Что называется определением фракционного состава нефти
Перейти к содержимому

Что называется определением фракционного состава нефти

  • автор:

Определение фракционного состава остаточной нефти

Определение фракционного состава остаточной нефти

Сущность определения фракционного состава нефти заключается в периодической ректификации нефтепродукта при атмосферном давлении и под вакуумом.

Метод позволяет определять фракционный состав нефти по истинным температурам кипения устанавливать потенциальное содержание отдельных фракций и получать фракции нефтепродукта для исследования их состава и свойств.

  • н.к.-140 о С-бензиновая фракция,
  • 140-180 о С-лигроиновая фракция,
  • 140-220 о С (180–240 о С)- керосиновая фракция,
  • 180–350 о С (220–350 о С, 240–350 о С)-дизельная фракция (легкий или атмосферный газойль, соляровый дистиллят).
  • фракция, выкипающая при температуре выше 350 С, является остатком после отбора светлых дистиллятов и называется мазутом. Мазут разгоняют под вакуумом и в зависимости от дальнейшего направления переработки нефти получают следующие фракции:
    • для получения топлива 350–500 о С вакуумный газойль (дистиллят),
    • > 500 о С вакуумный остаток (гудрон);
    • ограничение по температуре при перегонке тяжелых фракций,
    • большая длительность анализа (36 часов на аппарате АРН-2),
    • большой расход исследуемого продукта (до 3 литров).

    В результате разливов или утечек в местах хранения, транспортировки, а также при авариях происходит естественная трансформация попавшей в окружающую среду нефти.

    Знание стадий трансформации нефти позволить определить давность загрязнения и сроки восстановления участков, повысить эффективность контроль над загрязнением среды нефтью и нефтепродуктами. С этой точки зрения нами исследовались нефть и нефтепродукты, выделенные из донных осадков морских месторождений. Остаточная нефть экстрагировалась из водных и донных проб хлористым метиленом. Растворитель отгонялся при комнатной температуре.

    Вещество хроматографировалось в незакрепленном слое силикагеля с выделением метано-нафтеновой, нафтено-ароматической углеводородных фракций, смол и асфальтенов. Метаново — нафтеновая фракция исследовалась методом газожидкосной хроматографии. В качестве хроматографа использовали хроматограф AutoSystem-XL (с программированием температуры) без деления потока на стандартных кварцевых капиллярных колонках с неполярной неподвижной фазой длиной 10 м. и толщиной пленки 3 мкн. Анализы проводились в режиме программирования температуры термостата от -30 до +350 С. В качестве охлаждающего агента применяется жидкий азот. Расчет результатов анализов проводится в программах TurbochromNavigator и ArnelSimulatedDistillation.

    Сущность метода заключается в следующем: осушенная и разбавленная сероуглеродом проба нефти вводится в колонку, которая разделяет углеводороды в порядке температур их кипения до температуры 540 С. Расчет распределения температур кипения пробы проводится на основании калибровочной кривой, которая получена при хроматографировании в тех же условиях смеси углеводородов с известными температурами кипения. Выход фракций выкипающих выше 540 С определяется путем двукратного ввода пробы, в одну из которых добавлен внутренний стандарт.

    В результате анализов были получены следующие выводы: снижение содержание групповых компонентов нефти происходит неравномерно. Быстрее других компонентов уменьшается со временем относительное и абсолютное содержание метано-нафтеновой фракции. Эти углеводороды легче поддаются биодеградации, кроме того, они более растворимы в воде, что облегчает их вынос за пределы участков разлива. Одновременно в нефти увеличивается содержание смолистых веществ. Это увеличение происходит не только за счет уменьшения доли других компонентов и более высокой устойчивости смол, но и за счет их новообразования в процессе трансформации нефти. Относительное содержание нафтено-ароматической фракции и асфальтенов в нефти во времени меняется незначительно, хотя их абсолютное содержание также снижается. Рассматривая изменение состава отдельных групповых компонентов нефти прослеживается заметные признаки микробиологического воздействия на метано-нафтеновую фракцию.

    Нами была сделана попытка также идентифицировать остаточной нефти по распределению изопреноидных углеводородов, которые характерны для каждой нефти и определяются ее происхождением. Пристан и фитан определялись на хроматографе AutoSystem-XL фирмы PerkinElmer на кварцевой капиллярной колонке длиной 30 м. с малополярной неподвижной жидкой фазой РЕ-5. При этом было найдено, что относительно увеличивается количество изопреноидных структур углеводородного типа пристана с числом углеродных атомов в молекуле 19 и фитана с числом углеродных атомов 20. В дальнейшем начинает снижаться относительное содержание изопреноидов типа фитана. Кроме того, в составе метано-нафтеновом фракции с течением времени снижается содержание углеводородов С1124 и увеличивается содержание тяжелых С2736.

