1 Понятие о нефти и е значение в народном хозяйстве

Нефтепереработка и нефтедобыча в РФ и за рубежом, мировые цены.

Основной район добычи нефти - среднее Приобье, добычи газа - Крайний Север(п-ов Ямал).М/р-«гиганты».

70-80 % добываемой российской нефти и 90-95% газа приходится на Тюменскую

область. Геологоразведочная отрасль является убыточной, дотационной

отраслью.

Исчерпаемость разведанных запасов ~=70 лет для нефти и ~=60 лет для газа.

2) В чем заключается трудность создания рациональной классификации нефтей

Из-за добычи нефти в разных местах на разных компонентах Классификация часто Часто, потому что цель классификации нефти (использования) различных параметров, используемых разные. Геологии нефти и газа является более популярным, сейчас Tissot и увядание (1978) Предлагаемая классификация. После краткого введения в классификации.      Эта классификация основана главным образом на сырую нефть в соотношении между содержанием углеводородов алканов (парафиновые) углеводороды, циклоалканов, ароматических углеводов + S, N, O соединений, как три конца три параметра, с помощью треугольной диаграммы делится на сырую нефть типа. Обратите внимание, что параметры программы, используемые в сырой нефти в кипения> 210 ℃ долю анализа данных

3 какие три основные классификации нефтей можно выделить ? Химическая классификация?

Предложено множество научных классификаций нефтей (химическая, генетическая, технологическая и др.)Химическая классификация. За ее основу принято преимущественно содержание в нефти одного или нескольких классов углеводов. Различают 6 типов нефтей: парафиновые, парафино-циклановые, циклановые, парафино-нафтено-ароматические, нафтено-ароматические и ароматические. В парафиновых нефтях (типа узеньской, жетыбайской) все фракции содержат значительное количество алканов: бензиновые — не менее 50 %, а масляные — 20 % и более. Количество асфальтенов и смол исключительно мало.

4) Технологическая классификация

Нефти подразделяют на:

1) 3 класса (I–III) по содержанию серы в нефти (малосернистые, сернистые и высокосернистые), а также в бензине (начало кипения — 180 °С), в реактивном топливе (120–240 °С) и дизельном топливе (240–350 °С);

2) 3 типа по потенциальному содержанию фракций, перегоняющихся до 350 °С (T1–T3);

3) 4 группы по потенциальному содержанию базовых масел (М1–М4);

4) 4 подгруппы по качеству базовых масел, оцениваемому индексом вязкости (И1–И4);

5) 3 вида по содержанию парафинов (П1–П3).

Из малопарафинистых нефтей вида III можно получать без депарафинизации реактивные и зимние дизельные топлива, а также дистиллятные базовые масла. Из парафинистых нефтей П2 без депарафинизации можно получить реактивное топливо и лишь летнее дизельное топливо. Из высокопарафинистых нефтей П3, содержащих более 6 % парафинов, даже летнее дизельное топливо можно получить только после депарафинизации.

5)Геохимические типы нефтей

 

Несмотря на многообразие природных факторов, влияющих на состав нефти, их основные геохимические характеристики формируются в ГФН и связаны с типом исходного нефтематеринского ОВ. Генетические особенности исходного ОВ наиболее ярко проявляются в первичных неизмененных нефтях и сохраняются на протяжении всей геохимической истории нефти. На этом постулате основан ряд геохимических классификаций, одна из которых предложена С. Г. Не-ручевым с соавторами (Справочник по геохимии…, 1998). В соответствии с этой классификацией по качественному и количественному составам все многообразие нефтей дифференцируется на три основных фациально-генетических типа – А, Б, В (табл. 12).

