Химический состав нефти

По своему химическому составу нефть представляет собой смесь главный образом различных углеводородных соединений парафинового и ароматического рядов. Кроме того, вес состав входят неуглеводородные соединения, содержащие кислород, азот и ceру.

В большинстве случаев содержание углерода в нефти различна месторождений составляет 84—87%, а содержание водорода На долю этих двух элементов приходится 97—99% всего состава нефти. Содержание серы, кислорода и азота составляет 1—2% и лишь в редких случаях увеличивается до 3—5%, в основном за счет серы. Содержание азота и кислорода в нефтях редко превышает 1—1,5%. Азот присутствует в составе азотсодержащих органических соединений, а кислород главным образом в составе нафтеновых кислот.

Каких-либо определенных закономерностей в соотношении углерода и водорода для различных геологических провинций не установлено.

Все углеводороды, смесь которых образует нефть, составляют некоторое число рядов, в которые включаются и газообразные углеводороды. Каждый из рядов может быть выражен определенно! формулой по следующей схеме:

и т. д.

Каждый из этих рядов состоит из серии углеводородов. Одни углеводороды способны к реакциям непосредственного соединения, другие — неспособны. Первым свойством обладают так называемые непредельные или ненасыщенные углеводороды, которые содержат сравнительно небольшое количество водорода и являются непрочными, легко изменяющимися даже на воздухе (табл. 38). Вторым свойством обладают такие, которые содержат на данное количество углерода наибольшее количество водорода. Последние способны только к реакциям замещения и называются предельными или насыщенными углеводородами (табл. 39). Наиболее типичными представителями предельных углеводородов являются соединения ряда CnH2n+2 (например, СН4).

Ненасыщенные углеводороды. Непредельные углеводороды — органические соединения, состоящие только из углерода и водорода. Молекулы ненасыщенных углеводородов содержат одну или более двойных или тройных связей. Название ненасыщенных или непредельных эти углеводороды получили потому, что молекулы их имеют меньшее число атомов водорода, чем насыщенные, и им свойственны реакции присоединения.

Ненасыщенные углеводороды с открытой цепью, содержащие одну двойную связь, — олефины (алькены) составляют гомологический ряд этилена (этена) CH2=CH2, общей формулы C2H4.

Насыщенные углеводороды. Предельные углеводороды — парафины, алканы — органические соединения, состоящие только из углерода и водорода и не содержащие двойных или тройных связей. Насыщенные углеводорода представляют один из основных гомологических рядов л отвечают обшей формуле состава СnH2n+2. Свое название они получили потому, что им несвойственны реакции присоединения, для них возможны лишь реакции замещения.

Первым членом ряда насыщенных углеводородов является метан (CН4), за ним следуют: C2H6, С3Н8, C4H10, C5H12 и т. д.

В зависимости от преобладания в составе той или иной нефти членов определенного ряда углеводородов определяется и ее характер. В первую очередь нефти различают по содержанию в них парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов.

Парафиновые углеводороды метанового ряда СnH2n+2 отличаются наибольшим содержанием водорода (предельные углеводороды). Нафтеновые углеводороды (нафтеновой группы СnН2n) содержат меньше водорода. Ароматические углеводороды (бензольный СnH2n-6, толуол, ксилол и др.) еще более бедны водородом.

Чистые классы нефтей парафиновых, нафтеновых и ароматических в природе не встречаются. В большинстве случаев нефти представляют собой смешанные типы с преобладанием того или иного класса. В связи с этим в новых классификациях, кроме трех основных классов нефтей, вводятся промежуточные: метано-нафтеновые, бензольно-нафтеновые и т. д.

Углеводороды ряда метана общего состава CnH2n+2 представлены в нефти наиболее полно и разнообразно, начиная от газообразных (от метана CH4 до бутана C4H10) до жидких (от пентана C5H12 до гексадекана C16H34 включительно) и твердых (начиная с С17Н36 и далее). К твердым углеводородам метанового ряда относится парафины, которые встречаются в различных количествах во всех нефтях. По содержанию парафина нефти подразделяются на три типа: 1) беспарафиновые с содержанием парафина до 1%; 2) слабопарафиновые с содержанием парафина 1—2%; 3) парафиновые с содержанием нарафина свыше 2%.

По содержанию серы нефти подразделяются на малосернистые с содержанием серы до 0,5% и на высокосернистые с содержанием серы более 0,5%. Присутствие серы в нефтях нежелательно, так как она разъедает нефтеперегонную аппаратуру, нефтепроводы и придает нефтям неприятный запах.

По содержанию асфальтенов и смол нефти подразделяются следующим образом:

1) малосмолнстые с содержанием смол менее 8%;

2) смолистые с содержанием смол 8—28%;

3) сильносмолистые с содержанием смол более 28%.