    В составе нафтено-ароматической фракции всех изучавшихся разновидностей проб (водные и донные осадки) установлен один и тот же набор полициклических ароматических углеводородов. Эти углеводороды представлены широким диапазоном алкилзамещенных структур — от низкокольчатых (нафталины и фенентрены) до многокольчатых со структурой 3,4 бенз(а)пирена. По истечению времени происходит постепенное снижение во фракции всех групп полициклических ароматических углеводородов. Наиболее быстро снижается содержание углеводородов с меньшим количеством ядер в структуре: нафталинов, бензфлуоренов, фенантренов, хризенов. Медленнее всего происходит снижение пиренов, которые являются, по видимому, наиболее устойчивым среди углеводородов данного класса.

    1. Бикбулатов Э.С., Скопинцев Б.А. Метод определения органического углерода в природных водах. Проблемы аналитической химии. Т.5. Методы анализа природных и сточных вод. М., Наука, 1977, с. 171–176.

    2.Гапеева М.В., Гребенюк Л.П., Ершов Ю.В., Томилина И.И. Токсикологическая и тератогенная оценка загрязнения донных отложений нефтепродуктами и ртутью на примере водохранилищ Верхней и Средней Волги. Биология внутренних вод, 2001, №3, с. 85–91.

    3.Лейте В. Определение органических загрязнений питьевых, природных и сточных вод. 1975, М., Химия, 200с.

    4. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и воде. 1975, Л., Химия, 455с.

    5. Семенов А.Д. Руководство по химическому анализу вод суши. 1977, Л., Гидрометеоиздат, 541с.

    6. Семенов А.Д., Страдомская А.Г., Павленко Л.Ф. Содержание и критерии идентификации естественных углеводородов в поверхностных водах. Гидрохимические материалы, 1977, т, 66, с. 96–103.

    7. Синельников В.Е. Люминесцентный анализ природных и загрязненных вод. Обнинск, 1968, 90с.

    8. Унифицированные методы исследования качества вод. Часть 1. Методы химического анализа вод.. М., 1974, 783с.

    9. Carlberg S.R., Skarstedt C.B. Determination of small amounts of non-polar hydrocarbons (oil) in sea water. J. Cons. Int. Explor. Мег., 1972, v. 34, № 3, p. 506–515.

    10. Fresenius W., Quentin K.E., Schneider W. Water analysis. A practical guide to physico-chemical, chemical and microbiological water examination and quality assurance. 1988, Springer-Verlag. Berlin, 804 p.

    11. Matsumoto G. Comparative study on organic constituents in polluted and unpolluted inland aquatic environments — IV. Indicators of hydrocarbon pollution for waters. J. Water Res., 1982, v. 16, №11, p. 1521–1527.

    12. Wangersky P.O., Zika R.G. The analysis of organic compounds in sea water. 1978, Report №3, National Research Council of Canada, №16566, 178 p.

    Автор: Гаджиева C.Р., Аминбеков А.Ф., Алиева Т.И., Гурбанпур Ш.Б., Исмаилзаде К.Ф.

    Фракционный состав нефти

    Нефть представляет собой многокомпонентную непрерывную смесь углеводородов и гетероатомных соединений. Разделить такую смесь на индивидуальные соединения с помощью одних только физических методов, в частности, методом перегонки, невозможно. Поэтому нефть сначала разделяют на отдельные фракции или дистилляты, которые являются менее сложными смесями и имеют определенные интервалы температур кипения.

    Такой процесс называется фракционированием (или ректификацией), и составляет суть первичной переработки нефти. На нефтеперерабатывающих заводах фракционирование осуществляется с помощью специальных установок — атмосферно-вакуумных трубчаток (АВТ).

    Нефтяная фракция – группа соединений, входящих в состав нефти, и выкипающих в определенном интервале температур.

    Первичная переработка, в свою очередь, включает две стадии: атмосферная перегонка и дистилляция под вакуумом. При атмосферной перегонке получают так называемые светлые дистилляты — фракции, выкипающие при температуре до 350 ⁰С. Остаток, образовавшийся после отбора светлых дистиллятов, называют мазутом, и его разгонка происходит уже под вакуумом (вакуумная дистилляция).