 

Таблица 12. Некоторые генетические параметры состава нефти ГЗН

 

Параметр	Генетический тип нефти
	А	Б	В
Пристан/фитан	1	1–2	2–4 и более
Σцг/Σцп	1	1–2	2–4 и более
эб/кс	0,25–0,75	0,15–0,25	0,03–0,15
Кизо	0,4–0,9	0,3–0,7	0,2–0,3
КмС6	0,5–0,7	0,3–0,5	0,2–0,3
Максимум н-алканов	С15–С19	С15–С22 или (С15–С19)+(С22–С29)	С22–С29
Коэффициент нечетности н-алканов	1	1	1
Сера, % на нефть	0,5	0,2–0,5	0,2
Сера/азот	3-15 и более	0,8–3	1
Парафин, % на нефть	5	5–7	До 10–20 и более
Порфирины, мг/100 г нефти	40–200	0–35	Отсутствуют или следы
^13С, %	– 28 ÷ – 35	–25 ÷ – 30	-24 ÷ – 28

 

Примечание. цг/цп – отношение суммы циклогексанов к сумме циклопентанов; эб/кс – отношение этиленбензола к сумме ксилолов; К_изо - коэффициент изопреноидности; К_мС₆ – коэффициент метаморфизма (К_мС₆ = н-С₆/ (изо-С₆ + цикланы С₆).

 

Тип А составляют нефти, источником которых послужило морское ОВ (сапропелевое ОВ, восстановительные условия). Нефти сернистые, характеризуются высоким содержанием полицикланов и изоалканов, преобладанием фитана над пристаном, смолистые, с низким содержанием парафина (менее 5 %). Максимум н-алканов приходится на С₁₅-С₁₉, четные изомеры преобладают над нечетными. Для нефтей этого типа свойственны высокие содержания порфиринов, среди которых доминируют ванадиевые комплексы. В составе легких углеводородов циклопентановые преобладают над циклогексановыми, отмечаются сравнительно высокие значения отношения этиленбензола к сумме ксилолов и коэффициента метаморфизма. 

Тип нефтей В генетически связан с исходным ОВ существенно гумусовой природы (лагунно-морское и озерно-континентальное). Отличительной его чертой является высокая парафинистость, содержание длинноцепочечных алканов составляет до 20–30 % и более с максимумом на С₂₃, С₂₅, С₂₇; нечетные алканы преобладают над четными. Нефти малосернистые, малосмолистые, обеднены полициклическими соединениями, порфирины практически отсутствуют. В составе легких углеводородов понижено количество алканов, повышена доля цикланов, среди которых преобладают циклогексаны.

Тип нефтей Б генетически связан с гумусо-сапропелевым ОВ умеренно-восстановительных условий. Нефти так же как и исходное ОВ имеют смешанный состав. Наиболее отличительной чертой таких нефтей является бимодальное распределение н-алканов. Интенсивность пиков определяется вкладом гумусовой и сапропелевой составляющих. Это нефти малой и средней сернистости, средней смолистости.

Общими для первичных нефтей всех типов являются: максимальные концентрации унаследованных соединений; низкое содержание легких углеводородов; преобладание среди изопреноидных алканов реликтовых углеводородов пристана и фитана (50 % и более на сумму изопреноидов).

6

В настоящее время термин «битум» применяется в следующих принципиально различных пониманиях:

1) понятие генетическое, включающее каустобиолиты нефтяного ряда. Обязательной чертой является эпигенетичность по отношению к вмещающей породе (миграционная природа скопления);

2) понятие аналитическое (битумоиды), охватывающее природные ОВ, извлекаемые из пород или осадков органическими растворителями. Обязательным признаком является растворимость;

3) понятие техническое, включающее природные асфальты, продукты переработки нефти и т.д. Определяющими являются технические свойства. В. А. Успенским предложено в качестве общего для всех категорий битумов наименование «битуминозные вещества».

В настоящей главе рассматриваются природные битумы в генетическом аспекте как большая группа природных органических веществ, образующих с нефтью непрерывные ряды, в которых наблюдаются переходы от жидких и вязких веществ к твердым.

Природные битумы классифицируются по содержанию масел и некоторым физическим свойствам (табл. 13). Выделяются следующие классы: мальты, асфальты, асфальтиты, кериты, антраксолиты, озокериты. Выделяются еще так называемые оксикериты, представляющие собой продукт выветривания асфальтовых битумов на выходах пластов или жил асфальтов, асфальтитов и керитов, а также гуминокериты – продукт выветривания оксикеритов, элатериты – продукт особого рода превращения алифатического углеводородного материала и альгариты – продукт современной бактериальной переработки парафиновых углеводородов.

