مبانی شیمی نفت _ یادداشت های سخنرانی. کتاب: شیمی نفت و گاز. کتاب درسی هدف از مطالعه شیمی نفت و گاز

وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه

بودجه آموزشی ایالت فدرال

موسسه آموزش عالی حرفه ای

«نفت دولتی اوفا

دانشگاه فنی"

شعبه USNTU در Oktyabrsky

بخش فناوری اطلاعات،

ریاضیات و علوم

کتاب درسی V. R. Zailalova برای درس "شیمی نفت و گاز"

تایید شده توسط شورای تحریریه و انتشارات USPTU

به عنوان کمک آموزشی

داوران:

انجمن شرکت های زمین شناسی و ژئوفیزیک برای همکاری های علمی، فنی و اطلاعاتی "Geoinformtechnologiya" (مدیر کل، استاد، دکتر) علوم فنییو. آ. گوتوروف).

دانشیار، کاندیدای علوم فنی A. M. Gilmanova (گروه ITME، شعبه USPTU در Oktyabrsky).

زایلالوا وی. آر.

Z 17 کتاب درسی درس شیمی نفت و گاز. – Ufa: Publishing House of USNTU, 2014. –132 p.

این کتاب درسی مطابق با استاندارد آموزشی ایالتی فدرال-3 گردآوری شده است و برای دانشجویان رشته "مهندسی نفت و گاز" در تمام اشکال تحصیلی در نظر گرفته شده است. این برنامه تمام بخش های اصلی دوره شیمی نفت و گاز را پوشش می دهد. بخش "طبقه بندی هیدروکربن ها" به صورت جدولی ارائه شده است که به طور خلاصه ترکیب، ساختار، خواص فیزیکی و شیمیایی و تولید هیدروکربن ها را بیان می کند. این کتابچه راهنمای کاربر به شما امکان می دهد به طور مستقل برای قبولی در امتحان دوره آماده شوید.

© ایالت اوفا

دانشگاه فنی نفت، 1393

© Zailalova V. R.، 2014

معرفی

نفت یک سنگ است. این سنگ به گروه سنگ های رسوبی همراه با رس، سنگ آهک، سنگ نمک و غیره تعلق دارد. ما عادت کرده ایم که فکر کنیم سنگ یک ماده جامد است که پوسته زمین و قسمت داخلی عمیق تر زمین را تشکیل می دهد. معلوم می شود که سنگ های مایع و حتی گازی وجود دارد. یکی از مهمترین خواص روغن قابلیت سوختن آن است. تعدادی از سنگ های رسوبی دارای همان کیفیت هستند: ذغال سنگ نارس، قهوه ای و زغال سنگ سخت، آنتراسیت. سنگ ها با هم خانواده خاصی را تشکیل می دهند که به آن می گویند کاستوبیولیت ها(از کلمات یونانی "kaustos" - قابل اشتعال، "bios" - زندگی، "ریخته گری" - سنگ، یعنی سنگ آلی قابل اشتعال). در میان آنها، کاستوبیولیت ها از سری زغال سنگ و سری نفت متمایز می شوند که دومی را قیر می نامند. این شامل روغن می شود.

نفت معمولاً به شکل تجمع در سنگ های متخلخل - سنگ آهک، ماسه سنگ - یافت می شود. متأسفانه استخراج کامل نفت از رسوبات امکان پذیر نیست. به اصطلاح تولید اولیه در فشار طبیعی انجام می شود و به شما امکان می دهد تا 25-30٪ از روغن را استخراج کنید؛ تولید ثانویه کمی راندمان توسعه میدان را افزایش می دهد (تا 35٪) و با پمپاژ آب انجام می شود. گاهی اوقات بخار). در حال حاضر، تحقیقات در مورد افزایش بازیافت نفت در سراسر جهان به شدت در حال انجام است. تولید سوم شامل بازیابی نفت اضافی با استفاده از روش‌های جدید است که باید به استفاده از سورفکتانت‌ها، حلال‌های پلیمری، تامین CO2 و روش‌های حرارتی (به اصطلاح احتراق درجا) اشاره کرد. واضح است که اجرای معدن سوم از اهمیت اقتصادی بالایی برخوردار است.

تاریخ توسعه جامعه بشری از دو مرحله رشد نیروهای مولد عبور کرده و در حال ورود به مرحله سوم است. اولین مورد به انسان اجازه داد تا کنترل تولید غذا را در دست بگیرد و بقای انسان را افزایش دهد. دومی یک پایه انرژی کیفی جدید داد و باعث انتقال از قدرت عضلانی به استفاده از ماشین‌ها شد. اساس این پایه انرژی نفت بود. ما شاهد ورود بشریت به مرحله سوم هستیم. در عین حال، علم به نیروی مولد جامعه تبدیل می شود، اما نفت همچنان نقش تعیین کننده ای در ساختار پایه انرژی ایفا خواهد کرد.

در حال حاضر سه جهت اصلی برای استفاده از نفت شناسایی شده است: بدست آوردن مواد اولیه انرژی، به دست آوردن مواد با خواص مشخص و تولید محصولات شیمیایی و دارویی. توسعه بسیاری از صنایع و حمل و نقل در حال حاضر به نفت بستگی دارد. ما در دنیایی از محصولات و چیزهای مشتق شده از نفت متولد شده و زندگی می کنیم. در تاریخ بشر دوره های سنگ و آهن وجود داشته است. چه کسی می‌داند، شاید مورخان دوره ما را نفت بخوانند، درست مانند آینده - گرما هسته‌ای.

نفت نه تنها سطح جدیدی از نیروهای مولد جامعه را ایجاد کرد، بلکه شاخه جدیدی از علم - پتروشیمی را نیز ایجاد کرد که در تقاطع شیمی آلی، شیمی نفت و شیمی فیزیکی پدید آمد. پتروشیمی به یکی از شاخه های مهم صنعت تبدیل شده است که محصولات شیمیایی از نفت، گازهای همراه و طبیعی و اجزای جداگانه آنها تولید می کند. پتروشیمی ها بیش از یک چهارم کل محصولات شیمیایی جهان را تشکیل می دهند. تمرکز اقتصاد کشورهای توسعه یافته بر مواد خام نفتی باعث شد تا در اواسط قرن بیستم جهشی کیفی حاصل شود و به یکی از مهمترین شاخه های صنایع سنگین تبدیل شود.

اولین لاستیک های مصنوعی ما منحصراً از الکل ساخته شد که از مواد خام غذایی به دست می آمد. اکنون لاستیک ها از مواد خام پتروشیمی سنتز می شوند. لاستیک به دست آمده از لاستیک عمدتاً برای تایرهای اتومبیل، هواپیما و وسایل نقلیه چرخدار استفاده می شود.

بسیاری از مواد دیگر نیز از مواد خام نفتی تولید می شوند که فناوری تولید آنها در ابتدا بر اساس فرآوری شیمیایی محصولات غذایی بود.

پتروشیمی ها نه تنها محصولات غذایی، بلکه سرمایه های قابل توجهی را نیز ذخیره می کنند. یکی از مهمترین مونومرهای لاستیک، دی وینیل، زمانی که از بوتان تولید می شود، تقریباً نصف قیمتی است که از الکل تولید می شود.

در اواخر دهه 50 تنها 15 درصد پلاستیک و رزین های مصنوعی در کشور ما با استفاده از مواد اولیه پتروشیمی تولید می شد، اما اکنون این میزان به بیش از 75 درصد رسیده است.

پتروشیمی ها همچنین ترکیبات معطر، اسیدهای آلی، گلیکول، مواد خام برای تولید الیاف شیمیایی و کود تولید می کنند. در دو دهه اخیر، صنعت پتروشیمی گروه دیگری از صنایعی را که قبلاً نامشخص بود، در اختیار گرفته است. این تولید کنسانتره پروتئین و ویتامین به روش موم زدایی میکروبیولوژیکی روغن است. کنسانتره یک ماده سلولی از میکروارگانیسم ها است که قادر به تغذیه از روغن یا بخش های جداگانه آن است. پس از تصفیه مناسب، این کنسانتره ها برای پرواربندی حیوانات مزرعه مناسب هستند.

امروزه در کشورهای صنعتی تمام نفت تولید و خریداری می شود. اما در عین حال حدود 90 درصد از کل جرم فرآورده های نفتی را سوخت و روغن تشکیل می دهد و تنها 10 درصد آن را مواد اولیه پتروشیمی ها تشکیل می دهد. بنابراین، روغن نه تنها یک سوخت است، بلکه اساس بسیاری از سوخت های کاملا ضروری، به ویژه سوخت های موتوری است. و نیاز به آنها شروع به رشد می کند.

پیش بینی های متعدد در مورد توسعه جامعه و نیروهای مولد آن، با همه ناهماهنگی و ماهیت متناقض مواضع اولیه آنها، در یک چیز متحد است - کاهش مواد خام طبیعی، در درجه اول نفت، به یک عامل تعیین کننده در روند توسعه تبدیل خواهد شد. صنایع مختلف

دو راه برای غلبه بر وضعیت بحرانی پیش رو در تامین منابع طبیعی تجدیدناپذیر وجود دارد:

استفاده از منابع طبیعی اقتصادی و خردمندانه؛

ایجاد منابع جدیدی از مواد خام که جایگزین مواد خام طبیعی سنتی می شود.

شیمی نفت و گاز

در. سواروفسکایا

معرفی

1. منشا نفت

1 فرضیه های منشاء معدنی

2 توسعه ایده ها در مورد منشاء آلی روغن

3 ایده های مدرن در مورد تشکیل نفت و گاز

4 تشکیل کلاس های اصلی هیدروکربن های نفتی

ترکیب شیمیایی نفت و گاز

1 ترکیبات هیدروکربنی

2 ترکیبات هترو آلی

3 ریز عناصر

سیستم های پراکنده نفت

1 هیدروکربن های پارافینی

2 هیدروکربن های نفتنی

3 هیدروکربن های معطر

4 مواد رزینی آسفالتین

خواص فیزیکی و شیمیایی روغن

1 چگالی روغن

2 ویسکوزیته روغن

3 خواص رئولوژیکی روغن ها

5 فشار اشباع گاز نفت

6 تراکم پذیری روغن

7 ضریب حجمی روغن

8 خواص حرارتی روغن ها

9 خواص الکتریکی روغن ها

10 وزن مولکولی

11 تبلور، نقطه ابری، نقطه ریزش

12 نقطه فلاش، احتراق و احتراق خودکار

13 خواص نوری

14 تفاوت در خواص روغن در یک مخزن نفتی

خواص گاز نفت

معرفی

نفت از دیرباز برای بشر شناخته شده است. در بابل و بیزانس به عنوان مخلوط آتش زا استفاده می شد. که در مصر باستاندر روم و بین رودهای دجله و فرات به عنوان ماده چسباننده و ضد آب در ساخت راه ها، قنات ها و سایر سازه ها استفاده می شد. از اواخر قرن هجدهم، فرآورده ای از پالایش نفت، نفت سفید، برای روشنایی خانه ها و خیابان ها استفاده شد و از قرن نوزدهم، با اختراع موتورهای احتراق داخلی، فرآورده های نفتی به نوع اصلی سوخت تبدیل شدند. وسایل نقلیه مختلف

بر خلاف انواع دیگر سوخت‌های فسیلی، نفت نسبتاً آسان استخراج می‌شود، (از طریق خطوط لوله) منتقل می‌شود و به سادگی به طیف وسیعی از محصولات برای اهداف مختلف تبدیل می‌شود. بنابراین جای تعجب نیست که در بیشتر کشورهای جهان نفت بیش از نیمی از مجموعه سوخت و انرژی را به خود اختصاص داده است.

اقتصاد کشورها بیش از هر محصول دیگری به نفت وابسته است. بنابراین نفت از ابتدای تولید صنعتی تا به امروز موضوع رقابت شدید و عامل بسیاری از درگیری ها و جنگ های بین المللی بوده است. گاز طبیعی، مانند نفت، در درجه اول یک سوخت انرژی است. بیشتر نفت تولید شده در جهان (80 تا 90 درصد) در آن فرآوری می شود انواع مختلفسوخت ها و روان کننده ها. تنها حدود 10 درصد آن به نیاز صنایع شیمیایی می رسد.

تاریخچه توسعه شیمی نفت با آثار D. I. Mendeleev، N. D. Zelinsky، V. V. Markovnikov، K. V. Kharichkov، V. N. Ipatiev، A. A. Letny و دیگران مرتبط است که در پیدایش روغن شیمی به عنوان یک علم نقش داشتند. شکل گیری آن در اواخر دهه 20 - اوایل دهه 30 در داخل دیوارهای آکادمی معدن مسکو اتفاق افتاد، جایی که استاد (آکادمیک بعدا) S.N. Nametkin دوره "شیمی نفت" را تدریس کرد. در سال 1932 کتابی با همین عنوان منتشر شد.

تحقیقات پایه و سنتی در زمینه شیمی نفت شامل حوزه های زیر است. اولی یک جهت تحلیلی است که ترکیب روغن ها را به منظور کاربرد عملی بخش های نفتی و اجزای منفرد و همچنین حل مسائل ژئوشیمیایی در جستجوی میادین جدید نفت و گاز مطالعه می کند. آگاهی از ترکیب شیمیایی بالقوه روغن برای انتخاب بهینه از اهمیت تعیین کننده ای برخوردار است طرح فناورانهپردازش آن استفاده از روش های نوین شیمی تجزیه و شیمی آلی در روغن ها بر اساس آل. پتروف حدود 1000 ترکیب جداگانه را شناسایی کرد.

جهت دوم تحقیق، بررسی خواص سیستم های روغن بسته به شرایط P، V، T و برهمکنش شیمیایی اجزای جداگانه روغن است. در طول تولید، حمل و نقل، پردازش و استفاده، سیستم های نفتی ممکن است در دماها و فشارهای بالا قرار داشته باشند، زمانی که تبدیل شیمیایی اجزای نفتی امکان پذیر است.

لازم به ذکر است که در شیمی نفت رویکرد به سیستم های نفتی به عنوان محلول های مولکولی برای مدت طولانی غالب بوده و هنوز هم حفظ شده است. تاکنون، بسیاری از پدیده‌ها در سیستم‌های نفتی و محاسبات تکنولوژیکی بر اساس آن تفسیر می‌شوند قوانین فیزیکیبرای محلول های مولکولی (قوانین راولت دالتون، هنری، نیوتن، دارسی و غیره) ایجاد شده است. با این حال، ایده های مربوط به ساختار مولکولی سیستم های نفتی همیشه رفتار واقعی سیستم های نفتی را توصیف نمی کند و با واقعیت مطابقت دارد.

از دیدگاه شیمی کلوئیدی، روغن یک مخلوط چند جزئی پیچیده است که بسته به مجموع شرایط خارجی، خواص یک محلول مولکولی یا یک سیستم پراکنده را نشان می دهد. سیستم های نفتی پراکنده (VDS) تقریباً همه انواع مواد خام هیدروکربنی طبیعی و همچنین انواع مختلف فرآورده های نفتی - از سوخت موتور گرفته تا کک را شامل می شود. این رویکرد، بر اساس در نظر گرفتن ساختار پراکنده مالیات بر ارزش افزوده مختلف، امکان بهینه سازی، بدون هزینه های مادی قابل توجه، فرآیندهای فناورانه تولید، حمل و نقل و پالایش نفت و همچنین ویژگی های فرآورده های نفتی را که نمی توان با آنها تشدید کرد، فراهم می کند. روش های دیگر

مواد تجربی انباشته شده تا به امروز به طور قانع کننده ای ثابت می کند که نادیده گرفتن بیشتر ساختار پراکنده نفت به طور قابل توجهی امکان تنظیم بازیابی نفت را محدود می کند. البته نمی توان پیچیدگی استثنایی این رویکرد را نادیده گرفت. این در این واقعیت نهفته است که کارشناسان در زمینه شیمی نفت هنوز در مورد ساختار نفت به توافق نرسیده اند و آن را در شرایط عادی مطالعه می کنند. و اغلب، تماس بین نفت و سنگ در شرایط مختلف رخ می دهد: در حضور آب درون سازند، در منطقه ای با دما و فشار بالا.

در حین حمل و نقل، در نتیجه تغییرات در شرایط خارجی (مثلاً دما، فشار، غلظت مواد افزودنی)، تغییرات متعددی در سازمان ماکرومولکولی روغن رخ می دهد، تا تغییر در حالت تجمع، که طبیعتاً بر تغییر تأثیر می گذارد. در مقاومت هیدرودینامیکی آن هنگام حرکت از طریق لوله. کاهش مقاومت هیدرودینامیکی روغن که معمولاً با استفاده از افزودنی های پلیمری حاصل می شود، مطلوب است؛ اما از نظر علمی، برهمکنش مواد افزودنی با اجزای SDS هنوز بررسی نشده است.

در طی پالایش نفت و استفاده از فرآورده های نفتی، دگرگونی های فازی با تغییر در حالت تجمع و در برخی موارد، ترکیب شیمیایی فازها رخ می دهد. تنظیم انتقال فاز در حالت تنش-کرنش با استفاده از عوامل خارجی: میدان‌های نیرو و مواد افزودنی با ماهیت‌های مختلف، از جمله اتخاذ ترکیب بهینه فرآورده‌های نفتی، راهی مؤثر برای تأثیرگذاری بر پارامترهای فرآیندهای فناوری نفت و خواص است. از فرآورده های نفتی با این حال، متأسفانه ذخایر نفت محدود است و میادین توسعه یافته پس از مدتی تخلیه می شوند. تجدید ناپذیری و منابع محدود هیدروکربنی که بشر در اختیار دارد، بر شدت مشکل انرژی می افزاید. بر اساس پیش بینی ها، تولید نفت خام در دهه های دوم تا سوم قرن آینده به اوج خود می رسد و کمبود ذخایر گاز طبیعی و میعانات گازی همراه نفت از اوایل سال 2010 احساس می شود.

کاهش ذخایر نفتی نیاز به استفاده اقتصادی تر از نفت را با افزایش ضریب بازیافت نفت، بهینه سازی فرآیندهای حمل و نقل و افزایش عمق پالایش نفت، استفاده منطقی از فرآورده های نفتی با در نظر گرفتن ویژگی های زیست محیطی آنها می کند که بدون جامعیت غیرممکن است. مطالعات فیزیکی و شیمیایی ترکیب، ساختار و خواص روغن.

1. منشا نفت

خاستگاه ایده های مدرن در مورد منشاء نفت در قرن 18 - اوایل قرن 19 بوجود آمد. M.V. Lomonosov (1757) پایه و اساس فرضیه منشاء آلی نفت را گذاشت و تشکیل آن را با تأثیر "آتش زیرزمینی" بر روی "زغال سنگ فسیلی" توضیح داد که در نتیجه به نظر وی آسفالت ها ، روغن ها و " روغن های سنگی» تشکیل شد. ایده منشا معدنی نفت برای اولین بار توسط A. Humboldt در سال 1805 بیان شد.

توسعه شیمی، آزمایشات روی سنتز معدنی هیدروکربن ها (HCs)، که توسط M. Berthelot (1866)، G. Biasson (1871) انجام شد، به عنوان نقطه شروع برای توسعه فرضیه منشاء معدنی عمل کرد. D.I. مندلیف که تا سال 1867 به ایده هایی در مورد منشاء آلی نفت پایبند بود، در سال 1877 فرضیه شناخته شده منشاء معدنی آن را تدوین کرد که بر اساس آن نفت در اعماق زیاد در دماهای بالا به دلیل تعامل آب با کاربیدهای فلزی تشکیل می شود. .

در طول قرن گذشته، حجم عظیمی از داده های شیمیایی، ژئوشیمیایی و زمین شناسی جمع آوری شده است که مشکل منشأ نفت را روشن می کند. در حال حاضر، اکثر دانشمندان - شیمیدانان، ژئوشیمیدانان و زمین شناسان - معقول ترین ایده ها را در مورد پیدایش آلی نفت در نظر می گیرند، اگرچه دانشمندانی وجود دارند که هنوز فرضیه معدنی تشکیل آن را ترجیح می دهند.

1.1 فرضیه هایی در مورد منشاء معدنی نفت

همه فرضیه‌های منشا معدنی نفت با ایده سنتز هیدروکربن‌ها، اکسیژن، گوگرد و اجزای حاوی نیتروژن روغن از مواد اولیه ساده - C، H2، CO، CO2، CH4، متحد می‌شوند. H2O و رادیکال ها در دماهای بالا و برهمکنش محصولات سنتز با بخش معدنی سنگ های عمیق.

مندلیف D.I. معتقد بود که اساس فرآیند تشکیل هیدروکربن برهمکنش کاربیدهای فلزی سنگ های عمیق با آب است که از طریق شکاف ها از سطح به اعماق زیاد نفوذ می کند.

نمودار فرآیند به شرح زیر ارائه شد:

FeC + ZH20 = Fe2O3 + C2H6

یا به صورت کلی می توانیم بنویسیم:

MCm + mH20 -> MOm + (CH2)m.

به گفته D.I. Mendeleev، هیدروکربن‌ها در حالت گازی تشکیل شدند، سپس به قسمت بالایی سرد پوسته زمین بالا رفتند، جایی که متراکم شدند و در سنگ‌های رسوبی متخلخل جمع شدند. کاربیدهای فلزی در آن زمان هنوز در سنگهای عمیق شناخته نشده بودند. در حال حاضر، فرض مندلیف تأیید شده است؛ کاربیدهای تعدادی از عناصر (FeC، TiC، Cr2C3، WC، SiC) در سنگ‌های عمیق یافت شده‌اند. اما آنها خوشه های بزرگ را تشکیل نمی دهند. اینها ذخایر معدنی کوچک (کسری از میلی متر) کمیاب و پراکنده در سنگ ها هستند. بنابراین، توضیح فرآیند تشکیل هیدروکربن ها در مقادیر بسیار زیاد که در طبیعت شناخته شده اند، از این موقعیت ها بسیار دشوار است. همچنین اکنون شکی وجود ندارد که آب نمی تواند از طریق شکاف ها به اعماق زیاد از سطح جریان یابد. اما این ضروری نیست؛ فاز سیال سنگ های عمیق در شرایط خاص حاوی آب است، بنابراین در اصل برهمکنش آن با کاربیدها امکان پذیر است. تشکیل هیدروکربن های ساده نیز کاملاً ممکن است، اما بعید است که در مقادیر زیاد امکان پذیر باشد.

