا حاوی نفتن های چگالیده و غالباً غیر متراکم چند حلقه ای با 2-4 چرخه با فرمول تجربی عمومی هستند.

C pH 2p + 2 - 2Kc، که در آن p تعداد اتم های کربن است، kts-تعداد حلقه های سیکلان

نفتن‌های چند حلقه‌ای را می‌توان با همولوگ سیکلان‌ها با حلقه‌های پل زدن یکسان یا متفاوت (III، IV، V)، مفصلی (VI)، جداشده (VII) و متراکم (VIII، IX، X) نشان داد:

I - سیکلوپنتان؛ P - سیکلوهگزان؛ III - bicyclo (3،2،1) اکتان *؛ IV-bicyclo(3،3،1)nonane; V-bicyclo (2،2،1) هپتان. VI - bicyclo(5.5.0) dodecane. VII - متیل دوچرخه o(5,4,0)un decane; VIII - bicyclo (3.3.0) اکتان. IX - bicyclo(4,3,0)nonane; X - bicyclo(4،4،0) decane - دکالین

هیدروکربن های نفتنی با کیفیت ترین مواد تشکیل دهنده سوخت موتور و روغن های روان کننده هستند. هیدروکربن‌های نفتنیک تک حلقه‌ای ویژگی‌های عملکردی بالایی را به بنزین‌های موتور، سوخت‌های جت و دیزل می‌دهند و ماده خام با کیفیت بالاتری در فرآیندهای اصلاح کاتالیزوری هستند. نفتن ها به عنوان بخشی از روغن های روان کننده، تغییر کوچکی در ویسکوزیته با دما ایجاد می کنند (یعنی شاخص بالایی از روغن ها). با همان تعداد اتم های کربن، نفتن ها در مقایسه با آلکان ها با چگالی بالاتر و مهمتر از همه، نقطه ریزش کمتر مشخص می شوند.

عناصر اصلی تشکیل دهنده اجزای روغن کربن و هیدروژن هستند. محتوای کربن و هیدروژن در روغن‌های مختلف در محدوده‌های نسبتاً باریک متفاوت است و به طور متوسط ​​83.5-87 درصد وزنی برای کربن، 11.5-14 درصد وزنی برای هیدروژن است. از نظر محتوای هیدروژن بالا، نفت جایگاه استثنایی را در میان سایر کاستوبیولیت ها اشغال می کند. در زغال سنگ هوموس، محتوای هیدروژن به طور متوسط ​​5٪ وزنی است، در سازندهای جامد ساپروپلیت - 8٪ وزنی. افزایش محتوای هیدروژن حالت مایع روغن را توضیح می دهد.

همه روغن ها همراه با کربن و هیدروژن حاوی گوگرد، اکسیژن و نیتروژن هستند. نیتروژن در روغن ها از 0.001-0.3 تا 1.8 درصد جرم. میزان اکسیژن از 0.1 تا 1.0 درصد جرم متغیر است. با این حال، در برخی از روغن های بسیار رزینی، می تواند بالاتر باشد.

روغن ها از نظر محتوای گوگرد تفاوت قابل توجهی دارند. در روغن های بسیاری از ذخایر گوگرد، 0.1-1.0 درصد جرم نسبتاً کمی وجود دارد. اما نسبت روغن های ترش با محتوای گوگرد 1 تا 3 وزنی. v در این اواخربه میزان قابل توجهی افزایش یافته است. همچنین روغن های به شدت سولفوره شده با محتوای گوگرد بالای 3 درصد وزنی وجود دارد.

روغن‌ها در مقادیر بسیار کم حاوی عناصر دیگری، عمدتاً فلزات (وانادیم، نیکل، منیزیم، کروم، تیتانیوم، کبالت، پتاسیم، کلسیم، سدیم و غیره) هستند. فسفر و سیلیکون نیز یافت شده است. محتوای این عناصر در کسرهای کوچک درصد بیان می شود. ژرمانیوم در محصولات نفتی مختلف با محتوای 0.15 - 0.19 گرم در تن یافت شد.

مطابق با ترکیب عنصری، بخش عمده ای از اجزای روغن هیدروکربن ها هستند. در بخش کم مولکولی نفت که می توانیم به طور مشروط موادی با وزن مولکولی بیش از 250-300 و تقطیر شده تا دمای 300-350 درجه سانتیگراد در آن لحاظ کنیم، ساده ترین هیدروکربن ها در ساختار وجود دارد. آنها به سری های همولوگ زیر تعلق دارند:

C pH 2p + 2 - پارافین ها، هیدروکربن های متان، آلکان ها.

C pH 2p - سیکلوپارافین ها، پلی متیلن تک حلقه ای

هیدروکربن ها، نفتن ها، سیکلان ها (آلکیل سیکلوپنتان ها و آلکیل سیکلوهگزان ها)؛

C pH 2p-2 - دی سیکلو پارافین، پلی متیلن دو حلقه ای

هیدروکربن ها (پنج عضو، شش عضو و مخلوط)؛

C pH 2p-4 - تری سیکلوپرافین ها، هیدروکربن های پلی متیلن سه حلقه ای (پنج عضوی، شش عضوی و مخلوط)؛

C pH 2p-6 - هیدروکربن های معطر تک حلقه ای، هیدروکربن های بنزن، آرن ها.

C p N 2p-8 - هیدروکربن های نفتنو آروماتیک مخلوط دو حلقه ای.

CpH 2p-12 هیدروکربن های معطر دو حلقه ای هستند.

تنها سه دسته از هیدروکربن‌ها عملاً در بخش بنزین وجود دارند: آلکان‌ها، سیکلان‌ها و سری‌های بنزن معطر. در نفت سفید

و بخش های نفت گاز، بخش قابل توجهی هیدروکربن های دو و سه حلقه ای هستند.

هیدروکربن های غیر اشباع با پیوندهای غیر اشباع در زنجیره، به عنوان یک قاعده، در نفت خام وجود ندارد. روغن هایی با محتوای کم هیدروکربن های غیر اشباع وجود دارد (برادفورد، ایالات متحده آمریکا).

علاوه بر هیدروکربن ها، بخش با وزن مولکولی کم نفت شامل: - ترکیبات اکسیژن - اسیدهای نفتنیک، فنل ها.

ترکیبات گوگرد - مرکاپتان ها، سولفیدها، دی سولفیدها، تیوفن ها؛

ترکیبات نیتروژن بازهای پیریدینی و آمین هستند.

مقدار تمام این مواد هترواتمی تقطیر شده در محدوده 300 تا 350 درجه سانتیگراد کم است، زیرا بخش عمده ای از اکسیژن، گوگرد و نیتروژن در قسمت با وزن مولکولی بالای روغن متمرکز شده است.

در طول تقطیر کارخانه ای روغن های ترش، به دلیل تجزیه حرارتی ترکیبات پیچیده هترواتمی، تا 5 درصد از جرم می تواند در تقطیرهای سبک تجاری جمع شود. و وزن مولکولی پایین تر ترکیبات گوگردی.

هنگام ارزیابی محتوای ترکیبات هترواتمی باید در نظر گرفت که در گوگرد، ترکیبات اکسیژن و نیتروژن، گوگرد، اکسیژن و نیتروژن با رادیکال‌های هیدروکربنی مختلف همراه هستند و 10 تا 20 ساعت (جرم) این عناصر 10 تا 20 ساعت را تشکیل می‌دهند. ساعت (جرم) کربن و هیدروژن.

ترکیب شیمیایی بخش پر مولکولی نفت که به طور مشروط شامل مواد تقطیر شده در دمای بالای 350 درجه سانتیگراد است، کمی مطالعه شده است. ما در مورد نفت کوره، کسرهای نفت و قطران صحبت می کنیم. وزن مولکولی اجزای این قسمت از روغن بین 300 تا 1000 است. این قسمت از روغن مخلوطی از مواد با ترکیبات و ساختارهای مختلف است.

انواع اصلی ترکیبات موجود در این مخلوط:

هیدروکربن های پارافینی با وزن مولکولی بالا C p H 2n+2;

هیدروکربن های سیکلوپرافینی تک و چند حلقه ای با زنجیره های پارافینی جانبی بلند یا کوتاه از CpH2p تا CpH2p-10.

هیدروکربن های آروماتیک تک و چند حلقه ای با زنجیره های پارافینی جانبی از CpH2p-6 تا CpH2p-36.

هیدروکربن های نفتنو آروماتیک چند حلقه ای مخلوط (هیبرید) با زنجیره های پارافینی جانبی از CpH2p-8 تا CpH2p-22.

انواع ترکیبات آلی با ماهیت ترکیبی چند حلقه ای، مولکول های آنها از حلقه های کربن خالص، چرخه های حاوی هترواتم ها - گوگرد، اکسیژن یا نیتروژن، و همچنین زنجیره های پارافین بلند یا کوتاه تشکیل شده است.

مواد رزینی آسفالتین - رزین ها و آسفالتین ها. این پیچیده ترین مواد نفتی با ساختار چند حلقه ای و حضور اجباری اکسیژن مشخص می شوند، آنها همچنین عمده نیتروژن و فلزات را متمرکز می کنند. مقدار رزین در برخی روغن ها به 30-40 درصد وزنی می رسد.

انواع اصلی ترکیبات موجود در روغن. هیدروکربن های پارافینیهیدروکربن های این دسته از ترکیبات آلی در همه روغن ها وجود دارد و یکی از اجزای اصلی تشکیل دهنده آن است. آنها به طور نابرابر بین فراکسیون ها توزیع می شوند و در گازهای نفتی و بخش های بنزین - نفت سفید متمرکز می شوند. در تقطیرهای روغنی، محتوای آنها به شدت کاهش می یابد. مشخصه برخی روغن ها عدم وجود کامل پارافین در فراکسیون های با جوش زیاد است.

هیدروکربن های گازی متان، اتان، پروپان، بوتان، ایزوبوتان، 2،2-دی متیل پروپان در شرایط عادی در حالت گازی هستند. همه آنها بخشی از گازهای طبیعی و نفتی هستند.

گازهای حاصل از میادین نفتی را گازهای نفتی مرتبط می نامند. این گازها در روغن حل می شوند و وقتی به سطح می آیند از آن خارج می شوند. ترکیب گازهای مرتبط با نفت از نظر محتوای اتان، پروپان، بوتان و هیدروکربن های بالاتر با گازهای خشک متفاوت است.

