Фракционный состав нефти — PetroDigest.ru / Нефтегазовый портал

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/см3	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/см3	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/см3	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/см3	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/см3	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 мм2/с; Плотность 0,89 … 1,00 г/см3; 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/см3	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/см3	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:

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

Фракция нефти

• Наука
• / Химия

28 августа 2017 г. | Автор: Александр Ким

Фракция нефти

Нефтепереработка – это даже не фундамент современной технологической цивилизации, во многом это она сама и есть. Чтобы понять это, просто посмотрите вокруг: большая часть окружающих нас вещей сделано из нефти, или при её непосредственном участие. Ведь нефть – чрезвычайно сложная смесь разных по свойствам углеводородов. Это лучше всего проявляется при нагревании. В отличие от «однородной» воды, способной выпариться полностью при 100°С и нормальном атмосферном давлении, нефть ведёт себя намного интереснее.

Что такое фракции?

При нагревании сырая нефть закипает в несколько заходов. Первый наступает, когда температура достигнет 65°С. Продолжая поддерживать эту температуру, мы с удивлением заметим, что спустя некоторое время кипение… прекратится, а количество нефти – уменьшится! Настойчивый исследователь на этом не остановится и продолжит процесс нагревания, и на отметке в 230°С нефть закипит снова и, потеряв часть массы, «успокоится».

Упорные исследователи, достигнув отметок в 400 и 480°С, получат в итоге вязкую чёрную субстанцию, которую нагревать прежним способом уже не получится. Если нарисовать график, на котором отметить температуры кипения и объёмы испарившейся нефти, мы получим так называемую кривую разгонки. Эта кривая, как отпечаток пальцев у человека, уникальна для каждого месторождения и прямо указывает на состав нефти: обычно соединения с большим количеством атомов углерода кипят при более высокой температуре. 

Как мы говорили ранее, нефть состоит из компонентов, их ещё называют фракции. Это группы соединений, закипающие в определённых температурных границах, называемых границами кипения фракции или пределами выкипания. Обычно сырая нефть содержит следующие фракции:  углеводородные газы (метан, пропан и т. п.) с температурой кипения ниже 32°С; бензин (газолин) – 32-105°С; нафта (тяжелый бензин, лигроин) – 105-160°С; керосин – 160-230°С; газойль – 230-430°С; мазут – выше 430°С.

В «лёгкой» нефти плотностью до 0,88 г/см3 преобладают бензиново-керосиновые фракции, они при прочих равных условиях обеспечивают больший выход бензина. К такому типу относятся несколько эталонных марок: британская североморская Brent crude и, отчасти, американская West Texas Intermediate crude (WTI). Страны ОПЕК предпочитают ссылаться на 7-марочную «корзину», в которую, помимо прочих, входят «лёгкая» нефть – саудовская Saudi Arabian Light crude, нигерийская Bonny (Nigerian Bonny Light crude) и сахарская смесь (Saharan Blend) из Алжира. Российская Urals к «лёгким» относится лишь частично – это смесь западносибирской нефти Siberian Light и высокосернистой нефти Урала и Поволжья.

Переработка нефти

Главная задача нефтепереработки – выделить из сырой нефти нужные фракции. Мы уже частично описали этот процесс: сырую нефть постепенно нагревают и из неё «выпаривается» нужная фракция, позже фракцию «вылавливают» путём конденсирования. Всё это происходит в ректификационных колоннах, самой выразительной детали внешнего антуража любого нефтеперерабатывающего завода (НПЗ). В этих огромных цилиндрах перегонка идёт непрерывно, а число извлекаемых фракций больше, чем мы описали.

Мощный насос выкачивает нефть из складских резервуаров в ректификационную колонну. Далее нефть проходит через печь и нагревается до температуры 350-390°С, так что непосредственно в колонну попадает горячая газожидкостная смесь. Колонна разделена дисками-«тарелками» с многочисленными трубками (нечто вроде дуршлага), через которые горячие пары поднимаются в верхнюю часть колонны.

