Свойства и классификация нефти

Содержание

Слайд 2

ОБЩИЕ СВОЙСТВА И КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТЕЙ Фракционный состав. Определяется при лабораторной перегонке

ОБЩИЕ СВОЙСТВА И КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТЕЙ

Фракционный состав.

Определяется при лабораторной перегонке
При атмосферной

перегонке получают следующие фракции:
Начало кипения 140оС - бензиновая фракция
140-180 оС лигроиновая ф. (тяжелая нафта)
140-220 оС – керосиновая фракция
180-350 оС – дизельная фракция

Остаток после отбора СВЕТЛЫХ дистиллятов называется Мазутом.

Мазут разгоняют под вакуумом.
Мазут и полученные из него фракции называют ТЕМНЫМИ
В зависимости от направления переработки получают:

А – для получения топлив
350-500 оС вакуумный газойль
≥500 оС вакуумный остаток (гудрон)

Б для получения масел
300-400 оС легкая масляная фракция, трансформаторный дистиллят
400-450 оС ср. масляная фракция (машинный дистиллят)
450-490 оС тяжелая масляная фракция (цилиндровый дистиллят)
≥500 оС гудрон

Слайд 3

Химические классификации нефтей А ) В зависимости от плотности нефти подразделяли

Химические классификации нефтей

А ) В зависимости от плотности нефти подразделяли

на
легкие ρ15 ≤ 0.828
утяжеленные ρ15 = 0.828 – 0.884
тяжелые ρ15 ≥ 0.884

Б) По содержанию классов углеводородов
1. Парафиновые нефти. Содержат значительное количество алканов.
2. Нафтеновые нефти . Для них характерно высокое содержание циклоалканов (до 60%)
3. Ароматические нефти Характеризуются высокой плотностью. Содержится много Аренов
4. Парафино-нафтено-ароматические нефти

Слайд 4

Групповой состав нефтей В состав нефтей входят 3 большие группы: Углеводороды

Групповой состав нефтей
В состав нефтей входят 3 большие группы:
Углеводороды

( алканы, циклоалканы, арены),
2. Гетероатомные соединения (органические соединения азота, серы, кислорода)
3. Смолы и асфальтены (сложная смесь высокомолекуляр-ных углеводородов и ГАС)
Слайд 5

ДЕСТРУКЦИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ ТЕРМИЧЕСКАЯ БИОХИМИЧЕСКАЯ ХИМИЧЕСКАЯ НО ПРИ ЭТОМ РАЗРЫВ СВЯЗИ МОЖЕТ

ДЕСТРУКЦИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

ТЕРМИЧЕСКАЯ
БИОХИМИЧЕСКАЯ
ХИМИЧЕСКАЯ

НО ПРИ ЭТОМ РАЗРЫВ СВЯЗИ МОЖЕТ ПРОИСХОДИТЬ
ТОЛЬКО ПО ГОМОЛИТИЧЕСКОМУ

ЛИБО ГЕТЕРОЛИТИЧЕСКОМУ МЕХАНИЗМУ С ОБРАЗОВАНИЕМ РАДИКАЛОВ ЛИБО ИОНОВ

ПОД ДЕЙСТВИЕМ:
1.КАТАЛИЗАТОРОВ
2.ИНИЦИАТОРОВ
3.ФЕРМЕНТОВ (КОФЕРМЕНТОВ, БИОКАТАЛИЗАТОРОВ)
4. РЕАГЕНТОВ

Слайд 6

ЭНЕРГИЯ, НЕОБХОДИМАЯ ДЛЯ ГОМОЛИТИЧЕСКОГО РАЗРЫВА СВЯЗИ НАЗЫВАЕТСЯ ЭНЕРГИЕЙ ДИССОЦИАЦИИ (ОНА ОТЛИЧНА

ЭНЕРГИЯ, НЕОБХОДИМАЯ ДЛЯ ГОМОЛИТИЧЕСКОГО РАЗРЫВА СВЯЗИ
НАЗЫВАЕТСЯ ЭНЕРГИЕЙ ДИССОЦИАЦИИ
(ОНА ОТЛИЧНА ОТ

ЭНЕРГИИ СВЯЗИ)

Например: Эн разр С-Н в молекуле метана 428 кДж/моль
средняя эн связей 415 кДж/моль
При диссоциации происходит изменение геометрии системы
и валентного состояния атома

ЭНЕРГИЯ ГЕТЕРОЛИТИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ЗНАЧИТ. ВЫШЕ,
ЧЕМ ГОМОЛИТИЧЕСКОГО.
МОЖЕТ БЫТЬ ВЫЧИСЛЕНА НА ОСНОВАНИИ ДАННЫХ ПО
ПОТЕНЦИАЛАМ ИОНИЗАЦИИ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО (МЕТОД ЭЛ. УДАРА)

Слайд 7

Химизм и механизм термических превращений углеводородов и других компонентов нефти и

Химизм и механизм термических превращений углеводородов и других компонентов нефти и

газа

ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ:
ТЕРМИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ
КОКСОВАНИЕ
ПИРОЛИЗ

ТЕРМИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ
Устаревший процесс - Т.КР. мазута под давлением с образованием бензина.
Сейчас Т.КР. тяжелых очищенных дистиллятов нефти главная цель получение не бензина, а крекинг-остатка с низким содержанием асфальтенов, и далее игольчатого кокса (высок. степ. чистоты и механич. прочности)