    При перегонке нефти получают следущие фракции:

    Градация Фракция Температура выкипания Условия
    Светлые Легкие Петролейная до 100 °С Атмосферная перегонка
    Бензиновая 100 . 140 °С
    Средние Лигроиновая (нафта) 140 . 180 °С
    Керосиновая 180 . 220 °С
    Дизельная 220 . 350 °С
    Темные (мазут) Тяжелые (маслянные) Вакуумный газойль 350 . 500 °С (кажущаяся) Вакуумная перегонка
    Гудрон (вакуумный остаток) свыше 500 °С (кажущаяся)

    Состав фракций определяет направление дальнейшего их использования. В большинстве случаев фракции, полученные при первичной переработке нефти подвергаются более глубокой вторичной переработке, для получения необходимых нефтепродуктов конкретного состава.

    Ниже приведена таблица общего состава фракций, некоторые физические свойства и области применения:

    Фракция Состав Физические свойства Применение
    Петролейная (петролейный эфир, нефтяной эфир, масло Шервуда) C5 — C6 (пентан, гексан) Бесцветная жидкость. Плотность: 0,650 . 0,695 г/см 3 Элюент в жидкостной хроматографии, растворитель для экстракции, топливо для зажигалок и каталитических горелок
    Бензиновая Смесь углеводородов различного строения до С11. В наибольшем количестве содержаться метилциклопентан, циклогексан, метилциклогексан, а также толуол и метаксилол. Плотность: около 0,71 г/см 3 Получение различных видов и сортов топлива для двигателей внутреннего сгорания
    Лигроиновая (нафта) Углеводороды С8 — С14, значительно больше ароматических углеводородов, чем в бензиновой фракции. Содержание нафтенов в три раза превышает содержание парафинов. Плотность: 0,78 . 0,79 г/см 3 Компонент товарных бензинов, осветительных керосинов и реактивных топлив. Органический растворитель.
    Керосиновая Углеводороды С6 — С12 Высокое содержание изопарафинов, низкое содержание бициклических ароматических углеводородов Плотность: 0,78 . 0,85 г/см 3 Высококачественного топлива для реактивных двигателей, сырья для нефтехимического синтеза, растворители в лакокрасочной промышленности
    Дизельная Преимущественно циклопентан и циклогексан, мало ароматических углеводородов (до 25 %), нафтены преобладают над парафинами. Присутствуют органические кислород- и азотсодержащие соединения. Плотность: 0.82 . 0,86 г/см 3 Товарное топливо для быстроходных дизелей, сырье для процессов вторичной переработки
    Мазут Смесь углеводородов с молекулярной массой от 400 до 1000, нефтяных смол с мол.массой 500 – 3000, асфальтенов, карбенов, карбоидов и органических соединений, содержащих различные микроэлементы (V, Ni, Fe, Mg, Na, Ca, Ti, Hg, Zn и др. Вязкость кинематическая: 8 . 80 мм 2 /с; Плотность 0,89 . 1,00 г/см 3 ; Температура застывания 10 . 40 °С; Содержание серы 0,5 . 3,5 %; Содержание золы 0,3 % Жидкое котельное топливо и сырье для дальнейшей переработки – вакуумной перегонки: масла, парафины, церезины, гудрон
    Вакуумный газойль Содержание парфино-нафтеновых углеводородов 20 — 70%, остальное — ароматические углеводороды и гетероатомные соединения Плотность: 0,860 . 0,950 г/см 3 Сырье для каталитического крекинга и гидрокрекинга, получение масел
    Гудрон Содержит парафины, нафтены и ароматические углеводороды, преимущественно с большим числом атомов углерода, а также асфальтены и нефтяные смолы. В гудроне концентрируется основное количество, содержащихся в нефти металлов. Плотность: 0,95 . 1,03 г/см 3 Получение кокса и битума. Входит в состав некоторых котельных топлив.

    Стоит также отметить разделение на фракции тяжелых нефтепродутов (преимущественно, вакуумного газойля), для получения нефтяных масел.

