Главная -> Словарь

Преобразования исходного

Бензиновые фракции большинства нефтей содержат 60 — 70 % парафиновых, 10 % ароматических и 20 —30 % пяти— и шее — тичлшных нафтеновых углеводородов. Среди парафиновых преобладают углеводороды нормального строения и монометил — замещенные. Нафтены представлены преимущественно алкил — гомологами циклогексана и цик — лопентана, а ароматические — алкилбензолами. Такой состав обусловливает низкое октановое

Понятие «природный газ» не имеет строгого определения. Обычно этот термин применяется для обозначения газов, состоящих преимущественно из углеводородов и главным образом из метана и этана с небольшими количествами более высоко кипящих членов парафинового, нафтенового и ароматического рядов углеводородов. Наиболее высокомолекулярными углеводородами, присутствующими в заметных количествах в природном газе, являются октаны и нонаны. Несмотря на то, что в природных газах преобладают углеводороды парафинового ряда, фракции газов, обычно называемые «гексаны и более тяжелые», часто содержат соединения нафтенового и ароматического рядов в количествах, достаточных для того, чтобы их извлечение из этих фракций имело промышленное значение.

Ввиду того, что алкильные ионы быстро изомеризуются до вторичных и третичных алкильных ионов, атом углерода с дефицитом электронов не остается в конце цепи. Поэтому при бета-расщеплении иона большего^ молекулярного веса получаются осколки, содержащие не менее трех атомов углерода; этим объясняется образование при каталитическом крекинге главным образом углеводородов С3 и выше. Кроме того, вследствие очень быстрой изомеризации ионов карбония в продуктах каталитического крекинга преобладают углеводороды с разветвленной цепью.

изомеров октана, образованных при различных температурах и глубинах конверсии. В диметилгексанах преобладают углеводороды с положением одной из метильных групп у второго атома углерода. Изменение содержания отдельных Диметилгексанов с вариацией условий проведения реакции незначительно. Равновесные значения диметилпроизводных не достигаются, это можно объяснить преимущественным крекингом некоторых изомеров по сравнению с другими. При конверсии 2,2,4-триметилпентана последовательно образуются диметилпроизводные, моноразветвленные и и-октан. 2,2,4-Триметилпен-тан более реакционноспособен, однако селективность его превращения в изомерные продукты очень низкая даже при незначительной конверсии и не превышает 10%. Таким образом, по-видимому, крекинг происходит без образования промежуточных соединений. Крекинг ди- и тризамещен-ных октанов препятствует достижению равновесного состава изомеров во фракциях с одинаковой степенью разветвления.

Бензиновые фракции разных нефтей отличаются по содержанию нормальных и изопарафинов, пяти- и шестичленных нафтенов, а также ароматических углеводородов. Однако, распределение углеводородов в каждой из этих групп в достаточной мере постоянно. Среди парафинов преобладают углеводороды нормального строения; нафтены представлены гомологами циклопентана и циклогексана. Такой состав, при содержании парафинов 50-70 % мае. и 5-15 % мае. ароматических углеводородов в бензинах, обуславливает их низкую детонационную стойкость. Октановые числа бензиновых фракций, подвергаемых каталитическому риформингу, обычно не превышает 50-55 МОЧ.

Нефть определенного происхождения состоит главным образом из углеводородов, принадлежащих к одному или нескольким перечисленным выше классам. Обычно преобладают углеводороды одного какого-либо класса, которые и придают данному виду нефти свои специфические свойства, существенным образом влияющие на превращения, которым можно подвергнуть различные фракции данной нефти.

Как следует из вышеизложенного, бЬргинизация (различных углей и смол требует для своего осуществления и различных количеств водорода. Расход водорода будет меньшим, если в исходном веществе преобладают углеводороды парафинового ряда, и большим в случае кислородсодержащих- соединений, где часть водорода будет тратиться непроизвольно, образуя воду. ^_

Темно-коричневая или черная окраска тяжелых нефтей обусловлена содержанием в них большого количества смолистых, углистых и асфальтообразных веществ. Последние, обладая самым высоким удельным весом, естественно, утяжеляют и нефть, в состав которой они входят. Вообще же говоря, разница в удельном весе нефтей обусловлена различием их химического состава, в частности, характером слагающих их углеводородов. Так, нефти, в которых преобладают углеводороды парафинового ряда, легче нефтей с углеводородами нафтенового ряда, а эти последние в свою очередь легче нефтей ароматических и т. д.