در سال 1892، N. A. Sokolov فرضیه ای در مورد منشاء کیهانی نفت ارائه کرد. ماهیت آن به همان سنتز معدنی هیدروکربن ها از مواد ساده می رسد، اما در مرحله اولیه و کیهانی شکل گیری زمین.

فرض بر این بود که هیدروکربن های به دست آمده در یک پوسته گاز قرار دارند و با سرد شدن، توسط سنگ های پوسته زمین در حال شکل گیری جذب می شوند. سپس از سنگ‌های آذرین خنک‌کننده آزاد شدند، هیدروکربن‌ها به قسمت بالایی پوسته زمین بالا رفتند و در آنجا تجمعاتی ایجاد کردند. این فرضیه بر اساس حقایقی در مورد وجود کربن و هیدروژن در دم دنباله دارها و هیدروکربن ها در شهاب سنگ ها بود. بر اساس داده های مدرن، C2H2، C2H4، C2H6، C3H8، HCN، C2N2 در اتمسفر مشتری و تیتان و همچنین در ابرهای گاز و غبار کشف شدند. مواد کربنی جامد، آلکان های معمولی و اسیدهای آمینه در شهاب سنگ ها یافت شدند. با این حال، منشأ آنها نامشخص است.

تعدادی از استدلال های طرفداران منشا معدنی نفت بر اساس محاسبات ترمودینامیکی است. Chekalyuk E.B سعی کرد دمای تشکیل روغن را از روابط بین برخی هیدروکربن های ایزومر تعیین کند، با این فرض که سنتز در دمای بالا منجر به تشکیل مخلوط های تعادلی ترمودینامیکی می شود. دمای تشکیل نفت به این ترتیب 450-900 درجه سانتیگراد محاسبه شد که مطابق با دمای منطقه عمیق 100-160 کیلومتری گوشته بالایی زمین است. با این حال، برای همان روغن‌ها، محاسبات با استفاده از جفت‌های ایزومر دیگر مقادیر دمایی متفاوتی (از -100 تا 20000 درجه سانتی‌گراد) به دست می‌دهد که در شرایط پوسته و گوشته زمین کاملاً غیر واقعی است. اکنون ثابت شده است که هیدروکربن های ایزومر روغن ها سیستم های غیر تعادلی هستند. از سوی دیگر، محاسبات مربوط به خواص ترمودینامیکی هیدروکربن‌ها در ناحیه فشارهای بسیار بالا (ده‌ها هزار پاسکال) بسیار مشروط است، زیرا نیاز به توسل به برون‌یابی‌های بسیار دوربرد دارد.

در شرایط عمیق زمین، در حضور C و H2، سنتز CH4، همولوگ های آن و برخی ترکیبات با وزن مولکولی بالاتر کاملاً امکان پذیر است و اتفاق می افتد. اما تاکنون داده‌های نظری یا تجربی کافی وجود ندارد که بتواند به طور واضح امکان سنتز معدنی چنین ترکیب پیچیده و منظمی از سیستمی از هیدروکربن‌ها، ترکیبات نیتروژن، گوگرد و اکسیژن مانند نفت طبیعی را اثبات کند. دارای فعالیت نوری است و در بسیاری از ویژگی ها در سطوح مولکولی و ایزوتوپی با مواد زنده موجودات و مواد زیست آلی سنگ های رسوبی شباهت زیادی دارد.

شواهد زمین شناسی فرضیه معدنی - وجود آثار متان و برخی هیدروکربن های نفتی در سنگ های کریستالی عمیق، در گازها و ماگماهای فوران شده از آتشفشان ها، تظاهرات نفت و گاز در امتداد برخی گسل های عمیق و غیره - غیرمستقیم هستند و همیشه این امکان را فراهم می کنند. تفسیر دوگانه سنگ های عمیقی که به پوسته زمین نفوذ می کنند، سنگ های رسوبی را با مواد آلی بیوژن موجود در آنها ذوب کرده و جذب می کنند. دریچه‌های آتشفشانی از لایه‌های رسوبی نیز عبور می‌کنند، گاهی اوقات نفت و گاز منطقه‌ای دارند، بنابراین CH4 و برخی دیگر از هیدروکربن‌های نفتی موجود در آن‌ها می‌توانند نه تنها در نتیجه سنتز مواد معدنی، بلکه در طی تخریب حرارتی مواد بیوژن تشکیل شده باشند. مواد آلیسنگ های رسوبی یا زمانی که نفت پس از سرد شدن سنگ های آذرین وارد سنگ های رسوبی می شود. اما شواهد اصلی شباهت زیاد پارامترهای شیمیایی و ژئوشیمیایی بسیاری از ترکیبات هیدروکربنی و غیرهیدروکربنی نفت با اجزای مشابه مواد زنده موجودات و مواد آلی بیوژنیک رسوبات مدرن و سنگ های رسوبی باستانی است.

1.2 توسعه ایده ها در مورد منشاء آلی روغن

حدس درخشان M.V. Lomonosov در مورد تشکیل نفت در نتیجه تأثیر دمای بالا بر ماده آلی بیوژنیک سنگ های رسوبی شروع به تأیید کرد. اواخر نوزدهم- آغاز قرن بیستم هنگام انجام تحقیقات تجربی شیمیایی و زمین شناسی.

انگلر (1888) روغن های قهوه ای رنگ، گازهای قابل اشتعال و آب را هنگام تقطیر چربی شاه ماهی به دست آورد. بخش سبک روغن‌ها حاوی هیدروکربن‌هایی از gs تا C9 بود، در حالی که بخش 300 درجه سانتی‌گراد حاوی پارافین‌ها، نفتن‌ها، الفین‌ها و هیدروکربن‌های معطر بود. فرضیه ای در مورد تشکیل روغن از چربی های حیوانی مطرح شد. در سال 1919، N.D. Zelinsky سیلت ساپروپل دریاچه را تقطیر کرد، که تقریباً به طور کامل از مواد گیاهی تشکیل شده بود - بقایای جلبک های پلانکتون با محتوای چربی بالا. در این مورد، کک، قطران، گاز و آب گرمازا به دست آمد. گاز شامل CH4، CO2، H2 و H2S بود. رزین حاوی بنزین، نفت سفید و مواد قیری سنگین بود. آلکان ها، نفتن ها و آرن ها در بنزین یافت شدند. هیدروکربن های پلی متیلن حلقوی در نفت سفید غالب بودند. مخلوط حاصل از هیدروکربن‌ها از بسیاری جهات شبیه نفت طبیعی بود؛ بخش‌های سنگین فعالیت نوری داشتند.

فعالیت نوری یکی از ویژگی های اساسی مشترک برای ماده زنده، محصولات تبدیل آن و روغن های طبیعی است. در طول سنتز مواد معدنی هیدروکربن ها، مخلوط های راسمیک به وجود می آیند که فعالیت نوری ندارند، زیرا حاوی مقدار مساوی مولکول های چپ و راست هستند که از نظر ترمودینامیک سودمند است (چنین مخلوطی با حداکثر آنتروپی مشخص می شود). . برعکس، طبیعت زنده با عدم تقارن آینه ای مشخص می شود: تمام اسیدهای آمینه بیوژنیک چپ دست هستند، قندها ایزومرهای آینه ای راست دست هستند. عدم تقارن نوری مولکول های آلی مبنای کافی برای اثبات وجود ماده زنده یا محصولات تبدیل پس از مرگ آن است. از این موقعیت‌ها، روغن فعال نوری فقط می‌تواند محصول بیوسفر باشد و نه از سنتز مواد معدنی. فعالیت نوری روغن ها عمدتاً با هیدروکربن هایی مانند تری ترپن ها و استران ها مرتبط است.

تولید محصولات نفتی مانند فعال نوری با تقطیر مواد آلی از جلبک های پلانکتون به عنوان مبنایی برای فرضیه منشاء روغن از مواد گیاهی بود. تحقیقات زمین شناسی نیز به این امر کمک کرد. زمین شناسان در قرن نوزدهم هنگام جستجو و اکتشاف میادین نفتی به ارتباط مکرر ذخایر نفتی با رسوبات دریایی باستانی غنی شده با مواد آلی ساپروپلیک اشاره کردند که به آنها رسوبات منبع نفت می گفتند.

با شروع آثار A. D. Arkhangelsky (1927) و P. D. Trask (1926-1932)، مطالعات مربوط به مواد آلی رسوبات مدرن و سنگهای رسوبی باستانی آغاز شد. I. M. Gubkin تأثیر قابل توجهی در جهت گیری تحقیق داشت. وی تاکید کرد که پراکندگی منطقه ای گسترده ذخایر نفتی در لایه های رسوبی، ضروری است که هر گونه منابع عجیب و غریب احتمالی برای تشکیل نفت (چربی های حیوانی، انباشته شدن علف های دریایی و غیره) کنار گذاشته شود و در نظر گرفته شود که منبع نفت تنها می تواند باشد. مواد آلی پراکنده به طور گسترده در سنگ های رسوبی مواد با منشاء مخلوط گیاهی و حیوانی. با این حال، بعداً مشخص شد که مواد ساپروپلیک، متشکل از بقایای جلبک‌های پلانکتونیک کوچک، معمولاً در آن غالب است. میانگین غلظت آن در سنگهای رسوبی رسوبی کمی کمتر از 1 درصد است، اما در تعدادی از شیلهای قیری که اغلب با محتوای روغن صنعتی همراه هستند تا 5-6 و گاهی تا 10-20 درصد می رسد.

مواد آلی هیومیک، که منبع آن پوشش گیاهی زمینی است، عمدتاً در رسوبات زغال‌دار قاره‌ای توزیع می‌شود که در آن ذخایر گاز هیدروکربنی رخ می‌دهد، اما، به عنوان یک قاعده، هیچ ذخایر نفتی وجود ندارد. این قابل درک است، زیرا ماده هیومیک معمولاً دارای مواد لیپیدی بسیار کمی است و با افزایش دما فقط گاز متان خشک تولید می کند.

مطالعات موجودات پلانکتون دریایی و باکتری های لجن نشان داده است که آنها حاوی مقدار قابل توجهی از مواد لیپیدی (گاهی تا 40٪) هستند که از آن به راحتی می توان هیدروکربن ها را تشکیل داد و همچنین مقدار کمی از خود هیدروکربن - تا 0.06٪. در مواد آلی سیلت های دریایی، تا 3-5 درصد مواد قیر و تا 0.5 درصد هیدروکربن ها قبلاً یافت شده است. علاوه بر این، آنها توسط تمام طبقات مشخصه نفت - آلکان ها، نفتن ها و آرن ها نشان داده می شوند. درست است، بر خلاف نفت، آنها هنوز حاوی هیدروکربن های سبک از بخش های بنزین نیستند.

مطالعه مواد آلی ساپروپلیک سنگ‌های رسوبی که غوطه‌وری 2-3 کیلومتری و دمای 100 تا 150 درجه سانتی‌گراد را تجربه کرده‌اند، نشان داد که در حال حاضر تا 10 تا 20 درصد مواد قیر (روغن، رزین، آسفالتین) تا 10-12٪ هیدروکربن ها، از جمله تا 2-3٪ کم جوش (C6-C14). آنها حاوی تمام کلاس های اصلی هیدروکربن های نفتی هستند - آلکان ها، ایزوآلکان ها، نفتن ها و آرن ها. همچنین ترکیبات حاوی نیتروژن، گوگرد و اکسیژن مشخصه روغن ها وجود دارد.

مطالعات دقیق شباهت‌های فزاینده‌ای را بین هیدروکربن‌های مواد آلی پراکنده سنگ‌های رسوبی به نام ریز نفت توسط N.B. Vassoevich و روغن‌های ذخایر آن نشان داد.

کشف مولکول های زیستی به ارث رسیده از مواد زنده در روغن ها مهم بود. اینها اول از همه پورفیرین ها هستند که از چهار حلقه پیرول تشکیل شده اند که ترکیبات پیچیده ای را با فلزات (معمولاً V و Ni) از طریق اتم نیتروژن تشکیل می دهند. تشکیل آنها از کلروفیل گیاهی بدون شک است. با افزایش عمق و افزایش دما در زیر خاک، محتوای پورفیرین در روغن ها کاهش می یابد، زیرا از نظر حرارتی ناپایدار هستند. بنابراین تصور احتمال ورود پورفیرین ها به نفت از مناطق با دمای بالا همراه با محصولات سنتز مواد معدنی کاملاً غیرممکن است.

کلروفیل وانادیل پورفیرین در فرمول ها Pht به معنی فیتول است.

«علامت‌های بیوژنیک» مهم («بیومارکرها») بسیاری از هیدروکربن‌های ایزوپرنوئیدی هستند که مشخصه‌های ماده زنده هستند، به‌ویژه فیتان (C20) و پیشوند (C19)، که ظاهر آن‌ها با فیتول، یک عنصر ساختاری محیطی مولکول کلروفیل مرتبط است. پرستان همچنین به شکل "آماده" در بدن برخی از حیوانات یافت می شود.

جالب است که هیدروکربن C20H42 از نظر تئوری می تواند بیش از 366 هزار ایزومر داشته باشد ، اما در روغن ها فقط یکی از آنها به مقدار قابل توجهی وجود دارد - فیتان که ساختار آن مشخصه ماده زنده است.

بسیاری از "بیومارکرها" در مواد آلی رسوبات و روغن ها توسط هیدروکربن های چند حلقه ای مانند استران ها و تری ترپان ها، به ویژه هوپان ها نشان داده می شوند. بسیاری از آنها بدون شک مشتقاتی از مولکول های زیستی مشخصه ای مانند استروئیدها و تری ترپنوئیدها هستند که در همه موجودات زنده، از ساده ترین سیانوباکتری ها تا پستانداران عالی، یافت می شوند و اهمیت بیوشیمیایی مهمی دارند. اینها شامل کلسترول، فیتوسترول و غیره است.

با توجه به شباهت زیاد در ساختار مولکولی بین استروئیدها و استران ها، تری ترپنوئیدها و تری ترپن ها (هوپان ها) مواد زنده و روغن ها، وجود آنها شاخص قابل اعتمادی از پیدایش آلی روغن است.

از نظر خواص استریوشیمیایی، استران‌های نفتی و تری‌ترپن‌ها هنوز تا حدودی با ترکیبات بیولوژیکی اصلی متفاوت هستند، که با تغییرات در ساختار فضایی یک یا چند مرکز کایرال زیست‌مولکول‌ها در طول تبدیل حرارتی همراه است. تری ترپن های پنج حلقه ای عمدتاً در گیاهان زمینی یافت می شوند. در مواد آلی سنگ‌های رسوبی دریایی و در روغن‌ها، هیدروکربن‌های چهارحلقه‌ای رایج هستند - استران‌ها (هوپان‌ها)، مشخصه جلبک‌های پلانکتون آبی-سبز، که یکی از تولیدکنندگان اصلی زیستی در طول تجمع مواد آلی ساپروپلیک در رسوبات دریایی در طول زمان زمین‌شناسی بودند. .

ساختارهای بیوژنیک ارثی شامل آلکان های معمولی (از C17 و بالاتر) نیز می شود. محتوای آنها در روغن ها به 10-15 و گاهی 30٪ می رسد. شواهد تشکیل n-آلکان از اسیدهای چرب بیوژنیک، شیوع n-آلکان با تعداد فرد اتم کربن نسبت به اتم های زوج در روغن های کم تبدیل است. ماده زنده و ماده آلی رسوبات تشکیل شده از آن همیشه با غلبه اسیدهای چرب با تعداد زوج اتم کربن مشخص می شود. هنگامی که اسیدهای چرب "جفت" دکربوکسیله می شوند، هیدروکربن های "فرد" تشکیل می شوند، به عنوان مثال، در مورد اسید پالمیتیک:

C1bH32O2 -> C15Hz2 + CO2.

هموار شدن تدریجی این ویژگی های ژنتیکی اولیه به غلظت تقریباً یکسانی از n-آلکان های «زوج» و «فرد» هم در ماده آلی سنگ های منشا و هم در ذخایر نفتی با افزایش عمق و دما در سطح زیرسطحی به دلیل واکنش های ثانویه رخ می دهد. .

بنابراین، بر اساس بسیاری از نشانه ها در سطح مولکولی و وجود "بیومارکرها"، می توان یک ارتباط بین ماده زنده موجودات، مواد آلی سنگ های منشا رسوبی و روغن های موجود در رسوبات را ردیابی کرد. مقدار کل ساختارهای مولکولی بیوژنیک به ارث رسیده از ماده زنده گاهی به 30 درصد جرم آنها در روغن می رسد.

مطالعه دقیق ترکیب و توزیع "بیومارکرها" در ماده آلی سنگ های رسوبی و در روغن ها نه تنها تایید منشأ آلی نفت را ممکن می کند، بلکه حتی برای ذخایر خاصی تعیین می کند که هیدروکربن های نفتی از کدام ذخایر وارد شده اند. آنها در طول تشکیل رسوبات. این مسئله همچنین با شباهت ترکیب ایزوتوپ کربن در بخش های مشابه از اجزای قیری ماده آلی سنگ های رسوبی و روغن ها با موفقیت حل می شود.

معلوم شد که در لایه های رسوبی زمین، مواد آلی حاوی مقدار زیادی هیدروکربن های نفتی پراکنده (میکرو نفت) است - حدود 1014 تن، که حداقل 100 برابر بیشتر از کل ذخایر نفتی کشف شده و تخمین زده شده جهان در آن است. زمینه های. در نتیجه برای تشکیل همه میدان‌های نفتی کافی بود که در جریان مهاجرت هیدروکربن‌های نفتی پراکنده همراه با گازها و آب‌ها در شرایط مساعد زمین‌شناسی (در لایه‌های متخلخل در تله‌های تاقدیس)، بیش از ۱ درصد از کل مقدار آن‌ها انباشته نشود.

مشخص است که نفت به طور ناهموار در لایه های رسوبی توزیع می شود و این از نقطه نظر مفهوم آلی تشکیل آن نیز قابل درک است. مواد آلی، منبع نفت، در طول زمان زمین شناسی به طور ناموزون در رسوبات انباشته شده است. حداکثر تجمع آن در نهشته های دونین، ژوراسیک-کرتاسه و سوم مربوط به حداکثر توده هاهیدروکربن های نفتی پراکنده حاصل در رسوبات منبع این عصر و حداکثر ذخایر نفت در میدان های باز.

بنابراین، تمام داده های شیمیایی، ژئوشیمیایی و زمین شناسی بدون شک منشا آلی نفت را نشان می دهد.

1.3 ایده های مدرن در مورد تشکیل نفت و گاز

مشخص است که وقتی شیل های ساپروپل تا 150-170 درجه سانتیگراد گرم می شوند، تجزیه حرارتی ضعیف مواد آلی شروع می شود که منجر به افزایش بازده مواد استخراجی می شود. در دمای 200 درجه سانتیگراد به طور محسوسی تعداد بیشتری از آنها تشکیل می شود و در دمای 370-400 درجه سانتیگراد پس از یک ساعت حرارت دادن تا 60-80٪ از مواد آلی شیل محلول می شود. بسیاری از مواد آسفالتی-رزینی تشکیل می‌شوند که شامل تمام کلاس‌های اصلی هیدروکربن‌های نفتی، و همچنین گازها (CO2، CH4، H2S) و آب گرم‌زا هستند.

در اصل، همان فرآیند تجزیه حرارتی (یا ترموکاتالیستی) در شرایط طبیعی زمانی اتفاق می‌افتد که رسوبات حاوی مواد آلی ساپروپلیک در زیر رسوبات جوان‌تری که در بالای آن‌ها جمع می‌شوند غوطه‌ور می‌شوند. فقط در شرایط طبیعی بسیار آهسته پیش می رود، با سرعت فرونشست رسوب معمولاً از 50-100 تا 300 متر در میلیون. سال ها.

فرود به عمق 2-3 کیلومتر که با توزیع بیشتر ذخایر نفت حاصل و دمای 150-160 درجه سانتیگراد مشخص می شود، در یک دوره 10 تا 60 میلیون ساله رخ می دهد. تصور چنین فرآیند "فناوری" طبیعی بسیار کندی برای تبدیل حرارتی مواد آلی ساپروپلیک با افزایش دمای 1 درجه سانتیگراد در طی 60-400 هزار سال دشوار است، با این حال، تحقیقات تأیید می کند که در شرایط طبیعی در واقع به طور گسترده ای در بسیاری از فرورفتگی ها پر از لایه های ضخیم از رسوبات انباشته شده است.

مطالعات دقیق زمین شناسی و ژئوشیمیایی امکان ردیابی مراحل متوالی این فرآیند را فراهم می کند (شکل 1.1). در مرحله اولیه غوطه وری (تا 1.5-2 کیلومتر هنگامی که دما به 50-70 درجه سانتیگراد افزایش می یابد)، محتوای کربن و هیدروژن در کروژن افزایش می یابد که عمدتاً به دلیل از دست دادن اکسیژن به دلیل حذف اکسیژن محیطی است. حاوی گروه های عاملی از ساختار مولکولی مواد آلی.

برنج. 1.1. تبدیل مواد آلی سنگهای رسوبی (a - c) و نسلهای نفت و گاز (d) با افزایش عمق غوطه وری (H) و دما (T): C - محتوای کربن در مواد آلی. H - هیدروژن، B - قیر؛ ∑ Н-تولید روغن؛ ∑CH4 - تولید متان. Vn - نرخ تولید روغن؛ VM - نرخ تولید متان

غلظت مواد قیر و هیدروکربن های نفتی با وزن مولکولی بالا تقریباً افزایش نمی یابد. هنوز هیچ هیدروکربن با جوش کم در مواد آلی وجود ندارد. در ترکیب فاز گازی مواد آلی، دی اکسید کربن تشکیل شده در این مرحله با محتوای ناچیز متان و همولوگ های آن غلبه دارد.

