| Головна » Статті » Хімія | [ Додати статтю ] |
Природний, попутний нафтовий газ. Нафта
|
ПЛАН 1. Природний, попутний нафтовий газ. Їх склад 2. Нафта. Склад, фізичні властивості 3. Список використаної літератури 1. Природний, попутний нафтовий газ. Їх склад Природний газ і нафта являють собою, головним чином, суміші насичених вуглеводнів. Основною складовою природного газу є метан. Нафта являє собою суміш гомологів метану з числом вуглеців у ланцюзі від С1 до С30 - С40. Іншим джерелом метану є болотний газ. В болотах і болотистих місцевостях, де частини рослин вкриті водою, целюлоза ( С6Н10О5 ) n , з якої в основному складаються рослини, зазнають анаеробного бродіння під дією мікроорганізмів з утворенням болотного газу, що піднімається на поверхню і складається головним чином з метану поряд з невеликою кількістю водню, двуокису вуглецю і азоту. Каналізаційні нечистоти утворюють при бродінні схожий газ, який в деяких містах використовувався як паливо.Усі попутні гази належать до жирних газів, тому що в їхньому складі, крім метану, міститься значна кількість етану, пропану, бутану й ін. Природний газ, звільнений від газового бензину зрідженням під тиском або поглинанням маслом в скрубберах, складається з метану ( головна складова частина ), етану, пропану, бутану і ізобутану; крім того він містить змінні кількості двуокису вуглецю і азоту, а іноді і гелій. Внаслідок того, що температури кипіння нижчих парафінів, а також азоту і гелію сильно відрізняються один від іншого, компоненти природного газу вдається ефективно розділяти шляхом зрідження і наступної фракційної перегонки під тиском при низькій температурі. Склад попутних газів залежить від природи нафти, у якій вони укладені в природних підземних резервуарах, а також від прийнятої схеми відділення газу від нафти при виході з свердловини. Застосування чотири ступінчатої системи сепарації дозволяє в значній мірі звільнитися від більш важких газоподібних гомологів метану й одержати попутний газ, близький за складом до природного. Застосування менш опрацьованих схем сепарації і поганий режим їхньої роботи приводить до одержання жирних попутним газом, тобто газів, багатих гомологами метану -- пропаном, бутаном. Тип нафти і природа розчинених у ній чи газів, що залягають разом з нею, також впливає на склад одержуваних попутних газів. Попутні гази, отримані з газових шапок нафтового покладу, як правило, будуть містити менше важких вуглеводневих газів, ніж гази, отримані з чисто нафтових родовищ, де вони були цілком розчинені в нафті. Багато попутних газів є цінною сировиною для одержання зріджених газів і для хімічної переробки. Густина побіжних газів, як і всіх вуглеводневих газів, зменшується з підвищенням вмісту метану. Теплота згоряння попутних газів значно вище ніж газів з чисто газових родовищ і коливається від 39 до 58 МДж/м3. Найбільшу цінність для одержання рідких вуглеводневих газів мають попутні нафтові гази. Нафта на виході сепараторів, у залежності від режиму сепарації, також містить значну кількість розчинених у ній важких вуглеводневих газів. Гази, які виділяються з нафти, після сепараторів, містять близько 30% пропану, 30-35% бутану і близько 30% газового бензину. Ці гази, тобто гази, отримані в результаті стабілізації нафти, є цінними для виробництва зріджених газів, що звичайно і вилучаються на газобензинових заводах. Штучні, заводські нафтові гази, тобто гази, отримані при деструктивній, термічній і термокаталітичній переробці нафти, різко відрізняються за своїм складом від природних газів, як від попутних, так і від природних. Це розходження полягає в тому, що штучні нафтові гази містять значну кількість ненасичених олефінових вуглеводнів, що є дуже цінною сировиною для безлічі всіляких реакцій органічного синтезу. Отже, основними джерелами для одержання паливних рідких вуглеводневих газів (пропан, бутан) повинні служити попутні гази, гази газоконденсатних родовищ, штучні нафтові гази і гази деструктивної гідрогенізації твердого і рідкого палива. Однак варто вказати, що гази термічної і термокаталітичної переробки нафти і нафтопродуктів які містять значну кількість реакційно-здатних неграничних вуглеводнів, насамперед, повинні піддаватися відповідній переробці для їхнього фракціонування з наступним використанням у різних синтезах. У зв'язку з викладеним, процеси одержання рідких вуглеводневих газів будуть нижче розглянуті стосовно до попутних і інших аналогічних газів.