В бензиновых фракциях нефтей метанового основания, среди парафиновых углеводородов преобладают углеводороды нормального строения. Такие углеводороды часто составляют 50% и более от содержания всех изомеров. Распределение изомеров среди парафиновых углеводородов имеет некоторые особенности. Во всех фракциях заметно преобладание изомеров с одной алкильной группой, несколько меньше содержание двузамещенных углеводородов и совсем мало трех- и четырехзамещенных. Подавляющее большинство изомеров имеет в боковых цепях только метальные группы. Углеводороды с этильными и более длинными боковыми цепями встречаются в очень небольшом количестве среди углеводородов С,—С10.

' В присутствии указанных выше катализаторов помимо алкилирования идет полимеризация и некоторые другие побочные реакции, поэтому в состав алкилатов входят углеводороды самого разнообразного строения с числом углеродных атомов от 5 до 10. Во фракции С6 содержится 8—10% изопентана и некоторое количество н-пентана. Во фракциях Св и С7 преобладают углеводороды с двумя метальными группами, а во фракции С8 и С9 — с тремя.

Если в двигателе используется такой бензин, в составе которого преобладают углеводороды, не образующие при окислении большого количества перекисных соединений, то концентрация перекисей в последних порциях смеси не достигает критических значений, и сгорание заканчивается нормально, без возникновения детонации.

Нефтегазообразование — весьма сложный многостадийный и исключительно длительный биохимический процесс преобразования исходного органического материала в углеводороды. Образованию скоплений углеводородов предшествует длительная стадия эмиграции рассеянной по нефтематеринским породам так называ — емой микронефти через пористые породы

Известный опыт накоплен и при эксплуатации различных отечественных систем каталитического крекинга, хотя публикаций в этом отношении очень мало. Интересные данные, например, приводит А. А. Прошкин .

чтобы закончить обсуждение особенностей распределения нормальных алканов, отметим, что нами, как и в работе , не было найдено четких закономерностей в распределении четных и нечетных углеводородов в нефтях. Значения коэффициента нечетности колеблются в зависимости от типа нефти и ее фракционного состава в пределах 0,9—1,1 и вряд ли могут бъугь использованы для каких-либо генетических или катагенетических построений. По сравнению с другими каустобиолитами и рассеянным органическим веществом нефть — продукт сравнительно глубокого катагенного преобразования исходного вещества, поэтому значительные процессы деструкции исходного' органического вещества снижают информативность Кнеч. Впрочем,'в ряде нефтей устойчиво наблюдались повышенные концентрации н.пен-

Однако при этом должен образовываться лишь один структурный изомер ряда бициклооктана, что неполностью отвечает опытным данным, свидетельствующим о более сложных путях преобразования исходного углеводорода.

Теория неавтономного преобразования, разработанная Пановым, базируется на следующих основных положениях: 1) в процессе преобразования исходного материала в современные ископаемые угли был период остудневания значительной доли исходного вещества, а возможно, и образования золя, сопровождающийся гидратацией частиц, а не только дегидратацией исходного вещества; 2) процесс углеобразования сопровождался значительным газовыделением, причиной которого могли быть как биохимические процессы, так и геологические факторы.

Пиролизу присущи реакции глубокого преобразования исходного сырья, приводящие к возникновению легких газообразных углеводородов, ароматических моио- и полициклических углеводородов, а также продуктов глубокого уплотнения — кокса и сажи *.