ساختار مولکولی مواد آلی در این مرحله هنوز تخریب قابل توجهی را تجربه نمی کند، تشکیل روغن فعال برای هیچ دوره ای از فرآیند، تا 400-600 میلیون سال رخ نمی دهد. در دماهای تا 50-70 درجه سانتیگراد (احتمالا حتی تا 90 درجه سانتیگراد)، آستانه فعال شدن واکنش های تخریب ساختار مولکولی مواد آلی هنوز نرسیده است و طولانی ترین زمان زمین شناسی نمی تواند کمبود را جبران کند. درجه حرارت. در یک منطقه عمیق تر (تا 2.5-3 کیلومتر در دمای 90-100-150 درجه سانتیگراد)، جهت فرآیند تبدیل حرارتی ماده آلی ساپروپلیک به طور اساسی تغییر می کند. با تغییر جزئی در محتوای کربن در کروژن، محتوای هیدروژن به طور قابل توجهی کاهش می یابد. غلظت قیر کلروفرم به طور کلی، از جمله هیدروکربن های نفتی با وزن مولکولی بالا (C15-C45)، به سرعت و به طور قابل توجهی افزایش می یابد و به حداکثر می رسد. هیدروکربن های کم جوش از فراکسیون های بنزین (C6-C14) تشکیل شده و به حداکثر غلظت خود می رسند. در فاز گاز ماده آلی، غلظت همولوگ های متان به حداکثر می رسد (C2 - C5). محتوای CH4 هنوز ناچیز است.

این مرحله در مفهوم زمین شناسی تشکیل سریع قسمت غالب قیر به طور کلی و هیدروکربن های نفتی توسط N.B. Vassoevich فاز اصلی تشکیل نفت (MPP) نامیده می شود. در منطقه دمایی تا 150-160 درجه سانتیگراد، فاز اصلی تشکیل نفت حتی در رسوبات "جوان" با سن 10-20 میلیون سال و حتی بیشتر از آن در رسوبات بسیار قدیمی تر به طور کامل تحقق یافت. همانطور که مشاهده می شود، یک فرآیند نسبتاً فعال تخریب ساختار مولکولی کروژن با تشکیل قیر و هیدروکربن های نفتی در شرایط طبیعی در مقیاس زمانی زمین شناسی در دمایی 2-2.5 برابر کمتر از شرایط آزمایشگاهی در طول یک ساعت انجام می شود. مدت زمان، ظاهراً بیش از چندین میلیون سال نیست.

با قضاوت بر اساس داده های طیف سنجی مادون قرمز، ساختار مولکولی کروژن پس از تخریب با از دست دادن مقدار قابل توجهی از اجزای لیپیدی، ابتدا با عملکرد اسیدهای کربوکسیلیک، کتون ها و آلدئیدها، و سپس ساختارهای زنجیره بلند با گروه های CH2 مشخص می شود. افزایش معطر شدن و پلی تراکم بخش باقیمانده کروژن وجود دارد که در ترکیب عنصری و ساختار مولکولی خود ظاهر "ساپروپلیک" خود را از دست می دهد و تقریباً هیچ تفاوتی با مواد آلی هیومیک فقیر از هیدروژن ندارد.

اجزای قیری محلول تشکیل شده در طول تظاهر HFN در مقادیر زیاد (بیش از 30٪ از جرم اولیه کروژن) با محتوای کربن (C) 80-82٪، هیدروژن (H) 9.5-11٪ مشخص می شود. آنها از نظر ترکیب به قیر نزدیک هستند که در طی تجزیه حرارتی شیل های ساپروپل ایجاد می شوند (C 81-82.5٪، H 9.1-9.5٪). بیش از نیمی از قیر تشکیل شده (تا 60-80٪) توسط رزین ها و آسفالتین ها، تا 20-40٪ هیدروکربن ها، که در آن سهم n-آلکان ها تا 10-30٪ است و سهم ایزوآلکان ها و سیکلان ها تا 20-60٪ و عرصه ها - تا 20-50٪ است. در ترکیب هیدروکربن های کم جوش، نسبت قابل توجهی به سیکلان ها تعلق دارد (سیکلوپنتان ها غالب هستند). نسبت n-آلکان ها و آرن ها کم است. با افزایش عمق و افزایش دما، نسبت n-آلکان ها، آرن ها و سیکلوهگزان ها به طور قابل توجهی افزایش می یابد و سیکلوپنتان ها کاهش می یابد. از رسوبات جوان تا مسن در این زون، افزایش نسبت آلکان ها و کاهش نسبت سیکلان ها و آرن ها قابل ردیابی است. در بین آلکان ها گاهی اوقات نسبت قابل توجهی (تا 50 درصد) ایزوآلکان ها است.

مخلوط مواد آسفالت - رزین و هیدروکربن های نفتی تشکیل شده در HFN از نظر ترکیب عنصری و گروهی شبیه به آسفالت است که توسط A.F. Dobryansky به عنوان مرحله میانی در تبدیل مواد ساپروپلیک به نفت در نظر گرفته شد. به نظر می رسد تصویر تشکیل نفت ثبت شده از داده های طبیعی کاملاً با این دیدگاه ها مطابقت دارد. با این حال، روند بعدی فرآیند تشکیل نفت متفاوت از آنچه A. F. Dobryansky فرض می کرد توسعه می یابد.

تشکیل از کروژن جامد مقدار زیادمواد آسفالت - رزین و هیدروکربن های نفتی، از جمله آنهایی که جوشش کم، و همچنین گازها (C1، C2 - C5، CO2، H2S، N2) با افزایش چند برابر در حجم همراه است. در نتیجه، فشارهای غیرعادی بالا در سنگ‌های رسی که تحت بار رسوبات پوشاننده فشرده می‌شوند، ایجاد می‌شود که 20 تا 30 مگاپاسکال بیشتر از فشار هیدرواستاتیک معمولی در ماسه‌سنگ‌های متخلخل اشباع از آب مجاور است. هنگامی که فشار بحرانی به دست می آید، شکستگی سیال سنگ های رسی به صورت دوره ای با تشکیل ریزترک ها و انتشار هیدروکربن های نفت و گاز فشرده به ماسه سنگ های اشباع از آب اتفاق می افتد، جایی که تجمع آنها تجمع نفت را تشکیل می دهد.

افزایش سریع غلظت مواد قیر و هیدروکربن ها در کروژن در ناحیه عمیق تا 2.5-3 کیلومتر ثبت می شود، زیرا سرعت تولید آنها که با افزایش عمق و دما به طور تصاعدی افزایش می یابد، از سرعت مهاجرت فراتر می رود. هیدروکربن های حاصل از سنگ های رسی با کاهش غلظت مواد اولیه لیپیدی، سرعت تولید هیدروکربن به طور قابل توجهی کاهش می یابد، و سرعت مهاجرت آنها افزایش می یابد، در حال حاضر از سرعت تشکیل هیدروکربن فراتر می رود، که منجر به توقف رشد و سپس کاهش سریع می شود. غلظت قیر و هیدروکربن های نفتی در مواد آلی عمیق تر از 3-2.5 کیلومتر (به شکل 1.1 مراجعه کنید).

یکی دیگر از دلایل کاهش سریع میزان قیر، تغییر در خواص فیزیکی و حالت فازی رزین‌ها و آسفالتین‌ها پس از از بین رفتن خروجی قسمت اصلی هیدروکربن‌ها با افزایش بیشتر دما است. بخش قابل توجهی از اجزای رزین آسفالت که با تشکیل هیدروکربن ها و گازهای نفتی با جوش کم، تخریب حرارتی را تجربه می کند، دوباره به حالت نامحلول تبدیل می شود و بخشی از کروژن نامحلول می شود. قیر باقی مانده در مقادیر کم عمدتاً توسط هیدروکربن ها نشان داده می شود که با افزایش عمق و دما، مقدار آلکان ها و آرن ها افزایش و مقدار سیکلان ها کاهش می یابد.

هنگامی که هیدروکربن ها از سنگ های منبع نفت رسی به لایه های مجاور ماسه سنگ های متخلخل اشباع شده با آب مهاجرت می کنند، جداسازی کروماتوگرافی مخلوط حاصل از مواد آسفالت-رزین، هیدروکربن های نفت و گاز رخ می دهد. لایه رسی با مواد قیری حاصل یک ستون کروماتوگرافی طبیعی است. هر چه ماده شوینده از آن به سمت ماسه سنگ عبور کند که نقش آن را متحرک ترین گاز و هیدروکربن های نفتی کم جوش دارند، جداسازی کامل تر اجزا با مخلوط اولیه مواد آسفالت-رزین و هیدروکربن ها مشخص می شود. مخلوطی از هیدروکربن های نفتی به مخزن شن و ماسه منتقل می شود، محتوای رزین ها و آسفالتین ها که در آن مانند روغن معمولی از 5-10٪ تجاوز نمی کند. این، در اصل، در حال حاضر نفت واقعی است.

کاهش قابل توجه غلظت قیر و هیدروکربن ها در کروژن تا پایان دوره پمپاژ گاز، ایجاد شده توسط Neruchev S.G.، همراه با جداسازی کروماتوگرافی از قیر، به عنوان یک علامت تشخیصی عینی از ذخایر منبع نفت عمل می کند که نفت از آن به داخل مهاجرت می کند. لایه های مخزن در گذشته زمین شناسی تجزیه و تحلیل کمی این تغییرات امکان تعیین توده نفت تشکیل شده و مهاجرتی و ذخایر احتمالی آن در ذخایر را ممکن می سازد.

محاسبات موازنه تبدیل حرارتی ماده آلی ساپروپلیک و فرآیندهای مهاجرت هیدروکربن های نفتی بر اساس داده های تجربی به دست آمده، ایجاد یک مدل کمی نظری از تشکیل نفت را ممکن ساخت (نگاه کنید به شکل 1.1). فاز اصلی تشکیل روغن مشخص می شود حداکثر سرعت، بیشینه سرعتتولید هیدروکربن های نفتی، معمولاً در محدوده عمق 2-3 کیلومتر در دماهای 80-90 تا 150-160 درجه سانتی گراد. با یک گرادیان زمین گرمایی کم و افزایش آهسته دما با عمق، HFN در یک منطقه عمیق تر، تا حدود 6-8 کیلومتر تحقق می یابد. مقدار کل مواد قیر و هیدروکربن های نفتی تشکیل شده بیش از 30٪ است و مقدار نفت مهاجرت شده به لایه های مخزن متخلخل به 20٪ از جرم اولیه ماده آلی ساپروپلیک می رسد.

شناور شدن نفت از سنگهای منشأ نفت رسی به سازندهای متخلخل اشباع از آب به تدریج منجر به تشکیل تجمعات (رسوبات) آن در مرتفع ترین مناطق سازندها (روی ساختارهای تاقدیس) می شود. فرآیند تشکیل نفت و تشکیل ذخایر آن در اینجا به پایان می رسد. با غوطه ور شدن بیشتر ذخایر منبع نفت با افزایش دما، افزایش قابل توجهی در محتوای کربن در کروژن باقی مانده (تا 95-97٪) و کاهش محتوای هیدروژن (تا 0.5-1٪) مشاهده می شود. کاهش قابل توجهی در توده کروژن دگرگون کننده وجود دارد. بر اساس داده های تجربی، در ناحیه عمیق 3-6 کیلومتری (در دمای 200-260 درجه سانتی گراد)، نسبت متان به هیدروکربن های نفتی در ترکیب مواد آلی چندین ده برابر افزایش می یابد. افزایش سریع به حداکثر و سپس کاهش در محتوای CH4 در مواد آلی ثبت شده است. با توجه به محاسبات تعادل نظری، در این مرحله قسمت اصلی متان تشکیل می شود - تا 12٪ از جرم اولیه ماده آلی، به همین دلیل نام فاز اصلی تشکیل گاز (MFG) را دریافت کرد. تولید مقدار قابل توجهی متان در این منطقه عمیق سنگ‌های رسوبی، کاهش میزان و سپس ناپدید شدن کامل ذخایر نفتی را با افزایش عمق مشخص می‌کند که ابتدا میعانات گازی و سپس رسوبات گاز متان خشک جایگزین آن می‌شوند. ماده آلی ساپروپلیک باقیمانده در این ناحیه با تشکیل شبکه کربن کریستالی از گرافیت دچار دگرگونی شدید می شود.

منطقه تظاهر HFN با روغن هایی با چگالی 820-840 کیلوگرم بر متر مکعب مشخص می شود، بازده فراکسیون ها تا 200 درجه سانتیگراد حدود 25-30٪ است، محتوای آلکان ها 25-40٪، سیکلان ها 30- است. 50٪ و arenes 10-30٪. از ذخایر جوان تا مسن تر در روغن ها، افزایش بازده کسرهای سبک، افزایش نسبت آلکان ها و آرن ها با کاهش محتوای سیکلان ها وجود دارد.

غوطه ور شدن همراه با سنگ های میزبان در زیر ناحیه GOR در منطقه ای با دمای بالاتر، روغن سبک تر می شود و در هیدروکربن های کم جوش غنی می شود. در هیدروکربن ها نسبت آلکان ها و به میزان کمتر آرن ها با کاهش قابل توجه غلظت سیکلان ها افزایش می یابد.

هنگامی که روغن به سطح نزدیک می شود، بخش های سبک خود را از دست می دهد، سنگین تر می شود و اکسید می شود. فرآیندهای اکسیداسیون میکروبیولوژیکی در حال توسعه در رسوبات باعث تخریب نفت می شود. نشانه‌های چنین روغن‌هایی که از نظر هیپرژنی تغییر یافته‌اند افزایش چگالی قابل‌توجه، محتوای کم بخش‌های بنزین، محتوای بالای مواد آسفالت-رزمینی، از دست دادن تقریباً کامل n-آلکان‌ها و غلبه سیکلان‌ها است.

1.4 تشکیل کلاس های اصلی هیدروکربن های خالص

نفت حاوی هیدروکربن هایی است که در مراحل مختلف تاریخ ژئوشیمیایی مواد آلی تشکیل شده است. اولین منبع هیدروکربن ها بیوسنتز آنها در ماده زنده موجودات است. دومین منبع هیدروکربن های نفتی فرآیند پردازش میکروبی ماده آلی اصلی است که در مرحله دیاژنز رسوب رخ می دهد. جهت فرآیند با مقاومت متفاوت زیست مولکول ها در برابر تخریب آنزیمی میکروبی در رسوبات و شرایط محیطی ژئوشیمیایی (Eh، pH) تعیین می شود. بیومولکول‌های ماده مرده موجودات زنده در رسوبات به ترکیباتی تبدیل می‌شوند که در شرایط معین تا حدی با تشکیل هیدروکربن‌ها پایدارتر هستند. الکل ها و آلدئیدها را می توان به هیدروکربن تبدیل کرد. تبدیل ترپنوئیدهای حلقوی به سیکلان ها و آرن ها امکان پذیر است. سومین و همانطور که اکنون مشخص شده است، منبع اصلی هیدروکربن ها تشکیل عمدتاً از اجزای لیپیدی مواد آلی در طی تخریب حرارتی (یا ترموکاتالیستی) آن در دمای 90-160 درجه سانتیگراد در طول تجلی فاز اصلی تشکیل نفت است. .

ترکیب هیدروکربن های نفت تحت تأثیر عوامل متعددی است:

-ویژگی های ماده آلی اولیه رسوبات؛

-شرایط ژئوشیمیایی (Eh، pH) در طول تبدیل مواد آلی در رسوبات.

-درجه تبدیل کاتاژنتیک (حرارتی) منبع ماده آلی نفت در منطقه دمای بالا؛

-تغییرات ثانویه در نفت در طول تشکیل رسوبات و در طول وجود آنها در طول زمان طولانی زمین شناسی (تمایز فیزیکی هیدروکربن ها در طول مهاجرت، قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در دمای بالا، فرآیندهای اکسیداتیو در رسوبات و غیره).

ترکیب هیدروکربن ها در یک روغن خاص تحت تأثیر عوامل زیادی تشکیل می شود و همیشه نمی توان اصلی را تشخیص داد.

آلکان ها برای n-آلکان های مولکولی بالا در نفت، سه منبع اصلی ممکن برای تشکیل وجود دارد: n-آلکان های سنتز شده در موجودات زنده. الکل های مونهیدریک آلیفاتیک با وزن مولکولی بالا که بخشی از موم های ماده زنده هستند و اسیدهای چرب اشباع تک بازیک بالاتر.

کسر غیر صابونی از چربی های گیاهی یا حیوانی معمولاً یک دهم درصد است و از هیدروکربن ها و الکل ها تشکیل شده است. از نظر ساختار و منشاء، این هیدروکربن ها ظاهراً مربوط به اسیدهای چرب مربوطه هستند که به عنوان ناخالصی با آنها همراه هستند. برخی از آنها به k-alkanes و برخی دیگر به ایزوپرنوئیدها تعلق دارند.

n-آلکان های CH3(CH2)nCH3 با تعداد فرد اتم های کربن در ماده زنده گسترده هستند. برخی از n-lkanes با مولکولی بالا با منشا بیوسنتزی مستقیماً توسط نفت از مواد آلی اصلی رسوبات به ارث می رسند. بسته به منبع مواد آلی، آنها دارای ویژگی هایی هستند. در باکتری‌های شیمیایی، N-آلکان‌های C12-C31 تقریباً با همان تعداد اتم‌های کربن زوج و فرد یافت شدند. در باکتری های فتوسنتزی - n-آلکان C14-C29. جلبک های سبز آبی حاوی n-آلکان های C15 - C20 هستند و بیش از 80٪ آنها هیدروکربن های C17 و وزن مولکولی بالاتر هستند. عامل عجیب و غریب - در 1-5. برای گیاهان بالاتر n-آلکان های مشخصه وزن مولکولی بالاتری دارند - C23 - C35 با غلبه C25، C27 و C29 با نسبت جرمی هیدروکربن های فرد به زوج بیش از 10. این ویژگی های هیدروکربن ها اغلب در روغن های مرتبط با تشکیل دریایی آشکار می شوند. مواد آلی پلانکتون زا یا از کروژن، که در آن بقایای پوشش گیاهی بالاتر زمینی نقش عمده ای ایفا می کند. مقدار معینی از n-آلکان ها در طی تبدیل آنزیمی بیوشیمیایی اسیدهای چرب، الکل ها و آلدئیدها در مرحله دیاژنز رسوب تشکیل می شود. با این حال، تعداد بسیار بیشتری از آنها در دماهای بالا (100-150 درجه سانتیگراد) در طول تجلی فاز اصلی تشکیل روغن تشکیل می شوند، که عمدتاً به دلیل کربوکسیلاسیون اسیدهای چرب اشباع مونبازیک بالاتر طبق این طرح است:

R-COOH -> CO2 + .RH.

هیدروکربن حاصل یک اتم کربن کمتر از اسید اصلی دارد. و از آنجایی که اسیدهای چرب «جفت» عمدتاً در مواد زنده رایج هستند (به عنوان مثال، اولئیک C18H34O2، C18H36O2 استئاریک)، هیدروکربن‌های «فرد» در n-آلکان‌های تشکیل‌شده، در این مورد C17H36، غالب هستند.

یکی دیگر از مکانیسم های مهم برای تشکیل n-آلکان ها با تبدیل اسیدهای چرب بالاتر به کتون های آلیفاتیک همراه با دو برابر شدن زنجیره کربن و کاهش بعدی آنها به هیدروکربن است. A.I. Bogomolov، برای مثال، واکنش تبدیل استئارون و پالمیتون را به n-pentatriacontane (C35H72) و gentriacontane (C31H64) طبق این طرح انجام داد:

C17H35-CO- C17H35 + 4[H] --> C17H35-CH2- C17H35، -H2O

در حضور خاک رس به عنوان یک کاتالیزور، بدون منبع خارجی هیدروژن، تنها در نتیجه واکنش های توزیع مجدد هیدروژن واقع در سیستم واکنش دهنده ها. بازده n-آلکان در 200 درجه سانتیگراد حدود 30٪ و n-gentriacontane 27٪ بود.

منابع تشکیل n-آلکان ها نیز می توانند الکل ها، اسیدهای چرب غیراشباع و احتمالا اسیدهای آمینه باشند.

یکی از منابع آلکان‌های شاخه‌دار، هیدروکربن‌های بیوسنتزی هستند که در میان آن‌ها 2 متیل آلکان CH3CH(CH2)nCH3 و 3-متیل آلکان CH3CH2CH(CH2)nCH3 در مواد زنده گسترده هستند.

СНз CH3

با غلبه تعداد فرد اتم کربن. مقدار قابل توجهی از آلکان های شاخه دار در طول تجلی فاز اصلی تشکیل روغن با تخریب حرارتی شدید لیپیدها تشکیل می شوند. این واکنش ها هم هیدروکربن های اشباع و هم غیر اشباع تولید می کنند. آلکان های حاصل، طبق گفته A.I. Bogomolov، تحت یک سری دگرگونی ها تحت عمل کاتالیزوری قرار می گیرند که باعث ایجاد آلکان های منشعب می شود. آنها همچنین می توانند به دلیل انتزاع رادیکال های آلکیل از هیدروکربن های با ساختار استروئیدی تشکیل شوند.

گروه خاصی از آلکان های شاخه دار هیدروکربن های C10-C40 هستند که مشخصه روغن ها با تناوب منظم گروه های متیل هستند - به اصطلاح آلکان های ایزوپرنوئید (ایزوپرنان ها). منبع آنها تا حدی مستقیماً هیدروکربن های ایزوپرنوئید بیوسنتزی موجود در آن است روغن ضروریمواد زنده، اما عمدتاً مشتقات اکسیژن آنها دارای ساختار ایزوپرنوئید هستند: الکل ها، آلدئیدها، کتون ها، استرها، اسیدهای کربوکسیلیک که بخشی از ساختار مولکولی ماده آلی سنگ ها هستند.