هیدروکربن های مایع با توجه به نقطه جوش آنها، هیدروکربن های پنتان تا دکان و تمام ایزومرهای آنها باید در هنگام تقطیر روغن وارد مقطر بنزین شوند.

هیدروکربن های جامد پارافین های جامد در روغن ها در حالت کریستالی حل شده یا معلق هستند. در روغن های پارافینی و بسیار پارافینی، محتوای آنها به 10-20 درصد جرم می رسد. در هنگام تقطیر روغن کوره، پارافین هایی با ترکیب C 18 - C 35 وارد بخش های روغن می شوند. هیدروکربن های با ذوب بالاتر C 36 - C 53 - سرزین در قطران متمرکز شده اند.

وجود هیدروکربن های جامد در روغن های روان کننده و مخصوص غیرقابل قبول است، زیرا آنها نقطه ریزش را افزایش می دهند و تحرک روغن ها را در دماهای پایین کاهش می دهند. بنابراین، روغن ها تحت تصفیه ویژه - دپارافینیزاسیون قرار می گیرند.

هیدروکربن های متان متعلق به سری CH 2n + 2 هستند، آنها جایگاه فوق العاده مهمی در بین هیدروکربن های نفتی دارند. بنابراین، گازهای طبیعی منحصراً توسط هیدروکربن های متان و اغلب تقریباً به طور کامل توسط خود متان نشان داده می شوند. کسرهای سبک هر روغن مایع نیز تقریباً به طور کامل از هیدروکربن های متان تشکیل شده است. درست است، با افزایش میانگین وزن مولکولی بخش های نفت، محتوای هیدروکربن های متان در آنها به شدت کاهش می یابد. در بخش های میانی، که در محدوده 200-300 درجه سانتیگراد می جوشند، هیدروکربن های متان معمولاً حاوی بیش از 25-33٪ نیستند و در دمای 500 درجه سانتیگراد، هیدروکربن های متان نفت تقریباً به طور کامل از بین می روند. در بخش های بالاتر نفت، هیدروکربن های متان جامد هستند - پارافین و تا حدی سرزین. علاوه بر این، ساختار و خواص هیدروکربن های پیچیده پلی متیلن، آروماتیک و به اصطلاح هیبریدی تحت تأثیر زنجیره های جانبی رادیکال های سری متان قرار دارند.

نتیجه:روغن های خاص ممکن است حاوی بیشتر یا کمتر هیدروکربن های متان باشند. به طور کلی، بدیهی است که هیدروکربن های متان اساس اکثر گازهای طبیعی و بخش های سبک نفت مایع را تشکیل می دهند، که شایسته توجه ویژه است، زیرا این اجزا هستند که مواد اولیه سنتز آلی و پتروشیمی مدرن را تا حد زیادی تشکیل می دهند.

نفتنیک.

سیکلوآلکان ها (C pH 2p) - هیدروکربن های نفتنی - بخشی از تمام بخش های نفتی هستند، به جز گازها. به طور متوسط، روغن های انواع مختلف شامل 25 تا 80 درصد جرم هستند. بخش‌های بنزین و نفت سفید عمدتاً توسط همولوگ‌های سیکلوپنتان و سیکلوهگزان، عمدتاً با سیکلان‌های کوتاه (C1 - C3) جایگزین آلکیل نشان داده می‌شوند. بخش‌های با جوش بالا حاوی همولوگ‌های عمدتاً چند حلقه‌ای سیکلان‌ها با ۲ تا ۴ سیکلان یکسان یا متفاوت از نوع ساختار مفصلی یا متراکم هستند. توزیع سیکلان ها توسط بخش های نفتی متنوع ترین است. محتوای آنها با سنگین‌تر شدن فراکسیون‌ها افزایش می‌یابد و فقط در بخش‌های روغنی با بالاترین جوشش کاهش می‌یابد. توزیع زیر از ایزومرهای سیکلان را می توان اشاره کرد: در میان C7 - سیکلوپنتان ها، 1،2 - و 1،3-دی متیل-جایگزین شده غالب هستند. C8 - سیکلوپنتان ها عمدتاً با تری متیل جایگزین شده نشان داده می شوند. در میان آلکیل سیکلوهگزان ها، نسبت دی و تری متیل جایگزین شده که حاوی اتم کربن چهارتایی نیستند غالب است.

هیدروکربن‌های نفتنی نه تنها به معنای هیدروکربن‌های پلی‌متیلن چند حلقه‌ای با منشا نفتی بودند.

نفتن ها بخشی از همه روغن ها هستند و در همه فراکسیون ها وجود دارند. محتوای آنها با سنگین تر شدن کسرها افزایش می یابد. تنها در فراکسیون های روغنی با بالاترین جوش، مقدار آنها به دلیل افزایش ساختارهای معطر کاهش می یابد.

نفتن های تک حلقه ای با ساختارهای سیکلوپنتان و سیکلوهگزان نشان داده می شوند. در بخش های بنزین و نفت سفید، بیش از 80 نماینده منفرد از این کلاس از هیدروکربن های ترکیب C 5 - C 12 یافت شد. مقادیر نسبتاً زیادی در روغن ها وجود دارد: متیل سیکلوهگزان، سیکلوهگزان، متیل سیکلوپنتان، برخی همولوگ های دی متیل سیکلوپنتان. در مقادیر کم، سیکلوهپتان و متیل سیکلوهپتان یافت شد. فراکسیون های بالای 200 درجه سانتیگراد حاوی نفتن های دو حلقه ای و چند حلقه ای با حداکثر شش چرخه هستند.

نتیجه:هیدروکربن های نفتنیک با کیفیت ترین جزء سوخت موتور و روغن های روان کننده هستند. هیدروکربن‌های نفتنیک تک حلقه‌ای به بنزین‌های موتور، جت و سوخت دیزل خواص عملکرد بالایی می‌دهند و ماده اولیه با کیفیت بالاتری در فرآیندهای اصلاح کاتالیزوری هستند.

هیدروکربن های معطر.

عرصه ها در روغن به صورت تک حلقه ای و چند حلقه ای ارائه می شوند. به طور معمول، روغن ها حاوی 15-20٪ آرن هستند. در روغن های معطر (رزینی) میزان آنها به 35 درصد می رسد. بسته به توزیع هیدروکربن های آروماتیک توسط کسری، روغن را می توان به سه گروه تقسیم کرد:

نفتنو-آروماتیک - روغن هایی که هیدروکربن های معطر آنها (عمدتاً چند حلقه ای) در بخش های بالاتر متمرکز شده اند. اینها روغنهای رزینی سنگین با چگالی > 0.9 هستند.

نفتنیک - روغن هایی که هیدروکربن های معطر آنها عمدتاً در بخش های متوسط ​​​​غلظه می شوند. چگالی چنین روغن هایی 0.85-0.9 است.

3) روغن های پارافینیک - روغن هایی که هیدروکربن های معطر آنها در بخش های سبک (تا 300 درجه سانتیگراد) متمرکز شده اند.

فراکسیون های تا 200 درجه سانتی گراد (کسری های بنزین) فقط حاوی همولوگ های بنزن هستند. تمام همولوگ های بنزن در روغن ها یافت شده اند، از جمله C9.همولوگ های بنزن تک جایگزین حاوی 4 یا بیشتر اتم کربن در زنجیره جانبی نادر هستند. متداول ترین آنها تولوئن، اتیل بنزن، زایلن ها (m-xylene غالب است که از نظر ترمودینامیکی پایدارتر است)، سپس تری متیل بنزن ها و پس از آن کومن، پروپیل بنزن، متیل اتیل بنزن ها.

در کسرهای 200-350 درجه سانتیگراد، آلکیل بنزنها غالب هستند، عمدتاً دی و سه جایگزین، که مولکولهای آنها حاوی گروههای متیل و یک گروه آلکیل با ترکیب C 7 -Cg هستند. علاوه بر همولوگ های بنزن، این فراکسیون ها حاوی همولوگ های نفتالین (نفتالین های تک، دو، تری و تترمتیل) هستند. همولوگ های دی فنیل نیز یافت شده است. نفتالین نادر است.

فراکسیون های >350 درجه سانتیگراد، علاوه بر همولوگ های بالاتر بنزن و همولوگ های نفتالین، حاوی دی آریل آلکان ها - هیدروکربن ها هستند که در مولکول های آنها

هسته های معطر جدا شده به یک پل هیدروکربنی متصل می شوند، به عنوان مثال:

کسرهای بالاتر همچنین حاوی مقدار کمی همولوگ هیدروکربن های چند حلقه ای با حلقه های متراکم هستند، مانند:

بخش عمده این هیدروکربن ها در قطران متمرکز شده است. هیدروکربن های یک ساختار مخلوط به طور گسترده در بخش های بالاتر روغن ها، که مولکول های آنها همراه با معطر حاوی

بسیاری از نزدیک ترین همولوگ های بنزن با یک، دو، سه و چهار جایگزین در هسته در روغن ها یافت شده است. جانشین اغلب رادیکال متیل است و وجود هیدروکربن هایی مانند ایزوپروپیل بنزن (کومن)، پروپیل بنزن، بوتیل بنزن، دی اتیل بنزن و همولوگ هایی با جانشین های مختلف در زنجیره های جانبی ثابت شده است.

در بخش‌های میانی نفت (200-350 درجه سانتی‌گراد)، همراه با مشتقات بنزن، نفتالین و نزدیک‌ترین همولوگ‌های آن نیز وجود دارد، یعنی. هیدروکربن های آروماتیک تغلیظ شده دو حلقه ای

در بخش‌های بالاتر نفت، هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای پیچیده‌تر با سه، چهار و پنج حلقه متراکم یافت شد. آنها همولوگ نفتالین، دی فنیل، آسنفتن، آنتراسن، فنانترن، پیرن، بنزانتراسن، کریسن، فنانترن، پریلن هستند.