    Ниже приведены границы выкипания фракций нефтяных масел, которые представляют собой смесь высококипящих углеводородов (в основном алкилнафтеновых и алкилароматических) и получаемых путем дистилляции при температурах более 300 ⁰С:

    Фракции нефтяных масел Температура выкипания
    Легкая (трансформаторный дистиллят) 300 . 400 °С
    Средняя (машинный дистиллят) 400 . 450 °С
    Тяжелая (цилиндровый дистиллят) 450 . 490 °С

    По способу производства нефтяные масла делятся на:

    • дистилляционные, получаемые непосредственно дистилляцией,
    • остаточные — удаление нежелательных компонентов из гудронов, депарафинизация и гидроочистка
    • компаундированные — смешение дистилляционных и остаточных нефтяных масел

    Фракционный состав нефти

    Нефть состоит из множества органических соединений. В зависимости от их состава из одного вида сырья можно получить керосин или различные типы топлива, а другая нефть подойдет только для изготовления мазута. Чтобы понять, что получится из нефти после переработки, необходимо изучить ее фракции и определить, при какой температуре их можно переработать в нужный продукт.

    Что такое фракционный состав

    Показатель фракций — один из важных при определении качества нефти. В процессе переработки его нагревают в несколько этапов. На каждом получают определенный тип фракций.

    Применяют 2 вида перегонки сырья:

    • Первичная. В специальном резервуаре при высокой температуре из сырья выводят влагу, соль и элементы, которые могут провоцировать коррозию металла и ухудшат качество готовой продукции. После такой обработки в нефти остается не больше 4 миллиграммов солей и 0,1% воды на литр сырья.
    • Вторичная. В продукцию, которую получают после первичной перегонки, при высокой температуре добавляют специальные реагенты. В результате образуются бензиновые фракции и компоненты для изготовления толуола, бензола и других ароматических углеводородов.

    Способ перегонки выбирают после химического анализа нефти. Экспресс-оценка тяжелых и легких типов фракций не подойдет. Сырье отправляют в лабораторию, где детально разбирают состав продукта.

    Классификация нефтяных фракций

    img2.png

    В нефтеперерабатывающей отрасли действуют несколько стандартов, которые определяют градацию сырья в зависимости от состава фракций. Выделяют:

    • Легкие. К ним относится бензиновая и петролейная фракции. Чтобы их получить, показатель кипения не должен превышать 200°C.
    • Средние. Это керосиновые фракции. Они выделяются при нагревании сырья до 300°C.
    • Тяжелые, или маслянистые. Такие фракции образуются при температуре больше 350°C. При перегонке появляются газойль и мазут.

    Каждый из продуктов, получаемый во время переработке нефти обладает своими свойствами и применяется для создания различных видов топлива. Рассмотрим подробнее самые распространенные фракции.

    Петролейная

    Выделяется одной из первых при повышении температур. Нефть достаточно довести до +45°C. Полученная продукция выглядит как бесцветная маслянистая жидкость с низкой плотностью. Сырье используют для производства горючего для разных видов зажигалок и горелок.

    Бензиновая

    Химический состав бензиновой фракции сложнее, чем у петролейной. В процессе перегонки из нефти выделяется больше 200 химических соединений, в том числе и на парафиновой основе. Выделенные во время кипения вещества влияют на состав будущего топлива, в частности, на октановое число. Чтобы его повысить, в получившийся продукт добавляют специальные присадки.

    Лигроиновая

    Ее также называют нафта. Эта фракция нефти подходит для производства различных видов реактивного топлива, растворителей, а также бензина с высоким октановым числом и керосина. Сырье получают при температуре +200. +250°C. Так выделяются парафины, а также большое количество серы. Ее нейтрализуют на следующих этапах специальными реагентами.

    Интересный факт! До создания дизельного топлива, тракторы, комбайны, большегрузы и другой транспорт заправляли лигроиновым сырьем.

    Керосиновая

    Фракция нефти содержит углеводородные соединения с высоким углеродным числом и изопарафины. Такой состав подходит для производства качественного реактивного топлива, керосина для заправки осветительных ламп и растворителя уайт-спирита.

    Дизельная

    Чтобы получить такую фракцию нефти, ее доводят до кипения и удерживают показатель температур в диапазоне +220. +350°С. Так из сырья получают циклогексаны и циклопентаты, необходимые для создания качественного топлива. Также допускается небольшое содержание ароматических углеводородов и нафтенов. От этого дизельная фракция не потеряет своих свойств.

    Чаще всего полученное таким образом сырье используется для езды транспорта в суровых климатических условиях. Сырье не замерзнет даже при температуре –50. –55°C. Чтобы дизельная фракция подходила и для производства других видов топлива, в сырье добавляют присадки, снижающие содержание нафтенов и серы.