7、Нефть — природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых других органических соединений. По цвету нефть бывает красно -коричневого, иногда почти чёрного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть, имеет специфический запах, распространена в осадочных породах Земли. Сегодня нефть является одним из важнейших для человечества полезных ископаемых.

Химический состав нефтей.       Основные химические элементы в составе нефти – углерод (83.5–87 %) и водород (11,5–13 %). В гетеросоединениях нефтей присутствуют: сера (в среднем в нефтях – около 0,01–0,1 %, до 8 % в сернистых и высокосернистых нефтях), азот – 0,04–0,6 % (до 1,7 %), кислород – 0,2–7 %, фосфор – до 0,1 %. Суммарное содержание остальных неуглеводородных элементов в нефтях обычно менее 1 %.

Микроэлеме́нты не́фти — химические элементы, что присутствуют в нефти в значительных концентрациях (в тысячных или сотых доли процента) и выделяются в золе, что получают после перегонки нефти (S, Mg, Na, O2, N2, Wn, P, Ni, J, Si, Ca, Fe, Al, Mn, Ag, Cu, Ti, U, Sn, As и прочие).

8.) Нефть как сложная смесь жидких органических веществ, в которых растворены твердые углеводороды и смолистые вещества. Методы заводской переработки нефти, сущность процесса и характеристика колонн ректификации, фракционная перегонка нефтепродуктов. В результате перегонки нефти выделяются следующие основные нефтепродукты:

а) бензиновая фракция, содержащая легкий бензин, бензин и лигроин;

б) керосиновая фракция, содержащая керосин и газойль;

9.) изучение хим. состава нефти начинается с её фракционирования. Для фракциниравание присущественно применяют физ.методы, перегонка, кристаллизация, экстракция, одсорбция, термическая диффузи.

перегонка – это самый распространенной и наиболее важный метод фракционирования нефти 7°кип. война для индитуальный вещество, для фракций обычно дают предеты выкипадения.

НК=180°-начало кипения. Т кипения связана с давлением, т.к Это та t°, при которой упругость пара равна давлению округ.среды. Обычно перегонку под атомосферном давленном проходят под выделением вещества, выкипающих до 200. Для покижения t°кипиния-вакуум

Два углеводорода кип при атомосф. давлении при одинаковых t°,могут иметь заметно разлитные t° кипения в вакууме

Влияние уменьшения давления на t°кипения различных углеводородов неодинаково. Наибольная t°кип- аромат.УВ, нафтеный, парафиный. При перелонке в вакууме наимущего результата можно достить разделение УВ. различных рядов.

Хроматография—1) жидкофозная 2) газогидкостная

Жидкофазная хроматография – различные вещества, называемые адсорбентами, обладающие хорошо развитиями поверхности 200-600 (M^2/g)

Жидкостная (или жидкофазная) хроматография - это целая группа методов разделения, в которых происходит распределение соединений между подвижной жидкой фазой и стационарной фазой с большой удельной поверхностью, над которой перемещается жидкая фаза. Жидкостная хроматография может быть осуществлена в виде хроматографии на бумаге, тонкослойной хроматографии, колоночной хроматографии или высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

10.)Изучение комплексов водорастворимых полимеров с низкомолекулярными соединениями и их применение в катализе. Исследование процессов комплексооборазования ПКЭАК (карбоксиэтил 3-аминокротоната) с ионами двухвалентных металлов потенциометрическим титрованием.

основано на явлении термодиффузии: при наличии температурного градиента в газовой или жидкой смеси неск. компонентов возникает градиент их концентраций, что вызывает также обычную диффузию. Метод иллюстрируется на примере разделения нефтяных фракций.

11.) При ГЖХ хроматографическую колонку заполняют неподвижной фазой — инертным измельченным твердым носителем, пропитанным растворителем. Через термостатированную колонку с определенной скоростью пропускают поток газа-носителя, в который вводят с помощью микрошприца анализируемую пробу. Анализируемая смесь испаряется в испарителе, нагретом до температуры выше конца кипения фракции, и затем разделяется в хроматографической колонке.