وجود هیدروکربن های آروماتیک در بنزین ها بسیار مطلوب است، زیرا دارای اعداد اکتان بالایی هستند. برعکس، حضور آنها در مقادیر قابل توجهی در سوخت های دیزل(کسری متوسط ​​روغن) روند احتراق سوخت را بدتر می کند. هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای با زنجیره‌های جانبی کوتاه که در طی تقطیر روغن وارد بخش‌های روغن می‌شوند باید در طی فرآیند پالایش حذف شوند، زیرا وجود آنها بر عملکرد روغن‌های روان‌کننده تأثیر منفی می‌گذارد. هیدروکربن های آروماتیک منفرد: بنزن، تولوئن، زایلن ها، اتیل بنزن، ایزوپروپیل بنزن و نفتالین مواد خام با ارزش برای بسیاری از فرآیندهای سنتز پتروشیمی و آلی هستند.

هیدروکربن های ساختار مخلوطبخش قابل توجهی از هیدروکربن های نفتی دارای ساختار ترکیبی یا هیبریدی هستند. این بدان معناست که مولکول‌های چنین هیدروکربن‌هایی حاوی عناصر ساختاری مختلفی هستند: حلقه‌های معطر، حلقه‌های سیکلوپرافینی پنج و شش عضوی و زنجیره‌های پارافین آلیفاتیک.

بخش‌های نفتی تقریباً به طور کامل از هیدروکربن‌هایی با ساختار مخلوط تشکیل شده‌اند. آنها را می توان به سه نوع تقسیم کرد: پارافین-سیکلوپارافین. پارافین معطر؛ پارافین-سیکلوپارافین-آروماتیک.

ترکیبات اکسیژن. بخش عمده ای از اکسیژن موجود در روغن بخشی از مواد رزینی است و تنها حدود 10 درصد از آن توسط ترکیبات آلی اسیدی - اسیدهای کربوکسیلیک و فنل ها تشکیل می شود. ترکیبات اکسیژن خنثی بسیار کمی در روغن ها وجود دارد. به نوبه خود ، در بین ترکیبات اسیدی ، ترکیباتی که با حضور یک گروه کربوکسیل مشخص می شوند - اسیدهای نفتی - غالب هستند.

در میان آنها، اسیدهای هم ساختار، از جمله اسیدهای ایزوپرنوئید، و آنهایی که تعداد زوج اتم کربن دارند، غالب هستند. اسیدهای کربوکسیلیک - مشتقات نفتن های تک حلقه ای با فرمول کلی C pH 2p-1 COOH یا C pH 2p - 2 O 2 اسیدهای نفتنیک نامیده می شوند.

از بین تمام ترکیبات اکسیژن روغن، تنها اسیدهای نفتنیک و نمکهای نفتنات آنها که خاصیت شوینده خوبی دارند، از اهمیت صنعتی برخوردارند. ضایعات حاصل از تمیز کردن قلیایی تقطیرهای نفتی - صابون نفتا در ساخت مواد شوینده برای تولید نساجی استفاده می شود.

اسیدهای نفتی فنی (آسیدول) جدا شده از نفت سفید و تقطیرهای روغن سبک به عنوان حلال برای رزین ها، رنگ های لاستیک و آنیلین، برای آغشته کردن تراورس ها، برای مرطوب کردن پشم و غیره استفاده می شود. نمک های سدیم و پتاسیم اسیدهای نفتنیک به عنوان دمولسیفایر برای آبگیری روغن استفاده می شوند.

ترکیبات گوگردی گوگرد رایج ترین هترو عنصر در روغن ها و فرآورده های نفتی است. محتوای آن در روغن ها از صدم تا 6-5 درصد جرم متغیر است. کمتر تا 14 درصد جرم. روغن های منطقه اورال-ولگا و سیبری سرشار از ترکیبات حاوی گوگرد هستند: میزان گوگرد در روغن آرلان تا 3.0٪ وزنی و در Ust-Balykskaya تا 1.8٪ وزنی می رسد. در میان روغن های خارجی، بالاترین میزان گوگرد توسط روغن ها مشخص می شود: آلبانیایی (5-6٪ وزنی)، میادین Ebano-Panuco (مکزیک، 5.4٪ وزنی)، رز پوینت (ایالات متحده - تا 14٪ وزنی). در مورد دوم، تقریباً تمام ترکیبات روغنی حاوی گوگرد هستند.

توزیع گوگرد بر اساس کسری به ماهیت روغن و نوع ترکیبات گوگردی بستگی دارد. به عنوان یک قاعده، محتوای آنها از کم جوش به بالا افزایش می یابد و در باقیمانده حاصل از تقطیر خلاء قطران روغن به حداکثر می رسد. انواع زیر از ترکیبات گوگردی در روغن ها شناسایی شده است:

گوگرد عنصری و سولفید هیدروژن - به طور مستقیم ترکیبات آلی گوگردی نیستند، اما در نتیجه تخریب دومی ظاهر می شوند.

مرکاپتان ها-تیول ها که مانند سولفید هیدروژن دارای خواص اسیدی و قوی ترین فعالیت خورندگی هستند.

سولفیدهای آلیفاتیک (تیو اترها) در دماهای پایین خنثی هستند، اما از نظر حرارتی ناپایدار هستند و هنگامی که در دمای بالای 130-160 درجه سانتیگراد گرم می شوند تجزیه می شوند و سولفید هیدروژن و مرکاپتان ها را تشکیل می دهند.

سولفیدهای تک و چند حلقه ای از نظر حرارتی پایدارترین هستند.

سولفید هیدروژن در نفت خام کمتر و در مقادیر بسیار کمتر از گازهای طبیعی، میعانات گازی و نفت یافت می شود.

مرکاپتان ها (تیول ها) دارای ساختارهای RSH هستند که در آن R یک جایگزین هیدروکربنی از همه انواع (آلکان ها، سیکلان ها، آرن ها، هیبریدها) با وزن های مولکولی مختلف است. نقطه جوش هر یک از مرکاپتان های آلکیل C 1 - C 6 در فشار اتمسفر 6-140 درجه سانتیگراد است. آنها بوی بسیار نامطبوعی دارند. از این خاصیت در عمل گازرسانی به شهرها و روستاها برای هشدار در مورد خرابی خط گاز استفاده می شود. اتیل مرکاپتان به عنوان یک خوشبو کننده برای گازهای خانگی استفاده می شود.

با توجه به محتوای تیول ها، روغن ها به مرکاپتان و بدون مرکاپتان تقسیم می شوند. مرکاپتان ها در غلظت های غیرعادی بالا در میعانات گازی و نفت های دشت خزر یافت می شوند. بنابراین، در کسر 40-200 درجه سانتی گراد از میعانات گازی اورنبورگ، مرکاپتان ها 1٪ از 1.24٪ وزنی را تشکیل می دهند. گوگرد کل الگوی زیر یافت شد: گوگرد مرکاپتان در روغن‌ها و میعانات گازی عمدتاً در بخش‌های سر متمرکز می‌شود.

گوگرد عنصری، سولفید هیدروژن و مرکاپتان ها به عنوان ترکیبات گوگردی بسیار تهاجمی نامطلوب ترین ترکیبات روغن ها هستند. آنها باید به طور کامل در فرآیندهای تصفیه تمام فرآورده های نفتی قابل فروش حذف شوند.

سولفیدها (تیو اترها) بخش اصلی ترکیبات گوگردی را در بخش های سوختی نفت تشکیل می دهند (از 50 تا 80 درصد وزنی کل گوگرد در این فراکسیون ها). سولفیدهای نفت به 2 گروه تقسیم می شوند: دی آلکیل سولفیدها (تیوآلکان ها) و دی آلکیل سولفیدهای حلقوی RSR" (که در آن R و R جایگزین آلکیل هستند). تیالکان ها عمدتاً در روغن های پارافینیک یافت می شوند، در حالی که روغن های حلقوی در روغن های نفتنیک و نفتنیک-آروماتیک یافت می شوند. تیوآلکان C 2 -C 7 دارند دمای پایینجوشاندن (37-150 درجه سانتیگراد) و در حین تقطیر روغن به قطعات بنزین می ریزد. با افزایش نقطه جوش فراکسیون های روغنی، مقدار تیوآلکان ها کاهش می یابد و عملاً در فراکسیون های بالای 300 درجه سانتی گراد وجود ندارند. در برخی از فراکسیون های نفتی سبک و متوسط، مقادیر کمی (کمتر از 15 درصد وزنی کل گوگرد در این فراکسیون ها) حاوی دی سولفیدهای RSSR هستند که هنگام گرم شدن، گوگرد، سولفید هیدروژن و مرکاپتان ها را تشکیل می دهند.

سولفیدهای تک حلقه ای هتروسیکل های پنج یا شش عضوی با اتم گوگرد هستند. علاوه بر این، سولفیدهای چند حلقه ای و همولوگ های مختلف آنها در روغن ها شناسایی شده اند.

در بخش های میانی بسیاری از روغن ها، تیوسیکلان ها غالب هستند. در بین تیوسیکلان ها، به عنوان یک قاعده، سولفیدهای تک حلقه ای رایج تر هستند. سولفیدهای چند حلقه ای در طول تقطیر روغن ها عمدتاً به بخش های روغنی می ریزند و در بقایای روغن متمرکز می شوند.

تمام ترکیبات حاوی گوگرد روغن ها، به جز مرکاپتان های با وزن مولکولی کم، در دماهای پایین از نظر شیمیایی خنثی هستند و از نظر خواص مشابه آرن ها هستند. به دلیل راندمان پایین روش های جداسازی از روغن ها، هنوز کاربرد صنعتی پیدا نکرده اند. در مقادیر محدود، سولفیدها از بخش های میانی (نفت سفید) برخی روغن ها برای اکسیداسیون بعدی به سولفون ها و اسیدهای سولفونیک جدا می شوند. ترکیبات گوگردی روغن ها در حال حاضر استخراج نمی شوند، اما توسط فرآیندهای هیدروژنه سازی از بین می روند. سولفید هیدروژن به دست آمده به گوگرد عنصری یا اسید سولفوریک تبدیل می شود. همزمان در سال های گذشتهدر بسیاری از کشورهای جهان، فرآیندهای صنعتی با تناژ بالا برای سنتز ترکیبات گوگردی، مشابه ترکیبات نفتی که ارزش زیادی دارند، در حال توسعه و معرفی هستند. در این میان، مرکاپتان ها بیشترین اهمیت صنعتی را دارند. متیل مرکاپتان در تولید متیونین، یک ماده خوشبو کننده گاز سوخت استفاده می شود.