ساختار ایزوپرنوئید زیربنای تمام ترکیبات ترپن، از جمله ترکیبات آلیفاتیک است. ترپن ها خود ترکیباتی از ترکیب C10H16 هستند که حاوی دو واحد ایزوپرنوئید هستند. ترکیبی از سه واحد مشخصه sesqui-terpenes است. دیترپن ها از چهار واحد ایزوپرنوئید ساخته می شوند. مونوترپن های آلیفاتیک موجود در ماده زنده عمدتاً توسط میرسن و اوسیمن نشان داده می شوند.

اما اغلب در طبیعت، مشتقات حاوی اکسیژن مونوترپن ها یافت می شود، به عنوان مثال، الکل ژرانیول، که از آن هیدروکربن ایزوپرنوئید مربوطه می تواند پس از کم آبی تشکیل شود. دی ترپن ها شامل بسیاری از ترکیبات مشخصه موجودات زنده هستند. دی ترپن های آلیفاتیک شامل ایزوآلکان های مشخصه نفت مانند فیتان (C20H42) و پیشوند (C19H40) هستند که از فیتول الکل غیراشباع (C2oH39OH) که بخشی از کلروفیل تمام گیاهان سبز است، تشکیل می شوند.

Isoalkane pristane نیز مستقیماً در بدن بسیاری از حیوانات دریایی یافت می شود.

فرض بر این است که اولین مرحله در تشکیل ایزوآلکان ها آبگیری فیتول با تشکیل فیتادین است. سپس، هنگامی که هیدروژن نامتناسب می شود و دی ان اشباع می شود، فیتان تشکیل می شود. در همان زمان، واکنش های دیگری همراه با تخریب زنجیره کربن و تشکیل هیدروکربن های ایزوپرنوئید با تعداد کمتری اتم کربن رخ می دهد.

سیکلوآلکان ها سیکلوآلکان ها (نفتن ها) دسته ای از هیدروکربن ها هستند که بسیار مشخصه روغن های طبیعی هستند که اولین بار توسط V.V. Markovnikov در نفت کشف شد. محتوای آنها در روغن بین 25 تا 75 درصد است.

منبع سیکلوآلکان‌ها در نفت تا حدودی می‌تواند مستقیماً برخی از هیدروکربن‌های بیوسنتزی مواد زنده باشد، مانند لیمونن تک حلقه‌ای، a-pinene، کامفن، هیدروکربن‌های چند حلقه‌ای مانند β- کاروتن:

با این حال، منبع مهمتری از سیکلوآلکان ها در روغن مشتقات اکسیژن دار از ترپن های حلقوی مختلف (مونوترپن ها (CloH16)، سسکوی ترپن ها (C15H24)، دی ترپن ها (C20H32)، تری ترپن ها (CzoH48) و تتراترپن ها (CzoH48) و تتراترپن ها (C4) الکل ها هستند. و کتونها که در مواد زنده موجودات گسترده هستند و اسیدها.

تشکیل سیکلوآلکان ها از آنها در نتیجه از دست دادن گروه های اکسیژن عملکردی و واکنش های عدم تناسب هیدروژن با حفظ تقریباً کامل اساس ساختار مولکولی ترپنوئیدهای اصلی ماده زنده رخ داد. سیکلوآلکان‌های مختلفی که در نتیجه این فرآیندها شکل می‌گیرند، به عنوان مثال، استران‌ها و هوپان‌ها، قبلاً با در نظر گرفتن «فسیل‌های شیمیایی» یا «بیومارکرها» که منشأ آلی نفت را نشان می‌دهند، ذکر شده‌اند.

از کلسترول الکل حلقوی، به عنوان مثال، کلستان هیدروکربنی تشکیل می شود:

طبق همان طرح، سیکلان های دیگری تشکیل شدند - استرول ها و تری ترپن ها (C27 - C35) از استروئیدهای موجود در ماده زنده به شکل آزاد یا به شکل استرهای اسید چرب.

منبع مهم دیگر تشکیل سیکلوآلکان ها با چرخه شدن اسیدهای چرب غیراشباع از دست دادن آب با تشکیل هیدروکربن های حلقوی اشباع مرتبط است.

از سیکلوآلکن های حاصل، دگرگونی های بیشتر هیدروکربن های نفتنیک و نفتنیک-آروماتیک تولید می کنند.

امکان چنین مکانیزمی برای تشکیل سیکلوآلکان ها توسط A.I. Bogomolov با حرارت دادن اسید اولئیک تا دمای 200 درجه سانتی گراد با کاتالیزور آلومینوسیلیکات به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفت. در این مورد، هیدروکربن های C5 تا C40 از کلاس های مختلف - آلیفاتیک، آلی حلقوی و معطر به دست آمد. در میان سیکلوآلکان های تشکیل شده، ایزومرهای با حلقه های پنج و شش عضوی و نوع پل مانند روغن های طبیعی معمولی غالب بودند. سیکلوآلکان های دو و سه حلقه ای نیز کشف شدند.

عرصه ها. ساختارهای معطر برای ماده زنده موجودات معمولی نیست، در حالی که در روغن ها محتوای آن وجود دارد هیدروکربن های معطر 10-20 است و گاهی اوقات تا 35٪.

در ماده زنده، ساختارهای معطر در لیگنین (مشتقات هیدروکسی فنیل پروپان)، برخی اسیدهای آمینه، و همچنین هیدروکینون ها (ویتامین های E، K) به شکل حلقه های معطر جداگانه وجود دارد. سهم آنها در مواد منشا موجودات برای نفت بسیار ناچیز است، بنابراین تشکیل آرن ها در ماده آلی ساپروپلیک رسوبات، سنگ ها و روغن ها باید عمدتاً با فرآیندهای ثانویه تبدیل مواد آلی که در رسوبات در مراحل دیاژنز رخ می دهد مرتبط باشد. و به ویژه کاتاژنز در منطقه دماهای بالا.

تا حدی، عرصه ها بلافاصله پس از مرگ ارگانیسم ها در لجن تازه به دلیل تبدیل ترکیبات پلی ین مانند کاروتنوئیدها از ترکیبات استروئیدی، بنزوکینون ها و همچنین هیدروکینون ها و نفتوکینون ها تشکیل می شوند که ساختار آنها حاوی هسته های معطر است:

در آزمایش‌های A.I. Bogomolov بر روی کاتالیز حرارتی اسیدهای چرب غیراشباع و تجزیه حرارتی مواد آلی شیل‌های ساپروپل در دمای 200 درجه سانتی گراد، تشکیل مخلوطی از هیدروکربن‌ها مشاهده شد که در آن آرن‌ها بین 15 تا 40 درصد متغیر بودند. با تمام انواع ساختارهای آرن مشخصه روغن های طبیعی نشان داده شد.

هنگامی که اسیدهای چرب غیراشباع در حضور خاک رس به عنوان کاتالیزور تبدیل می شوند، ابتدا کتون های پنج عضوی و شش عضوی اشباع و نفتن های متراکم نشده تشکیل می شوند. تبدیل بیشتر کتون های حلقوی اشباع شده با واکنش تراکم کم آبی، به عنوان مثال برای سیکلوهگزانون، به شرح زیر انجام می شود:

این ماده دودکاهیدروتری فنیلن، یک هیدروکربن هیبریدی با ساختار نفتنیک-آروماتیک تولید می کند.

مواد بررسی شده نشان می‌دهند که تشکیل همه دسته‌های اصلی هیدروکربن‌ها در روغن‌های طبیعی تا حدی به دلیل فرآیند بیوسنتز هیدروکربن‌ها در ماده زنده است، اما عمدتاً به دلیل تبدیل حرارتی یا ترموکاتالیستی مواد لیپیدی ماده آلی ساپروپلیک بیوژنیک است. سنگ های رسوبی در ناحیه کاتاژنز در طول تجلی فاز اصلی تشکیل نفت.

2. ترکیب شیمیایی نفت و گاز

دانش ترکیب شیمیایی سیستم های نفتی طبیعی به عنوان نقطه شروعی برای پیش بینی حالت فاز و خواص فاز آنها تحت شرایط مختلف گرماباریک مربوط به فرآیندهای تولید، حمل و نقل و پردازش مخلوط های نفتی عمل می کند. نوع مخلوط - نفت، میعانات گازی یا گاز - نیز به ترکیب شیمیایی آن و ترکیب شرایط ترموباریک در کانسار بستگی دارد. ترکیب شیمیایی وضعیت احتمالی اجزای سیستم های نفتی را در شرایط داده شده - مولکولی یا پراکنده - تعیین می کند.

پتروف آل. A. که مجموعه ای از تک نگاری های معروف در مورد ترکیب شیمیایی روغن ها نوشته است، ادعا می کند که تا 1000 هیدروکربن جداگانه با ترکیب C1-C40 در روغن ها شناسایی شده است.

سیستم های نفتی با اجزای مختلفی متمایز می شوند که بسته به شرایط خارجی می توانند در حالت مولکولی یا پراکنده باشند. در میان آنها کسانی هستند که بیشترین و کمترین مستعد ابتلا به انواع مختلف برهمکنش های بین مولکولی (IMI) را دارند، که در نهایت پدیده های انجمنی و پراکندگی اولیه سیستم های نفتی را در شرایط عادی تعیین می کند.

ترکیب شیمیایی روغن به عنوان عنصری و ماده متمایز می شود.

عناصر اصلی ترکیب روغن کربن (83.5-87٪) و هیدروژن (11.5-14٪) است. علاوه بر این، روغن حاوی:

گوگرد در مقدار 0.1 تا 1-2٪ (گاهی اوقات محتوای آن می تواند به 5-7٪ برسد؛ در بسیاری از روغن ها عملاً گوگرد وجود ندارد).

نیتروژن از 0.001 تا 1 (گاهی اوقات تا 1.7٪)؛

اکسیژن (به شکل خالص یافت نمی شود، اما در ترکیبات مختلف) به مقدار 0.01 تا 1٪ یا بیشتر، اما از 3.6٪ تجاوز نمی کند.

سایر عناصر موجود در نفت عبارتند از آهن، منیزیم، آلومینیوم، مس، قلع، سدیم، کبالت، کروم، ژرمانیوم، وانادیم، نیکل، جیوه، طلا و غیره. با این حال، محتوای آنها کمتر از 1٪ است.

از نظر مادی، نفت عمدتاً از هیدروکربن ها و ترکیبات ناهم آلی تشکیل شده است. در میان موارد اخیر، توجه اصلی باید به مواد رزین آسفالتین (CAB) معطوف شود که می تواند به عنوان کنسانتره ای از ترکیبات مستعد برهمکنش های بین مولکولی در نظر گرفته شود.

2.1 ترکیبات هیدروکربنی

هیدروکربن ها (HCs) ترکیبات آلی کربن و هیدروژن هستند. نفت عمدتاً شامل کلاس های هیدروکربن زیر است.

آلکان ها یا هیدروکربن های پارافینی - هیدروکربن های اشباع (حاشیه ای) با فرمول کلی CnH2n+2. محتوای آنها در روغن 2 - 30-70٪ است. آلکان هایی با ساختار معمولی (n-آلکان ها - پنتان و همولوگ های آن)، ایزوآلکان ها (ایزوآلکان ها - ایزوپنتان و غیره) و ساختار ایزوپرنوئید (ایزوپرن ها - پرستان، فیتان و غیره) وجود دارد.

روغن حاوی آلکان های گازی از C1 تا C4 (به شکل گاز محلول)، آلکان های مایع C5 - C16 است که بخش عمده ای از فراکسیون های روغن مایع را تشکیل می دهد و آلکان های جامد با ترکیب C17 - C53 و بیشتر که در نفت سنگین گنجانده شده است. کسری است و به عنوان پارافین جامد شناخته می شود. آلکان های جامد در همه روغن ها وجود دارد، اما معمولاً در مقادیر کم - از دهم تا 5٪ (وزنی)، در موارد نادر - تا 7-12٪ (وزنی). در منطقه تومسک، نفت میدان Chkalovskoye حاوی 18٪ پارافین جامد است.

بسته به شرایط درجا و ترکیب اجزای ذخایر مخزن، نوع میدان تعیین می شود - گاز، میعانات گازی یا نفت. اجزای اصلی ذخایر گاز خالص آلکان های کم مولکولی هستند - متان، اتان، پروپان و بوتان (n- و هم ساختار) در شرایط عادی (0.1 مگاپاسکال و 20 درجه سانتی گراد) گاز هستند. آلکان ها در گازهای طبیعی نفتی غالب هستند.

علاوه بر آلکان ها، گازهای طبیعی ممکن است شامل اکسید کربن (CO) و دی اکسید کربن (CO2)، سولفید هیدروژن (H2S)، نیتروژن (N2) و همچنین گازهای بی اثر - He، Ar، Ne، Xe باشند. در ذخایر گاز خالص تقریبا هیچ میعانات وجود ندارد (جدول 2.1).

اگر در حین کاهش فشار همدما در سازند، اجزای سنگین گاز طبیعی به صورت فاز مایع (میعانات) آزاد شوند، به چنین مخلوط هایی میعانات گازی می گویند. در این حالت ممکن است بخشی از میعانات به طور جبران ناپذیری در سنگ گم شود. محتوای میعانات (C5 و بالاتر) در گاز به ترکیب و شرایط مخزن آن بستگی دارد (دما و فشار که به 25-40 مگاپاسکال می رسد).

معیار کمی برای طبقه بندی یک نهشته به عنوان میدان میعانات گازی، ضریب میعانات گازی است که برابر با مقدار گاز (m3) در شرایط عادی است که در آن 1 متر مکعب میعانات در شرایط مخزن حل می شود. ذخایری که ضریب میعانات گازی آنها از 104 تجاوز نمی کند معمولاً به عنوان میعانات گازی طبقه بندی می شوند.

جدول 2.1.

ترکیب شیمیایی گازهای حاصل از ذخایر مختلف

رشته اجزای دیگر CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 CO2

میدان های گاز خالص

اورنگویسکوئه 95,1 1,1 0,3 0,07 0,03 0,4 3,0

نزولی 98,3 0,3 0,10,15 - 0,1 1,0

ساراتوفسکوئه 94,7 1,8 0,20,1 - 0,2 3,0

میدان های میعانات گازی

اورنبورگسکو 84,8 4,5 1,40,3 1,5 1,15 9,0

ووکتلسکوئه 79,8 8,7 3,91,8 6,4 0,1 4,3

لنینگرادسکو 86,9 6,0 1,61,0 0,5 1,2 2,8

گازهای مرتبطمیادین گاز و نفت

رومشکینسکوئه 39,0 20,0 18,56,2 4,7 0,1 11,5

نبیت داگسکوئه 85,7 4,0 3,52,0 1,4 2,1 1,3

موخانوفسکوئه 30,1 20,2 23,6 10,6 4,8 1,5 9,2

نفت موجود در مخزن نیز حاوی گاز است. مقدار گاز محلول در نفت با مقدار "محتوای گاز" (Go) مشخص می شود. محتوای گاز برای روغن های مخزن از کسری از یک تا چند صد متر مکعب در تن متغیر است. گازهای نفتی مرتبط، زمانی که نفت به سطح می رسد، تا زمانی که فشار اشباع (Psat) از فشار اتمسفر بیشتر شود، از آن آزاد می شود. در عمل میدانی، نفت تجاری بخشی از نفت مخزن در نظر گرفته می شود که پس از جداسازی مخلوط تولید شده (و جداسازی آب) و رساندن آن به شرایط استاندارد (یا عدم) در حالت مایع باقی می ماند. محتوای گاز در آن کمتر از 1٪ است.

تمام آلکان‌های دارای ساختار طبیعی از نفت و گازهای طبیعی جدا شده‌اند، از متان تا هگزاتریاکونتان C36H74، اما اطلاعاتی وجود دارد که n-آلکان‌های موجود در روغن‌ها یک سری همولوگ پیوسته را تشکیل می‌دهند که تا C65-C68 گسترش می‌یابد و طبق داده‌های دیگر، حتی به C78.

به عنوان یک قاعده، حداکثر محتوای حجمی n-آلکان در روغن ها در n-هگزان (1.8٪) و n-هپتان (2.3٪) رخ می دهد و سپس مقدار آن به تدریج کاهش می یابد و برای تری تریاکونتان C33H68 به 0.09٪ می رسد.

بر اساس داده‌های دیگر، تقریباً تمام روغن‌های عمیق تبدیل شده با ظاهر یک‌وجهی منحنی‌های توزیع n-آلکان با حداکثر C10-C14 و با کاهش یکنواخت در غلظت n-آلکان‌های با وزن مولکولی بالا مشخص می‌شوند (طبق گفته Al.A. پتروف). تمایل به کاهش محتوای n-آلکان با افزایش نقطه جوش فراکسیون ها وجود دارد.

روغن حاوی انواع ایزومرهای آلکان است: تک، دی، سه، تترا جانشین. از این میان، تک‌جایگزین‌ها، با یک شاخه، غالب هستند. آلکان های جایگزین متیل به ترتیب درجه کاهشی مرتب می شوند: 2-آلکان های جایگزین متیل > آلکان های جایگزین شده با متیل 3 > آلکان های جایگزین شده با متیل 4.

کشف آلکان های شاخه ای از نوع ایزوپرنوئید در روغن هایی با گروه های متیل در موقعیت های 2، 6، 10، 14، 18 و غیره به دهه 60 برمی گردد.بیش از بیست هیدروکربن از این دست، عمدتاً با ترکیب C9-C20 کشف شد. رایج ترین آلکان های ایزوپرنوئید در هر روغنی فیتان C20H42 و پریستان C19H40 است که محتوای آنها می تواند به 1.0 -1.5٪ برسد و بستگی به پیدایش و شرایط صورت تشکیل روغن دارد.

بنابراین، آلکان ها به نسبت های مختلف در ترکیب همه مخلوط های طبیعی و فرآورده های نفتی قرار می گیرند و وضعیت فیزیکی آنها در مخلوط - به شکل یک محلول مولکولی یا سیستم پراکنده - با ترکیب، ویژگی های فیزیکی فردی اجزا تعیین می شود. و شرایط ترموباریک

در ترکیب روغن ها، هیدروکربن های جامد مخلوط های چند جزئی هستند که همراه با آلکان ها حاوی هیدروکربن های آروماتیک و نفتنی هستند. بنابراین، هیدروکربن های جامد جدا شده از کسر تقطیر (300-400 درجه سانتیگراد) روغن تویمازینسکی شامل 50٪ n-آلکان، 47.1٪ هیدروکربن های نفتنی با زنجیره های جانبی ساختار معمولی و 2.9٪ هیدروکربن های آروماتیک با زنجیره های جانبی ساختار معمولی است. با افزایش نقطه جوش کسری از همان روغن، محتوای آلکان جامد کاهش می یابد.

اتم های کربن در یک مولکول آلکان از طریق یک پیوند کووالانسی به هم متصل می شوند. σ- پیوندهایی با طول ثابت (برای مولکول های آزاد جدا شده در فاز گاز). اتصالات S-Sبرابر با 0.154 نانومتر و زاویه پیوند بین پیوندهای C-C برابر با 112 درجه است. پارامترهای مولکولی n-آلکان ها در فاز گاز تا حدودی با افزایش تعداد اتم های کربن در مولکول تغییر می کند (جدول 2.2).

جدول 2.2.

ابعاد هندسی مولکول های n-آلکان آزاد

طول پیوند n-AlkaneC-C، طول nm اتصالات S-N، nmAngle SSS، زاویه درجه SSN، درجه

CH4 - 0,1107

С2Н6 0,1534 0,1122 - 111,0

С3Н8 0,1532 0,1107 112,0

S4 Nude 0,1531 0,1107 112,0 110,3

S5H12 0,1531 0,1118 112,9 110,4

С6НН 0,1533 0,1118 111,9 109,5

S7N16 0,1534 0,1121 112,6 109,8

S16N34 0,1542 0,1130 114,6 110,4

به گفته M. Shakhparonov، تفاوت های شناسایی شده به دلیل تخریب انرژی "نامطلوب" و تشکیل پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی "مطلوب" از نوع C-H-C است.

در عین حال، مشخص است که نیروهای میدان کریستالی می توانند به طور قابل توجهی ساختار و پارامترهای مولکولی را در نتیجه تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی تغییر دهند. در ماده متراکم، مقادیر پارامترهای مولکولی مانند موانع چرخش داخلی، تفاوت های آنتالپی کنفورمر، فواصل بین هسته ای و زوایای پیوند باید با مقادیر مشاهده شده برای مولکول های آزاد متفاوت باشد. در حال حاضر، تفاوت در ساختار هندسی مولکول های n-آلکان در حالت های آزاد و متراکم هنوز به خوبی درک نشده است.

در چارچوب رویکرد ساختاری-مکانیکی، n-آلکان ها با توجه به توانایی مولکول های آنها برای انجام ایزومریسم چرخشی مستقل گروه های متیل انتهایی طبقه بندی می شوند. بر اساس این طبقه بندی، با شروع از آلکان های C8-C9، مولکول های زنجیره کوتاه (C8-C17)، زنجیره متوسط ​​(C18-C40) و زنجیره بلند (C40-C100) از n-آلکان ها متمایز می شوند که به عنوان سیستم های پیچیده با حرکات نسبتا نامرتبط گروه های میانی و انتهایی. آگاهی از طول زنجیره بحرانی یک مولکول، که به طور کلی با رسیدن به دمای معین تحت شرایط پیش تبلور در طول ابرسرد شدن، تحرک جنبشی خود را از دست می دهد، به ما اجازه می دهد که مولکول را متشکل از قطعات مستقل در نظر بگیریم.

برهمکنش پراکندگی بین مولکول های n-آلکان در رویکرد ساختاری-مکانیکی توسط تعداد مراکز برهمکنش پراکندگی تعیین می شود که در نقاط تبلور به یک مقدار محدود می رسد. در چارچوب چنین ایده‌هایی، واقعیت شناخته‌شده مدت‌ها دماهای تبلور متناوب n-آلکان‌های زوج و فرد با افزایش تعداد اتم‌های کربن (n) توضیح داده شده است (شکل 2.1).

