- •Химия нефти и газа введение
- •Крупнейшие нпз мира в период 2000-2001 гг.
- •Происхождение нефти
- •Групповой состав нефти
- •Гетероатомные соединения нефти
- •Классификация нефтей
- •Природный газ
- •Учебно-методическое обеспечение дисциплины Перечень рекомендуемой литературы Основная литература:
- •Дополнительная литература:
- •Первичная переработка нефти и газа
- •Технологии вторичной переработки нефти и газа. Характеристика товарных продуктов
- •Физико-химические свойства нефти и газа Физико-химические свойства нефти и нефтепродуктов
- •1. Плотности (нефть, конденсат, н/п).
- •Молекулярная масса
- •Давление насыщенных паров
- •Аппарат для определения давления насыщенных паров нефтепродуктов
- •Критические параметры
- •Критические параметры веществ
- •4. Вязкость
- •Физико-химические свойства нефти и газа Физико-химические методы исследования углеводородных систем
- •Оптические свойства нефти и н/п
- •Коэффициент преломления (рефракции)
- •Зависимость показателя преломления углеводородов от молекулярной массы
- •Оптическая активность
- •Температура вспышки, воспламенения и самовоспламенения
- •Температура воспламенения и самовоспламения
- •Низкотемпературные свойства н/п
- •7.1 Температура помутнения
- •7.2. Температура начала кристаллизации
- •Температура застывания
- •Применение газовой хроматографии для исследования углеводородных систем
- •Классификация методов хроматографии
- •Применение газовой хроматографии для исследования углеводородных систем Основные хроматографические характеристики Время удерживания и удерживаемый объем
- •Эффективность разделения компонентов смеси
- •Влияние скорости газа-носителя на эффективность колонки
- •Качественный и количественный хроматографический анализы
- •Количественный анализ
- •Абсолютная калибровка
- •Содержание компонента, %
- •Внутренняя стандартизация
- •Метод нормализации площадей
- •Первичная перегонка нефти на промышленных установках
- •Классификация установок первичной перегонки нефти
- •Продукты первичной перегонки нефти
- •Комбинированная установка первичной переработки нефти
- •Производительностью 6 млн т/год сернистой нефти:
- •Каталитический риформинг бензина
- •Каталитический риформинг на получение бензина
- •Каталитический риформинг на получение ароматических углеводородов
- •Каталитический крекинг
- •(Установка rсс):
Происхождение нефти
Теория неорганического происхождения нефти (Д.И. Менделеев, А. Гумбольдт, М. Бертло, П.Н. Кропоткин и др.) – нефть образуется на больших глубинах при высокой температуре путем взаимодействия воды с карбидами металлов.
Теория органического происхождения нефти (К.Энглер, Н.Д. Зелинский, В.И. Вернадский, И.М. Губкин, А.А. Трофимук и др.) – природные алюмосиликаты (глинистые породы) являются катализатором в химических реакциях нефтеобразования органических веществ осадочных пород.
В пользу «органической» теории происхождения нефти:
- генетическая связь между групповыми компонентами нефти, твердых горючих ископаемых (уголь, торф и другие) и исходных материнских биологических веществ;
- в нефтях обнаружены ряд органических соединений, являющихся как бы «биологическими метками» от исходных материнских веществ – порфирины (структурные фрагменты хлорофилла и гемоглобина животных), изопреноидные углеводороды, например, С20Н42 с одним лишь идентичным природному изомером из 366 000 теоретически возможных изомеров; гоманоиды, характерные сине-зеленым планктонным водорослям; н-парафины С17 и выше с преобладающим нечетным числом атомов углерода над четным; битуминозные вещества с идентичным составом, микроэлементы с идентичным распределением металлов, прежде всего V и Ni, сходным составом сероорганических соединений;
- оптическая активность нефти, которая характерная только для биологических объектов;
- большинство месторождений нефти находится в осадочных породах Земли.
