2. Общие сведения о нефти и нефтепродуктах

2.1.Элементный и фракционный состав нефти

По современным представлениям нефть это горная порода и является сложной системой органических веществ.[5,6,7]

Нефть состоит из низко- и высокомолекулярных углеводородных и неуглеводородных компонентов. По химическому составу нефти различных месторождений весьма разнообразны и состоят главным образом из углеводорода, водорода и серы, кислорода и азота. Средний элементарный состав нефти представлен в табл.

Элемент	Содержание, % масс.
Углерод (C)	82-87
Водород (H)	11-15
Сера (S)	0,1-7,0
Кислород (O)	1-2
Азот (N)	<0,5-0,6

Наряду с углеродом и водородом во всех нефтях присутству­ют сера, кислород и азот. В сумме содержание этих элементов редко превышает 8—10 % мас. Азота в нефти содержится не бо­лее 1,5 % мас. В основном он входит в состав высокомолекуляр­ных, конденсированных (смолистых) соединений. Также в состав высокосмолистых соединений входят кислород (0,1—2 % мас.) и некоторое количество серы. В отличие от азота и кислорода ос­новное количество серы сосредоточено в низкомолекулярных со­единениях парафинового ряда.

Кроме вышеназванных элементов, в нефтях обнаружены в незначительных количествах очень многие элементы, в том чис­ле Са, Mg, Fe, Al, Si, Ge, V, Ni, Na, Bi и др. Содержание этих элементов выражается незначительными долями процента., На­пример, в нефтепродуктах германий был определен в количест­ве 0,15—0,19 г/т. Всего в нефтях найдено более 50 элементов. Интересно отметить, что ванадий и никель, являясь микроэле­ментами в земной коре, по содержанию в нефтях занимают пер­вое место среди металлов. Причем ванадий содержится преиму­щественно в сернистых и смолистых нефтях.

Поскольку нефть и нефтепродукты представляют собой непрерывную смесь углеводородов и гетероатомных соединений, то обычными методами перегонки не удается разделить на индивидуальные соединения. Принято разделять нефть и нефтепродукты путем перегонки на отдельные компоненты, каждый из которых является менее сложной смесью. Такие компоненты называются фракциями или дистиллятами а нефть и нефтепродукты характеризуются не температурой кипения, а температурными пределами начала кипения (н.к.) и конца кипения (к.к.).

При исследовании качества новых нефтей (т. е. составлении технического паспорта нефти) фракционный состав их определяют на стандартных перегонных аппаратах, снабженных рек­тификационными колонками (например, на АРН-2 по ГОСТ 11011-85).

Это позволяет значительно улучшить четкость погоноразделения и построить по результатам фракционирования так называемую кри­вую истинных температур кипения (НТК) в координатах температура - выход фракций в % мае. (или % об.). Отбор фракций до 200°С прово­дится при атмосферном давлении, а более высококипящих — под ваку­умом во избежание термического разложения. По принятой методике от начала кипения до 300 °С отбирают 10-градусные, а затем 50-граду­сные фракции до температуры к.к. 475-550 °С. Таким образом, фракци­онный состав нефтей (кривая ИТК) показывает потенциальное содержание в них отдельных нефтяных фракций, являющихся основой для получения товарных нефтепродуктов (автобензинов, реактивных и ди­зельных топлив, смазочных масел и др.). Для всех этих нефтепродуктов соответствующими ГОСТами нормируется определенный фракционный состав.

При промышленной перегонке нефти используется не лабораторный метод постепенного испарения, а схемы с так называемым однократным испарением и последующей ректификацией. Фракции, выкипающие до 350 °С отбирают при давлениях несколько превышающих атмосферное; они носят название светлых дистиллятов (фракций). Обычно при атмо­сферной перегонке получают фракции, которым присваивается название в зависимости от направления дальнейшего использования:

Н.к. (начало кипения) - 140 °С - бензиновая фракция;

140-180 °С — лигроиновая фракция (тяжелая нафта);

140-220 °С (140-240 °С) - керосиновая фракция;

180-350 °С (220-350 °С, 240-350 °С) - дизельная фракция (легкий или атмосферный газойль, соляровый дистиллят).

Остаток после отбора светлых дистиллятов (фракция, выкипающая выше 350 °С) называют мазутом. Мазут разгоняют под вакуумом, при этом в зависимости от направления переработки нефти получают следующие фракции:

Для получения топлив:

350 - 500 °С - вакуумный газойль (вакуумный дистиллят);

> 500 °С - вакуумный остаток (гудрон).

Для получения масел:

300-400 °С (350-420 ° С) - легкая масляная фракция (трансформатор­ный дистиллят);

400-450 °С — средняя масляная фракция (машинный дистиллят);

450-490 °С (420-490 °С) тяжелая масляная фракция (тяжелый дистиллят);

> 490 °С - гудрон.

Мазут и полученные из него фракции называют темными. Продукты, получаемые при вторичных процессах переработки нефти, так же как и при первичной перегонке, относят к светлым, если они выкипают до 350°С, и к темным, если пределы выкипания 350 °С и выше.

Нефти различных месторождений заметно различаются по фрак­ционному составу, содержанию светлых и темных фракций. Так, в Ярегской нефти (Коми) содержится 18,8 % светлых фракций, а в Самотлорской (Западная Сибирь) - 58,8 %