تیول های C 1 - C 4 - مواد خام برای سنتز مواد شیمیایی کشاورزی، برای فعال کردن (سولفوره کردن) برخی کاتالیزورها در پالایش نفت استفاده می شود. تیول‌ها از بوتیل مرکاپتان تا اکتادسیل مرکاپتان در تولید مواد افزودنی برای روغن‌کاری و روغن‌های ترانسفورماتور، برای برش مایعات مورد استفاده در عملیات سرد فلزات، در تولید مواد شوینده، ترکیبات ترکیبی لاستیکی استفاده می‌شوند. تیول ها С 8 - С 16 عبارتند از: تنظیم کننده فرآیندهای پلیمریزاسیون رادیکال در تولید لاتکس، لاستیک، پلاستیک. دودسیل مرکاپتان سوم و دودسیل مرکاپتان معمولی بیشترین کاربرد را به عنوان تنظیم کننده پلیمریزاسیون پیدا کرده اند. مرکاپتان ها برای سنتز معرف های فلوتاسیون، مواد عکاسی، رنگ های مخصوص، لوازم آرایشی، فارماکولوژی و بسیاری از زمینه های دیگر استفاده می شوند.

سولفیدها به عنوان اجزایی در سنتز رنگ ها، محصولات اکسیداسیون آنها عمل می کنند - سولفوکسیدها، سولفون ها و اسیدهای سولفونیک به عنوان استخراج کننده های موثر فلزات کمیاب و معرف های شناورسازی برای سنگ معدن های چند فلزی، نرم کننده ها و مواد فعال بیولوژیکی استفاده می شوند. استفاده از سولفیدها و مشتقات آنها به عنوان اجزای سوخت موشک، حشره کش، قارچ کش، علف کش، نرم کننده، کمپلکس کننده و غیره امیدوارکننده است. در سال های اخیر، استفاده از پلیمرهای سولفید پلی فنیلن به طور چشمگیری افزایش یافته است. آنها با پایداری حرارتی خوب، توانایی حفظ ویژگی های مکانیکی عالی مشخص می شوند دمای بالا، مقاومت شیمیایی بالا و سازگاری با پرکننده های مختلف. پوشش های جامد پلی فنیل سولفید به راحتی روی فلز اعمال می شود و محافظت قابل اعتمادی در برابر خوردگی ایجاد می کند، که قبلاً توسط صنعت پتروشیمی خارجی انتخاب شده است، جایی که "بوم" پلی فنیل سولفید مشاهده می شود. همچنین لازم به ذکر است که در این پلیمر تقریباً یک سوم جرم را گوگرد تشکیل می دهد.

تیوفن و 2-متیل تیوفن حذف‌کننده‌های موثر ترکیبات منگنز از موتورهای کاربراتوری هستند، زمانی که سیکلوپنتادینیل کربونیل منگنز به عنوان یک عامل ضد ضربه استفاده می‌شود. در حال حاضر، این ماده ضد ضربه به طور گسترده در ایالات متحده آمریکا استفاده می شود، جایی که حدود 40٪ از بنزین های بدون سرب حاوی مواد ضد ضربه غیر سرب هستند.

با توجه به وجود منابع قابل توجه ترکیبات حاوی گوگرد در روغن ها، مشکل استخراج و استفاده منطقی از آنها در اقتصاد ملی بسیار ضروری است.

ترکیبات نیتروژن دار ترکیبات نیتروژن دار آلی در روغن ها به طور متوسط ​​بیش از 2-3 درصد جرم ندارند. و حداکثر (در روغن های بسیار رزینی) تا 10 درصد جرم. بیشتر نیتروژن در بخش های سنگین و در محصولات باقی مانده متمرکز شده است.

مواد رزینی آسفالتین (SAS) در بقایای نفت سنگین (HOR) - نفت کوره، نیمه تار، قطران، قیر، بقایای ترک خورده و غیره متمرکز می‌شوند. محتوای کل SAS در روغن‌ها، بسته به نوع و چگالی آنها، متغیر است. کسری از درصد تا 45 درصد جرم. و در HNO تا 70 درصد جرم می رسد. روغن‌های جوان از انواع نفتنو-آروماتیک و معطر غنی‌ترین روغن‌ها در CAS هستند.

SAW یک ترکیب چند جزئی پیچیده، منحصراً چند پراکنده در مخلوط وزن مولکولی هیدروکربن‌ها و هتروترکیبات با وزن مولکولی بالا، شامل، علاوه بر کربن و هیدروژن، گوگرد، نیتروژن، اکسیژن و فلزاتی مانند وانادیم، نیکل، آهن، مولیبدن و غیره است. جداسازی SAS های فردی از روغن ها و HNO ها بسیار دشوار است. ساختار مولکولی آنها هنوز به طور دقیق مشخص نشده است. سطح دانش فعلی و امکانات روش‌های تحقیق فیزیکوشیمیایی ابزاری تنها به ارائه یک ایده احتمالی از سازمان ساختاری، تعیین تعداد نفتین-آروماتیک متراکم و سایر ویژگی‌ها و ساخت مدل‌های آماری متوسط ​​از مولکول‌های فرضی اجازه می‌دهد. رزین ها و آسفالتین ها

در عمل مطالعه ترکیب و ساختار بقایای شیمیایی نفت، زغال سنگ و کک، روش حلال ریچاردسون به طور گسترده ای استفاده می شود که بر اساس حلالیت متفاوت اجزای گروه در حلال های آلی (ضعیف، متوسط ​​و قوی) است. بر این اساس، اجزای گروه مشروط زیر متمایز می شوند:

محلول در حلال های با وزن مولکولی کم (ضعیف) (ایزواکتان، اتر نفتی) - روغن ها و رزین ها.

رزین ها از مالتن ها توسط کروماتوگرافی جذب (روی سیلیکاژل یا آلومینا) بازیابی می شوند.

نامحلول در آلکان با وزن مولکولی کم C 5 - C 8، اما محلول در تولوئن، تتراکلرید کربن - آسفالتین.

نامحلول در بنزین، تولوئن و تتراکلرید کربن، اما محلول در دی سولفید کربن و کینولین - کاربن ها.

نامحلول در هر حلال - کربوئید.

روغن ها و HOR های بومی (یعنی در معرض تخریب حرارتی قرار نگرفته اند) حاوی کاربن و کربوئید نیستند. اصطلاح "روغن" به معنی هیدروکربن های مولکولی بالا با وزن مولکولی 300-500 از ساختار مخلوط (هیبرید) استفاده می شود. هیدروکربن های پارافین نفتنی و آروماتیک، از جمله هیدروکربن های سبک (تک حلقه ای)، متوسط ​​(دو حلقه ای) و چند حلقه ای (سه یا بیشتر حلقوی)، با جداسازی کروماتوگرافی از بخش های نفتی جدا می شوند. مهم ترین آنها رزین ها و آسفالتین ها هستند که اغلب اجزای تشکیل دهنده کک نامیده می شوند و مشکلات فنی پیچیده ای را در پردازش HOR ایجاد می کنند. رزین ها - مایعات چسبناک، آهسته حرکت یا آمورف اجسام جامداز قهوه ای تیره تا قهوه ای تیره با تراکم حدود یک یا کمی بیشتر. آنها سیستم های متراکم صفحه ای هستند که حاوی 5-6 حلقه از ساختارهای معطر، نفتنیک و هتروسیکلیک هستند که از طریق ساختارهای آلیفاتیک به هم متصل شده اند. آسفالتین ها ساختارهای بی شکل، اما بلوری مانند، جامدات قهوه ای تیره یا سیاه با چگالی کمی بیشتر از واحد هستند. هنگامی که گرم می شوند، ذوب نمی شوند، بلکه در دمای حدود 300 درجه سانتیگراد به حالت پلاستیکی منتقل می شوند و در دمای بالاتر با تشکیل مواد گازی و مایع و یک باقیمانده جامد - کک تجزیه می شوند. برخلاف رزین ها، ساختارهای کریستالی متراکم فضایی را تشکیل می دهند. مهم ترین تفاوت بین رزین ها و آسفالتین ها در شاخص های اساسی مانند حلالیت در آلکان های با وزن مولکولی کم، نسبت C:H، جرم مولکولی.

رزین ها محلول های واقعی را در روغن ها و تقطیرهای سوختی تشکیل می دهند و آسفالتین ها در HOR در حالت کلوئیدی هستند. حلال آسفالتین ها در روغن ها هیدروکربن ها و رزین های معطر هستند. به دلیل فعل و انفعالات بین مولکولی، آسفالتین ها می توانند پیوندهایی ایجاد کنند - ساختارهای فوق مولکولی. میزان ارتباط آنها به شدت تحت تأثیر محیط است. بنابراین، در غلظت های پایین در بنزن و نفتالین (به ترتیب کمتر از 2 و 16 درصد وزنی)، آسفالتین ها در حالت مولکولی قرار دارند. در غلظت های بالاتر در محلول، پیوندهایی تشکیل می شوند که از تعداد زیادی مولکول تشکیل شده اند. این توانایی مرتبط ساختن است که اختلاف را با 1-2 مرتبه بزرگی در نتایج تعیین وزن مولکولی آسفالتین ها، بسته به روش تعیین آن، تعیین می کند.

ساختار و خواص آسفالتین ها به طور قابل توجهی به منشا HOR بستگی دارد. بنابراین، آسفالتین‌های حاصل از بقایای منشأ مخرب، در مقایسه با آسفالتین‌های "سست" بومی، با وزن مولکولی کمتر، تراکم غالب در صفحه، تعداد و طول کمتر ساختارهای آلیفاتیک، و بنابراین، فشردگی بیشتر (و کمتر) مشخص می‌شوند. ویسکوزیته).

نسبت رزین ها به آسفالتین ها در روغن ها و HOR به طور گسترده ای متفاوت است - (7-9): 1 در باقی مانده های تقطیر مستقیم، تا (1-7): 1 - در باقی مانده های اکسید شده (قیر).

کاربن ها و کربوئیدها در TNO فرآیندهای تخریب گرما ظاهر می شوند.

کاربن ها پلیمرهای خطی مولکول های آسفالتین با وزن مولکولی (100-185) هزار هستند که فقط در دی سولفید کربن و کینولین محلول هستند.

کربوئیدها یک پلیمر سه بعدی متقاطع (کریستالیت) هستند که در نتیجه در هیچ یک از حلال های آلی شناخته شده نامحلول هستند.