Основная фишка ректификационной колонны кроется в бульканье (на профессиональном языке – барботаж). На каждом разделительном диске имеется отверстие-трубка, задача которой – заставить пары проходить через слой нефтяной жидкости. Что же происходит при барботаже? Горячие (около 400°С) пузырьки пара, проходя сквозь жидкость, отдают ей часть энергии и охлаждаются, и часть летучей фракции конденсируется в этой жидкости. На следующей тарелке процесс повторяется. Таким образом на каждой тарелке конденсируется определённая фракция, более горячая уходит дальше вверх на следующую тарелку.

Постепенно уровень жидкой фазы на тарелках повышается, и её излишки сливаются вниз через так называемые сливные стаканы. Таким образом, на каждом разделительном диске сверху будет накапливаться жидкая фаза одной фракции, и чем выше диск, тем легче будет накопленная фракция.

Конечно, какие-то молекулы попадают не в «свою тарелку», но технологи нашли эффективное противоядие – увеличение количества циклов испарения-конденсации.

Конечно, процесс не идеален, приходится мириться с появлением так называемых «хвостов» – остатков фракций, не успевших выкипеть до конца и попавших на чужой уровень. Однако их доля не превышает нескольких процентов, к тому же избавиться от них позволяет дальнейшая переработка, ведь перегонка нефти в ректификационных колоннах – это первый этап обработки, дальше всё зависит, с какой фракцией мы имеем дело. 

Расщепление мармелада

Проще всего с верхними фракциями. Это нефтяные газы: их раньше просто сжигали, но с развитием нефтехимии лёгкие углеводороды всё чаще используются для производства пластмасс, аэрозолей, синтетических материалов и т. д. Кроме того, сжиженные газы применяются в качестве топлива для транспорта и предприятий коммунального хозяйства.

Но если с газами всё более-менее понятно, то с другими продуктами перегонки дело обстоит сложнее. Прямогонный бензин после дополнительных процедур очистки можно поставлять на заправки, но его получается мало, примерно 20%. А что же делать с тяжёлыми фракциями, потребность в которых существенно ниже? Что делать с тяжёлым газойлем и мазутным остатком-«мармеладом»? Да-да, своё название он получил из-за сходства с густым мармеладом.

На помощь приходит крекинг (англ. cracking – расщепление) – «раскалывание» тяжёлых углеводородных молекул на лёгкие осколки полезных фракций за счёт разрыва углеродных связей C-C. Для такой операции требуется высокая температура, не менее 480°С, при которой средняя кинетическая энергия молекул превышает энергию их внутренних связей.

Первый этап крекинг-процесса – нагрев герметичного котла с мазутом до 130°C для удаления воды, воздуха и других примесей. Все они сбрасываются наружу. На заре нефтепереработки приоритетным продуктом был керосин, а лёгкие фракции, в том числе и бензиновые, рассматривались как отходы: их сжигали или выливали в водоёмы.

После очистки мазута нагрев котла усиливается, и температура его содержимого повышается до 345°C. Пары лёгких углеводородов специально не отводятся, а наоборот, по возвратным трубопроводам возвращаются в котёл, повышая давление до 5-6 атмосфер, с тем, чтобы не дать закипеть мазуту и «запустить» процесс крекинга, разрывающий тяжёлые молекулы типа алканов С20 (число атомов углерода) на обрывки С2-С18. А углеводороды С8-С10 – это и есть бензиновые фракции, а С15 – дизельные. Таким образом, крекинг увеличивает глубину переработки, доводя выход лёгких составляющих в 1,5 раза, с 40-45 до 55-60%! Результаты крекинга – остаточная фракция с температурой кипения более 350°C и нефтяной кокс, представляющий собой чистый спёкшийся углерод. Сырьём для крекинга могут быть не только тяжёлые остатки, но и сырая нефть, при этом полученный бензин обладает более высоким октановым числом, чем прямогонный аналог.

• Химический состав нефти
• Процесс ректификации нефти
• разделение жидких смесей на практически чистые компоненты, отличающиеся температурами кипения, путём многократного испарений жидкости и конденсации паров.
• Выход более легких фракций
• Более легкие фракции поднимаются вверх по клапанам, а тяжелые оседают.
• Выход более тяжелых фракций
• Нагревание подаваемой нефти

Тэги:

химиянефтьнефтехимиянефтепереработка

Фракционная перегонка — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. Схема колонны фракционной перегонки, показывающая, где будут конденсироваться различные фракции. ^[1] Обратите внимание, что температура внизу выше, поэтому более длинные углеродные цепи будут выпадать на дно, а более короткие углеродные цепи будут подниматься вверх по колонке, пока не достигнут температуры, при которой они станут жидкими.

Фракционная перегонка — это процесс, при котором нефтеперерабатывающие заводы разделяют сырую нефть на различные, более полезные углеводородные продукты на основе их относительной молекулярной массы в дистилляционной колонне. Это первый этап обработки сырой нефти, и он считается основным процессом разделения, поскольку он выполняет начальное грубое разделение различных видов топлива. ^[2] Различные компоненты, выделяемые в ходе этого процесса, называются дроби . Выделенные фракции включают бензин, дизельное топливо, керосин и битум. ^[3] Фракционная перегонка позволяет производить множество полезных продуктов из сырой нефти, что приводит к многочисленным экологическим последствиям использования этих полезных продуктов!

Процесс

Процесс фракционной перегонки довольно прост, но его эффективность заключается в том, что он разделяет все различные сложные компоненты сырой нефти. Сначала сырая нефть нагревается для ее испарения и подается на дно дистилляционной колонны. Образовавшийся пар затем поднимается по вертикальной колонне. По мере того, как газы поднимаются по башне, температура снижается. При понижении температуры некоторые углеводороды начинают конденсироваться и улетучиваться на разных уровнях. Каждая фракция, которая конденсируется на определенном уровне, содержит молекулы углеводородов с одинаковым числом атомов углерода. ^[4] Эти «отсечки» температуры кипения позволяют разделить несколько углеводородов в одном процессе. ^[5] Именно охлаждение с высотой башни позволяет осуществить разделение.

После этой грубой очистки отдельные виды топлива могут подвергаться дополнительной очистке для удаления любых загрязняющих или нежелательных веществ или для улучшения качества топлива путем крекинга.

Фракции

Существует несколько способов классификации полезных фракций, перегоняемых из сырой нефти. Одним из общих способов является разделение на три категории: легкие, средние и тяжелые фракции. Более тяжелые компоненты конденсируются при более высоких температурах и удаляются в нижней части колонны. Более легкие фракции могут подняться выше в колонне, прежде чем они будут охлаждены до температуры конденсации, что позволяет их удалять на несколько более высоких уровнях. ^[3] Кроме того, фракции обладают следующими свойствами: ^[5]

• Легкий дистиллят является одной из наиболее важных фракций, а его продукты имеют температуру кипения около 70-200°С. Полезные углеводороды в этом диапазоне включают бензин, лигроин (химическое сырье), керосин, топливо для реактивных двигателей и парафин. Эти продукты очень летучи, имеют небольшие молекулы, низкую температуру кипения, легко текут и легко воспламеняются. ^[4]
• Средние дистилляты – продукты с температурой кипения 200-350°С. Продукция этой линейки включает дизельное топливо и газойль, которые используются для производства городского газа и коммерческого отопления.
• Тяжелый дистиллят – продукты с наименьшей летучестью и температурой кипения выше 350°С. Эти фракции могут быть твердыми или полутвердыми, и для их текучести может потребоваться нагрев. В этой фракции производится мазут. Эти продукты имеют большие молекулы, низкую летучесть, плохую текучесть и не легко воспламеняются. ^[4]

Однако есть два основных компонента, которые не учитываются в этих трех категориях. На самом верху башни находятся газы, которые слишком летучи для конденсации, такие как пропан и бутан. На дне находятся «остатки», содержащие тяжелые смолы, слишком плотные, чтобы подняться вверх по башне, включая битум и другие парафины. Для дальнейшей перегонки их подвергают паровой или вакуумной перегонке, поскольку они очень полезны. ^[5]

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. соответствующие страницы ниже:

• Масло
• Энергетическая валюта
• Бензин
• Битум
• или исследуйте случайную страницу!

Ссылки

1. ↑ Wikimedia Commons. (25 мая 2015 г.). Башня перегонки сырой нефти [Онлайн]. Доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6e/Crude_Oil_Distillation-en.svg/260px-Crude_Oil_Distillation-en.svg.png
2. ↑ Дж. Краушаар, Р. Ристинен. (26 мая 2015 г.). Энергетика и окружающая среда, 2-е изд. Хобокен, Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons, 2006 г.
3. ↑ ^{3.0 3.1} Р. Вольфсон. (25 мая 2015 г.) Энергетика, окружающая среда и климат , 2-е изд. Нью-Йорк, США: Нортон, 2012, стр. 97-98.
4. ↑ ^{4.0 4.1 4.2} GCSE Прикус. (26 мая 2016 г.). Фракционная дистилляция [Онлайн]. Доступно: http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/aqa_pre_2011/rocks/fuelsrev3.shtml
5. ↑ ^{5.0 5.1 5.2} Г.Бойл, Б.Эверетт, С.Пик, Дж.Рэмидж. (26 мая 2015 г.). Энергетические системы и устойчивость: мощность для устойчивого будущего , 2-е изд. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета, 2012.

Фракционная перегонка сырой нефти

Содержание

Резюме

• Сырая нефть представляет собой сложную смесь различных органических соединений.
• Фракционная перегонка – это процесс разделения этой смеси на составные части или фракции.
• Органические молекулы из-за их различной молекулярной структуры и веса конденсируются при разных температурах.
• Процесс осуществляется в ректификационной башне, температура которой постепенно снижается кверху.
• Большие молекулы с более высокой молекулярной массой остаются внизу, а более мелкие молекулы с низкой молекулярной массой конденсируются вверху.
• Основными получаемыми фракциями являются парафины, нафталины, ароматические и металлоорганические соединения
• Этот процесс превращает сырую нефть, имеющую меньшее экономическое значение, в более ценные и пригодные для использования продукты.
• Известными фракциями являются бензин, дизельное топливо и керосин, которые используются в качестве моторного топлива для наших автомобилей, грузовиков и даже для реактивных двигателей.
• Продолжайте читать, чтобы узнать больше о фракционной перегонке сырой нефти.

Нефть является основным источником энергии, и с момента ее открытия потребность в ней постоянно растет. Нам нужна энергия, чтобы передвигать наши автомобили, согревать наши дома и делать все это; мы используем природный газ, бензин или дизельное топливо. Все они добываются из сырой нефти, которая имеется в больших резервуарах под земной корой. Черная густая жидкость с особым запахом, добываемая из подземных резервуаров, называется сырой нефтью или нефтью. Люди открыли для себя использование нефти тысячи лет назад и начали ее добычу для потребления топлива. В первые дни методы добычи и переработки были относительно простыми, однако с течением времени и развитием новых передовых технологий переработка сырой нефти изменилась, а спрос на нее и ее потребление росли. Сегодня почти каждая сфера нашей жизни напрямую связана с нефтяной промышленностью и ценами на нее.

Сырая нефть при извлечении представляет собой густую черную жидкость. Это сложная смесь различных химических соединений, известных как углеводороды, от метана до асфальта. Состав сырой нефти зависит от типа сырой нефти и способа ее добычи. Углеводороды, такие как алканы (насыщенные химические молекулы), составляют основную часть сырой нефти. Он также может содержать ароматические соединения и другие соединения с азотом, серой, а также такие металлы, как медь, никель, ванадий и железо. Следовательно, сырая нефть является основным источником этих органических соединений, и фракционная перегонка проводится, чтобы сделать эти органические соединения доступными и пригодными для использования.

Основной принцип фракционной перегонки

Органические молекулы различаются по своим физическим и химическим свойствам из-за разной длины углеродной цепи и молекулярной массы. Температура плавления, точка кипения, вязкость и цвет связаны с молекулярной массой и структурой молекулы. Температура кипения органических соединений увеличивается с увеличением молекулярной массы. Молекула с большим количеством атомов углерода имеет более высокую молекулярную массу и более высокие температуры кипения. Как упоминалось ранее, сырая нефть содержит широкий спектр органических соединений, различающихся своими углеродными цепями и температурами кипения. Фракционная перегонка — это процесс отделения этих отдельных фракций друг от друга. Весь процесс основан на том принципе, что разные вещества кипят при разных температурах. Например, сырая нефть содержит керосин и лигроин, обе являются полезными фракциями, но имеют различное использование и применение. Нафта может использоваться для производства бензина (бензина) для автомобилей, а керосин используется для реактивного топлива. Оба имеют разную длину углеродной цепи и структуру. При перегонке смесь керосина и нафты сначала испаряется, затем охлаждается; керосин конденсируется при более высокой температуре, чем нафта. При охлаждении смеси сначала конденсируется керосин, а позже конденсируется лигроин. Вот как работает фракционная дистилляция. Весь процесс можно разделить на этапы.

Подробнее об органическом синтезе

Стадия предварительной обработки 

Сырая нефть, добытая из нефтяной скважины, может представлять собой эмульсию, содержащую некоторое количество каменной соли и воды. На первом этапе сырая нефть предварительно обрабатывается для удаления этой воды и соли (хлорида натрия или рассола). Этап обессоливания важен, потому что присутствие хлорида натрия может привести к образованию высококоррозионного газообразного хлористого водорода в процессе дистилляции. Этот хлористый водород, будучи сильной кислотой, может серьезно повредить технологическое оборудование. Обессоливание может быть осуществлено путем нагревания сырой нефти под давлением или добавления деэмульгаторов, т.е. мыло, жирные кислоты и поверхностно-активные вещества для разрушения эмульсии.

Перегонка

Сырая нефть нагревается до 350 ^o C или выше с использованием теплообменников и превращается в пары. Эти пары загружаются в дистилляционную колонну и проходят снизу вверх. Весь процесс обычно проводится в вертикальной башне или колонне диаметром от 0,5 до 6,0 метров и высотой от 6 до 60 метров. В башне существует температурный градиент, а это значит, что внизу горячее, а вверху прохладнее. Он содержит ряд лотков, установленных для сбора фракций, которые окончательно удаляются через выпускные отверстия. Поскольку разные фракции имеют разные температуры кипения, они конденсируются на разной высоте на разных уровнях колонны. Большие молекулы с более высокой молекулярной массой остаются внизу, а более мелкие молекулы с низкой молекулярной массой перемещаются вверх и конденсируются в соответствующих лотках для сбора. Твердый воскообразный остаток удаляется снизу, в то время как молекулы с очень низкой молекулярной массой остаются в виде газов и собираются сверху. Их называют нефтяным газом.

Различные фракции, полученные перегонкой

Двумя основными группами класса органических соединений, получаемых перегонкой, являются углеводороды и гетероатомные соединения. Среди углеводородов фракционная перегонка дает парафины, нафту, непредельные алифатические и ароматические соединения.

Парафины

Парафины представляют собой насыщенные углеводороды, в которых атом углерода присоединен к четырем другим отдельным атомам. Общая формула для такого класса соединений может быть описана как (Cnh3n+2), где n — число атомов углерода в соединении. Их еще называют алканами. Они составляют основную фракцию, получаемую из сырой нефти (30-60%). Они могут варьироваться от простых молекул, таких как метан, этан, пропан и бутан, до молекул с более длинной углеродной цепью, таких как гентриаконтан (C ₃₁ H ₆₄ ). Эти молекулы стабильны и из-за насыщения менее реакционноспособны среди других углеводородов. Парафины могут быть линейными ( n -парафины) или разветвленными молекулами ( изо -парафины).

(A) (B)

Рис. 1: (A) n -парафин, (B) Изооктан (2,2,4-триметилпентан).

n -парафины имеют плохие антидетонационные свойства по сравнению с их аналогами с разветвленной цепью ( изо -парафины). Фракции с разветвленной цепью лучше работают в двигателях внутреннего сгорания и, следовательно, более востребованы. Это приводит к ряду химических модификаций для преобразования н-парафинов в изопарафины путем каталитического риформинга, алкилирования, полимеризации или изомеризации.