12).газо-жидкостная хроматография и методы идентификайии алканов (равновесная изомеризация , метиленирование ).

Газо-жидкостная хроматография (ГЖХ, газожидко-твердофазная хроматография), вид хроматографии. В которой подвижной фазой служит газ, а неподвижной - жидкость, нанесенная тонким слоем (=<100 нм) на твердый носитель; вариант газовой хроматографии. Неподвижная жидкая фаза (НЖФ) должна быть термически стабильной, химически устойчивой, иметь небольшую вязкость.

методы идентификайии алканов --Часто для идентификации алкенов используют реакцию Вагнера: обесцвечивание раствора перманганата калия в слабощелочной среде (окисление алкенов до гликолей). Другой вариант — обесцвечивание раствора брома в четыреххлористом углероде при отсутствии выделения бромоводорода (реакция присоединения).Эти химические методы является очень общими, не селективными и не могут гарантированно определить алкены. Для подтверждения наличия двойной связи в соединении используют методы спектроскопии.

13).обьясните методы равновесной изомеризации и метиленирования алканов.

Метиленирование

Реакция метиленирования насыщенных углеводородов представляет собой гомологическое присоединение метилена по связи C-H (инициируется ультрафиолетовым облучением ). Образование метилена происходит при фотолизе диазометана:C-H +CH2_C-CH3

Особенностью реакции метиленирования является её статистичность ,т.е отсутствие какой либо избирательностьи в отношении C-H связей различного типа. Поэтому качественный состав и распределение образующихся в реакции изомеров могут быть рассчитаны заранее . Так, в продуктах метиленирования н-пентана было найдено 50% н-гексана, 34% 2-метилпентана и 16% 3-метилпентана ,образовавшихся в результате присоединения метилена к различным связям C-H . Теоретически следовало ожидать образования 50% н-гексана,33,3% 2-метилпентана и 16,7% 3-метилпентана ( в соответствии с чичлом различных связей C-H, образующих при замене водорода на метил тот или иной углеводород, т.е. в соотношении 6：4：2）

Интересным использованием реакции метиленирования является подтверждение строения получаемых обычными синтеза углеводородов.

Равновесная изомеризация

Высокая разделяющая способность капиллярных колонок позволяет использовать в качестве эталонных углеводородов смесси изомеров, представленные достаточно большим числом соединений . наиболее простым и быстрым способом получения смеси изомеров является изомеризация любого доступного угеводорода путем контактирования его при комнатной температуре с бромистым алюминием.

16.) на какие основные группы условно можно разделить углеводороды нефтей

Все углеводороды нефтей могут быть условно разделены на две основные группы: 1) преобразованные углеводороды, утратившие черты строения, свойственные исходным биоорганическим молекулам и 2) реликтовые углеводороды, или хемофоссилии. К числу наиболее важных реликтовых углеводородов относятся: нормальные и изопреноидные алканы, циклические изопреноиды — стераны, три-терпаны и пр.

В свою очередь все реликтовые углеводороды нефтей могут быть разбиты на две основные группы:

а) реликтовые углеводороды изопреноидного типа строения, как алифатического, так и алициклического, с числом циклов в молекуле от одного до пяти. С тех пор реликтовые углеводороды нефтей, углей, сланцев и рассеянного органического вещества совершают поистине триумфальное шествие по страницам научных журналов, монографий, трудов конгрессов и пр. Как уже указывалось, найдено свыше 500 таких углеводородов, и число их растет ежегодно. Реликтовые углеводороды интересны еще и тем, что они являются источником образования определенной части глубоко преобразованных углеводородов нефтей и таким образом облегчают исследование этой трудно анализируемой части нефти.

17).на какие две основные группы могут быть разделены углеводороды –биомаркеры

Исследование углеводородов-биомаркеров позволило разделить битумоиды на две

группы – террагенного (тип IV) и аквагенного (тип II) генезиса. Наиболее четко это разделение отмечается по распределению гомологов стерановых углеводородов.