همه CAB ها بر کیفیت روغن های روان کننده تأثیر منفی می گذارند (تخریب رنگ، افزایش تشکیل کربن، کاهش روانکاری و غیره) و باید حذف شوند. به عنوان بخشی از قیر نفتی، آنها دارای تعدادی با ارزش هستند خواص فنیو به آنها ویژگی هایی بدهید که به آنها امکان استفاده گسترده را می دهد. زمینه های اصلی استفاده: سطوح جاده، مواد عایق رطوبت، در ساخت و ساز، تولید محصولات سقف، لاک قیر آسفالت، پلاستیک، زمین، کک، کلاسور برای بریکت زغال سنگ، مبدل های یون پودر و غیره.

طبقه بندی مواد رزینی خنثی بر اساس ارتباط آنها با حلال های مختلف است. بر این اساس، مرسوم است که گروه های زیر را تشخیص دهیم:

رزین های خنثی، محلول در بنزین سبک (پترول اتر)، پنتان، هگزان؛

آسفالتین، نامحلول در اتر نفت، اما محلول در بنزن داغ.

کاربن ها، تا حدی تنها در پیریدین و دی سولفید کربن محلول.

کربوئیدها موادی هستند که عملاً در هر چیزی نامحلول هستند.

رزین ها قدرت رنگ دهی قوی دارند. رنگ تیره عرقیات مانند روغن خام عمدتاً به دلیل وجود رزین های خنثی در آنها است. ویژگیرزین های خنثی - توانایی آنها برای متراکم شدن به آسفالتین ها تحت تأثیر عواملی مانند حرارت دادن، تصفیه با جاذب ها یا اسید سولفوریک. این فرآیند به ویژه زمانی آسان است که گرم شود و هوا به طور همزمان دمیده شود.

آسفالتین ها بالاترین وزن مولکولی ترکیبات روغن ناهم آلی هستند. از نظر ظاهری، آسفاتین ها مواد پودری قهوه ای یا سیاه هستند. چگالی نسبی آنها بالاتر از واحد است، وزن مولکولی حدود 2000 است. با توجه به ترکیب عنصری، آسفالتین ها با رزین های خنثی در محتوای کمتر هیدروژن و محتوای کربن و هترواتم های بالاتر متفاوت هستند.

همه CAB ها بر کیفیت روغن های روان کننده تأثیر منفی می گذارند و باید حذف شوند. به عنوان بخشی از قیر نفتی، آنها دارای تعدادی خواص فنی ارزشمند هستند. جهت های اصلی استفاده از آنها: سطوح جاده، مواد ضد آب، تولید محصولات سقف، کک.

رزین های خنثی و آسفالتین ها مخلوط های پیچیده ای از ترکیبات هترواتمی با وزن مولکولی بالا هستند. آنها از نظر وزن مولکولی، ترکیب عنصری و درجه اشباع نشدن با یکدیگر تفاوت دارند. در فرمول کلی (بدون هترواتم ها) C n H 2 n - x ، مقدار x در رزین های خنثی از 10-34 متغیر است و برای آسفالتین ها می تواند به 100-120 برسد.

نتیجه:هنگام در نظر گرفتن ترکیب شیمیایی گروه روغن، روغن را می توان به طور تقریبی به دو بخش از ترکیبات تقسیم کرد: جوشاندن تا دمای حدود 360 درجه سانتیگراد، که عمدتاً از هیدروکربن ها و فقط بخش کوچکی از ترکیبات هترواتمی (اکسیژن - فنل ها، اسیدهای نفتنیک، گوگرد) تشکیل شده است. - مرکاپتان‌ها، سولفیدها، دی‌سولفیدها، تیوفن‌ها؛ بازهای نیتروژنی - پیریدینی و ایمین‌ها) و جوشش بالای 360 درجه سانتی‌گراد که عمدتاً از ترکیبات هترواتمی حاوی مولکول‌های O، S و N و به میزان کمتری از هیدروکربن‌ها (پارافین، هیبرید) تشکیل شده‌اند. هیدروکربن ها).

سوالاتی برای خودآزمایی

ترکیب هیدروکربن های پارافین در روغن چیست؟

چه ساختارهایی در نفتن های تک حلقه ای روغنی وجود دارد؟

3. چرا نفتن ها در سوخت موتور و روغن های روان کننده مطلوب هستند؟

4. چه عرصه هایی در روغن ها یافت می شود؟

5. کدام بخش های نفتی تقریباً به طور کامل از هیدروکربن های یک ساختار مخلوط تشکیل شده اند؟

ترکیبات حاوی اکسیژن در روغن کدام دسته از ترکیبات هستند؟

چگونه گوگرد در بین بخش های نفتی توزیع می شود؟

ترکیبات نیتروژن در نفت چیست؟

رزین ها چیست؟

10. جهت های اصلی استفاده از مواد رزینی آسفالتین.

11. آسفالتین ها از نظر ترکیب هیدروکربنی چیست؟

منشا نفت

خواص روغن

مشخصات فیزیکی

وزن مولکولی متوسط

تراکم

آسان th, 0.831-0.860 - وسط، بالاتر از 0.860 - سنگین.

(معمولا > ترکیب کسری

دمای کریستالیزاسیون پارافین کسرهای سبک

ویسکوزیته ترکیب کسریروغن و آن درجه حرارت

گرمای خاص 1.7-2.1 kJ/(kg∙K).

43.7-46.2 MJ/kg.

2,0-2,5

از به .

نقطه اشتعال

ترکیب شیمیایی

ترکیب کلی

نفت مخلوطی از حدود 1000 ماده منفرد است که بیشتر آنها هیدروکربن های مایع (بیش از 500 ماده یا معمولاً 80-90٪ وزنی) و ترکیبات آلی هترواتمی (4-5٪) عمدتاً گوگردی (حدود 250 ماده) و نیتروژنی هستند. >

ترکیب هیدروکربنی

پارافین نفتنیک (10-20، به ندرت 35%) و با مختلط

زمین شناسی نفت

سنگهای حاوی نفت دارای تخلخل نسبتاً بالا و نفوذپذیری کافی برای استخراج آن هستند. سنگ هایی که امکان حرکت آزادانه و تجمع مایعات و گازها را در آنها فراهم می کنند، مخزن نامیده می شوند. تخلخل مخازن به درجه جور شدن دانه ها، شکل و بسته بندی آنها و همچنین به وجود سیمان بستگی دارد. نفوذپذیری با اندازه منافذ و اتصال آنها تعیین می شود. مخازن اصلی نفت ماسه ها، ماسه سنگ ها، کنگلومراها، دولومیت ها، سنگ های آهکی و سایر سنگ های با نفوذپذیری خوب هستند که در میان سنگ های با نفوذپذیری ضعیف مانند رس یا گچ محصور شده اند. در شرایط مساعد، مخازن می توانند سنگ های دگرگونی و آذرین مجاور سنگ های نفتی رسوبی شکسته شوند.

نوع مختلفذخایر نفت در تله های هیدرولیکی باز (1-3) و بسته (4-6): 1 - مخزن قوسی ذخایر نفت و گاز و نفت. 2 - ذخایر عظیم نفت و گاز قوسی. 3 - رسوب نفت در تاقچه پالئولئف، اولیه (مثلاً ریف) یا ثانویه (فرسایش). 4 - ذخایر نفت غربال شده توسط ناهماهنگی چینه شناسی. 5- رسوب نفت در تله گوه‌زنی اولیه ( رخساره‌ای، سنگ‌شناسی) از مخزن. 6 - ذخایر نفتی محافظت شده از نظر زمین ساختی. الف - روغن؛ ب - گاز؛ در آب.

اغلب، یک ذخایر نفتی تنها بخشی از مخزن را اشغال می کند، و بنابراین، بسته به ماهیت تخلخل و درجه سیمان شدن سنگ (ناهمگونی مخزن)، میزان اشباع نفتی بخش های جداگانه آن در مخزن متفاوت است. خود پیدا می شود.

معمولاً نفت در یک مخزن با آب همراه است که مخزن را از پایین افتادن لایه ها یا در امتداد کل کف آن محدود می کند. به علاوه در هر ذخایر نفتی به همراه آن به اصطلاح وجود دارد. لایه یا آب باقیمانده، ذرات سنگ‌ها (ماسه‌ها) و دیواره‌های منفذی را در بر می‌گیرد. اگر سنگ‌های مخزن در اثر گسل‌ها، رانش‌ها و غیره با اختلالات گسسته گوه‌ای بریده شوند یا بریده شوند، رسوب می‌تواند به طور کامل یا جزئی توسط سنگ‌های کم نفوذ محدود شود. V قسمت های بالاییگاهی اوقات گاز در یک ذخیره نفت (به اصطلاح "کلاه گاز") متمرکز می شود.

هنگامی که نفت توسط چاه استخراج می شود، استخراج کامل نفت از رسوب ممکن نیست، مقدار قابل توجهی از آن در روده ها باقی می ماند. پوسته زمین. برای استحصال کاملتر روغن از روشهای خاصی استفاده می شود که روش سیلابی (لبه، درون حلقه، کانونی) از اهمیت بالایی برخوردار است. نفت مخزن تحت فشار است که در نتیجه باز شدن مخزن به خصوص اولین چاه ها با خطر گاز و نماش نفت (بسیار بندرت فوران نفت) همراه است.

چندین طبقه بندی از ذخایر و ذخایر نفتی در روسیه و خارج از کشور پیشنهاد شده است. میادین نفتی از نظر نوع اشکال ساختاری و شرایط شکل گیری با یکدیگر تفاوت دارند. ذخایر نفت و گاز از نظر تله های جمع کننده و شرایط تشکیل تجمعات نفتی در آنها با یکدیگر تفاوت دارند.

گریدهای روغن

معرفی گرید به دلیل تفاوت در ترکیب روغن (محتوای گوگرد، محتوای متفاوت گروه های آلکان، وجود ناخالصی ها) بسته به میدان ضروری است. استاندارد قیمت ها، گریدهای نفت WTI و Light Sweet (برای نیمکره غربی و به طور کلی معیاری برای سایر گریدهای نفت) و همچنین برنت (برای بازارهای اروپا و کشورهای اوپک) است.