Так как условия образования и превращения нефтей в недрах земли отражаются прежде всего на их химическом составе, геохимические и генетические классификации часто очень тесно переплетаются с химическими классификациями. Создание геохимических и генетических классификаций связано с определенными трудностями, так как до настоящего времени остается дискуссионным вопрос о том, какие факторы в наибольшей степени оказывают воздействие на процесс нефтеобразования. Поэтому при попытках создать названные классификации авторы опираются на твердо установленные закономерности и наиболее достоверные с их точки зрения гипотезы или предположения. Так, генетическая классификация Добрянского исходит из предположения, что определяющим фактором при образовании нефтей того или иного состава являются геохимические условия преобразования исходного неф-тематеринского вещества, причем первоначально образовавшиеся

Нефтегазообразование - весьма сложный многостадийный и исключительно длительный биохимический процесс преобразования исходного органического материала в углеводороды. Образованию скоплений углеводородов предшествует длительная стадия эмиграции рассеянной по нефтематеринским породам так называемой микронефти через пористые породы - коллекторы в природные резервуары - нефтяные залежи. Эмиграция нефти происходит в результате действия различных факторов: отжа-тия или прорыва вследствие давления породы, диффузии, особенно газов, перемещения с водой в растворенном в ней состоянии, фильтрации по порам и трещинам при наличии перепада давления. В дальнейшем в результате движения по пористым пластам и при вертикальной эмиграции, возникающей под влиянием гравитационного и тектонического факторов, нефть и газ скапливаются в так называемых ловушках, т.е. в таких участках пористых горных пород, откуда дальнейшая эмиграция невозможна. Залежи нефти можно представить, как, образно говоря, трехслойный пирог: верхняя часть - газовая шапка, подпираемая снизу вторым слоем - пластом нефти, который, в свою очередь, лежит на пласте воды, являющемся своего рода гидрозатвором резервуара. Резервуар со всех сторон, кроме нижней, герметично экранирован непроницаемыми горными пластами . Различают ловушки сводовые и тектонически экранированные.

Нефтеобразование по механизму имеет много общего с углеоб-разованием, является длительным сложным многостадийным биохимическим, термокаталитическим и геологическим процессом преобразования исходного органического материала - продукта фотосинтеза - в многокомпонентные непрерывные смеси углеводородов парафинового, нафтенового, ароматического рядов и гибридного строения. В отличие от генезиса твердых горючих ископаемых нефте-синтез включает дополнительно осадочно-миграционные стадии с накоплением первоначально рассеянной по осадочным породам микронефти в природных резервуарах макронефти. По этому признаку термин «месторождение» вполне справедливо применять только к твердым горючим ископаемым, но по отношению к нефтям и природным газам не имеет буквального смысла как места их рождения. Более правильно употреблять термины «залежи» нефти или «залежи» газов. Не исключено, что каустобиолиты как твердые, так и жидкие и газообразные, первоначально на химических стадиях их синтеза имели общую «родину», затем расслоились и разошлись по новым «квартирам». В настоящее время по генетическому признаку в качестве близких «родственников» природных нефтей признают сапропелитовые угли. Следовательно, нефть, природный газ, сланцы, сапропелитовые угли и богхеды, исходным материалом для синтеза которых являются водная растительность и микроорганизмы, генетически взаимосвязаны и образуют группу сапропелитовых каустобиолитов. А торф, бурые и каменные угли и антрацит принадлежат к группе гумусовых каустобиолитов. На наш взгляд, в процессе образования нефти, особенно природного газа, может в принципе участвовать и легко разрушаемая биоорганизмами часть органики наземной растительности.

Как видно из предыдущего материала, продукты полукоксования именуются первичными. Под ними понимают продукты термической переработки ТГИ, которые не были подвергнуты дополнительному или вторичному пиролизу при температурах более высоких, чем температура их образования. Выход продуктов полукоксования зависит, ^.главным образом, от степени химического преобразования исходного растительного материала на стадии торфообразования, диагенеза и катагенеза.

По одной из таких классификаций, предложенной А.Ф. Доб-рянским, определяющими факторами деления нефтей служат геохимические условия преобразования исходного нефтематеринского вещества, причем считается, что вначале образуется нефть нафтенового основания, а под влиянием термокаталитических процессов в окружающих породах она превращается в нефти парафинового основания, т. е. идут их облегчение и метанизация.