برنج. 2.1. وابستگی اختلاف دمای ΔT جوش (1) و تبلور (2) برای اعضای همسایه یک سری n-آلکان به تعداد n اتم کربن

برای ایزومرهای فرد n-آلکان ها در p< 20 в результате расклинивающего влияния концевых СН3-групп наблюдается уменьшение числа центров дисперсионного взаимодействия в точках кристаллизации, что приводит к понижению температур кристаллизации. Для газообразных УВ, т.е., п < 4 ∆Т не определялись.

در حالت کریستالی، مولکول های n-آلکان به صورت موازی قرار گرفته اند. با افزایش دما و کاهش انرژی برهمکنش بین مولکولی، فاصله بین زنجیره های مولکولی n-آلکان ها افزایش می یابد، در حالی که جهت موازی ترجیحی باقی می ماند. در نقطه ذوب، فاصله بین زنجیره های مولکولی به طور ناگهانی تغییر می کند؛ با افزایش بیشتر دما، زنجیره های مولکولی به طور فعال از هم دور می شوند تا زمانی که مولکول ها آزادی کامل چرخش را به دست آورند. مطالعات ساختاری n-آلکان های مایع نشان می دهد که در دمای ثابت، فاصله تعادل (0.56 نانومتر) بین نزدیک ترین مولکول های n-آلکان با افزایش n کوتاه می شود که با افزایش برهمکنش های بین مولکولی همراه است.

آلکان ها در سیستم های نفتی می توانند در حالت مولکولی یا مرتبط باشند. مطالعه ای با استفاده از پراکندگی پرتو ایکس با زاویه کوچک ساختار مولکولی n-آلکان ها در حالت مایع نشان داد که ارتباط آنها در امتداد سطح مولکول ها با استفاده از نیروهای برهمکنش پراکندگی رخ می دهد، و به عنوان مثال n-هپتان، در شرایط عادی مرتبط می شود. به شکل دیسک یا صفحه با ابعاد 130-200 درجه می باشد.

هر چه دما کمتر باشد، تعداد مولکول ها در یک همبسته بیشتر است. بنابراین، در هگزادکان در دمای 20 درجه سانتیگراد (یعنی 2 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای تبلور) تعداد مولکولها در ترکیب 3 و در اکتان n در 50- درجه سانتیگراد (یعنی 6 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای تبلور) - 31 است. این با تضعیف حرکت حرارتی مولکول ها و افزایش انرژی برهمکنش مولکولی آلکان ها با افزایش طول زنجیره توضیح داده می شود.

سیکلوآلکان ها یا هیدروکربن های نفتنیک هیدروکربن های آلی حلقه ای اشباع شده هستند. اینها شامل تک حلقه ای با فرمول کلی CnH2n، دو حلقه ای - CnH2n-2، سه حلقه ای - CnH2n-4، چهار حلقه ای - CnH2n-6 است.

از نظر محتوای کل، سیکلوآلکان ها در بسیاری از روغن ها بر سایر کلاس های هیدروکربن ها غالب هستند: محتوای آنها بین 25 تا 75 درصد (وزنی) است. آنها در تمام فراکسیون های نفتی وجود دارند. معمولا محتوای آنها با سنگین تر شدن کسرها افزایش می یابد. محتوای کل هیدروکربن های نفتنیک در روغن با افزایش وزن مولکولی آن افزایش می یابد. تنها استثناء فراکسیون های نفتی است که در آنها محتوای سیکلوآلکان ها به دلیل افزایش مقدار هیدروکربن های معطر کاهش می یابد.

از هیدروکربن های تک حلقه ای موجود در نفت، عمدتاً سری های پنج و شش عضوی هیدروکربن های نفتنیک وجود دارد. توزیع نفتن‌های تک حلقه‌ای در میان فراکسیون‌های نفتی و خواص آن‌ها در مقایسه با نفتن‌های چند حلقه‌ای موجود در فراکسیون‌های با جوش متوسط ​​و بالا، بسیار کامل‌تر مورد مطالعه قرار گرفته است. فراکسیون های بنزینی با جوش کم روغن ها عمدتاً حاوی مشتقات آلکیل سیکلوپنتان و سیکلوهگزان [از 10 تا 86 درصد (جرم))] و فراکسیون های با جوش بالا حاوی پلی سیکلوآلکان ها و مونو سیکلوآلکان ها با جایگزین های آلکیل از ساختار هیدروکالون های ایزوکاربنوئید (هیدروکالبنوئید) هستند.

از نفتن های چند حلقه ای موجود در روغن ها، تنها 25 نفتن دو حلقه ای منفرد، پنج نفتن سه حلقه ای و چهار نفتن چهار حلقه ای و پنج حلقه ای شناسایی شده اند. اگر چندین حلقه نفتنیک در یک مولکول وجود داشته باشد، دومی، به عنوان یک قاعده، به یک بلوک چند حلقه ای متراکم می شود.

Bicyclanes C7-C9 اغلب در روغن هایی از نوع نفتنیک مشخص وجود دارد که محتوای آنها بسیار زیاد است. در بین این هیدروکربن ها، موارد زیر (به ترتیب نزولی محتوایی) یافت شد: بی سیکلوهپتان (پنتالان)، بی سیکلوکتان، بی سیکلوکتان، بی سیکلونونان (هیدریندان)، بی سیکلوه هپتان (نوربورنان) و نزدیکترین همولوگ آنها. از تری سیکلان های موجود در روغن ها، آلکیل پرهیدروفنانترن ها غالب هستند که در میان آنها ترکیباتی از نوع (1-4) شناسایی شده اند: R = C1, C2. R = C1-C3; R = C2-C4.

هیدروکربن رسوب کریستالیزاسیون نفت

تتراسایکلان‌های نفتی عمدتاً توسط مشتقات سیکلوپنتانوپری هیدروفنانترن - استران‌های C27-C30 (5-7) نشان داده می‌شوند:

پنتا سیکلان های نفتی شامل هیدروکربن های سری هوپان (8)، لوپان (9)، فریدلین (10) و غیره می باشند.

اطلاعات قابل اعتمادی در مورد شناسایی پلی سیکلوآلکان ها با تعداد حلقه زیاد وجود ندارد، اگرچه بر اساس تجزیه و تحلیل گروه های ساختاری و طیف جرمی، می توان وجود نفتن ها را با تعداد چرخه های بیشتر از پنج پیشنهاد کرد. بر اساس برخی داده ها، نفتن های با جوش بالا حاوی 7-8 چرخه در مولکول های خود هستند.

تفاوت در رفتار شیمیایی سیکلوآلکان ها اغلب به دلیل وجود انرژی اضافی کرنش است. بسته به اندازه چرخه، سیکلوآلکان ها به کوچک (C3، C4 - اگرچه سیکلوپروپان و سیکلوبوتان در روغن ها یافت نشد)، معمولی (C5-C7)، متوسط ​​(C8-C11) و ماکروسیکل ها (از C12 و بیشتر) تقسیم می شوند. . این طبقه بندی بر اساس رابطه بین اندازه چرخه و تنش هایی است که در آن ایجاد می شود و بر پایداری تأثیر می گذارد. سیکلوآلکان ها و مهمتر از همه، مشتقات مختلف آنها با تغییر در اندازه حلقه ها مشخص می شوند. بنابراین، هنگامی که سیکلوهپتان با کلرید آلومینیوم گرم می شود، متیل سیکلوهگزان تشکیل می شود و سیکلوهگزان در دمای 80-30 درجه سانتی گراد به متیل سیکلوپنتان تبدیل می شود. حلقه های کربنی پنج و شش عضوی بسیار راحت تر از حلقه های کوچکتر و بزرگتر تشکیل می شوند. بنابراین، مشتقات بسیار بیشتری از سیکلوهگزان و سیکلوپنتان در روغن ها نسبت به مشتقات سایر سیکلوآلکان ها یافت می شود.

بر اساس مطالعه خواص ویسکوزیته-دمای مونوسیکلو هگزان های جایگزین شده با آلکیل در یک محدوده دمایی وسیع، مشخص شد که جایگزین، با طولانی شدن، میانگین درجه ارتباط مولکول ها را کاهش می دهد. سیکلوآلکان‌ها، بر خلاف n-آلکان‌ها با تعداد اتم‌های کربن یکسان، در یک حالت مرتبط در دمای بالاتر قرار دارند.

آرن ها یا هیدروکربن های معطر ترکیباتی هستند که مولکول های آنها حاوی هیدروکربن های حلقوی با π- سیستم های جفت شده محتوای آنها در روغن از 10-15 تا 50٪ (وزنی) متغیر است. اینها شامل نمایندگان تک حلقه ای: بنزن و همولوگ های آن (تولوئن، o-، m-، p-xylene و غیره)، دو حلقه ای: نفتالین و همولوگ های آن، سه حلقه ای: فنانترن، آنتراسن و همولوگ های آنها، چهار حلقه ای: پیرن و همولوگ های آن و دیگر.

بر اساس یک تعمیم داده ها در مورد 400 روغن، نشان داده شده است که بیشترین غلظت آرن (37٪) مشخصه روغن های پایه نفتنی (نوع) و کمترین (20٪) مربوط به روغن های نوع پارافین است. در میان آرن های نفتی، ترکیباتی که حاوی بیش از سه حلقه بنزن در هر مولکول نیستند، غالب هستند. غلظت آرن‌ها در تقطیرهایی که تا دمای 500 درجه سانتیگراد می‌جوشند، معمولاً در سری ترکیبات زیر یک یا دو مرتبه کاهش می‌یابد: بنزن >> نفتالین >> فنانترن >> کریسن >> پیرن >> آنتراسن.

در زیر میانگین محتوای آرن، معمولی برای روغن های روسی انواع مختلف، از کل محتوای آرن، بر حسب درصد آمده است:

بنزن 67 پیرن 2

نفتالین 18 آنتراسن 1

فنانترن 8 عرصه دیگر 1

کریزن و بنز فلورن 3

الگوی کلی افزایش محتوای آرن ها با افزایش دمای جوش است. در عین حال، عرصه های فراکسیون های نفتی بالاتر نه با تعداد زیادی حلقه های معطر، بلکه با حضور زنجیره های آلکیل و حلقه های اشباع در مولکول ها مشخص می شود. تمام همولوگ های احتمالی C6-C9 در بخش های بنزین یافت شد. هیدروکربن‌ها با تعداد کمی حلقه‌های بنزن در میان آرن‌ها حتی در سنگین‌ترین بخش‌های نفتی غالب هستند. بنابراین، طبق داده های تجربی، تک، دو، سه، تترا و پنتاآرن به ترتیب 45-58، 24-29، 15-31، 1.5 و تا 0.1 درصد وزنی هیدروکربن های معطر در تقطیر 370 تشکیل می دهند. -535 درجه سانتی گراد از روغن های مختلف.

مونوآرن های نفتی با آلکیل بنزن ها نشان داده می شوند. مهمترین نماینده آلکیل بنزنهای نفتی با جوش بالا هیدروکربنهای حاوی حداکثر سه متیل و یک جایگزین خطی بلند در حلقه بنزن هستند. α- ساختار متیل آلکیل یا ایزوپرنوئید. جایگزین های آلکیل بزرگ در مولکول های آلکیل بنزن می توانند حاوی بیش از 30 اتم کربن باشند.

جایگاه اصلی در بین آرن های نفتی با ساختار دو حلقه ای (دیارن ها) متعلق به مشتقات نفتالین است که می تواند تا 95 درصد کل دیارن ها را تشکیل دهد و تا 8 حلقه اشباع در یک مولکول را شامل شود و جایگاه ثانویه متعلق به مشتقات بی فنیل است. و دی فنیل آلکان ها تمام آلکیل نفتالین های C11، C12 و بسیاری از ایزومرهای C13-C15 در روغن ها شناسایی شده اند. محتوای بی فنیل ها در روغن ها مرتبه ای کمتر از مقدار نفتالین ها است.

در میان نفتنودیارن ها، آسنفتن، فلورن و تعدادی از همولوگ های آن حاوی جایگزین های فلزی در موقعیت های 1-4 در روغن ها یافت شد.

تری آرن ها در روغن ها توسط مشتقات فنانترن و آنتراسن (با غلبه شدید اولی) نشان داده می شوند که می توانند حداکثر 4-5 حلقه اشباع شده در مولکول ها داشته باشند.

تتراآرن های نفتی شامل هیدروکربن های سری کریزن، پیرن، 2،3- و 3،4-بنزوفنانترن و تری فنیلن هستند.

عرصه‌های نفتی که در دمای بالای 500 درجه سانتی‌گراد می‌جوشند و با هیدروکربن‌های C20-C75 نشان داده می‌شوند، مطابق با داده‌ها (جدول 2.3) تا 39 اتم کربن در زنجیره‌های آلکیل جانبی، بین بخش‌ها توزیع می‌شوند. هیدروکربن های دوحلقه ای با دو حلقه بنزن و تا سه حلقه نفتنیک در حضور 22-40 اتم کربن در زنجیره های جانبی آلکیل در یک کسر خارج می شوند. شستشوی هیدروکربن های سه حلقه ای با سه حلقه بنزن و دو حلقه نفتنیک در بخش سبک آرن در حضور 31-48 اتم کربن در زنجیره های آلکیل جانبی امکان پذیر است. فراکسیون های معطر متوسط ​​و سنگین حاوی آرن هایی با زنجیره های جانبی کوتاه تر هستند. آرن های تک حلقه ای و دو حلقه ای با 10-20 اتم کربن در زنجیره های جانبی و سه حلقه ای با 16-30 اتم کربن در زنجیره های جانبی در بخش میانی آرن ها یافت می شوند. آرن‌ها با زنجیره‌های جانبی حتی کوتاه‌تر به عنوان بخشی از کسر سنگین آرن شسته می‌شوند.

افزایش تمایل آرن ها، به ویژه آنهایی که چند حلقه ای، به برهمکنش های مولکولی دارند، به دلیل انرژی تحریک کم در فرآیند تفکیک همولیتیک است. ترکیباتی مانند آنتراسن، پیرن، کریسن و غیره با درجه کم همبستگی تبادلی مشخص می شوند. π- اوربیتال ها و افزایش انرژی پتانسیل IMV به دلیل وقوع همبستگی تبادلی الکترون ها بین مولکول ها. آرن ها کمپلکس های مولکولی نسبتاً پایداری را با برخی ترکیبات قطبی تشکیل می دهند.

اثر متقابل π- الکترون ها در حلقه بنزن منجر به پیوندهای کربن-کربن می شوند. یک پیامد اثر صرف، خواص زیر آرن ها است:

ساختار مسطح حلقه با طول پیوند C-C (0.139 نانومتر)، که یک مقدار متوسط ​​بین یک پیوند C-C منفرد و دوگانه را اشغال می کند.

هم ارزی تمام پیوندهای C-C در بنزن های جایگزین نشده.

تمایل به واکنش‌های جایگزینی الکتروفیلیک پروتون در گروه‌های مختلف در مقایسه با مشارکت در واکنش‌های اضافه در پیوندهای چندگانه.

هیدروکربن های هیبرید (سرزین ها) هیدروکربن هایی با ساختار مخلوط هستند: پارافین-نفتنیک، پارافین-آروماتیک، نفتن-آروماتیک. اساساً اینها آلکانهای جامد با مخلوطی از هیدروکربنهای با زنجیره بلند حاوی سیکلان یا هسته آروماتیک هستند. آنها جزء اصلی ذخایر پارافین در فرآیندهای تولید و آماده سازی روغن هستند.

جدول 2.3.

توزیع آرن هایی که در دمای بالای 500 درجه سانتیگراد می جوشند توسط کسرهای قطران

2.2 ترکیبات هتروآلی

ترکیبات ناهموارگانیک (حاوی گوگرد، اکسیژن و نیتروژن) با ساختارها و وزن‌های مولکولی مختلف به نسبت‌های مختلف در بخش‌های تقطیر و باقیمانده روغن وجود دارند. مطالعه ماهیت و ترکیبات ترکیبات ناهم آلی با مولکولی بالا که بخش اصلی آن مواد رزین-آسفالتین است به ویژه دشوار است. به لطف جفت‌های تک الکترون‌ها، هترواتم‌های گوگرد، اکسیژن و نیتروژن می‌توانند به‌عنوان مرکز هماهنگ‌کننده در شکل‌گیری همکاران در سیستم‌های نفتی عمل کنند.

ترکیبات حاوی گوگرد به نماینده ترین گروه از اجزای هترواتمی سیستم های میعانات گازی و نفت تعلق دارند. محتوای کل گوگرد در سیستم های نفت و گاز بسیار متفاوت است: از صدم درصد تا 6-8٪ (وزنی) یا بیشتر. محتوای بالای گوگرد کل برای میعانات گازی آستاراخان، کاراچاگاناک (0.9٪) و سایر میادین معمولی است. محتوای ترکیبات حاوی گوگرد در برخی روغن ها به 40 درصد (وزنی) و بالاتر می رسد، در برخی موارد روغن تقریباً به طور کامل از آنها تشکیل شده است. برخلاف سایر هترواتم ها که عمدتاً در CAB متمرکز شده اند، بخش قابل توجهی از گوگرد در بخش های تقطیر موجود است. به عنوان یک قاعده، محتوای گوگرد در کسرهای مستقیم با افزایش نقطه جوش آنها و میزان کل گوگرد روغن اصلی افزایش می یابد.

مقادیر ناچیزی از ترکیبات معدنی حاوی گوگرد (گوگرد عنصری و سولفید هیدروژن) در سیستم‌های نفت و گاز وجود دارند؛ همچنین می‌توانند به عنوان محصولات ثانویه از تجزیه سایر ترکیبات حاوی گوگرد در دماهای بالا در طی فرآیندهای تقطیر و فرآوری مخرب تشکیل شوند. از میان ترکیبات حاوی گوگرد موجود در نفت، موارد زیر شناسایی شده است (طبق گزارش موسسه شیمی نفت، شعبه تفلیس، شعبه سیبری، آکادمی علوم روسیه).

تیول های آلیفاتیک، آلی سیکلیک و آروماتیک (مرکاپتان ها) R-SH:

С6Н5Сn H2n+1SH Сn H2n+1 С6Н5SH C10H7SH

آرنو آلکانوتیول ها تیونفتول ها

2. تیواسترها (سولفیدها) از انواع اصلی زیر:

S-R" C6H5-S-C6H5

تیالکان ها، تیالکن ها، تیالکین ها دی آریل سولفیدها

تیاسیکلوآلکان ها آلکیلاریل سولفید آریلتی آلکان ها

(R, R" - جایگزین های هیدروکربنی آلیفاتیک اشباع و غیر اشباع).

دی آلکیل دی سولفید R-S-S-R، که در آن R، R جایگزین آلکیل، سیکلوآلکیل یا آریل هستند.

تیوفن ها و مشتقات آنها که مهمترین آنها آرنوتیوفن های زیر است:

آلکیل بنزوتیوفن ها آلکیل بنزونفتوتیوفن ها آلکیل دی بنزوتیوفن ها

توزیع گروه های مختلف ترکیبات حاوی گوگرد در روغن ها و فراکسیون های نفتی تابع الگوهای زیر است.

تیول‌ها تقریباً در تمام نفت‌های خام، معمولاً در غلظت‌های کم یافت می‌شوند و 2 تا 10 درصد (وزنی) از کل محتوای ترکیبات حاوی گوگرد را تشکیل می‌دهند. میعانات گازی عمدتاً حاوی مرکاپتان های آلیفاتیک C1-C3 هستند. برخی از نفت ها و میعانات گازی و فراکسیون های آن ها کنسانتره طبیعی مرکاپتان ها هستند که نمونه هایی از آن ها بخش های بنزینی میدان فوق العاده غول پیکر خزر است. کسر 40-200 درجه سانتی گراد از میعانات گازی از میدان اورنبورگ، حاوی 1.24٪ (وزنی) گوگرد کل، از جمله 0.97٪ مرکاپتان. فراکسیون نفت سفید سبک 120-280 درجه سانتیگراد روغن تنگیز حاوی 70-45 درصد گوگرد مرکاپتان از کل ترکیبات حاوی گوگرد. در عین حال، ذخایر تیول های طبیعی موجود در مواد اولیه هیدروکربنی منطقه خزر با سطح تولید جهانی آنها به روش مصنوعی مطابقت دارد. تیول های طبیعی مواد خام امیدوارکننده ای برای سنتز آفت کش ها (بر اساس تریازین های متقارن) و بوی دادن به گازهای مایع هستند. تقاضای آینده روسیه برای تیول ها برای بو دادن در حال حاضر 6 هزار تن در سال است.

تیواسترها تا 27 درصد از مقدار ترکیبات حاوی گوگرد در نفت خام و تا 50 درصد در فراکسیون های میانی را تشکیل می دهند؛ در نفت گازهای خلاء سنگین میزان سولفید کمتر است. روشهای جداسازی سولفیدهای نفت بر اساس توانایی آنها در تشکیل ترکیبات پیچیده از نوع گیرنده دهنده - به دلیل انتقال جفت تک الکترونهای اتم گوگرد به مدار آزاد گیرنده است. هالیدهای فلزی، هالوآلکیل و هالوژن ها می توانند به عنوان گیرنده الکترون عمل کنند. متأسفانه واکنش های کمپلکس با سولفیدهای نفت به صورت انتخابی انجام نمی شود. سایر اجزای هترواتمی روغن نیز ممکن است در تشکیل کمپلکس ها شرکت کنند.

دی آلکیل دی سولفیدها در نفت خام یافت نشده اند، آنها معمولاً در طی اکسیداسیون مرکاپتان ها در شرایط ملایم تشکیل می شوند و بنابراین در بنزین (تا 15٪) وجود دارند. سهم اصلی ترکیبات حاوی گوگرد در روغن ها گوگرد موسوم به "باقیمانده" است که با روش های استاندارد تعیین نمی شود. ترکیب آن تحت سلطه تیوفن ها و مشتقات آنها است، بنابراین قبلاً گوگرد "باقیمانده" را "تیوفن" می نامیدند، اما با استفاده از طیف سنجی جرمی یون منفی، سولفوکسیدها، سولفون ها و دی سولفان قبلاً شناسایی نشده بودند در آن کشف شدند. در فراکسیون های بنزینی، محتوای مشتقات تیوفن کم است، در فراکسیون های متوسط ​​و به ویژه با جوش زیاد به 50 تا 80 درصد کل ترکیبات حاوی گوگرد می رسد. محتوای نسبی مشتقات تیوفن، به عنوان یک قاعده، با درجه معطر بودن سیستم نفتی مطابقت دارد. مشکلاتی که هنگام جداسازی ترکیبات حاوی گوگرد (به ویژه از فراکسیون های با جوش بالا) به وجود می آیند، به دلیل شباهت خواص شیمیایی آرن ها و تیوفن ها ایجاد می شوند. شباهت رفتار شیمیایی آنها به دلیل معطر بودن تیوفن است که در نتیجه گنجاندن یک هترواتم گوگرد در π- سیستم الکترونیکی به یک سکست معطر. نتیجه این افزایش تمایل تیوفن های نفتی به برهمکنش های بین مولکولی شدید است.

در میان آنها، مواد اسیدی و خنثی به طور سنتی متمایز می شوند. اجزای اسیدی شامل اسیدهای کربوکسیلیک و فنل ها هستند. ترکیبات حاوی اکسیژن خنثی توسط کتون ها، انیدریدهای اسید و آمیدها، استرها، مشتقات فوران، الکل ها و لاکتون ها نشان داده می شوند.

وجود اسیدها در روغن ها مدت ها پیش به دلیل فعالیت شیمیایی بالای آنها در مقایسه با هیدروکربن ها کشف شد. تاریخچه کشف آنها در نفت به شرح زیر است. هنگام تولید نفت سفید با کیفیت بالا برای اهداف روشنایی، آن را با قلیایی (تصفیه اسیدی-بازی) درمان کردند و تشکیل موادی با قابلیت امولسیون کنندگی بالا مشاهده شد. متعاقباً معلوم شد که امولسیفایرها نمک های سدیم اسیدهای موجود در بخش های تقطیر هستند. استخراج با محلول های آبی و الکلی قلیاها هنوز یک روش کلاسیک برای استخراج اجزای اسیدی از روغن ها است. در حال حاضر، روش‌های جداسازی اسیدها و فنل‌ها نیز بر اساس برهمکنش گروه‌های عاملی آن‌ها (کربوکسیل و هیدروکسیل) با مقداری معرف است.

کربوکسیلیک اسیدها بیشترین مطالعه شده از ترکیبات نفتی حاوی اکسیژن هستند. محتوای اسیدهای نفتی بر حسب کسری با توجه به وابستگی شدید متفاوت است، که حداکثر آن، به عنوان یک قاعده، بر روی کسرهای نفت سبک و متوسط ​​است. انواع مختلفی از اسیدهای نفتی با استفاده از کروماتوگرافی - طیف سنجی جرمی شناسایی شدند. اکثر آنها تک باز (RCOOH) هستند، که در آن R می تواند تقریباً هر قطعه ای از هیدروکربن ها و ترکیبات نفتی ناهموارگانیک باشد. مدتهاست که ذکر شده است که ترکیبات گروهی اسیدها و روغنها با یکدیگر مطابقت دارند: اسیدهای آلیفاتیک در روغنهای متان غالب هستند، اسیدهای نفتنیک و نفتنوآروماتیک در روغنهای نفتنیک غالب هستند. اسیدهای آلیفاتیک از C1 تا C25 با ساختار خطی و برخی با ساختار منشعب کشف شدند. علاوه بر این، در اسیدهای نفتی، نسبت اسیدهای آلکانوئیک و شاخه‌دار با نسبت هیدروکربن‌های مربوطه در روغن‌ها منطبق است.

اسیدهای آلیفاتیک عمدتاً با اسیدهای آلکانوئیک n نشان داده می شوند. از اسیدهای شاخه دار، آنهایی که حاوی یک جایگزین متیل در زنجیره اصلی هستند، رایج تر هستند. تمام ایزومرهای پایین تر از این نوع تا C7 در روغن ها یافت می شوند. گروه مهم دیگری از اسیدهای آلیفاتیک، اسیدهای با ساختار ایزوپرنوئید هستند که در میان آنها اسید پرستانیک (C19) و اسید فیتانیک (C20) غالب هستند.

اسیدهای نفتی آلی سیکلیک (نفتنیک) اسیدهای مونو سیکلوکربوکسیلیک هستند - مشتقات سیکلوپنتان و سیکلوهگزان. حلقه های چند حلقه ای می توانند حداکثر دارای 5 حلقه باشند (داده های روغن کالیفرنیا). گروه‌های COOH در مولکول‌های اسید مونوسیکلیک مستقیماً به حلقه متصل هستند یا در انتهای جانشین‌های آلیفاتیک قرار دارند. می تواند تا سه جایگزین (اغلب متیل) در یک حلقه وجود داشته باشد که رایج ترین موقعیت های آنها 1، 2 است. 13; 1، 2، 4; 1، 1، 3 و 1، 1، 2، 3.

مولکول های اسیدهای تری، تترا و پنتا سیکلیک جدا شده از روغن ها عمدتاً از حلقه های سیکلوهگزان متراکم شده با هم ساخته می شوند.

وجود اسیدهای نفتنیک هگزاسیکلیک با حلقه های سیکلوهگزان در روغن ها ثابت شده است. اسیدهای معطر موجود در روغن ها با اسید بنزوئیک و مشتقات آن نشان داده می شوند. بسیاری از سری های همولوگ از اسیدهای نفتنوآروماتیک چند حلقه ای در روغن ها و اسیدهای استروئیدی تک آروماتیک در روغن سموتلر شناسایی شدند.

از بین ترکیبات حاوی اکسیژن، اسیدهای نفتی با بیشترین فعالیت سطحی مشخص می شوند. مشخص شده است که فعالیت سطحی روغن های کم رزین و رزین بالا پس از حذف اجزای اسیدی (اسیدها و فنل ها) از آنها به طور قابل توجهی کاهش می یابد. همانطور که با مطالعه خواص رئولوژیکی آنها نشان داده شده است، اسیدهای قوی در تشکیل پیوندهای نفتی شرکت می کنند.

فنل ها بسیار بدتر از اسیدها مورد مطالعه قرار گرفته اند. محتوای آنها در روغن های میدان های سیبری غربی بین 40 تا 900 میلی گرم در لیتر است. در روغن های سیبری غربی، غلظت فنل در سری C6 افزایش می یابد<С7 << С8<С9. В нефтях обнаружены фенол, все крезолы, ксиленолы и отдельные изомеры С9. Установлено, что соотношение между фенолами и алкилфенолами колеблется в пределах от 1: (0,3-0,4) до 1: (350-560) и зависит от глубины залегания и возраста нефти. В некоторых нефтях идентифицирован β- نفتول پیشنهاد شده است که ترکیباتی مانند o-phenylphenols وجود دارند که در روغن ها به دلیل تمایل به تشکیل پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی در حالت متصل هستند. هنگام مطالعه ظرفیت آنتی اکسیدانی اجزای ترکیبات نفتی ناهم آلی، مشخص شد که کنسانتره ترکیبات فنلی فعال ترین بازدارنده های طبیعی هستند.

در ترکیبات حاوی اکسیژن خنثی روغن‌های کالیفرنیایی، همه ساده‌ترین کتون‌های آلکیل C3-C6، استوفنون و مشتقات نفتنو و آرن آن، فلورنون و نزدیک‌ترین همولوگ‌های آن یافت شدند. بازده کنسانتره کتون از روغن سموتلر که عمدتاً از کتون های دی آلکیل تشکیل شده است، 0.36 درصد است، در حالی که درجه استخراج کتون تنها 20 درصد است که نشان دهنده وجود کتون هایی با وزن مولکولی بزرگ است که با استفاده از این روش قابل استخراج نیستند. هنگام مطالعه کتون‌ها در روغن‌های سیبری غربی، مشخص شد که آنها حاوی کتون‌های C19-C32 هستند که در روغن‌های متان کتون‌های آلیفاتیک غالب و در روغن‌های نفتنیک سیکلان و جایگزین‌های آروماتیک وجود دارد.

می‌توان فرض کرد که روغن‌ها حاوی الکل‌هایی در حالت آزاد هستند؛ وقتی به هم متصل شوند، بخشی از استرها را تشکیل می‌دهند. از میان ترکیبات نفتی ناهمآلی، تمایل ترکیبات حاوی اکسیژن برای انجام برهمکنش‌های بین مولکولی شدید بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته است.

مطالعه ترکیبات حاوی نیتروژن از دو طریق امکان پذیر است - مستقیماً در نفت خام و پس از جداسازی و جداسازی آنها. روش اول مطالعه ترکیبات حاوی نیتروژن را در حالتی نزدیک به طبیعی امکان پذیر می کند، اما ممکن است به دلیل غلظت کم این ترکیبات، خطاهای محسوسی رخ دهد. راه دوم کاهش چنین خطاهایی را ممکن می سازد، اما در فرآیند قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی با روغن در هنگام جداسازی و جداسازی، تغییر در ساختار آنها امکان پذیر است. مشخص شده است که ترکیبات حاوی نیتروژن در روغن عمدتاً توسط ترکیبات حلقوی نشان داده می شوند. ترکیبات حاوی نیتروژن آلیفاتیک فقط در محصولات پالایش نفت مخرب یافت می شود که در آن آنها در نتیجه تخریب هتروسیکل های نیتروژن تشکیل می شوند.

تمام ترکیبات نفتی حاوی نیتروژن معمولاً مشتقات عملکردی آرن ها هستند و بنابراین توزیع وزن مولکولی مشابه آنها دارند. با این حال، برخلاف آرن ها، ترکیبات حاوی نیتروژن در فراکسیون های روغنی با جوش بالا متمرکز شده و بخشی جدایی ناپذیر از CAB هستند. تا 95 درصد از اتم های نیتروژن موجود در روغن در رزین ها و آسفالتین ها متمرکز شده اند. پیشنهاد شده است که در طول جداسازی رزین‌ها و آسفالتین‌ها، حتی ترکیبات حاوی نیتروژن با وزن مولکولی نسبتاً کم نیز به صورت کمپلکس‌های دهنده-گیرنده با آنها رسوب می‌کنند.

مطابق با طبقه بندی پذیرفته شده اسید-باز، ترکیبات حاوی نیتروژن به بازهای نیتروژن دار و ترکیبات خنثی تقسیم می شوند.

بازهای حاوی نیتروژن ظاهراً تنها حامل خواص اساسی در بین اجزای سیستم های نفتی هستند. نسبت بازهای حاوی نیتروژن در روغن تیتر شده با اسید پرکلریک در محیط اسید استیک از 10 تا 50 درصد متغیر است. در حال حاضر، بیش از 100 آنالوگ آلکیل و آرن تغلیظ شده پیریدین، کینولین و سایر بازها در روغن ها و فرآورده های نفتی شناسایی شده است.

ترکیبات حاوی نیتروژن به شدت پایه توسط پیریدین ها و مشتقات آنها نشان داده می شوند:

ترکیبات حاوی نیتروژن با بازی ضعیف شامل آنیلین ها، آمیدها، ایمیدها و مشتقات N-سیکلوآلکیل هستند که دارای گروه های آلکیل، سیکلوآلکیل و فنیل به عنوان جایگزین روی حلقه پیرول هستند:

مشتقات پیریدین اغلب در روغن‌های خام و تقطیرهای مستقیم یافت می‌شوند. با افزایش نقطه جوش فراکسیون ها، محتوای ترکیبات حاوی نیتروژن معمولاً افزایش می یابد و ساختار آنها تغییر می کند: اگر پیریدین ها در فراکسیون های سبک و متوسط ​​غالب باشند، مشتقات پلی آروماتیک آنها در فراکسیون های سنگین تر غالب هستند و آنیلین ها وجود دارند. به میزان بیشتری در محصولات پردازش حرارتی در دماهای بالا. در فراکسیون های سبک، بازهای نیتروژنی غالب هستند و در فراکسیون های سنگین، به طور معمول، ترکیبات حاوی نیتروژن خنثی غالب هستند.

ترکیبات حاوی نیتروژن خنثی که حاوی هترواتم های غیر از اتم نیتروژن در مولکول های خود نیستند و از نفت جدا شده اند عبارتند از: ایندول ها، کاربازول ها و مشتقات نفتنی و حاوی گوگرد آنها:

ترکیبات حاوی نیتروژن خنثی هنگامی که جدا می شوند، با ترکیبات حاوی اکسیژن ترکیب می شوند و همراه با بازهای حاوی نیتروژن استخراج می شوند.

همراه با ترکیبات تک عملکردی ذکر شده، ترکیبات نیتروژن دار زیر در روغن ها شناسایی شده است:

پلی آروماتیک با دو اتم نیتروژن در مولکول:

ترکیبات دارای دو هترواتم (نیتروژن و گوگرد) در یک حلقه - تیازول ها و بنزوتیازول ها و همولوگ های آلکیل و نفتنیک آنها:

ترکیبات با دو هترواتم نیتروژن و گوگرد در حلقه های مختلف: آلکیل حاوی تیوفن، سیکلوآلکیلندول ها و کاربازول ها.

ترکیبات دارای یک گروه کربونیل روی یک هتروسیکل حاوی نیتروژن، مانند پیپریدون ها و کینولون ها:

پورفیرین ها ساختار پورفیرین ها که ترکیبات پیچیده ای با وانادیل VO، نیکل و آهن هستند، در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

اهمیت ترکیبات نفتی حاوی نیتروژن به عنوان سورفکتانت های طبیعی بسیار زیاد است؛ آنها به همراه CAB تا حد زیادی فعالیت سطحی در فصل مشترک مایع و توانایی مرطوب کنندگی روغن را در فصل مشترک سنگ-روغن، فلز-روغن تعیین می کنند. ترکیبات حاوی نیتروژن و مشتقات آنها - پیریدین ها، هیدروکسی پیریدین ها، کینولین ها، هیدروکسی کینولین ها، ایمیدازولین ها، اگزازولین ها و غیره - سورفکتانت های طبیعی محلول در روغن هستند که دارای خواص بازدارندگی در برابر خوردگی فلز در هنگام تولید، حمل و نقل و تصفیه روغن هستند. چنین ترکیبات نفتی حاوی نیتروژن مانند همولوگ های پیرول، ایندول، کاربازول، تیازول ها و آمیدها با خواص فعال سطح ضعیف تر مشخص می شوند.

مواد رزین آسفالتین (CAB). یکی از معرف ترین گروه های ترکیبات نفتی با وزن مولکولی بالا هترو آلی CAB است. ویژگی های مشخصه CAB - وزن مولکولی قابل توجه، وجود هترو عناصر مختلف در ترکیب آنها، قطبیت، پارامغناطیس، تمایل زیاد به تشدید و ارتباط مغناطیسی، پراکندگی چندگانه و تجلی خواص پراکنده کلوئیدی برجسته - به این واقعیت کمک می کند که روش ها معمولاً استفاده شده در تجزیه و تحلیل مشخص شد که برای مطالعه آنها اجزای کم جوش نامناسب هستند. با در نظر گرفتن مشخصات شی مورد مطالعه، Sergienko S.R. بیش از 30 سال پیش، او شیمی ترکیبات نفتی با مولکولی بالا را به عنوان شاخه ای مستقل از شیمی نفت معرفی کرد و با کارهای اساسی خود سهم عمده ای در توسعه آن داشت.

تا دهه 70-60، محققان مشخصات فیزیکوشیمیایی CAB را تعیین کردند (برخی از آنها در جدول 2.4 آورده شده است) و سعی کردند فرمول ساختاری میانگین مولکول آسفالتین ها و رزین ها را بر اساس داده های آنالیز ساختاری ابزاری ارائه دهند.

امروز نیز تلاش های مشابهی در حال انجام است. مقادیر ترکیب عنصری، وزن‌های مولکولی متوسط، چگالی، حلالیت و غیره برای نمونه‌های CAB روغن‌های مختلف داخلی و خارجی، که در محدوده‌های قابل‌توجهی متفاوت است، تنوع روغن‌های طبیعی را منعکس می‌کند. بیشتر هترو عناصر موجود در روغن و تقریباً تمام فلزات در رزین ها و آسفالتین ها متمرکز شده اند.

نیتروژن موجود در CAB عمدتاً در بخش های هتروآروماتیک از انواع پیریدین (پایه)، پیرول (خنثی) و پورفیرین (مجموعه فلزی) یافت می شود. گوگرد بخشی از هتروسیکل ها (تیوفن، تیاسیکلان، تیازول)، گروه های تیول و پل های سولفیدی است که مولکول ها را به هم متصل می کنند. اکسیژن موجود در رزین ها و آسفالتین ها به شکل گروه های هیدروکسیل (فنولی، الکلی)، کربوکسیل، اتر (لاکتون ساده، پیچیده)، کربونیل (کتون، کینون) و حلقه های فورانی ارائه می شود. تناظر خاصی بین وزن مولکولی آسفالتین ها و محتوای هترو المان ها وجود دارد (شکل 2.2).

اجازه دهید سطح فعلی ایده ها در مورد CAB را مشخص کنیم. ین به ماهیت جهانی آسفالتین‌ها به‌عنوان ترکیبی از منابع طبیعی کربن، نه تنها کاستوبیولیت‌ها (نفت‌ها و سوخت‌های جامد)، بلکه سنگ‌های رسوبی و شهاب‌سنگ‌ها اشاره می‌کند.

بر اساس طبقه بندی منابع طبیعی با پایه هیدروکربنی که توسط ابراهیم پیشنهاد شده است، روغن ها شامل آنهایی هستند که تا 35-40٪ (وزنی) CAB دارند، و آسفالت های طبیعی و قیرها حاوی حداکثر 60-75٪ (وزنی) CAB هستند. با توجه به سایر داده ها - تا 42-81٪. در مقایسه با اجزای سبکتر روغن، معیار طبقه بندی آنها به گروههایشان شباهت ساختار شیمیایی آنها بود، معیار ترکیب ترکیبات در کلاسی به نام CAB، شباهت آنها در حلالیت در یک حلال خاص است. هنگامی که بقایای نفت و روغن در معرض مقادیر زیادی اتر نفتی و آلکان‌های کم جوش قرار می‌گیرند، موادی به نام آسفالتین‌ها که در آرن‌های پایین‌تر محلول هستند، رسوب می‌کنند و اجزای دیگر - مالتن‌ها، متشکل از بخش هیدروکربنی و رزین‌ها، حل می‌شوند.

برنج. 2.2. وابستگی وزن مولکولی آسفالتین ها (M) به میانگین کل عناصر هترو (O+N+S) در روغن های Safanya (1)، Cerro Negro (2)، Boscan (4)، Batiraman (5) و Arab. میادین نفت سبک (3).

طرح‌های مدرن جداسازی نفت سنگین بر اساس تکنیک‌های کلاسیکی است که اولین بار توسط مارکوسون پیشنهاد شد. مواد نامحلول در دی سولفید کربن و سایر حلال ها به عنوان کربوئید طبقه بندی می شوند. موادی که فقط در دی سولفید کربن محلول هستند و توسط تتراکلرید کربن رسوب می کنند، کاربن نامیده می شوند. کربوئیدها و کاربن ها، به عنوان یک قاعده، در ترکیب محصولات سنگین پالایش نفت مخرب به مقدار چند درصد یافت می شوند و در زیر به طور جداگانه مورد بحث قرار خواهند گرفت. آنها عملاً در ترکیب نفت خام و در باقی مانده های پالایش نفت اولیه وجود ندارند.

خواص آسفالتین های جدا شده نیز به حلال بستگی دارد. نتیجه تفاوت در ماهیت و خواص حلال ها این است که وزن مولکولی آسفالتین های روغن های عربی هنگام حل شدن در بنزن به طور متوسط ​​2 برابر بیشتر از تتراهیدروفوران است. (جدول 2. 5).

جدول 2.5

حلال پارامتر حلال دی الکتریک گشتاور دوقطبی، دی الکتریک نفوذپذیری

Tetrahydrofuran 9.1 7.58 1.75

بنزن 9.2 2.27 0

در فرآیند توسعه ایده ها در مورد ساختار و ماهیت CAB های نفتی، دو مرحله اصلی را می توان تشخیص داد که با ایده کلی یک ساختار پراکنده کلوئیدی مرتبط است، اما در رویکرد روش شناختی برای ارزیابی ساختار یک عنصر متفاوت است. از ساختار کلوئیدی در مرحله اول - مرحله ایده های شیمیایی در مورد ساختار مولکول های CAB - یک رویکرد شیمیایی استاندارد برای شناسایی ساختار یک ترکیب ناشناخته استفاده شد. پس از تعیین وزن مولکولی، ترکیب عنصری و فرمول ناخالص مولکول های رزین ها و آسفالتین ها، CnH2n-zNpSgOr. سپس مقدار z محاسبه شد. برای رزین ها 40-50 بود، برای آسفالتین ها - 130-140. یک مثال معمولی از نتایج چنین مطالعاتی برای نمونه های CAB روغن های مختلف داخلی و خارجی در جدول ارائه شده است. 2.4. (جدول 1.4 را ببینید). همانطور که مشاهده می شود، آسفالتین ها با رزین های یک منبع به دلیل محتوای بیشتر کربن و فلزات و نسبت کمتر هیدروژن، اندازه های بزرگتر هسته های پلی آروماتیک، و همچنین طول متوسط ​​کوتاه تر جایگزین های آلیفاتیک بزرگ و تعداد کمتری از رزین ها متفاوت هستند. قطعات غیر حلقوی به طور مستقیم با هسته های معطر متراکم شده اند.

مرحله دوم را می توان به عنوان مرحله توسعه ایده های فیزیکی در مورد ساختار آسفالتین ها و تجزیه و تحلیل دلایلی که تمایل آسفالتین ها به تداعی را تعیین می کند، مشخص کرد. در واقع، توضیح وابستگی وزن مولکولی به شرایط تعیین (نگاه کنید به جدول 2.5)، و همچنین وابستگی خطی آن به اندازه ذرات آسفالتین (شکل 1.5)، در چارچوب ایده های کیفی جدید در مورد ساختار امکان پذیر شد. از آسفالتین ها

در سال 1961 T. Yen مدل به اصطلاح پشته ای ساختار آسفالتین ها از نوع "صفحه به صفحه" را پیشنهاد کرد. این مدل نه بر اساس نیاز به مطابقت آن با پارامترهای ساختاری محاسبه‌شده ترکیب آسفالتین‌ها، بلکه بر اساس امکان اساسی جهت‌گیری موازی صفحه قطعات پلی آروماتیک مولکول‌های مختلف است. ترکیب آنها در نتیجه بین مولکولی ( π - π, دهنده-پذیرنده، و غیره) برهمکنش ها با تشکیل ساختارهای انباشته لایه ای رخ می دهد (اصطلاح "انباشته شدن" در زیست شناسی مولکولی برای نشان دادن آرایش پشته مانند مولکول ها بر روی دیگری به کار می رود).

برنج. 2.5. همبستگی بین اندازه ذرات آسفالتین (D) و وزن مولکولی آنها (M)

بر اساس مدل ین بر اساس داده های پراش اشعه ایکس، آسفالتین ها ساختار کریستالی دارند و ساختارهایی با قطر 0.9-1.7 نانومتر از 4-5 لایه با فاصله 0.36 نانومتر از هم هستند. اندازه ساختارهای انباشته نرمال به صفحه صفحات معطر 1.6-2.0 نانومتر است (شکل 2.6). خطوط مستقیم مولکول های پلی آروماتیک مسطح را نشان می دهند و خطوط شکسته قطعات اشباع شده مولکول ها را نشان می دهند. قطعات پلی آروماتیک توسط هسته های نسبتاً کوچک، اغلب نه بیشتر از چهار حلقه ای، نشان داده می شوند. از میان قطعات آلیفاتیک، رایج ترین گروه های آلکیل کوتاه C1-C5، عمدتاً متیل هستند، اما آلکان های شاخه دار خطی حاوی 10 اتم کربن یا بیشتر نیز وجود دارند. مولکول های CAB همچنین حاوی ساختارهای اشباع چند حلقه ای با 1-5 حلقه متراکم، عمدتاً بی سیکلان ها هستند.

در چارچوب مدل ین، وابستگی فوق الذکر وزن مولکولی آسفالتین ها به شرایط جداسازی و ماهیت حلال به راحتی توسط ارتباطی که چندین سطح از سازماندهی ساختاری آسفالتین ها را فرض می کند توضیح داده می شود: حالت پراکنده مولکولی ( I) که در آن آسفالتین ها به صورت لایه های جداگانه یافت می شوند. حالت کلوئیدی (II)، که نتیجه تشکیل ساختارهای انباشته با اندازه های مشخصه است. یک حالت پایدار جنبشی پراکنده (III)، که در هنگام تجمع ساختارهای انباشته ایجاد می شود، و یک حالت جنبشی ناپایدار پراکنده (IV)، همراه با انتشار یک رسوب.

برنج. 2.6. مدل جن از ساختار آسفالتین ها

اونگر اف.جی. دیدگاه اصلی را در مورد روند ظهور و وجود CAB در نفت بیان کرد. روغن‌ها و سیستم‌های روغن حاوی CAB، به نظر او، راه‌حل‌های مرتبط با پارامغناطیس ناپایدار ترمودینامیکی هستند. هسته‌های مرتبط با چنین محلول‌هایی توسط آسفالتین‌ها تشکیل می‌شوند که رادیکال‌های آزاد پایدار در آن‌ها موضعی می‌شوند و لایه‌های حل‌پذیری اطراف هسته‌ها از مولکول‌های رزین دیامغناطیس تشکیل شده‌اند. برخی از مولکول های رزین دیامغناطیس قادر به انتقال به حالت سه گانه برانگیخته و همولیز هستند. بنابراین، رزین ها منبع بالقوه آسفالتین هستند، که توضیح می دهد آنچه توسط L.G. Gurvich ذکر شده است. سهولت تبدیل رزین ها به آسفالتین

بنابراین، تازگی ایده های ارائه شده با تأیید نقش ویژه تعاملات مبادله ای در تبیین ماهیت CAB همراه است. برخلاف مدل انفجار، ایده ساختار متقارن مرکزی ذره CAB در حال توسعه است. اولین بار توسط D. Pfeiffer و R. Saal که یک مدل استاتیک برای ساختار واحد ساختاری آسفالتین ها ارائه کردند، فرض شد. بر اساس آن، هسته واحد ساختاری توسط هیدروکربن های چند حلقه ای با وزن مولکولی بالا تشکیل شده و توسط اجزایی با درجه آروماتیک بودن به تدریج کاهش می یابد. Neumann G. تاکید کرد که تبدیل گروه های قطبی به واحد ساختاری و رادیکال های هیدروکربنی به بیرون، که مطابق با قاعده برابری قطبیت مطابق با Rehbinder است، از نظر انرژی مفید است.

پورفیرین ها نمونه های معمولی از ترکیبات پیچیده نفتی هستند. پورفیرین ها با وانادیوم به عنوان مرکز هماهنگی (به شکل وانادیل) یا نیکل (نگاه کنید به 11). وانادیل پورفیرین‌های نفتی عمدتاً همولوگ‌های دو سری هستند: پورفیرین‌های جایگزین آلکیل با تعداد کل اتم‌های کربن متفاوت در جانشین‌های جانبی حلقه پورفین و پورفیرین‌هایی با یک حلقه سیکلوپنتن اضافی. مجتمع های پورفیرین فلزی در قیرهای طبیعی تا 1 میلی گرم در 100 گرم و در روغن های با ویسکوزیته بالا - تا 20 میلی گرم در 100 گرم روغن وجود دارد. هنگام مطالعه ماهیت توزیع کمپلکس‌های پورفیرین فلزی بین بخش‌های تشکیل‌دهنده مالیات بر ارزش افزوده با استفاده از روش‌های استخراج و کروماتوگرافی ژل، مشخص شد که 40 درصد وانادیل پورفیرین‌ها در ذرات پراکنده (تقریباً به طور مساوی در ترکیب هسته و لایه حل‌شوندگی) متمرکز شده‌اند. ) و بقیه آنها و نیکل پورفیرین ها در محیط پراکنده موجود هستند.

وانادیل پورفیرین های موجود در آسفالتین ها سهم قابل توجهی در فعالیت سطحی روغن ها دارند، در حالی که فعالیت سطحی ذاتی آسفالتین ها کم است. بنابراین، مطالعه روی روغن‌های باشکریا نشان داد که کشش سطحی روغن‌ها در سطح مشترک با آب به شدت با محتوای وانادیل پورفیرین‌ها در آنها همبستگی دارد، در حالی که ضریب همبستگی با محتوای آسفالتین در آنها نسبتاً کم است (شکل 2.7). .

تأثیر متالپورفیرین ها بر ساختار پراکنده نفت و شرایط انتقال فاز در سیستم های نفتی به میزان کمتری مورد مطالعه قرار گرفته است. شواهدی از تأثیر منفی آنها، همراه با سایر اجزای هترواتمی، بر فرآیندهای کاتالیزوری پالایش نفت وجود دارد. علاوه بر این، آنها باید به شدت بر سینتیک و مکانیسم انتقال فاز در SDS تأثیر بگذارند.

برنج. 2.7. ایزوترم کشش سطحی a در مرز آب:

الف - محلول های بنزن آسفالتین ها: 1- آسفالتین ها با پورفیرین ها. 2-5 - آسفالتین ها به عنوان پورفیرین به ترتیب پس از یک، پنج، هفت، سیزده استخراج حذف می شوند. ب - روغن های باشکری

2.3 ریز عناصر

در ابتدا، ژئوشیمی دانان ترکیب ریز عناصر نفت را به منظور جست و جوی شواهدی از نظریه های مختلف در مورد منشاء نفت و مطالعه الگوهای مهاجرت میادین نفتی مورد مطالعه قرار دادند. آنها مجموعه گسترده ای از داده های تجربی در مورد توزیع کمی و کیفی عناصر در روغن ها را جمع آوری کرده اند که متأسفانه، سیستماتیک کردن آنها دشوار است. بعدها، فن‌آوران شیمی به چنین تحقیقاتی علاقه نشان دادند، زیرا اثرات نامطلوب فلزات بر فرآیندهای پالایش نفت و خواص عملیاتی فرآورده‌های نفتی مشخص شد و استخراج برخی از عناصر، به‌ویژه وانادیوم، از نفت اهمیت صنعتی پیدا کرد. بدین ترتیب میزان وانادیم و نیکل در تعدادی از نمونه‌های قیر شرق حوضه خزر و روغن‌های طبیعی با ویسکوزیته بالا به 50 گرم در تن می‌رسد که وانادیم غالب است. سطح کیفی جدید تحقیقات علمی فعلی در زمینه مطالعه ترکیب ریزعنصر و اتصالات با اجزای روغن به دلیل شناسایی نقش ویژه متالپورفیرین ها در ساختار CAB است که در آن فلز به عنوان مرکز هماهنگی آنها عمل می کند.

در حال حاضر مشخص شده است که بیش از 60 عنصر در روغن های با منشاء مختلف وجود دارد که حدود 30 عنصر آن فلز است. روغن حاوی آهن، منیزیم، آلومینیوم، مس، قلع، سدیم، کبالت، کروم، ژرمانیوم، وانادیم، نیکل، جیوه، طلا و غیره است. با این حال، محتوای آنها کمتر از 1٪ است. در میان فلزات فردی که محتوای آنها در روغن ها از 10-5٪ بیشتر است، موارد غالب عبارتند از: V - 10-5-10-2٪. Ni - 10-4-10-3%; Fe - 10-4-10-3%؛ روی - 10-5 -10-3٪؛ جیوه - حدود 10-5٪؛ ب - 10-3-0.3%; Na، K، Ca، Mg - 10-3-10-4٪. محتوای کل فلزات در روغن ها به طور متوسط ​​از 0.01 تا 0.04٪ (جرم) متغیر است و در CAB جدا شده از آنها گاهی اوقات می تواند به دهم درصد نیز برسد.

هنگام مطالعه توزیع فلزات سنگین (وانادیم و نیکل) در میان بخش های کروماتوگرافی قطران نفت سیبری غربی، مشخص شد که بخش عمده ای از ترکیبات حاوی فلز در رزین ها و آسفالتین ها متمرکز شده است و بخش های هیدروکربنی حاوی حداکثر 1-3 ppm است. فلزات (جدول 2.6). میزان ریز عناصر موجود در آسفالتین ها بیشتر از رزین ها است. از آنجایی که محتوای رزین ها در روغن ها و فراکسیون های باقیمانده بسیار بیشتر از آسفالتین ها است، بخش عمده فلزات همچنان در رزین ها متمرکز است.

هنگامی که سیستم های نفتی تحت تأثیرات حرارتی قرار می گیرند، به عنوان مثال، در طول فرآیند تقطیر، تغییراتی در ویژگی های ساختاری و فیزیکی رزین ها و همچنین ترکیب عناصر ریز آنها رخ می دهد. بخش اصلی اتم های فلز (به جز وانادیوم) در رزین هایی با گروه های عاملی حاوی گوگرد و اکسیژن (کربوکسیل، سولفوکسید و غیره) که در قطعات مولکول هایی با ثبات حرارتی ضعیف و عمدتاً غیر معطر قرار دارند، متصل است.

جدول 2.6.

توزیع فلز در بین بخش های کروماتوگرافی قطران

تخریب حرارتی چنین قطعاتی منجر به حذف قسمت مربوطه اتم های فلزی از ترکیب رزین و افزایش نسبت کمپلکس های فلزی با لیگاندهای قطبی کمتر و آروماتیک تر می شود.

ترکیبات حاوی فلز در سیستم های نفتی و نفتی به دلیل ماهیت شیمیایی خود نمک های فلزی با مواد اسیدی، ترکیبات عناصر ارگانیک، کمپلکس های چند لیگاند یا π- کمپلکس هایی با ترکیبات معطر یا هتروآلی.

ظاهراً قسمت غالب فلزات قلیایی و قلیایی خاکی در روغن به صورت نمک هایی با اسیدهای آلی، فنل ها و تیول ها یافت می شود که منجر به هیدرولیز آسان و حذف آنها از روغن در هنگام شستشو با آب می شود.

وجود ترکیبات آلی فلزی با پیوند کربن و فلز در روغن ثابت نشده است، اگرچه احتمال تشخیص آنها بسیار زیاد است.

رایج‌ترین نوع ترکیبات نفتی حاوی فلز به کمپلکس‌های چند لیگاندی اشاره دارد که در آن لیگاند می‌تواند هر مولکولی از طیف وسیعی از ترکیبات ناهمگن باشد. چنین کمپلکس هایی از هماهنگی اتم فلز Fe، Co، V، Ni، Cr، Zn و غیره با اتم های N، S، O ترکیبات ناهم آلی تشکیل می شوند. قدرت کمپلکس ها با ماهیت هترواتم و فلز تعیین می شود. با توجه به ویژگی برهمکنش های دهنده-گیرنده، نمک های جیوه دو ظرفیتی ترجیحاً با سولفیدهای اشباع شده و جیوه تک ظرفیتی - با سولفیدهای آریل ترکیبی را تشکیل می دهند. تیتانیوم به طور انتخابی با ترکیبات نیتروژن پایه و بسیار ضعیف تر با بسیاری دیگر از ترکیبات هتروژنی برهمکنش می کند.

روغن‌های خام همچنین حاوی مقادیر کمی مواد معدنی، آب و ناخالصی‌های مکانیکی هستند.

3. OIL Dispersed Systems

هدف مکانیک فیزیکوشیمیایی ایجاد الگوهای شکل‌گیری ساختارهای فضایی در سیستم‌های پراکنده و همچنین فرآیندهای تغییر شکل و تخریب چنین ساختارهایی بسته به ترکیبی از عوامل فیزیکوشیمیایی و مکانیکی است.

واحدهای ساختاری یک سیستم پراکنده نفتی (ODS) (ساختارهای فوق مولکولی اولیه، انواع میانی و نهایی آنها) ساختار پیچیده ای دارند که با ماهیت و شکل هندسی ماکرومولکول های ذرات نفت، نیروهای سطحی بین آنها، برهمکنش تعیین می شود. فاز پراکنده با محیط پراکندگی و عوامل دیگر.

محیط پراکندگی از مخلوطی از ترکیبات قطبی و غیر قطبی تشکیل شده است و با ساختارهای فوق مولکولی برهم کنش دارد، در نتیجه پوسته های حلالیتی در اطراف ساختار فوق مولکولی (همبسته یا پیچیده) تشکیل می شوند. چنین ذره پراکنده ای از یک ساختار پیچیده (ساختار فوق مولکولی + لایه حلالیت) قادر به وجود مستقل است و واحد ساختاری پیچیده (CSU) نامیده می شود.

CSE به عنوان یک هسته احاطه شده توسط یک پوسته solvation نشان داده می شود. CCE می تواند در یک محیط پراکندگی حرکت کند، زیرا، به لطف پوسته های حلال، ذرات آسفالتین یا پارافین های با وزن مولکولی بالا (HMW) که هسته مرتبط را تشکیل می دهند، به هم نمی چسبند.

هسته CCE یک ناحیه داخلی منظم‌تر است که توسط ماکرومولکول‌های MP یا آسفالتین‌ها یا سایر اجزای روغن با دمای بالا تشکیل شده است.

پوسته حلال‌سازی به دلیل جذب ترکیباتی که کمتر مستعد ابتلا به MSW هستند بر روی ذرات تشکیل‌دهنده هسته ایجاد می‌شود. به عنوان مثال، برای یک همبسته آسفالتین، اینها رزین ها و هیدروکربن های معطر خواهند بود. لایه میانی حاوی آلکان و سیکلوآلکان خواهد بود.

یکی از ویژگی های SCE تفاوت در انرژی های سطحی بین ساختار فوق مولکولی و لایه حل شدنی و بین لایه حلالیت و محیط پراکندگی است. SCE ها می توانند با محیط پراکندگی تعامل داشته باشند. در این مورد، 2 گزینه ممکن است: 1) کشش سطحی محیط پراکنده کمتر از لایه های حلالیت SCE است. در این حالت یک SCE فعال با انرژی سطحی جبران نشده تشکیل می شود. جبران این انرژی سطحی با ادغام 2 یا چند SCE فعال شده به دست می آید که با افزایش اندازه ساختار فوق مولکولی همراه است. هر چه تفاوت بین انرژی های سطحی ساختار فوق مولکولی و محیط پراکندگی بیشتر باشد، ابعاد ساختار فوق مولکولی سریعتر افزایش می یابد و ضخامت لایه حلالیت در SCE بیشتر کاهش می یابد. 2) کشش سطحی محیط پراکندگی به طور قابل توجهی بیشتر از لایه حلالیت CCE است. این منجر به جابجایی هیدروکربن‌هایی با مقادیر کشش سطحی پایین از لایه حل‌پذیری CCE می‌شود. در مقادیر بالا DD نه تنها ضخامت لایه حلالیت کاهش می یابد و ترکیب هیدروکربنی آن تغییر می کند، بلکه ساختار فوق مولکولی نیز می تواند تا ناپدید شدن کامل آن از بین برود.

CCE ها می توانند سیستم های آزادانه پراکنده (sols) و سیستم های پراکنده محدود (ژل) را تشکیل دهند. در یک سیستم آزادانه پراکنده، ذرات فاز پراکنده به یکدیگر متصل نیستند و می توانند تحت تأثیر نیروهای خارجی (گرانش یا حرکت براونی) حرکت کنند. فاز پراکنده سیستم های محدود-پراکنده یک چارچوب پیوسته را تشکیل می دهد. ساختار فضایی) که حاوی یک محیط پراکندگی است.

سیستم های پراکنده روغن (پراکنده آزاد و محدود) با استحکام ساختاری و مکانیکی مشخص می شوند. استحکام ساختاری-مکانیکی SSS به عنوان توانایی آن در مقاومت در برابر عمل نیروهای خارجی درک می شود. هر چه نیروی برهمکنش بین ماکرومولکول های BMC در همبسته و بین همبستگان در سیستم بیشتر باشد، استحکام ساختاری و مکانیکی SDS بالاتر است.

استحکام ساختاری و مکانیکی سیستم‌های پراکنده نفتی عمدتاً با ضخامت پوسته حل‌پذیری در اطراف ساختار فوق مولکولی تعیین می‌شود. چنین پوسته ها خاصیت ارتجاعی خاصی دارند و باعث ایجاد فشار از هم گسسته می شوند که بر ذرات SDS به گونه ای عمل می کند که تمایل دارد آنها را از هم دور کند و آنها را از یکدیگر دور کند. هرچه ضخامت پوسته حلالیت کمتر باشد، استحکام ساختاری و مکانیکی SSS بالاتر است. (را می توان با یک خط کش فلزی مقایسه کرد: نازک تر، خاصیت ارتجاعی آن بیشتر است. بالاتر از نوار ساخته شده از همان فلز).

از طرف دیگر، استحکام ساختاری و مکانیکی SSS بالاتر است، هر چه انواع SCE در سیستم بیشتر باشد (آسفالتین ها، رزین ها، پارافین ها، هیدروکربن های چند حلقه ای).

استحکام ساختاری و مکانیکی SSS با درجه انحراف ویسکوزیته سازه ارزیابی می شود. متر حداکثر از ویسکوزیته دینامیکی متر دقیقه

با توجه به مقدار مقاومت سازه ای-مکانیکی واحد سازه، SDS در ردیف زیر قرار می گیرد: ژل ® سل ® SCE

دما بر استحکام ساختاری و مکانیکی سیستم (SMS) تأثیر می گذارد. با افزایش دما، MSP کاهش می یابد و زمانی که سیستم وارد حالت محلول مولکولی می شود ناپدید می شود.

دما همچنین بر پایداری سیستم پراکنده در برابر جداسازی تأثیر می گذارد. پایداری جنبشی SSS به عنوان توانایی فاز پراکنده برای حفظ توزیع یکنواخت SSE در یک محیط پراکندگی برای مدت زمان معین درک می شود.

بی ثباتی سیستم ها بر اجرای فرآیندهای هدف تأثیر می گذارد: تولید، حمل و نقل، ذخیره سازی و اتخاذ تدابیر فنی مناسب برای محافظت در برابر لایه برداری را ضروری می کند.

ناپایداری با بزرگ شدن ذرات فاز پراکنده به دلیل چسبیدن آنها به یکدیگر تحت تأثیر برهمکنش بین مولکولی با یکدیگر آشکار می شود. در این حالت، پایداری جنبشی از بین می رود و جداسازی فاز رخ می دهد، یعنی. انعقاد رخ می دهد. در این حالت رابط بین فازها کاهش می یابد. این فرآیند شامل 2 مرحله است: 1) پنهان. در مرحله اول، قبل از شروع جدایی، همکاران بزرگتر می شوند. 2) صریح. در مرحله دوم، ذرات بزرگ شده رسوب می کنند.

3.1 هیدروکربن های پارافینی

تمام آلکان های ساختار نرمال، تا C33H68، از نفت جدا شدند. C5 - C16 مایع هستند، C17 و بیشتر جامد هستند.

هنگام اجرای فرآیند تکنولوژیک، باید تمایل آنها را، تحت شرایط خاص، به تشکیل همکاران در نظر گرفت.

برهمکنش های بین مولکولی آلکان های با وزن مولکولی بالا (HM) توسط پیوندهای هیدروژنی از نوع C-H...C با انرژی 2-4 kJ/mol و نیروهای پراکندگی ایجاد می شود.