برای ساده سازی صادرات، برخی از گریدهای استاندارد نفت اختراع شد که یا با میدان اصلی یا گروهی از میادین مرتبط بود. برای روسیه، این اورال سنگین و نفت سبک سیبری است. در بریتانیا - برنت، در نروژ - استاتفورد، در عراق - کرکوک، در ایالات متحده آمریکا - سبک شیرین و WTI. اغلب اتفاق می افتد که یک کشور دو درجه نفت تولید می کند - سبک و سنگین. مثلاً در ایران اینها ایران لایت و ایران سنگین هستند.

پالایش نفت

اولین پالایشگاه نفت در روسیه در سال 1745 در زمان سلطنت الیزابت پترونا در میدان نفتی اوختا ساخته شد. سپس در سن پترزبورگ و مسکو از شمع و در شهرهای کوچک از مشعل استفاده کردند. اما حتی در آن زمان در بسیاری از کلیساها لامپ های خاموش نشدنی در حال سوختن بودند. روغن کوهی در آنها ریخته می شد که چیزی جز مخلوط روغن تصفیه شده با روغن نباتی نبود.

در پایان قرن 18، لامپ نفت سفید اختراع شد. با ظهور لامپ ها، تقاضا برای نفت سفید افزایش یافت. پالایش نفت حذف اجزای نامطلوب از فرآورده های نفتی است که بر خواص عملکردی سوخت و روغن تأثیر منفی می گذارد. تمیز کردن شیمیایی با اثر معرف های مختلف بر روی اجزای حذف شده محصولات تمیز شده انجام می شود. ساده ترین روش تمیز کردن با اسید سولفوریک 92-96٪ یا اولئوم است که برای حذف هیدروکربن های غیر اشباع و معطر استفاده می شود. خالص سازی فیزیکوشیمیایی با استفاده از حلال هایی انجام می شود که به طور انتخابی اجزای ناخواسته را از محصول در حال خالص سازی حذف می کنند. حلال های غیر قطبی (پروپان و بوتان) برای حذف هیدروکربن های آروماتیک از باقیمانده های پالایش نفت (قطران) (فرایند آسفالت زدایی) استفاده می شود. حلال های قطبی (فنل و غیره) برای حذف هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای با زنجیره های جانبی کوتاه، ترکیبات گوگرد و نیتروژن از تقطیرهای نفتی استفاده می شود. در طی تصفیه جذب، هیدروکربن های غیراشباع، رزین ها، اسیدها و غیره از فرآورده های نفتی حذف می شوند.تصفیه جذب با تماس هوای گرم شده با جاذب ها یا فیلتر کردن محصول از طریق دانه های جاذب انجام می شود. تصفیه کاتالیستی - هیدروژناسیون در شرایط خفیفبرای حذف ترکیبات گوگرد و نیتروژن استفاده می شود.

استفاده از روغن.

نفت خام عملاً مستقیماً استفاده نمی شود (نفت خام به همراه نروزین برای محافظت از شن و ماسه استفاده می شود - تثبیت شن های تپه ای از وزش باد در هنگام ساخت خطوط برق و خطوط لوله). برای به دست آوردن محصولات فنی با ارزش از آن، عمدتا سوخت موتور، حلال ها، مواد خام برای صنایع شیمیایی، بازیافت می شود. نفت جایگاه پیشرو در تعادل سوخت و انرژی جهانی دارد: سهم آن در کل مصرف منابع انرژی 48٪ است. در آینده این سهم به دلیل افزایش استفاده از انرژی هسته ای و سایر انواع انرژی و همچنین افزایش قیمت تمام شده و کاهش تولید کاهش خواهد یافت.

با توجه به توسعه سریع صنعت شیمیایی و پتروشیمی در جهان، تقاضا برای نفت نه تنها برای افزایش تولید سوخت و روغن، بلکه به عنوان منبع مواد اولیه با ارزش برای تولید لاستیک و الیاف مصنوعی در حال افزایش است. پلاستیک، سورفکتانت، شوینده، نرم کننده، مواد افزودنی، رنگ و غیره (بیش از 8 درصد تولید جهانی). در میان مواد اولیه به‌دست‌آمده از نفت برای این صنایع، پرمصرف‌ترین آنها عبارتند از: هیدروکربن‌های پارافینی - متان، اتان، پروپان، بوتان‌ها، پنتان‌ها، هگزان‌ها و همچنین وزن مولکولی بالا (10-20 اتم کربن در هر مولکول). نفتنیک؛ هیدروکربن های معطر - بنزن، تولوئن، زایلن، اتیل بنزن؛ الفین و دیولفین - اتیلن، پروپیلن، بوتادین؛ استیلن روغن دقیقاً به دلیل ترکیبی از خصوصیات منحصر به فرد است: تراکم بالاانرژی (30 درصد بالاتر از زغال‌سنگ‌های باکیفیت)، حمل و نقل نفت آسان است (مثلاً در مقایسه با گاز یا زغال سنگ) و در نهایت به راحتی می‌توان مقدار زیادی از محصولات فوق را از نفت به دست آورد. فرسودگی منابع نفتی، افزایش قیمت آن و دلایل دیگر باعث شد که جست و جوی شدیدی برای جایگزینی برای سوخت های مایع صورت گیرد.

همچنین از محصولات تصفیه شده در پانل ها استفاده می شود پنل های خورشیدی. پنل های خورشیدیمی تواند به صاحبان خانه و مشاغل در استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و خورشیدی کمک کند، اما بیشتر پانل ها هنوز از رزین های نفتی و قطعات پلاستیکی از سلول های فتوولتائیک ساخته می شوند. این می تواند به زودی تغییر کند زیرا بسیاری از شرکت ها شروع به تولید بیو رزین ها و پلاستیک های زیستی جدید کردند که می تواند جایگزین اجزای باتری مبتنی بر نفت شود.

همانطور که قبلا ذکر شد، نفت اورال در روسیه تولید می شود که از مخلوط کردن نفت سنگین و گوگرد بالا از اورال و منطقه ولگا با نفت سبک سیبری غربی به دست می آید.

اورال یک گرید روغن ترش (محتوای گوگرد حدود 1.3٪) است که مخلوطی از روغن تولید شده در منطقه خودمختار Khanty-Mansiysk و تاتارستان است. تولیدکنندگان اصلی طلای سیاه اورال عبارتند از روس نفت، لوک اویل، سورگوت نفت گاز، شرکت نفت گازپروم نفت، TNK-BP و گروه تاتنفت. قیمت نفت روسیه با تخفیف قیمت برنت تعیین می شود، زیرا نفت روسیه به دلیل دارا بودن گوگرد بالا و همچنین هیدروکربن های سنگین و حلقوی از کیفیت پایین تری برخوردار است.

اخیرا در فدراسیون روسیهتعدادی گام برای بهبود کیفیت طلای سیاه اورال با حذف نفت تاتارستان با گوگرد بالا از آن برداشته شده است (در جمهوری تاتارستان برنامه ریزی شده است تا تأسیسات جدید پالایش نفت به منظور تولید بنزین از نفت محلی ساخته شود. اجازه ندهید وارد خط لوله گاز شود). روغن سیبری غربی به خودی خود کیفیت قابل قبولی دارد. در خارج از کشور با نام تجاری Siberian Light شناخته می شود.

نفت اورال از طریق نووروسیسک و از طریق سیستم خط لوله گاز دروژبا تامین می شود.

Siberian Light نوعی روغن (محتوای گوگرد حدود 0.57٪) است که در منطقه خودمختار Khanty-Mansiysk تولید می شود. تولیدکنندگان اصلی طلای سیاه لایت سیبری روس نفت، لوک اویل، سورگوت نفت گاز، NK Gazprom نفت و TNK-BP هستند.

در صنعت تامین حرارت، یک فرآورده پالایش نفت، نفت کوره، به عنوان سوخت دیگ های بخار، کارخانه های دیگ بخار و کوره های صنعتی استفاده می شود. نفت کوره، یک محصول مایع به رنگ قهوه ای تیره، باقیمانده پس از جداسازی قطعات بنزین، نفت سفید و نفت گاز از نفت یا فرآورده های فرآوری ثانویه آن، تا دمای 350-360 درجه سانتی گراد می جوشد.

نفت کوره تقریباً یک و نیم برابر ارزش حرارتی بالاتری نسبت به بهترین زغال سنگ دارد. در هنگام سوختن فضای کمی را اشغال می کند و در هنگام سوختن بقایای جامد تولید نمی کند. جایگزینی سوخت جامد با نفت کوره در نیروگاه های حرارتی، کارخانه ها و حمل و نقل ریلی و آبی باعث صرفه جویی زیادی در هزینه ها می شود. توسعه سریعشاخه های اصلی صنعت و حمل و نقل

نتیجه.

بنابراین، نفت یک منبع تجدید ناپذیر است. ذخایر نفت اکتشاف شده (تا سال 2004) 210 میلیارد تن (1200 میلیارد بشکه)، کشف نشده - 52-260 میلیارد تن (300-1500 میلیارد بشکه) تخمین زده می شود. در آغاز سال 1973، ذخایر اثبات شده نفت جهان 100 میلیارد تن (570 میلیارد بشکه) برآورد شد. بنابراین، ذخایر ثابت شده در گذشته در حال رشد بوده است (مصرف نفت نیز در حال رشد است - طی 35 سال گذشته از 20 به 30 میلیارد بشکه در سال افزایش یافته است). با این حال، از سال 1984، حجم تولید سالانه نفت جهان از حجم ذخایر نفت اکتشاف شده بیشتر شده است.

تولید جهانی نفت در سال 2006 حدود 3.8 میلیارد تن در سال یا 30 میلیارد بشکه در سال بود. بنابراین، با نرخ فعلی مصرف، نفت اکتشاف شده برای حدود 40 سال، اکتشاف نشده - برای 10-50 سال دیگر دوام می آورد.

علیرغم وجود چنین پیش بینی هایی، دولت روسیه قصد دارد تا سال 2030 تولید نفت خود را به 530 میلیون تن در سال افزایش دهد. همچنین ذخایر بزرگ نفتی (3400 میلیارد بشکه) در ماسه های نفتی کانادا و ونزوئلا وجود دارد. این روغن با میزان مصرف فعلی 110 سال عمر می کند. در حال حاضر شرکت ها هنوز قادر به تولید نفت زیادی از ماسه های نفتی نیستند، اما در این راستا در حال توسعه هستند.

