Свойства и состав нефти

Нефть – это жидкий горючий маскообразный минерал, имеющий окраску от светло-желтой до темно-коричневой и почти черной. Нефть в основном состоит из углерода (83–87%) и водорода (12–14%), входящих в состав сложной смеси углеводородов. Углеводородная часть нефти состоит из парафиновых (алканов), нафтеновых (цикланов) и ароматических углеводородов. Газообразные парафиновые углеводороды, от метана до бутана включительно, присутствуют в нефти в растворенном состоянии и при выходе нефти на поверхность выделяются из нее в виде попутных газов. Жидкие парафиновые углеводороды, от гептана до пентадекана включительно, составляют основную жидкой часть нефти. Твердые парафиновые углеводороды (от гексадекана) растворены в нефти и могут быть выделены из нее.

Нафтеновые углеводороды в нефтях представлены главным образом производными циклопентана и циклогексана. Ароматические углеводороды представлены в небольшом количестве в виде бензола и его гомологов. Имеются и высокомолекулярные соединения в виде смол и асфальтовых веществ. Кроме углеводородной части, в нефти содержатся небольшая не углеводородная часть (соединения серы, азота и кислорода) и механические примеси. Всего нефть содержит около сотни различных соединений.

Одной из важнейших характеристик всякого бензина является его детонационная стойкость. Детонация – это чрезмерно быстрое сгорание, с большой скоростью и со взрывом.

При быстром преждевременном сгорании в автомобильном двигателе бензин вызывает сильный износ деталей, происходит взрывное сгорание бензина. Что бы устранить этот недостаток в бензин часто добавляют различные соединения – антидетонаторы, например тетраэтилсвинец (его использование резко сокращают из-за сильной ядовитости) и циклопентадиенилмарганецтрикарбонил (высокоэффективный антидетонатор), а так же добавление высокооктановых компонентов – изооктана, изопентана и этилбензола.  Для количественной характеристики детонационной стойкости бензинов выработана октановая шкала. В ней каждый углеводород и каждый сорт бензина характеризуется определенным октановым числом. Октановое число изооктана (2,2,4-триметилпентана), обладающей высокой детонационной стойкостью, принято за 100. Октановое число н-гептана, чрезвычайно легко детонирующего, принято за 0. Смеси гептана и изооктана имеют октановые числа, равные содержанию (в процентах) изооктана в них. Пользуясь такой шкалой, определяют октановые числа бензинов.

 

Перегонка нефти

Установка для перегонки нефти представляет собой трубчатую печь для нагревания нефти и ректификационной колонны, где нефть разделяется на фракции – отдельные смеси углеводородов в соответствии с их температурами кипения – бензин, лигроин, керосин и т.д. После нагревания нефти в трубчатой печи в змеевике, пары нефти попадают в ректификационную колонну. В ней горизонтально расположены несколько десятков перегородок с отверстиями. Пары нефти, поступая в колонну, поднимаются вверх и проходят через отверстия в перегородках. Постепенно охлаждаясь при своем движении вверх, они сжижаются на тех или иных перегородках в зависимости от температур кипения.

В процессе перегонки нефти компоненты (фракции) нефти отгоняются в порядке возрастания их температур кипения: бензиновая фракция от пентана до декана перегоняются в пределах до 180С, керосиновая – 120-315С, керосино-газойливая – 180-350С (от нонана до пентадекана). Из этих фракций вырабатываются так называемые светлые нефтепродукты: авиационные и автомобильные бензины; бензины-растворители; керосины; различные сорта дизельного топлива. Выход бензина при перегонке составляет от 5 до 20%. После отбора светлых нефтепродуктов остается мазут, из которого в процессе переработки при температуре свыше 300С получают смазочные и специальные масла. Остаток после разгонки мазута (выше 500С) называется гудроном, из которого получают битум и высоковязкие смазочные вещества.