18).основные свойства реликтовых ув и геохимия ванжеищим свойствам

19.) В обычных условиях первые четыре члена гомологического ряда алканов – газы, C₅–C₁₇ – жидкости, а начиная с C₁₈ – твердые вещества. Температуры плавления и кипения алканов их плотности увеличиваются с ростом молекулярной массы. и чем больше диметилзамещенных, чем меньше Температуры плавления и кипения. Все алканы легче воды, в ней не растворимы, однако растворимы в неполярных растворителях (например, в бензоле) и сами являются хорошими растворителями.

20)．Общее содержание алканов в нефтях в основном составляет 25—30% (не считая растворенных газов). С учетом углеводородов, находящихся в растворенном состоянии, содержание алканов повышается до 40—50, а в некоторых нефтях — до 50—70%

закономерность распределения алканов нефтей можно выделить 4 типа

А1Состав легких фракций здесь достаточно близок. Имеются лишь небольшие вариации в соотношениях между нормальными и разветвленными изомерами.

А2.Отличие состава этих бензинов от состава бензинов нефтей А1 заключается в значительно более низких конце.нормальных алканов .Распределение же разветвленных алканов примерно то же, что и в нефтях А1.

Б. В этих объеках нередко наблюдается своеобразное распределение изомеров .Очень часто- относительно выское концетрация гемзамещенных, а также визамещение структур .Эти характерные отличия особенно заметныв составе углеводородов С5-С8

25.) Конформация - молекул, геометрические формы, которые могут принимать молекулы органических соединений при вращении атомов или групп атомов (заместителей) вокруг простых связей при сохранении неизменными порядка химической связи атомов (химического строения), длины связей и валентных углов

26．

27)．

2．Процесс Фишера — Тропша

CO + 2 H₂ → −CH₂− + H₂O

2 CO + H₂ → −CH₂− + CO₂

3．RMgX + R1-C(=O)-R2 === R1C(=R)R2

2RMgX+R1-COOR2====R-C(R1)-R

4．……

31，32．)

понятие – относительная термодинамическая устойчивость углеводарод определяет, какие из изомеров и в каких конце.следует ожидать в составе равновесной смеси. И чем больше термодинамическая устойчивость данного углеводорода, тем больше его конце. в равновесной смеси, тем чаще можно ожидать появления данного соединения как в самой нефти, так и в продуктах её каталитической переработки. Основным фактором, определяющим термодинамическую устойчивость изомерных углеводородов, является их строение .

порядок убывания термодинамической устойчивости моноалкилзамещенных алканов

2.5- > 2.6->2.4->3.5->2.3->3.4-

порядок убывания термодинамической устойчивости диметилзамещенных нонанов

2-метил- > 3-метил-> 4метилзамещенные изомеры

33.

1. Превращение нормальных алканов в разветвленные . Реакция идет с образованием третичного углеродного атома ( кроме образования геминально-замещенных углеводородов)

2. Перемещение метильных(алкильных) радикалов вдоль основной углеродной цепи. Реакция идет с сохранением числа третичных атосов углерода. К этому же типу превращений близко примыкают реакци, идущие с изменением числа углеродных атомов в боковой цепи.

3. Изменение числа заместителей в разветвленных алканах. Реакция идет с изменением числа третичных атомов углерода.

4. Превращение разветвленных алканов в алканы нормального строения. Реакция характерна 《исчезновением》третичных атомов углерода.

5. Изменение пространственной ориентации заместителей у насьщенных атомов углерода (эпимеризация, или конфигурационная изомеризация).

6. Рацемизация оптически активных углеводородов. (Два последних превращения проходят без изменения числа третичных атомов углерода).

наиболее легко и быстро протекают превращения 2,5 и 6-го типов,реакция идущие без изменения числа третичных атомов углерода в молекуле.

Значительно медленнее идут реакции 3-го типа, в результате которых изменяется число заместителей

Однако особенно медленно протекают реакции, идущие с образованием или исчезновением третичного атома углерода( типы реакции 1 и 4)