فهرست ادبیات استفاده شده

1. http://ru.wikipedia.org – شرح خواص روغن.

2. http://enc.fxeuroclub.ru - شرح تولید نفت.

3. http://omrpublic.iea.org/supplysearch.asp - داده های دقیق در مورد تولید نفت.

4. Vinogradov A.P. Galimov E.M. "ایزوتوپی کربن و مشکل منشاء نفت." - ژئوشیمی 1970. شماره 3

روغن: تعریف و شرح.

روغن - روغنی طبیعی مایع آتش زا، متشکل از مخلوط پیچیده ای از هیدروکربن ها و برخی ترکیبات آلی دیگر. رنگ روغن قرمز مایل به قهوه ای است، گاهی اوقات تقریباً سیاه، اگرچه گاهی اوقات یک روغن زرد مایل به رنگ ضعیف و حتی بی رنگ نیز وجود دارد. بوی خاصی دارد که در سنگهای رسوبی زمین رایج است. امروزه نفت یکی از مهمترین مواد معدنی برای بشریت است.

نفت همراه با نفت گاز در اعماق ده ها متری تا 5-6 کیلومتری یافت می شود. با این حال، در اعماق بیش از 4.5-5 کیلومتر، ذخایر گاز و میعانات گازی با مقدار ناچیزی از کسرهای سبک غالب است. حداکثر تعداد ذخایر نفتی در عمق 1-3 کیلومتری قرار دارد. در اعماق کم و در رخنمون های طبیعی به سطح زمین، نفت به مالت غلیظ، آسفالت نیمه جامد و دیگر تشکلات - به عنوان مثال، ماسه های قیر و قیر تبدیل می شود.

منشا نفت

تشکیل نفت یک فرآیند مرحله‌ای و بسیار طولانی (معمولاً 50 تا 350 میلیون سال) است که حتی در ماده زنده نیز آغاز می‌شود. چند مرحله وجود دارد:

رسوب - که طی آن بقایای موجودات زنده به کف حوضه های آب می افتند.

بیوشیمیایی - فرآیندهای تراکم، کم آبی و فرآیندهای بیوشیمیایی تحت شرایط دسترسی محدوداکسیژن؛

پروتوکاتاژنز - کاهش لایه بقایای آلی به عمق 1.5-2 کیلومتر، با افزایش آهسته دما و فشار.

مزوکاتاژنز یا فاز اصلی تشکیل روغن (GOP) - پایین آوردن لایه بقایای آلی تا عمق 3-4 کیلومتری، زمانی که دما تا 150 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. در این حالت، مواد آلی تحت تخریب کاتالیزوری حرارتی قرار می‌گیرند که در نتیجه آن مواد قیر تشکیل می‌شوند که بخش عمده‌ای از ریزرویل را تشکیل می‌دهند. علاوه بر این، نفت به دلیل افت فشار و خروج ریز نفت به مخازن شنی و در امتداد آنها به تله ها تقطیر می شود.

آپوکاتاژنز کروژن یا فاز اصلی تولید گاز (HPG) - پایین آوردن لایه ای از بقایای آلی به عمق بیش از 4.5 کیلومتر، با افزایش دما به 180-250 درجه سانتیگراد. در این حالت ماده آلی پتانسیل تولید نفت خود را از دست می دهد و پتانسیل تولید متان خود را محقق می کند.

I. M. Gubkin همچنین مرحله تخریب میادین نفتی را مشخص کرد.

تاریخچه تولید نفت به هزاره ششم قبل از میلاد برمی گردد. قدیمی ترین صنایع دستی در کرچ، در کرچ، در استان سیچوآن چین شناخته شده است. اولین روش استخراج، جمع آوری نفت از سطح مخازن است که قبل از عصر ما در ماد، بابل و سوریه استفاده می شد.

خواص روغن

مشخصات فیزیکی

روغن مایعی قهوه ای روشن (تقریبا بی رنگ) تا قهوه ای تیره (تقریبا سیاه) است.

وزن مولکولی متوسط 220-300 گرم در مول (به ندرت 450-470).

تراکم 0.65-1.05 (معمولاً 0.82-0.95) گرم در سانتی متر مکعب.

روغن با چگالی زیر 0.83 نامیده می شود آسان th, 0.831-0.860 - وسط، بالاتر از 0.860 - سنگین.

چگالی نفت مانند سایر هیدروکربن ها به شدت به دما و فشار بستگی دارد. آن شامل عدد بزرگمواد آلی مختلف است و بنابراین نه با نقطه جوش، بلکه مشخص می شود نقطه جوش هیدروکربن های مایع(معمولاً > 28 درجه سانتیگراد، به ندرت ≥100 درجه سانتیگراد در مورد روغنهای سنگین) و ترکیب کسری- بازده بخش‌های جداگانه تقطیر شده ابتدا در فشار اتمسفر و سپس در خلاء در محدوده‌های دمایی معین، معمولاً تا 450-500 درجه سانتی‌گراد (80 درصد حجم نمونه از بین می‌رود)، کمتر 560-580 درجه سانتیگراد (90- 95 درصد.

دمای کریستالیزاسیون-60 تا + 30 درجه سانتیگراد؛ عمدتاً به محتوای روغن بستگی دارد پارافین(هرچه بیشتر باشد دمای تبلور بیشتر می شود) و کسرهای سبک(هر چه تعداد آنها بیشتر باشد، این دما کمتر می شود).

ویسکوزیتهدر طیف گسترده ای (از 1.98 تا 265.90 میلی متر مربع در ثانیه برای روغن های مختلف تولید شده در روسیه)، تعیین می شود. ترکیب کسریروغن و آن درجه حرارت(هرچه بیشتر باشد و مقدار کسرهای نور بیشتر باشد، ویسکوزیته کمتر است) و همچنین محتوای آن مواد رزینی-آسفالتینی(هرچه تعداد آنها بیشتر باشد ویسکوزیته بالاتر است).

گرمای خاص 1.7-2.1 kJ/(kg∙K).

گرمای ویژه احتراق (کمترین) 43.7-46.2 MJ/kg.

ثابت دی الکتریک 2,0-2,5

هدایت الکتریکی [اختصاصی]از به .

روغن مایعی قابل اشتعال است. نقطه اشتعالاز -35 تا +121 درجه سانتیگراد (بسته به ترکیب کسری و محتوای گازهای محلول در آن).

روغن در حلال های آلی محلول است، در شرایط عادی در آب نامحلول است، اما می تواند امولسیون های پایداری را با آن تشکیل دهد. در تکنولوژی برای جداسازی آب از روغن و نمک محلول در آن، آبگیری و نمک زدایی انجام می شود.

ترکیب شیمیایی

ترکیب کلی

نفت مخلوطی از حدود 1000 ماده منفرد است که بیشتر آنها هیدروکربن های مایع (بیش از 500 ماده یا معمولاً 80-90٪ وزنی) و ترکیبات آلی هترواتمی (4-5٪) عمدتاً گوگردی (حدود 250 ماده) و نیتروژنی هستند. > 30 ماده) و اکسیژن (حدود 85 ماده)، و همچنین ترکیبات آلی فلزی (عمدتاً وانادیوم و نیکل). اجزای باقی مانده گازهای هیدروکربن محلول (C1-C4، از دهم تا 4٪)، آب (از آثار تا 10٪)، نمک های معدنی (عمدتا کلریدها، 0.1-4000 میلی گرم در لیتر و بیشتر)، محلول های اسیدهای نمک آلی، و غیره، ناخالصی های مکانیکی.

ترکیب هیدروکربنی

عمدتا در روغن هستند پارافین(معمولاً 30-35 و به ندرت 40-50 درصد حجمی) و نفتنیک(25-75%). کمتر - ترکیبات معطر(10-20، به ندرت 35%) و با مختلط، یا ساختار ترکیبی (به عنوان مثال، پارافین نفتنیک، نفتنیک-آروماتیک).

همه می دانند نفت و گاز چیست. و در عین حال حتی کارشناسان نیز نمی توانند در مورد چگونگی تشکیل ذخایر نفتی بین خود توافق کنند. اگر شروع به آشنایی با "بیوگرافی" این ماده معدنی کنید، این وضعیت چندان عجیب به نظر نمی رسد.

V بهترین نمرهزغال سنگ - آنتراسیت، به عنوان مثال، کربن برای 94٪. بقیه به هیدروژن، اکسیژن و برخی عناصر دیگر می رسد.

البته عملاً هیچ زغال سنگ خالصی در طبیعت وجود ندارد: لایه‌های آن همیشه با سنگ‌های ضایعاتی، آخال‌ها و آخال‌های مختلف مسدود می‌شوند... اما در این مورد، ما در مورد لایه‌ها، نهشته‌ها صحبت نمی‌کنیم، بلکه فقط در مورد زغال سنگ به عنوان مثال صحبت می‌کنیم.

نفت تقریباً به اندازه زغال سنگ کربن دارد - حدود 86٪، اما بیشتر هیدروژن - 13٪ در مقابل 5-6٪ در زغال سنگ. اما اکسیژن بسیار کمی در روغن وجود دارد - فقط 0.5٪. علاوه بر این، حاوی نیتروژن، گوگرد و سایر مواد معدنی نیز می باشد.

چنین اشتراکی در ترکیب عنصری، البته، نمی تواند از چشم دانشمندان دور بماند. و بنابراین، نفت، همراه با گاز، به همان طبقه سنگ هایی مانند زغال سنگ (آنتراسیت، سنگ و قهوه ای)، ذغال سنگ نارس و شیل، یعنی به کلاس کاستوبیولیت ها نسبت داده می شود.

این کلمه پیچیده از سه کلمه یونانی تشکیل شده است: kaustikos - سوزاندن، bios - زندگی و lithos - سنگ. اکنون می توانید خودتان ترجمه کنید.

این نام ممکن است کاملاً دقیق به نظر نرسد. چگونه می توان نفت مایع و حتی بیشتر از آن گاز طبیعی را به کلاس سنگ ها، حتی با منشا آلی، حتی سنگ های قابل احتراق، نسبت داد؟

تذکر کاملا منطقی است. با این حال، احتمالاً وقتی متوجه می شوید که کارشناسان نفت را به مواد معدنی می گویند، شگفت زده تر خواهید شد (اگرچه کلمه لاتین minera به معنی "سنگ معدن"). همراه با گاز یکی از مواد معدنی قابل احتراق است. از نظر تاریخی چنین اتفاقی افتاده است، و این وظیفه ما نیست که این طبقه بندی را تغییر دهیم. فقط به خاطر داشته باشیم که مواد معدنی نه تنها سخت هستند.