Слайд 8

Легкий крекинг гудрона (висбрекинг) Т 450-480оС Р 0.2 МПа малое время

Легкий крекинг гудрона (висбрекинг)
Т 450-480оС Р 0.2 МПа малое время

контакта
– получение
Небольшого кол-ва газа
бензина,
дизельной фракции
20%
Котельного топлива 80%

Важный термический процесс

Слайд 9

К о к с о в а н и е Процессы

К о к с о в а н и е

Процессы коксования

нефтяных остатков
Получение
Электродного кокса (выход 10-40%)
Газ (10-20%)
Дистилляты коксования (50-70%)

Условия
450-550оС небольшое давление, близкое к атмосферному

Слайд 10

П И Р О Л И З Сырье: бензин прямой перегонки

П И Р О Л И З
Сырье:
бензин прямой перегонки
Керосино-газойлевые фракции,
Природные

и попутные газы

Условия:
Т 700-900 оС Р ~ 0.1 МПа

Получение газообразных олефинов (гл.о этилена)

Слайд 11

Термический распад молекул на радикалы Гомолитический распад Гетеролитический распад Сравните

Термический распад молекул на радикалы

Гомолитический распад

Гетеролитический распад

Сравните

Слайд 12

Термические процессы переработки нефти Молекулярные реакции. это элементарные реакции, реагенты и

Термические процессы переработки нефти

Молекулярные реакции. это элементарные реакции, реагенты и продукты

которых являются молукулами

Промежут. Состояние- активированный комплекс.

Слайд 13

Бимолекулярное образование радикалов Радикалы могут образовывться не только при мономолекулярном распаде,

Бимолекулярное образование радикалов

Радикалы могут образовывться не только при мономолекулярном распаде,
но

и при бимолекулярных реакциях.

Повышение давления и снижение температуры увеличивает скорость
бимолекулярного образования радикалов относительно мономолекулярного

Слайд 14

РЕАКЦИИ РАДИКАЛОВ 1. ЗАМЕЩЕНИЕ (ОТРЫВ АТОМА ВОДОРОДА) 2. РАСПАД 3. ИЗОМЕРИЗАЦИЯ

РЕАКЦИИ РАДИКАЛОВ 1. ЗАМЕЩЕНИЕ (ОТРЫВ АТОМА ВОДОРОДА)

2. РАСПАД

3. ИЗОМЕРИЗАЦИЯ

Слайд 15

4.РЕКОМБИНАЦИЯ И ДИСПРОПОРЦИОНИРОВАНИЕ 5.ПРИСОЕДИНЕНИЕ

4.РЕКОМБИНАЦИЯ И ДИСПРОПОРЦИОНИРОВАНИЕ

5.ПРИСОЕДИНЕНИЕ

Слайд 16

ТЕРМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ Алканы Расщепляются по связям С-С и С-Н При

ТЕРМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

Алканы

Расщепляются по связям С-С и С-Н

При термическом крекинге (

расщепление С-С) из алкана
образуются алкен и алкан :

При распаде по С-Н связям происходит дегидриование:

Слайд 17

При С-Н распаде идет реакция дегидрирования Для низших алканов дегидрирование доминирует

При С-Н распаде идет реакция дегидрирования

Для низших алканов дегидрирование доминирует
Для высших

алканов преобладает реакция крекинга.

Наиболее термически устойчив метан Твыше 560оС (900оС)

Этан Тдестр. более 500оС (800 оптим). Основная реакция - дегидрирование

Пропан расщепляется легче, чем метан и этан по С-С (450оС0

Слайд 18

Начиная с пентана расщепление по С-С становится преобладающим Относительная скорость крекинга:

Начиная с пентана расщепление по С-С становится преобладающим

Относительная скорость крекинга:

Число ат

С

V

5 6 7 8 10 12 20

1 4 9 10 32 46 120

Уменьшается энергия диссоциации C-C с ростом числа атомов углерода

Место разрыва определяется энергиями связей, энергиями переходных состояний, изомерией молекулы, условиями процесса

Слайд 19

Термический крекинг большинства УВ протекает по радикально-цепному механизму (Райс) А) зарождение

Термический крекинг большинства УВ протекает по радикально-цепному механизму (Райс)

А) зарождение цепи
Б)

продолжение цепи
В)обрыв цепи

Зарождение цепи – в результате разрыва С-С связи и образования радикалов.

А)

Б) Продолжение цепи

Распад радикалов

Слайд 20

Первичные изомеризуются в более стабильные вторичные. Внутримолекулярная миграция ат Н Реакции

Первичные изомеризуются в более стабильные вторичные.
Внутримолекулярная миграция ат Н

Реакции радикалов с

молекулами УВ – передача цепи

Относительные скорости отрыва ат Н от первичного, втор. и третичного
атомов С при 600оС находятся в соотношении 1 : 2 :10

Изомеризация радикалов

Слайд 21

В) Обрыв цепи Происходит при столкновении радикалов, когда их концентрация в

В) Обрыв цепи
Происходит при столкновении радикалов, когда их концентрация
в системе

становится значительной. Рекомбинация либо диспропорционирование

Рассмотрим термический крекинг бутана при Т = 500-600оС

ПРИМЕР

Слайд 22

Зарождение цепи: Столкновение свободных радикалов с молекулами бутана – развитие цепи

Зарождение цепи:

Столкновение свободных радикалов с молекулами бутана – развитие цепи

Слайд 23

Первичный бутил распадается с образованием этилена и этана Вторичный бутил распадается с образованием пропилена и метана

Первичный бутил распадается с образованием этилена и этана

Вторичный бутил распадается с

образованием пропилена и метана