    Мазут

    Тяжелая фракция получается при перегонке нефти при +350. +500°С. Поддерживать показатель температур нужно в условиях вакуума. Осевший при кипении осадок и есть мазут. Он состоит из смол и тяжелых соединений углеводородов. Может застывать при температуре воздуха +10. +40°С. Сырье используют в качестве топлива на теплоэлектростанциях и котельных.

    Гудрон

    Тяжелая фракция остается после выкипания всех жидких компонентов из нефти. В сырье содержатся примеси различных видов, в том числе нафтены, парафины и тяжелые металлы. Гудрон используют при ремонте и укладке асфальта, также из сырья производят битум.

    Как определяют состав фракции продукции

    img3.png

    На качество конечной продукции влияет состав конкретной нефти. Он главным образом будет зависеть от месторождения и глубины залегания. Всего выделяют больше 20 марок нефти. Эти стандарты качества действуют по всему миру.

    Определение тяжелых и легких фракций сырья проводят в лабораториях. Выделяют два метода работы с сырьем:

    • А. Подходит для выявления легких фракций. 100 миллилитров нефти нагревают в специальной емкости из закаленного стекла. Сотрудник лаборатории фиксирует, при какой температуре кипения начинают выделяться первые частицы и пар из нефти. Конечной точкой исследования будет полное испарение жидкости. В описании топлива фиксируют, при какой температуре завершился процесс.
    • Б. Используют для определения тяжелых компонентов. Для проведения исследования сырье помещают в вакуумную чашу из закаленного стекла. Жидкость нагревают до показателя температур +300. +350°C. В таких условиях из нефти начинают выделяться тяжелые элементы.

    После завершения испытания у получившихся компонентов исследуют химический состав, чтобы определить, какой вид топлива или смазки можно получить при дальнейшей переработке сырья.

    Понять, какого качества топливо попало в бак, без специальных лабораторных исследований нельзя. Поэтому, чтобы заправка не обернулась дорогостоящим ремонтом автомобиля, стоит покупать горючее только на проверенных АЗС. Не знаете, какие выбрать? Обращайтесь к нам, и вы сразу же ощутите экономию с топливными картами для юридических лиц. Работаем только с проверенными компаниями. А приятным дополнением станут бонусы и скидки, которые предоставляют на АЗС для наших клиентов.

    ХИМИЯ НЕФТИ

    Для всех индивидуальных веществ температура кипения при данном давлении является физической константой. Так как нефть представляет собой смесь большого числа органических веществ, обладающих различным давлением насыщенных паров, то говорить о температуре кипения нефти нельзя.

    В условиях лабораторной перегонки нефти или нефтепродуктов при постепенно повышающейся температуре отдельные компоненты отгоняются в порядке возрастания их температур кипения, или, что то же самое, в порядке уменьшения давления их насыщенных паров. Следовательно, нефть и ее продукты характеризуется не температурами кипения, а температурными пределами начала и конца кипения и выходом отдельных фракций, перегоняющихся в определенных температурных интервалах. По результатам перегонки и судят о фракционном составе.

    называется доля нефти, выкипающая в определенном интервале температур. Нефти выкипают в очень широком интервале температур, в основном, от 28 до 520-540°С. Фракционный состав нефти определяется стандартным методом (ГОСТ 2177–82) по результатам лабораторных испытаний при разделении соединений по температурам кипения методом фракционирования (разгонки) нефти, отгона или смеси соединений на установках АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка).

    Температура начала кипения

    фракции считают температуру падения первой капли сконденсированных паров.

    Температура начала кипения

    Значение температуры начала кипения фракции определяется по температуре паров перед конденсатором.

    Температура конца кипения

    фракции считают температуру, при которой испарение фракции прекращается.

    Температура конца кипения

    Характерные признаки достижения ттемпературы конца кипения:

    • темпаратура паров начала снижаться при неизменной степени нагрева;
    • в расходной колбе не осталось анализируемой фракции.

    Значение температуры конца кипения фракции определяется по температуре паров перед конденсатором.

    При исследовании новых нефтей фракционный состав определяют на стандартных перегонных аппаратах, снабженных ректификационными колонками. Это позволяет значительно улучшить четкость погоноразделения и построить по результатам фракционирования так называемую кривую истинных температур кипения (ИТК) в координатах температура — выход фракций, в % (масс.). Отбор фракций до 200°С проводится при атмосферном давлении, а остальных во избежание термического разложения — под различным вакуумом. По принятой методике от начала кипения до 300°С отбирают 10-градусные, а затем 50-градусные фракции до фракций с концом кипения 475-550°С.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *