Нефть и природный газ

Т. В. Бухаркина, Н. Г. Дигуров

Химия природных энергоносителей и углеродных материалов

Учебное пособие

Москва - 1998

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие
1. Введение
1.1.Термодинамика процессов термической деструкции
1.2. Энергии разрыва связей в органическом веществе
2.љУглерод, углеродные материалы и природные энергоносители
2.1. Углерод
2.1.1.Структура аллотропных модификаций углерода
2.1.2. Физические свойства углерода
2.1.3. Химические свойства углерода
2.1.4.љСинтез углерода из газовой фазы
2.1.5. Синтез углерода из конденсированной фазы
2.2.Твердые природные энергоносители
2.2.1. Исходный растительный материал
2.2.2. Превращения исходного растительного материала в процессе углеобразования
2.2.3. Виды ТГИ
2.2.4. Гетероатомы в органической массе углей
2.2.5. Структура углей
2.2.6. Технический анализ углей
2.2.7. Элементный анализ ТГИ
2.2.8. Определение группового состава ТГИ
2.2.9. Классификация углей
2.3. Нефть и природный газ
2.3.1 Фракционный состав
2.3.2. Групповой состав
2.3.3. Гетероатомные соединения нефти и природного газа
2.3.4. Техническая характеристика нефтей
2.3.5. Классификация нефтей
3. Химизм и механизмы основных процессов технологии природных энергоносителей и углеродных материалов
3.1. Термические процессы
3.1.1. Термический крекинг и пиролиз углеводородов
3.1.2. Сажеобразование
3.1.3. Полукоксование и коксование ТГИ
3.2. Каталитический крекинг и алкилирование углеводородов
3.2.1. Каталитический крекинг
3.2.2. Алкилирование парафинов олефинами
3.2.3. Алкилирование по ароматическому атому углерода
3.3. Процессы, связанные с переносом водорода
3.3.1. Гидрирование
3.3.2. Риформинг
3.3.3. Гидрокрекинг нефтяных остатков
3.3.4. Деструктивно-гидрогенизационная переработка ТГИ
3.4. Окисление углеродсодержащих веществ
3.4.1. Выветривание и самовозгорание углей
3.4.2. Окисление и стабилизация топлив и масел
3.5. Газификация горючих ископаемых
3.6. Синтезы на основе оксида углерода и водорода

Нефть и природный газ

СОДЕРЖАНИЕ

2.3.1 Фракционный состав
2.3.2. Групповой состав
2.3.3. Гетероатомные соединения нефти и природного газа
2.3.4. Техническая характеристика нефтей
2.3.5. Классификация нефтей

Основная масса природных ископаемых органических веществ сосредоточена в углях, преимущественно в гумитах. Запасы жидких и газообразных горючих ископаемых менее значительны, но их энергетическая ценность вполне сопоставима с ценностью углей, а возможности химической переработки неизмеримо больше. При атмосферном давлении в жидком состоянии находится нефть, в газообразном- природный газ. Границы между химическими составами и свойствами этих природных образований достаточно условны. Разные агрегатные состояния этих ископаемых объясняются только соотношением их средних молекулярных масс.
Нефть - природная дисперсная система жидких органических соединений, главную часть которых составляют углеводороды различной молекулярной массы. В небольшом количестве в ней обнаружены также гетеросоединения, содержащие серу, кислород и азот. Элементный состав нефти по сравнению с углем изменяется в более узких пределах: в ней содержится углерода 83-87 мас.%, водорода 12-14 мас.% и около 1-2, иногда до 4 мас.% S, O и N. Минеральных примесей нефть почти не содержит, поэтому зольность ее крайне мала.
Природный газ - смесь газообразных углеводородов С₁-С₄, причем основным компонентом является метан. Кроме них в состав природного газа часто входят заметные количества неуглеводородных газов, в том числе легкие гетероатомные соединения, например, СО₂, N₂, H₂S, H₂, He, H₂O.
Нефть и газљ- это природные образования сапропелитового или гумусо-сапропелитового происхождения, часто образующие совместные месторождения, в которых газ частично растворен в нефти под давлением, и, наоборот, в газовой фазе присутствует некоторое количество паров углеводородов С₅-С₆. Существуют представления об образовании нефти из той же массы отмерших растений, что и угля. При этом из липоидной части с высоким содержанием водорода образуются нефтеподобные вещества сравнительно низкой молекулярной массы, способные вследствие своей подвижности к миграции на достаточно большие расстояния из формирующегося угольного пласта в полости, образованные непроницаемыми для жидких и газообразных продуктов породами. Кроме того, часть природного газа выделяется при метаморфизме угля за счет отщепления концевых групп макромолекул. Такие представления об образовании нефти характерны для специалистов в области процессов углеобразования. Геологи-нефтяники склонны считать, что нефть имеет самостоятельные источники исходного органического вещества в виде накапливающихся на дне соленых водоемов низших микроорганизмов. В целом такие представления не противоречат, а, скорее, дополняют друг друга.
Первичным продуктом в процессе нефтеобразования является мальтаљ- первичная нефть, содержащая до 10љмас.% кислорода. В восстановительной атмосфере происходит потеря кислорода и части углерода в виде СО₂. Дальнейшее преобразование компонентов нефти сводится к перераспределению состава жидких углеводородов нефти. В ней уменьшается количество полициклических нафтеновых и ароматических углеводородов, которые переходят в моноциклические нафтеновые, а затем в парафиновые углеводороды. Таким образом, самыми старыми нефтями являются парафинистые, а молодые нефти тяжелее и богаче высокомолекулярными соединениями (табл.љ2.10). Правда, встречаются и представления об обратном ходе эволюции нефтей, в котором доминируют окислительные процессы.

Таблица 2.10