Таким образом, на основании вышеизложенного, нефтеобразование имеет много общего с углеобразованием, является длительным и сложным многостадийным биохимическим, термокаталитическим и геологическим процессом преобразования исходного органического материала в многокомпонентные смеси углеводородов парафинового, нафтенового, ароматического и смешанного строения, но в отличие от генезиса твердых горючих ископаемых нефтеобразование включает дополнительные осадочно-миграционные стадии с накоплением первоначально рассеянной по осадочным породам микронефти в природных резервуарах макронефти. По генетическому признаку в качестве близких «родственников» природных нефтей признают сапропелитовые угли, следовательно, нефть, природный газ, сланцы, сапропелитовые угли и богхеды, исходным материалом для синтеза которых является водная растительность (планктон, водоросли и бентос) и микроорганизмы, генетически взаимосвязаны и образуют группу сапропелитовых каустобиолитов. А торф, бурые и каменные угли и антрацит принадлежат к группе гумусовых каустобиолитов.
В 1932 г. И.М. Губкин сформулировал основные этапы образования нефти и газа из органического материала, позже А.А. Трофимук дополнив и уточнив основополагающие взгляды И.М. Губкина в свете новейших мировых достижений науки о нефти, предложил выделить 5 основных стадий осадконакопления и преобразования органических веществ в нефть.
Первая стадия – осадконакопление: после отмирания остатки растительных и животных организмов выпадают на дно морских или озерных бассейнов и накапливаются в илах,
Вторая стадия – биохимическая: накопленный на дне бассейнов органический осадок преобразуется, уплотняется, частично обезвоживается за счет протекания биохимических процессов в условиях ограниченного доступа кислорода.
Третья стадия – протокатагенез: плат органических осадков медленно опускается на глубину до 1,5-2 км, по мере погружения в пласте повышаются температура до 50-70 0С и давление и биохимические процессы вследствие гибели микроорганизмов полностью затухают.
Четвертая стадия – мезокатагенез: пласт погружается на глубину 3-4 км, температура возрастает до 150 0С и органические вещества подвергаются активной термокаталитической деструкции с образованием значительного количества подвижных битуминозных веществ (нефти и нефтепродуктов), содержащих практически весь набор углеводородов нефтяного ряда. При дальнейшем погружении осадочных пород процесс генерации углеводородов затухает, вследствие израсходования основной части керогена, а скорость их эмиграции возрастает. При эмиграции микронефти из глинистых нефтематеринских пород и прилегающие к ним плиты пористых водонасыщенных песчаников возникает хроматографическое разделение смеси жидких и газообразных углеводородов. В песчаный коллектор выносится смесь нефтяных углеводородов с содержанием 5-10 % асфальто-смолистых веществ – это по-существу, уже есть настоящая нефть.
Пятая стадия – апокатагенез – протекает на глубине более 4,5 км, где температура 180-250 0С, с ростом глубины осадочных пород нефть становится более легкой с преобладанием доли алканов, обогащенных низкокипящими углеводородами. Залежи нефти постепенно замещаются сначала газовыми конденсатами – смесью легкокипящих нефтяных углеводородов, затем газоконденсаты сменяются природным газом, состоящим преимущественно из метана.
При эмиграции к поверхности земли нефть теряет легкие фракции, окисляется и утяжеляется, она характеризуется повышенной плотностью, низким содержанием бензиновых фракций и высоким содержанием тяжелых высокомолекулярных веществ.
В свете новейших мировых достижений науки о нефти гипотеза И.М. Губкина и А.А. Трофимука о происхождении нефти является наиболее правдоподобной.
Важно отметить, что природные алюмосиликаты (глинистые породы) являются катализатором в химических реакциях нефтеобразования органических веществ осадочных пород.
Химический состав нефти, газоконденсатов и газа
Все горючие ископаемые практически состоят из пяти основных элементов: С, Н, N, O и S, нефть - С и Н. По содержанию водорода нефть занимает промежуточное положение среди горючих ископаемых:
Уголь нефть природный газ
Количество углерода и водорода в нефтях находится в сравнительно узких пределах.
Элемент |
Содержание, % мас. |
Углерод (С) |
82-87 |
Водород (Н) |
11-15 |
Сера (S) |
0,1-7,0 |
Кислород (O) |
|
Азот (N) |
меньше 0,5-0,6 |
Азот и кислород присутствуют в основном в виде высокомолекулярных, конденсированных соединений, сера - в основном в низкомолекулярных соединениях парафинового ряда.
С увеличением возраста нефти содержание O, N, S в ней снижается, а С и Н – повышается. Отщепление гетероэлементов происходит в виде простых соединений – CO2, H2O, H2S, NH3, S, N2. Среди микроэлементов больше всего в нефтях содержится V и Ni, которых по содержанию в нефти больше, чем в земной коре.