Бензин или бензин также относится к этому классу и является основным топливом для легковых автомобилей. Это октан с разветвленной цепью, смешанный с антидетонаторами и присадками, повышающими октановое число. Керосин и знаменитое дизельное топливо состоят преимущественно из парафинов.

Алкены

Алкены или олефины фактически не присутствуют в сырой нефти. Их получают при переработке нефти путем крекинга. Их общая формула C _n h3 _n . Они являются реактивными молекулами, так как имеют двойную связь в своей химической структуре. Они легко окисляются и, следовательно, улучшают антидетонационные свойства готового топлива. Из-за их реакционной способности они используются для синтеза различных других органических соединений, используемых в различных других химических отраслях промышленности. Такие химические вещества обычно называют нефтехимическими.

Серия нафталин

Это насыщенные циклические органические соединения, также известные как циклические алканы. Их общая формула такая же, как у алкенов, Cnh3n. Это вторая по распространенности фракция (30-50%) сырой нефти. Дегидрирование этих соединений дает ряд соединений бензола, которые являются важными предшественниками других органических соединений. Они также хороши для хранения смазочного масла.

Рисунок 2: Молекула нафталина.

Ароматические соединения или бензолы

Они производят лишь небольшую часть сырой нефти. Они обладают высокими антидетонационными свойствами и, следовательно, очень желательны для бензиновых смесей. Их общая формула Cnh3n-6. Простые ароматические соединения, такие как бензол, толуол и ксилол, являются хорошими источниками углерода для дальнейшего органического синтеза в нефтехимии.

Рисунок 3: Бензол, толуол и ксилол.

Гетероатомные соединения

Наиболее распространенный гетероатомный класс в сырой нефти — серосодержащие соединения. Они присутствуют в сырой нефти в виде меркаптанов, моно- и дисульфидов общей формулы R-SH, R-S-R1, R-S-S-R1, где R и R1 — алкильные радикалы. Циклические соединения серы, т.е. тиофены и бензотиофены также получают из сырой нефти. Сера, присутствующая в нефтепродуктах, может образовывать различные оксиды серы (SO _x ) во время горения, которые являются сильными загрязнителями окружающей среды.

Азотсодержащие соединения также присутствуют в небольших количествах в сырой нефти. Они отвечают за цвет. Азот в нефтяном топливе вызывает образование оксидов азота (NO _x ), которые также являются сильными загрязнителями атмосферы. Азот можно удалить из нефтепродуктов каталитическим гидрированием.

Сырая нефть может также содержать металлические соединения ванадия, никеля, свинца, мышьяка и т. д. Ванадий и никель находятся в форме металлоорганических соединений, в основном в более тяжелых фракциях сырой нефти. Нефтяное топливо, содержащее эти металлические соединения, может повредить горелки, трубопроводы и стенки камер сгорания и, следовательно, должно быть удалено.

Небольшие количества кислородсодержащих органических соединений также получают из сырой нефти. Это фенолы, крезолы, органические кислоты и т.д.

Часто задаваемые вопросы

Что такое фракционная перегонка?

Фракционная перегонка – это процесс разделения сырой нефти на составляющие ее фракции.

Каков основной принцип фракционной перегонки?

Органические соединения в сырой нефти имеют различную химическую структуру и длину цепи. Они кипят при разных температурах в зависимости от их молекулярной структуры и молекулярной массы. Низкокипящая фракция испаряется в первую очередь, а высококипящая фракция испаряется позже. При охлаждении они превращаются в жидкость при различных температурах, что делает возможным их разделение.

Какая фракция получается в верхней части колонны?

Соединение с самой низкой температурой кипения получают в верхней части колонны при фракционной перегонке.

Какие основные фракции получают при фракционной перегонке?

Сырая нефть разделяется на следующие фракции при фракционной перегонке; бензин, ряд нафты, керосиновое масло, дизельное топливо и остаточная нефть.