Одним з найбільш важливих процесів переробки попутних і аналогічних газів є процес вилучення з них компонентів газового бензину і компонентів рідких горючих газів. Цей процес називається відбензинуванням нафтових газів. Він складається з двох послідовних операцій: одержання сирого нестабільного бензину і вилучення із сирого бензину стабільного, звільненого від легких компонентів газового бензину. Перша операція, тобто одержання сирого нестабільного бензину, здійснюється методом компресії, чи адсорбції. Друга операція, тобто одержання стабільного бензину, зовсім вільного від пропану і більш легких вуглеводнів і утримуючого бутан в обмежених кількостях, здійснюється методом чіткої ректифікації. Для безперебійної і надійної роботи установок відбензинування нафтових газів потрібно, щоб газ-сировина не містив механічних домішок і води. Тому одержання рідких газів починається з очищення вихідного продукту від механічних домішок і води. 2. Нафта. Склад, фізичні властивості Нафта залягає разом з природним газом в пустотах зернистих гірських порід у верхніх шарах земної кори, що знаходяться під тиском вищезалягаючих непроникних порід. Коли через шапку нафтоносного шару пробурюють свердловину, нафта протягом деякого часу фонтанує на поверхню, поки не знизиться тиск газу; після цього її відкачують насосами. Природний газ, який виходить із свердловини, складається в основному з метану і його найближчих газоподібних гомологів, але містить також деяку кількість розчинених вуглеводнів С5 - С7, рідких в нормальних умовах. Суміш цих вуглеводнів, відомих під назвою газового або природнього бензину, виділяють з сирого газу зрідженням під тиском, або пропускають через масляні скруббери з наступною відгонкою. Газовий бензин складає приблизно 10% всього бензину прямої гонки. Раніше його використовували головним чином у вигляді добавки при переробці звичайного бензину для підвищення тиску його пари. Тепер газовий бензин застосовують як сировину в нафтохімічній промисловості. Залишковий газ розділяють на компоненти або транспортують газопроводами для використання в якості палива в промисловості і для побутових цілей. Добуту нафту переробляють поблизу родовища, якщо це дозволяють місцеві умови, або перевозять її танкерами або транспортують нафтопроводами до нафтопереробних заводів. Переробка нафти полягає в її перегонці з розділом на фракції, що мають різні інтервали кипіння. Основними фракціями є: Т. кип., С Петролейний ефір ( С5 - С6 ) 20 - 60 Бензин ( С4 - С8 ) 40 - 205 Лігроїн ( С8 - С14 ) 120 - 240 Гас ( С10 - С16 ) 175 - 325 Газойль або дизпаливо ( С15 - С20 ) Вище 275 Нарешті, перегонкою у вакуумі одержують мастила ( С18 - С22 ) і залишок, який залежно від природи нафти являє собою асфальт ( > С20 ) або мазут. Найголовнішою властивістю нафти, які принесли їй світову славу виняткових енергоносіїв, є її здатність виділяти при згорянні значну кількість тепла. Нафта і її похідні володіють найвищою серед усіх видів палив теплотою згоряння. Теплота згоряння нафти – 41 МДж/кг, бензину – 42 МДж/кг. Важливим показником для нафти є температура кипіння, що залежить від будови вхідних до складу нафти вуглеводнів і коливається від 50 до 550°С. Нафта, як і будь-яка рідина, при визначеній температурі закипає і переходить у газоподібний стан. Різні компоненти нафти переходять у газоподібний стан при різній температурі. Так, температура кипіння метану –161,5°С, етану –88°С, бутану 0,5°С, пентану 36,1°С. Легені нафти киплять при 50–100°С, важкі – при температурі більш 100°С. Розходження температур кипіння вуглеводнів використовується для поділу нафти на температурні фракції. При нагріванні нафти до 180–200°С википають вуглеводні бензинові фракції, при 200–250°С – лігроїнові, при 250–315°С – керосиново-газойлеві і при 315–350°С – масляній. Залишок представлений гудроном. До складу бензинової і лигроиновой фракцій входять вуглеводні, що містять 6–10 атомів вуглецю. Гасова фракція складається з вуглеводнів з , газойлева – і т.д.Важливим є властивість нафти розчиняти углеводородние гази. У 1 м3 нафті може розчинитися до 400 м3 пальних газів. Велике значення має з'ясування умов розчинення нафти і природних газів у воді. Нафтові вуглеводні розчиняються у воді вкрай незначно. Нафти розрізняються по щільності. Щільність нафти, обмірюваної при 20°С, віднесеної до щільності води, обмірюваної при 4°С, називається відносної. Нафти з відносною щільністю 0,85 називаються легенями, з відносною щільністю від 0,85 до 0,90 – середніми, а з відносною щільністю понад 0,90 – важкі. У важких нафтах містяться в основному циклічні вуглеводні. Колір нафти залежить від її щільності: світлі нафти мають меншу щільність, чим темні. А чим більше в нафті смол і асфальтенів, тим вище її щільність. При видобутку