از نظر شیمیایی نفت مخلوط پیچیده ای از هیدروکربن ها است، به دو گروه نفت سنگین و سبک تقسیم می شود. روغن سبک حدود دو درصد کربن کمتری نسبت به نفت سنگین دارد، اما بر این اساس، هیدروژن و اکسیژن بیشتری دارد.

بخش اصلی روغن ها از سه گروه هیدروکربن ها - آلکان ها، نفتن ها و آرن ها تشکیل شده است.

آلکان ها(در ادبیات ممکن است با نام های هیدروکربن های اشباع، هیدروکربن های اشباع، پارافین ها نیز برخورد کنید) از نظر شیمیایی پایدارترین هستند. فرمول کلی آنها СnH(2n+2) است. اگر تعداد اتم های کربن در یک مولکول بیشتر از چهار نباشد، در فشار اتمسفر، آلکان ها گازی خواهند بود. در 5-16 اتم کربن، اینها مایعات هستند، و بالاتر - مواد جامد، پارافین. به نفتن هاشامل هیدروکربن های آلی حلقه ای با ترکیب CnH2n، CnH(2n-2) و CnH(2n-4) می باشد. روغن ها عمدتا حاوی سیکلوپنتان C5H10، سیکلوهگزان C6H10 و همولوگ های آنها هستند. و در نهایت عرصه ها(هیدروکربن های معطر). آنها از نظر هیدروژن بسیار فقیرتر هستند، نسبت کربن/هیدروژن در عرصه ها بالاترین، بسیار بیشتر از نفت به طور کلی است. محتوای هیدروژن در روغن ها بسیار متفاوت است، اما به طور متوسط ​​می توان آن را در سطح 10-12٪ در نظر گرفت، در حالی که محتوای هیدروژن در بنزن 7.7٪ است. و در مورد ترکیبات چند حلقه ای پیچیده که در حلقه های آروماتیکی که پیوندهای کربن-کربن غیراشباع زیادی از آن ها وجود دارد چه می شود! آنها اساس تارها، آسفالتین ها و سایر پیش سازهای کک را تشکیل می دهند و به شدت ناپایدار بودن، زندگی را برای پالایشگاه ها دشوار می کند.

به نحوه چیدمان مولکول های پنتان C5H10، سیکلوهگزان C6H12 و بنزن C6H6 نگاه کنید - نمایندگان معمولی هر یک از این کلاس ها:

علاوه بر بخش کربن، روغن دارای یک جزء قیر-قار، پورفیرین، گوگرد و یک قسمت خاکستر است.

قسمت آسفالت رزین ماده ای متراکم تیره است که تا حدی در بنزین حل می شود. قسمت محلول را آسفالتین و قسمت نامحلول را البته رزین می نامند.

پورفیرین ها ترکیبات آلی خاصی هستند که در ترکیب خود نیتروژن دارند. بسیاری از دانشمندان بر این باورند که آنها زمانی از کلروفیل گیاهی و هموگلوبین حیوانی تشکیل شده اند.

گوگرد بسیار زیادی در نفت وجود دارد - تا 5٪، و مشکلات زیادی را برای نفتکاران به همراه دارد و باعث خوردگی فلزات می شود.

و در نهایت قسمت خاکستر. این همان چیزی است که پس از سوختن روغن باقی می ماند. خاکستر معمولاً حاوی ترکیباتی از آهن، نیکل، وانادیم و برخی مواد دیگر است. در مورد کاربرد آنها بعدا صحبت خواهیم کرد.

به آنچه گفته شد، شاید بتوان افزود که همسایه زمین شناسی نفت - گاز طبیعی - نیز ماده ای است که ترکیب آن ساده نیست. بیشترین - تا 95٪ حجم - در این مخلوط متان. همچنین اتان، پروپان، بوتان ها و سایر آلکان ها - از C5 و بالاتر وجود دارد. تجزیه و تحلیل دقیق تر، تشخیص مقادیر کمی هلیوم در گاز طبیعی را ممکن کرد.

استفاده از گاز طبیعی از مدت ها پیش آغاز شد، اما در ابتدا فقط در مکان هایی از خروجی های طبیعی آن به سطح انجام می شد. در داغستان، آذربایجان، ایران و سایر مناطق شرقی، آیینی «آتش‌های جاویدان» از قدیم الایام می‌سوختند، معابد در کنار آن‌ها به دلیل زائران رونق می‌گرفت.

بعدها مواردی از استفاده از گاز طبیعی به دست آمده از چاه های حفر شده یا چاه ها و گودال های ساخته شده برای اهداف مختلف مورد توجه قرار گرفت. در هزاره اول عصر ما در استان سیچوان چین، هنگام حفر چاه برای نمک، میدان گازی Ziliujin کشف شد. افراد عملی اهل سیچوان به زودی یاد گرفتند که چگونه از این گاز برای تبخیر نمک از آب نمک استفاده کنند. در اینجا یک مثال از یک کاربرد معمولی انرژی آورده شده است.

قرن های متمادی است که انسان از چنین مواهب طبیعت استفاده کرده است، اما نمی توان این موارد را توسعه صنعتی نامید. تنها در اواسط قرن نوزدهم، گاز طبیعی به یک سوخت فناوری تبدیل شد و یکی از اولین نمونه‌های آن، تولید شیشه است که بر اساس ذخایر چراغ داغستان سازمان‌یافته است. به هر حال، در حال حاضر بیش از 60 درصد از تولید شیشه بر اساس استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوخت فرآیند است.

به طور کلی، مزایای سوخت های گازی مدت ها پیش آشکار شد، شاید از زمان ظهور فرآیندهای صنعتی برای تخریب حرارتی (بدون دسترسی هوا) سوخت جامد. توسعه متالورژی منجر به جایگزینی آسیاب های اولیه تار با کوره های کک شد. گاز کوره کک به سرعت کاربرد خانگی پیدا کرد - بوق های گاز برای روشنایی خیابان ها و محل ها ظاهر شد. در سال 1798، روشنایی گاز در ساختمان اصلی کارخانه جیمز وات در انگلستان نصب شد و در سال 1804 اولین انجمن روشنایی گاز تشکیل شد. در سال 1818، لامپ های گازی پاریس را روشن کرد. و خیلی زود شروع به استفاده از کک برای به دست آوردن کک متالورژیکی نه چندان زیاد به عنوان روشنایی و سپس گاز خانگی شد. گازسازی داخلی مترادف با پیشرفت شده است، فرآیندهای گازسازی سوخت بهبود یافته است و گاز حاصله به طور فزاینده ای به عنوان "گاز شهری" نامیده می شود.

جالب است بدانید که بهبود فناوری پیروژنتیک مسیر استفاده کاملتر از پتانسیل سوخت را طی کرد. در طول تقطیر خشک از نوع کک، بیش از 30-40٪ گرمای سوخت به گاز منتقل نمی شود. با گازسازی اکسیداتیو با افزودن اکسیژن، هوا، بخار آب، می توان تا 70-80 درصد یا بیشتر از گرمای بالقوه را به گاز استخراج کرد. در عمل، در طول تبدیل به گاز سوخت جامد، هیچ ترکیب آلی در بقایای خاکستر باقی نمی ماند.

با این حال، ارزش حرارتی گاز تولید شده توسط اکسیداسیون گازی کمتر از گاز حاصل از کک کردن است. بنابراین در تولید گاز شهری، فرآیندهای کک سازی و گازسازی با هم ترکیب شدند. متعاقباً ، در قرن بیستم ، افزایش ارزش حرارتی گاز خانگی با گنجاندن عملیات متاناسیون کاتالیزوری در طرح گازی سازی - تبدیل بخشی از مونوکسید کربن و هیدروژن موجود در گاز اکسیداسیون گازی به متان امکان پذیر شد. بنابراین، دستیابی به ارزش حرارتی گاز خانگی حاصل که برای عملکرد عادی مشعلها ضروری است، حداقل 16.8 MJ/m3 (4000 کیلو کالری بر متر مکعب) ممکن بود.

بنابراین، گاز جایگزین انواع دیگر سوخت، ابتدا برای روشنایی، سپس برای پخت و پز، گرمایش خانه ها. اما تقریباً برای یک قرن، عملاً فقط گاز مصنوعی به دست آمده از سوخت جامد برای این اهداف استفاده می شد. اما گاز طبیعی چطور؟

واقعیت این است که آنها به طور جدی در دهه 20 قرن بیستم شروع به جستجو و توسعه ذخایر گاز طبیعی کردند. و تنها در دهه 1930، تکنیک حفاری در اعماق زیاد (تا 3000 متر یا بیشتر) این امکان را فراهم کرد که یک پایه مواد خام قابل اعتماد برای صنعت گاز فراهم شود.

توسعه صنعت جدید با جنگ جهانی دوم متوقف شد. با این وجود، در سال 1944، کار بررسی برای تخمگذار اولین خط لوله گاز صنعتی ساراتوف-مسکو آغاز شد. این اولین متولد شد و در دهه 50 توسط داشاوا-کیف، شبلینکا-مسکو به دنیا آمد. در دهه های بعد، کل اتحاد جماهیر شوروی از طریق مسیرهای قدرتمندی عبور کرد که در حال حاضر مقادیر زیادی گاز طبیعی از طریق آنها منتقل می شود. به همین دلیل است که گاز به تدریج به حامل شماره یک انرژی برای نیازهای خانگی و نیروگاه های صنعتی تبدیل می شود. سهم گاز طبیعی در بخش انرژی برای تولید سیمان، شیشه، سرامیک و غیره از آستانه 60 درصد فراتر رفته است. مصالح ساختمانی، در متالورژی و مهندسی مکانیک به 50% نزدیک می شود. استفاده از گاز طبیعی در نیروگاه های ثابت اجازه می دهد تا با در نظر گرفتن کاهش مصرف برای نیازهای خود نیروگاه ها، راندمان آنها را 6-7٪ افزایش دهد، بهره وری را 30٪ یا بیشتر افزایش دهد.