Групповой состав нефти

Нефть – сложная многокомпонентная система и знание группового состава нефти позволяет с максимальной эффективностью ее использовать в нефтепереработке. Основная масса компонентов нефти – углеводороды, которые представляют три класса углеводородов:

Парафиновые (алканы) С_nH_{2n + 2}– составляют значительную часть до 25-35 % масс., преимущественно это углеводороды нормального строения n - алканы и изоалканы (i- алканы) – преимущественно монометилзамещенные с различным положением метильной группы в цепи (изопреноидные структуры) –

- С – С – С –

|

С

С ростом молекулярной массы фракций нефти содержание в них алканов уменьшается.

Попутные нефтяные и природные газы практически полностью состоят из n-алканов С₁ – С₄: метан, этан, пропан, бутан и изобутан и 2,2-диметил-пропан.

Природные газы добывают с чисто газовых месторождений и состоят в основном из метана СН₄. ПНГ и газы газоконденсатных месторождений кроме метана содержат газы С₂-С₄ и выше С₅₊ - соединения, поэтому их называют жирными газами. Газообразные алканы С₁-С₄ могут образовывать твердые комплексы с водой (кристаллогидраты), образуя так называемые соединения включения, например, С₃Н₈ ∙ n H₂O. Соединения включения – вещества, в которых молекулы одного химического соединения - С₃Н₈ («гость») располагаются в полостях кристаллической структуры или молекул другого соединения - H₂O («хозяина»). Такие комплексы углеводородных газов с водой образуются при пониженной температуре (около 0 ⁰С) и часто являются причиной закупорки или образования твердых пробок в газопроводах. В присутствии молекул газов вода кристаллизуется с образованием «клеток», в которых заключены молекулы алкана.

Из жирных газов получают легкий газовый бензин, который является добавкой к товарным бензинам, а также сжатые жидкие газы в качестве горючего, а этан, пропан и бутаны после разделения служат сырьем для нефтехимии.

Алканы от С₅ до С₁₅в обычных условиях жидкости, входят в состав бензиновых (С₅-С₁₀) и керосиновых (С₁₁- С₁₅) фракций нефти. Жидкие алканы - в основном, n-алканы или слаборазветвленные i-алканы.

Твердые алканы C_{16 +}, входящие в состав нефтяных парафинов (n-C₁₆ – C₃₅) и церезинов (i-C_{36 +}).

Нафтеновые углеводороды – циклоалканы (цикланы) С_nH_{2n + 2-2Kц} – входят в состав всех фракций, кроме газов. Бензиновые и керосиновые фракции нефтей представлены, в основном, гомологами циклопентана С₅Н₁₀ и циклогексана С₆Н_12,, преимущественно с короткими С₁-С₃ алкилзамещенными цикланами. Высококипящие фракции содержат преимущественно полициклические конденсированные и реже неконденсированные нафтены с 2-4 циклами. По физическим свойствам нафтены занимают промежуточное положение между парафинами и ароматическими углеводородами, по химическим свойствам они сходны с парафинами, что объясняется их молекулярным строением. Нафтены благотворно влияют на технологические свойства масляных дистиллятов, т.к. они обладают достаточно высокой температурой затвердевания и практически не изменяют коэффициенты вязкости с температурой.

Ароматические углеводороды (до 4-5 конденсированных ядер) С_nH_{n + 2 – 2Ка}, представлены в нефтях гомологами бензола С₆Н₆ в бензиновых фракциях и производными полициклических аренов с числом Ка до 4 и более в средних топливных и масляных фракциях.

Углеводороды гибридного (смешанного) строения имеют в своем составе различные структурные элементы: ароматические кольца, пяти или шестичленные циклопарафиновые циклы и алифатические цепи. Сочетание этих элементов может быть многообразным, а число изомеров – огромным. Условно гибридные углеводороды можно подразделить на три типа: парафино-нафтеновые, парафино-ареновые и парафино-нафтено-ареновыми.

В керосиновых фракциях арены представлены гомологами бензола, но с более длинными углеводородными цепями, чем в бензиновых фракциях, а также имеются в заметных количествах гомологи нафталина, среди них встречаются метил-, диметил- и полиметилзамещенные нафталины, а также гибридные углеводороды –тетралин и его гомологи.

В масляных фракциях обнаружены аналоги антрацена, фенантрена и их гомологи.