Природный газ и нефть Преподаватель Дучко Мария Александровна

Природный газ и нефть Преподаватель Дучко Мария Александровна, ассистент кафедры ХТТ

Нефть и газ – это природные образования, часто образующие совместные месторождения, в которых газ частично растворен в нефти под давлением, и, наоборот, в газовой фазе присутствует некоторое количество паров углеводородов С 5 -С 6.

Природные газы Природный газ – это смесь углеводородных и неуглеводородных соединений и элементов, находящихся в пластовых условиях в газообразной фазе. Состав природных газов • Углеводороды – алканы Cn. H 2 n+2 и циклоалканы Cn. H 2 n. • Неуглеводороды – N 2, СО 2, Н 2 S, меркаптаны RSH, ртуть. • Инертные газы – гелий, аргон, криптон, ксенон. • • Классификация природных газов Газы, добываемые из чисто газовых месторождений – сухой газ (на 98% состоит из СН 4), практически свободный от тяжелых углеводородов. Попутные газы, добываемые вместе с нефтью – смесь сухого и жирного газов (кроме СН 4 содержат до 50% С 2 С 4). Растворенные в нефти газы. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений – сухой газ и жидкий углеводородный конденсат. Углеводородный конденсат состоит из большого числа тяжелых углеводородов, из которых можно выделить бензиновые, лигроиновые, керосиновые, а иногда и более тяжелые масляные фракции.

Использование природного газа 1. Топливо • газовый бензин (газолин)- смесь легких жидких углеводородов, получаемая из попутных газов 2. Сырье для химической промышленности – производство спиртов, каучука, синтетических волокон и др. На нефтяном промысле Выработка электроэнергии. Повышение нефтеотдачи (сайклинг-процесс). Сжигание на факеле.

Основные реакции CH 4 хлорирование: CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl хлористый метил CH 3 Cl + Cl 2 CH 2 Cl 2 + HCl хлористый метилен CH 2 Cl 2 + Cl 2 CHCl 3 + HCl хлороформ CHCl 3 + Cl 2 CCl 4 + HCl четыреххлористый углерод нитрование (действие рз. HNO 3) нитропарафины окисление: CH 4 + O 2 CH 3 OH метанол CH 4 + O 2 HCOH + H 2 O формальдегид крекинг: CH 4 C + 2 H 2 (t=10000 C, без O 2) сажа 2 CH 4 C 2 H 2 + 3 H 2 (t=15000 C) ацетилен конверсия (получение синтез-газа CO+H 2): CH 4 + H 2 O CO + 3 H 2 синтез-газ CH 4 + 2 H 2 O CO 2 + 4 H 2 синтез-газ

Гипотезы происхождения нефти Минеральная гипотеза Все гипотезы минерального происхождения нефти объединяет идея синтеза углеводородов, кислород-, серо- и азотсодержащих компонентов нефти из простых исходных веществ – С, СО 2, СН 4, Н 2 О и радикалов при высоких температурах и взаимодействии продуктов синтеза с минеральной частью глубинных пород. Схема процесса по Менделееву: 2 Fe. C+3 H 2 O=Fe 2 O 3+C 2 H 6 В общем виде MCx+x. H 2 O=MOx+(CH 2)x По Кудрявцеву: CO+3 H 2=CH 4+H 2, далее идет полимеризация радикалов =СН”, -СН 2”, CH 3”. Органическая гипотеза Ломоносов, Энглер, Зелинский Нефть образуется в результате воздействия повышенной температуры на биогенное органическое вещество осадочных пород. Генетическая классификация (по соотношению остатков высших и низших растений в составе нефти) сапропелито-гумитовые нефти сапропелевые гумито-сапропелевые

Фракционный состав нефти Нефть легко разделяется на фракции по температурам кипения. В процессе перегонки при постепенно повышающейся температуре компоненты нефти отгоняются в порядке возрастания их температур кипения. Фракции нефти: a. бензиновая tкип<2000 C b. лигроиновая tкип=150 -2000 C c. керосиновая tкип=180 -3000 C d. газойлевая tкип=250 -3500 C Остаток атмосферной перегонки нефти – мазут. Далее мазут подвергают вакуумной перегонке. Фракции мазута различаются по вязкости. Остаток после перегонки мазута – гудрон.

Перегонка нефти

Состав нефти Нефть представляет собой смесь углеводородов различного состава. Элементный состав нефти: § углерод 83 -87%, § водород 12 -14%, § сера 1 -2%, кислород, азот. Групповой состав нефти: парафины (алканы), нафтены (циклоалканы), ароматика, смолистоасфальтеновые вещества (САВ). Классификация нефтей по групповому составу парафиновые парафино-нафтеновые парафино-нафтено-арматические нафтено-ароматические

Углеводороды нефти Алканы • Алканы нормального строения • Алканы разветвленного строения • Изопреноидные алканы Циклоалканы (нафтены) • Моноциклические • Бициклические • Трициклические • Тетрациклические • Пентрациклические Ароматические углеводороды (арены) • Моноциклические • Бициклические трициклические • Ароматические стераны • Ароматические тритерпеноиды

Гетероатомы нефти o S (0, 1 -4% масс. ) входит в состав нефти в виде элементарной серы, H 2 S, меркаптанов, сульфидов, тиофенов. o N (0, 02 -0, 6% масс. )входит в состав нефти в виде гетероциклов или ароматического амина (пиридин, анилин, пиррол). o O (1 -2% масс. )входит в состав нефти в различных функциональных группах (кислоты, спирты, кетоны, эфиры). o Смолистоасфальтеновые вещества (САВ) дисперсионная среда (нефть) переходная зона смолистые вещества асфальтены (ядро)

Технические классификации нефти • Сырая нефть - жидкая природная ископаемая смесь углеводородов широкого физико-химического состава, которая содержит растворенный газ, воду, минеральные соли, механические примеси и служит основным сырьем для, смазочных масел, битумов и кокса. • Товарная нефть - нефть, подготовленная к поставке потребителю в соответствии с требованиями действующих нормативных и технических документов, принятых в установленном порядке. В товарной нефти определяют следующие показатели: • Плотность, • Массовая доля серы • Массовая доля воды • Массовая доля механических примесей • Концентрация хлористых солей.

По содержанию серы Класс нефти 1 2 3 4 Наименование малосернистая высокосернистая особо высокосернистая Массовая доля серы, % до 0, 60 включ. от 0, 61 >> 1, 80 >>1, 81 >> 3, 50 св. 3, 50 Метод испытания ГОСТ 1437 ГОСТ Р 51947 ГОСТ 19221 По плотности Наименование параметра 2 3 4 850, 1 – 870, 0 854, 5 – 874, 4 870, 1 – 895, 0 874, 5 – 899, 3 Более 895, 0 Более 899, 3 Плотность, кг/м 3, при температуре: 20 о. С 15 о. С 1 830, 1 – 850, 0 834, 6 – 854, 0 0 Не более 830, 0 Не более 834, 5 Норма для нефти типа

По содержанию парафинов Содержание парафинов, % Тип нефти Низкопарафинистые нефти ≤ 1, 5 Среднепарафинистые 1, 5 -6, 0 Высокопарафинистые нефти >6, 0 По степени подготовки Наименование параметра Норма для нефти группы 1 2 Массовая доля воды, %, не более 0, 5 1, 0 Концентрация хлористых солей, мг/дм 3 , не более 100 300 900 Массовая доля механических примесей, %, не более 0, 05 66, 7 500 Давление насыщенных паров, к. Па (мм рт. ст. ), не более 3