нафти важливо знати її в'язкість. Розрізняють динамічну і кінематичну в'язкість. Динамічною в'язкістю називається внутрішній опір окремих часток рідини руху загального потоку. У легкій нафті в'язкість менше, ніж у важкій. При видобутку і подальшому транспортуванні важкі нафти підігрівають. Кінематичною в'язкістю називається відношення динамічної в'язкості до щільності середовища. Велике значення має знання поверхневого натягу нафти. При зіткненні нафти і води між ними виникає поверхня типу пружної мембрани. Капілярні явища використовуються при видобутку нафти. Сили взаємодії води з гірською породою більше, ніж у нафти. Тому вода здатна витиснути нафту з дрібних тріщин у більш великі. Для збільшення нафтовіддачі шарів використовуються спеціальні поверхнево-активні речовини (УПАВШИ). Нафта має неоднакові оптичні властивості. Під дією ультрафіолетових променів нафта здатна світитися. При цьому легені нафти світяться блакитним світлом, важкі – бурим і жовто-бурої. Це використовується при пошуку нафти. Нафта є діелектриком і має високий питомий опір. На цьому засновані електрометричні методи встановлення в розрізі, розкритому свердловиною, нафтоносних шарів. Нафта складається головним чином з вуглецю – 79,5 – 87,5 % і водню – 11,0 – 14,5 % від маси нафти. Крім них у нафті присутні ще три елементи – сірка, кисень і азот. Їхня загальна кількість переважно складає 0,5 – 8 %. У незначних концентраціях у нафті зустрічаються елементи: ванадій, нікель, залізо, алюміній, мідь, магній, барій, стронцій, марганець, хром, кобальт, молібден, бор, миш'як, калій і ін. Їхній загальний зміст не перевищує 0,02 – 0,03 % від маси нафти. Зазначені елементи утворюють органічні і неорганічні сполуки, з яких складається нафта. Кисень і азот знаходяться в нафті тільки в зв'язаному стані. Сірка може зустрічатися у вільному стані чи входити до складу сірководню. Визначення хімічного складу нафт і їхніх фракцій трудомістке, і до кінця нездійсненне на сьогодні завдання. Навіть склад бензинів відомий лише на 80 %. Тому зараз використовуються методи аналізу, що дозволяють визначити груповий хімічний чи структурно-груповий склад нафти і її фракцій. Найменш вивчені компоненти висококиплячих фракцій нафти. При складанні матеріального балансу групового складу враховуються тільки три класи вуглеводнів: насичені аліфатичні (алкани), нафтенові (циклани) і ароматичні (арени). Крім того, іноді наводять деталізований груповий склад, що відображає також вміст різних індивідуальних вуглеводнів, що входять до складу кожної з груп. Гібридні вуглеводні сконцентровані переважно у висококиплячих фракціях нафти, що ускладнює визначення їх групового хімічного складу. Алкани та ізоалкани є у всіх нафтах у кількостях від 3-5 до 50-60 % і більше. Алкани при кімнатній температурі інертні до дії багатьох хімічних реагентів і здатні тільки до реакцій заміщення. До групи рідких при звичайних температурах алканів входять гомологи метану від пентану (С5Н12) до гексадекану (С16Н34) як нормальної, так і ізоструктури. Багато хто з них, що киплять від 28 (ізопентан) до 300 °С, входять до складу головної маси нафт, однак максимальна їхня кількість міститься у фракціях, що википають від 200 до 300 °С. Рідкі алкани входять до складу майже всіх нафт, однак їхній вміст у різних нафтах коливається від 40 до 0 %. Сьогодні розроблено карбамідний метод визначення і виділення нормальних алканів, оснований на здатності карбаміду СО(NH2)2 утворювати при звичайній температурі тверді комплексні сполуки з алканами, тобто кларатні сполуки чи аддукти. Ізоалкани можна також виділити з їхньої суміші з нормальними алканами хлорсульфоновою кислотою, з якою вони взаємодіють при кімнатній температурі. Рідкі алкани є основним компонентом товарних нафтопродуктів і сировиною для хімічної переробки. Найбільш легкокиплячі рідкі алкани широко застосовують як розчинники. Це насамперед петролейний ефір, що википає при 36-75 °С, а також звичайні бензини і лігроїни, у складі яких є рідкі алкани. У двигунах внутрішнього згоряння найбільш небажаними компонентами бензину є нормальні, високомолекулярні алкани, а найбільш необхідні широкорозголуженні ізоалкани, що мають низьку здатність до детонації.До твердих алканів відносять як нормальні, так і ізоалкани від гексадекану С16Н34, що має температуру плавлення 18,1 0С до гептоконтану С70Н142 з температурою плавлення понад 100 °С. Суміші твердих алканів входять до складу нафтових парафінів (технічний, медичний, сірниковий) і церезинів, які виділяють з нафти й озокериту ("земляний віск"). | |
| Переглядів: 746 | |
| Всього коментарів: 0 | |