با کاهش دما، تعداد مولکول های هیدروکربن در پیوند پارافین افزایش می یابد، زیرا زنجیره پارافین از شکل زیگزاگی به شکل صاف و خطی تغییر می کند و در این حالت مولکول های پارافین مستعد برهمکنش بین مولکولی (IMI) هستند و ساختارهای فوق مولکولی را تشکیل می دهند.

با افزایش وزن مولکولی هیدروکربن ها، دمایی که در آن تشکیل پیوند شروع می شود افزایش می یابد:

N-پنتان - -60 ° با؛

N-هگزادکان - 80+ ° با.

هر چه دما پایین تر باشد، تعداد مولکول های هیدروکربن در همبسته بیشتر است:

N-هگزادکان در 20 ° ج - 3 مولکول.

اکتان N در -50 ° C - 31 مولکول.

این با تضعیف حرکت حرارتی مولکول های هیدروکربن با کاهش دما و افزایش انرژی MMV آلکان ها با افزایش طول زنجیره توضیح داده می شود. شدت MMV آلکان ها در مقایسه با هیدروکربن های کلاس های دیگر موجود در سیستم های نفتی به طور قابل توجهی کمتر است.

ساختارهای فوق مولکولی پارافین فقط در دماهای پایین می توانند در سیستم روغن وجود داشته باشند و با افزایش دما کاملاً تجزیه می شوند.

تمایل هیدروکربن های پارافینی به پیوند با هیدروکربن ها با موارد زیر تعیین می شود:

ü طول زنجیره؛

ü وجود شاخه ها در آنها؛

ü غلظت پارافین و سایر هیدروکربن های با حجم بالا و نسبت آنها.

ü حلالیت هیدروکربن های پارافینی؛

ü دمای سیستم و عوامل دیگر

3.2 هیدروکربن های نفتنی (سیکلوآلکان ها)

هیدروکربن های نفتنی در روغن ها عمدتاً به شکل هیدروکربن های یک ساختار هیبریدی وجود دارند. واحدهای ساختاری هیدروکربن های هیبریدی، علاوه بر حلقه های 5 و 6 عضوی، زنجیره های پارافینی و حلقه های آروماتیک هستند.

نفتن ها ممکن است بر سایر کلاس های هیدروکربن های نفت غالب باشند. محتوای آنها از 25 تا 75 درصد وزنی متغیر است. پایدارترین آنها حلقه های 5 و 6 عضوی هستند: سیکلوپنتان، سیکلوهگزان، متیل سیکلوهگزان، اتیل سیکلوهگزان. آنها در سیستم نفت غالب هستند. سیکلوآلکان ها می توانند دو حلقه ای باشند: C8-C12، این ها مایع هستند، و چند حلقه ای: C13 و بیشتر، این ها جامد هستند.

بر خلاف هیدروکربن‌های پارافینی با تعداد اتم‌های کربن یکسان، سیکلوآلکان‌ها در دمای بالاتری در یک حالت مرتبط هستند. تعداد مولکول ها در یک همبسته از 2 تا 4-5 بسته به دما و ساختار است.

3.3 هیدروکربن های معطر

در بیشتر موارد، محتوای آرن ها در روغن کمتر از آلکان ها و سیکلوآلکان ها است. عرصه ها در روغن ها با سری های مختلف همولوگ نشان داده می شوند: هیدروکربن های تک حلقه ای سری بنزن. سری bicyclic - نفتالین؛ هیدروکربن های سه و چهار حلقه ای

هیدروکربن های آروماتیک تک حلقه ای دارای طولانی ترین زنجیره های جانبی پارافینی هستند: تعداد اتم های کربن در زنجیره C3-C12 است و این می تواند منجر به کاهش درجه ارتباط شود. سپس - دو حلقه ای (C2-C7)؛ کمترین تعداد اتم‌های کربن در زنجیره‌های جانبی پارافین (C1-C4) روی حلقه‌های هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای.

عرصه ها، به ویژه آنهایی که چند حلقه ای، تمایل بیشتری به MMV دارند. هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای یک ساختار دو بعدی (مسطح) تشکیل می دهند و مستعد ابتلا به MMV و در دماهای بالا با تشکیل CCE هستند.

3.4 مواد رزینی آسفالتین

مواد رزینی آسفالتین (RAS) ترکیبات هتروسیکلیک با مولکولی بالا هستند. محتوای آنها در روغن می تواند به 25-50٪ وزن برسد. رزین ها مواد محلول در آلکان های کم جوش، نفتنیک و هیدروکربن های معطر هستند.

آسفالتین ها موادی هستند که در دی سولفید کربن CS2 و تتراکلرید کربن CC14 در هیدروکربن های معطر محلول هستند، اما در آلکان های کم جوش نامحلول هستند.

به عنوان مثال روغن آرلان حاوی 6 درصد آسفالتین است که چگالی آنها می باشد r 420=1.140، وزن مولکولی 1700. ترکیب عنصری، %: C=82.8; H=8.22; N=2.27; S=5.42; O=1.29.

بنابراین، این دو گروه از مواد پراکنده کلوئیدی روغن ها هستند که در ترکیب، ساختار، اندازه ذرات و خواص متفاوت هستند.

با استفاده از روش EPR، مشخص شده است که مولکول های CA حاوی الکترون های جفت نشده هستند. در ساختارهای آروماتیک متراکم، الکترون جفت نشده می تواند در تمام پیوندهای مولکول CAB جابجا شود، که فعالیت شیمیایی آنها را کاهش می دهد.

یک رابطه نمایی بین محتوای رادیکال های آزاد در مواد خشک و درجه معطر بودن آنها ایجاد شده است. با افزایش درجه معطر بودن در سری روغن ® رزین ها ® آسفالتین ها ® کربوئیدها، تعداد رادیکال‌های آزاد 1 مرتبه افزایش می‌یابد و از 1*1017 تا 1.5*1020 در هر 1 گرم ماده متغیر است.

آسفالتین های موجود در روغن ها می توانند در حالت مولکولی و به شکل ساختارهای فوق مولکولی باشند که حاوی حداکثر 5 مولکول یا بیشتر هستند. میزان ارتباط آنها به شدت تحت تأثیر ترکیب محیط است. در غلظت های پایین آسفالتین ها (2% در بنزن و 16% در نفتالین) حالت مولکولی دارند و می توان وزن مولکولی آنها را به دقت تعیین کرد. مقدار وزن مولکولی حاصل حدود 2000 است.

با افزایش غلظت آسفالتین، ساختارهای فوق مولکولی تشکیل می شود. در نتیجه وزن مولکولی آسفالتین ها به 4000 یا 6000 افزایش می یابد که بستگی به تعداد مولکول های موجود در آن دارد.

وزن مولکولی رزین ها 460-1600 a.u.

با استفاده از تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی و غیره، اندازه‌های ساختاری فوق مولکولی آسفالتین‌ها، که نشان‌دهنده بسته‌ای از 5-6 مولکول آسفالتین است، پیدا شد:

قطر وابسته 8-15 A ° ,

ضخامت 16-20 A ° ، (آ ° = 10-10 متر).

صفحات پایه آسفالتین ها که توسط هسته های آروماتیک متراکم تشکیل شده اند، به طور تصادفی در فاصله 3.5 - 3.7 A قرار دارند. ° از یکدیگر. صفحات پایه توسط نیروهای واندروالس به هم متصل می شوند.

بنابراین، بسته به درجه ارتباط مولکول های آسفالتین در ساختارهای فوق مولکولی، هم جرم مولکولی همبسته ها و هم اندازه آنها در نوسان است.

نسبت مولکول های آسفالتین و ساختارهای فوق مولکولی آنها به ترکیب محیط پراکندگی بستگی دارد. در رابطه با آسفالتین‌ها، روغن مخلوطی از حلال‌ها، لیوفوبیک (هیدروکربن‌های متان و احتمالاً نفتن‌ها) و لیوفیلیک (هیدروکربن‌های معطر و به‌ویژه رزین‌ها) است.

اگر محیط پراکندگی (روغن) حاوی حلال‌هایی (هیدروکربن) باشد که آسفالتین‌ها را به خوبی حل می‌کنند، به عنوان یک قاعده، آنها پیوندی تشکیل نمی‌دهند. اگر محیط پراکندگی نسبت به آسفالتین‌ها لیوفوبیک باشد، در چنین روغن‌هایی آسفالتین‌ها پیوندهایی تشکیل می‌دهند که اگر درجه تداعی آسفالتین‌ها زیاد باشد، منعقد می‌شوند و به فاز جامد رسوب می‌کنند. این اغلب حتی زمانی که نفت هنوز در مخزن است اتفاق می افتد (جدول 3.1.). یا در صورت بالا بودن ویسکوزیته سیستم و پایین بودن درجه تداخل آسفالتین ممکن است در سیستم معلق شوند.

جدول 3.1

ترکیب نفت استخراج شده از مخزن A4 میدان Ilmenevskoye و باقی مانده در مخزن پس از تکمیل توسعه

به همین دلیل، روغن‌های سبک که از نظر هیدروکربن‌های معطر ضعیف هستند، تنها حاوی مقدار ناچیزی آسفالتین در حالت محلول هستند؛ مقدار کمی از آنها گاهی اوقات هنوز در حالت درشت معلق هستند. در مقابل، روغن های سنگین و غنی از رزین ممکن است حاوی مقادیر قابل توجهی آسفالتین به شکل محلول کلوئیدی پایدار باشند.

بنابراین، تعداد مولکول‌ها در یک همبسته و وضعیت تعادل همبسته‌ها در یک محیط پراکندگی با نسبت گروه‌های هیدروکربنی مختلف در آن تعیین می‌شود.

با افزایش دما، مواد آسفالتین مستعد تجمع فیزیکی و حتی شیمیایی هستند.

همان ترکیباتی که نفت را به عنوان یک محیط پراکندگی تشکیل می دهند، تأثیرات متفاوتی بر رفتار شرکای ماهیت های مختلف در سیستم روغن دارند. پارافین ها بر خلاف آسفالتین ها در هیدروکربن های پارافینی که حلال های غیر قطبی هستند به خوبی حل می شوند. پارافین های جامد (C17-C36) در بخش با وزن مولکولی بالا حلال های غیر قطبی بهتر از هیدروکربن های سبک، به ویژه در دماهای پایین حل می شوند.

بنابراین، درجه قطبیت محیط پراکندگی (حلال) تأثیر متفاوتی بر اندازه همبستگان با طبیعت متفاوت در سیستم پراکنده نفتی دارد و باعث غلظت‌های مختلف ساختارهای فوق مولکولی در روغن‌ها می‌شود.

محدوده شرایطی که تحت آن یک سیستم نفتی مولکولی است به ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد. با افزایش محتوای ترکیبات رزینی-آسفالتین، ناحیه حالت مولکولی به تدریج تحلیل می رود و سیستم روغن در هر فشار و دمایی پراکنده می شود. بنابراین، روغن‌های خام به دلیل وجود مواد رزینی-آسفالتین در آنها پراکندگی اولیه مشخص می‌شوند.

در اصل، سه راه برای به دست آوردن یا ایجاد سیستم های نفتی حاوی CCE وجود دارد:

1. حذف هیدروکربن ها از سیستم که حلال های ساختارهای فوق مولکولی هستند. به عنوان مثال، تبخیر کسرهای سبک روغن در طول ذخیره سازی. سپس اجزای مولکولی بالا (آسفالتین ها، رزین ها، هیدروکربن های معطر، پارافین)، مستعد تشکیل ساختارهای پیچیده، در بقایای انباشته می شوند.
2. معرفی مواد افزودنی ویژه به سیستم روغن، به عنوان مثال، سورفکتانت ها و هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای. وضعیت مشابهی هنگام مخلوط کردن روغن حاوی مقادیر قابل توجهی آسفالتین با روغن پایه پارافین مشاهده می شود. پارافین ها در رابطه با آسفالتین ها یک حلال لیوفوبیک هستند و این امر منجر به انعقاد آسفالتین و از بین رفتن آنها از محلول می شود.

در شرایط مخزن، نفت حاوی مقدار قابل توجهی هیدروکربن های گازی از متان تا پنتان به صورت محلول است. گازهای محلول بر روی همبسته های آسفالتین اثر حل شدنی دارند، به عنوان مثال. پوسته حل را از بین ببرید. بنابراین، همکاران آسفالتین ثبات را از دست می دهند و منعقد می شوند، یعنی. ذرات پراکنده آسفالتین به هم می چسبند و بزرگتر می شوند. این منجر به از بین رفتن اجزای ارزشمند روغن و کاهش بازیافت نفت می شود (جدول 3.1).

• گاززدایی نفت منجر به افزایش نسبی محتوای هیدروکربن های معطر در نفت و در نتیجه حل شدن ذرات پراکنده تشکیل شده توسط آسفالتین در آنها می شود. در عین حال، ویسکوزیته روغن افزایش می یابد.
• کاهش یا افزایش دما: در این حالت ساختارهای فوق مولکولی ظاهر می شوند که در نتیجه سیستم از حالت پایدار به حالت ناپایدار می رسد. پارافین CCE حساس ترین به دما هستند.

مثال‌های بالا به وضوح نشان می‌دهند که درجه پراکندگی سیستم روغن و اندازه CSE به شرایط خارجی، به میزان تأثیر عوامل خارجی بستگی دارد. تحت تأثیر آنها، یک تغییر ضد بال در اندازه هسته و ضخامت لایه حلالیت CCE رخ می دهد (شکل 3.1). بسته به فرآیندها، توصیه می شود برخی از آنها را در حداقل مقادیر اندازه هسته CCE و برخی دیگر را در حداکثر انجام دهید.

می توان وابستگی تغییرات در پارامترهای CCE را ردیابی کرد، به عنوان مثال، به توانایی انحلال (به عنوان مثال ترکیب) محیط پراکندگی: غیر حلال ® حلال بد ® حلال خوب، یعنی از طریق ظرفیت حلال (PC) محیط، استحکام ساختاری-مکانیکی و پایداری حالت تنش-کرنش را تحت تأثیر (تنظیم) قرار می دهد، زیرا این ویژگی ها هستند که به طور قابل توجهی بر بسیاری از فرآیندهای پالایش نفت و همچنین تولید و حمل و نقل تأثیر می گذارند.

تغییر در محیط PC (انتقال از یک غیر حلال به یک حلال خوب) با پدیده های زیر در سیستم روغن همراه است (شکل 2).

منحنی تغییرات در شعاع هسته (R) CCE (1) و ضخامت لایه حلالیت ( د ) (2) در طبیعت ضد بات هستند. ارتباط واضحی بین شعاع هسته CCE (1) و استحکام ساختاری-مکانیکی (4) و بین ضخامت لایه حلالیت (2) و پایداری CCE (3) وجود دارد. همه منحنی ها به یکدیگر متصل هستند.

افزایش RS محیط (غیر حلال یک حلال بد است) منجر به کاهش شعاع هسته CCE و افزایش همزمان ضخامت لایه حل‌پذیری به حداکثر مقدار می‌شود. در نقطه ماکزیمم، زمانی که سرعت تشکیل پوسته‌های حل‌پذیری برابر با سرعت تخریب آنها باشد، حالت تنش-کرنش حداکثر پایداری را در برابر جداسازی فاز سیستم دارد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که در این نقطه، همکارها حداکثر ضخامت پوسته حلالیت را دارند، بنابراین، حداقل چگالی، که نیروی محرکه فرآیند جداسازی را کاهش می دهد: تفاوت در چگالی ذره و محیط (استوکس) قانون). وجود یک لایه ضخیم بین ذرات همبسته منجر به کاهش اندرکنش بین آنها و در نتیجه کاهش استحکام ساختاری و مکانیکی سیستم، اولین حداقل در منحنی 4 می شود.

با افزایش بیشتر در RS محیط (از یک حلال بد به یک حلال خوب)، شروع به تأثیر شدید بر لایه حل‌پذیری می‌کند. نتیجه این امر حذف بخشی از نیروی حلال لایه حلال‌پذیری برای جبران افزایش RS محیط و افزایش شعاع هسته SCE است.

با نازک شدن لایه حلالیت روی سطح همدستان، انرژی سطح جبران نشده افزایش می یابد و سیستم ناپایدار می شود. پس از حذف کامل لایه solvation، محیط پراکندگی شروع به تعامل مستقیم با هسته ساختار فوق مولکولی می کند و باعث تخریب کامل آن در یک مقدار PC خاص می شود، زمانی که SCE به طور کامل به حالت محلول مولکولی با مقاومت بی نهایت در برابر جداسازی تبدیل می شود. (سیستم از نظر ترمودینامیکی پایدار است).

نمونه ای از تجلی خواص روغن به عنوان یک سیستم پراکنده وضعیت زیر است. تولید چاه می تواند توسط عوامل مربوط به خواص فیزیکوشیمیایی جریان در حال حرکت در شرایط تغییر فشار و دما محدود شود. این موارد عبارتند از: پلاگ های شنی که در نتیجه پیوند ذرات با اجزای چسبنده روغن، پارافین، هیدرات های کریستالی گازهای طبیعی و غیره ایجاد می شوند.

همه این پدیده ها با تشکیل فاز، تغییر در اندازه فاز پراکنده و طبقه بندی سیستم پراکنده همراه هستند. برای جلوگیری از آنها باید با تنظیم فعل و انفعالات بین مولکولی توسط تأثیرات خارجی، مثلاً با معرفی مواد افزودنی مختلف، مقاومت روغن در برابر لایه بندی را افزایش داد.

بنابراین، برای جلوگیری از رسوب ناخواسته پارافین ها و آسفالتین ها روی سطح چاه، می توانید یک فعال کننده - کنسانتره ای از هیدروکربن های معطر - را به سوراخ پایین اعمال کنید. در نتیجه تغییر توازن نیروها، هسته CCE پراکنده می شود و در نتیجه پایداری سیستم پراکنده در برابر جدا شدن و حذف آسفالتین ها و پارافین ها همراه با جریان سیالات به سطح افزایش می یابد.

مثالی دیگر. تولید نفت در میدان Chkalovskoye از دو افق انجام می شود: ژوراسیک و افق M (پالئوزوئیک). روغن ژوراسیک برای منطقه تومسک معمولی است و روغن پالئوزوئیک به دلیل محتوای پارافین بالا از نظر خواص رئولوژیکی منحصر به فرد است: 20-38٪ بسته به چاه. رزین ها و آسفالتین ها به ترتیب 0.56% و 0.43% (1992) یعنی. بسیار اندک و در سال 1994 اصلاً پیدا نشدند. نقطه ریزش روغن M-horizon +12 - +18 درجه سانتیگراد، ویسکوزیته دینامیکی 7.98 mPa *s است. نقطه ریزش روغن ژوراسیک: -25 درجه سانتیگراد، ویسکوزیته دینامیکی - 1.65 mPa*s.

ویسکوزیته روغن پالئوزوئیک بسیار بالا است و در دمای 12-18+ درجه سانتیگراد به دلیل تشکیل ساختاری از پارافین ها خاصیت سیالیت کاملاً از بین می رود. چگونه چنین روغنی را پمپاژ کنیم؟ راه حل در مخلوط کردن روغن های پالئوزوئیک و ژوراسیک با نسبت 1:9 پیدا شد، یعنی. نسبت اجزای ساختاری و غیر ساختاری را تغییر داد. ویسکوزیته سیستم 1.885 m2/s بود. اما در دمای کمتر از 20 درجه سانتی گراد، خواص غیر نیوتنی باقی می ماند.

ارتباطی بین پراکندگی و خواص ماکروسکوپی یک سیستم پخش کننده روغن وجود دارد که با وابستگی های چند اکسترمال بیان می شود (شکل 3.2). چنین وابستگی هایی امکان انتخاب ترکیب های بهینه از تأثیرات خارجی را برای تغییرات هدفمند در خواص کلوئیدی-شیمیایی و رئولوژیکی روغن ها فراهم می کند.

برنج. 3.2. وابستگی ویسکوزیته سینماتیکی (a) و نقطه ریختن (b) مخلوط روباه قطبی و روغن سیبری غربی به محتوای روغن روباه قطبی در مخلوط

بهینه سازی فرآیندهای حمل و نقل در سیستم های نفتی با مشکل کاهش مقاومت هیدرولیکی همراه است. راه حل های اساساً جدید از طریق تأثیر هدفمند بر سیستم های نفتی قبل و در حین حمل و نقل امکان پذیر است.

در شکل شکل 3.2 وابستگی چند جانبی ویسکوزیته و نقطه ریزش مخلوط روغن را به نسبت روغن های شروع نشان می دهد. هنگامی که نفت تحت شرایط پارامترهای حرارتی متغیر حمل می‌شود، تغییرات ساختاری متعددی را تجربه می‌کند که نتیجه آن تغییر در درجه پراکندگی و خواص لایه‌های سطحی است که فاز حجیم و سطح خطوط لوله را جدا می‌کند.

مشخص است که در طول انتقال به یک جریان آشفته توسعه یافته، یک تغییر شدید در سرعت جریان در طول انتقال از ناحیه نزدیک دیواره به ناحیه حجمی رخ می دهد. مکانیسم فیزیکوشیمیایی اثر افزودنی ها با لایه ای شدن جریان آشفته، تغییر در ساختار آن، کاهش شدت ضربان های متلاطم عرضی و انتقال تکانه عرضی و همزمان افزایش ضخامت لایه دیواره همراه است.

ذرات پراکنده «جرم» بیشتر از جریان عقب می مانند، در جهت عرضی مهاجرت می کنند و در نزدیکی سطح مشترک تجمع می یابند. در سیستم نفت، چنین ذرات "جرم" ترکیبات رزین-آسفالتین با مولکولی بالا هستند. این اثر منجر به توزیع مجدد غلظت اجزاء در امتداد شعاع لوله و بر این اساس به کاهش بیشتر پایداری سیستم می شود.

تنظیم پارامترهای هیدرودینامیکی با کنترل ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی سیستم نفتی انتقال‌یافته به طور قابل‌توجهی باعث افزایش توان عملیاتی خطوط لوله نفت می‌شود.

هنگام مطالعه فرآیندهای استخراج نفت از یک مخزن، فرض بر این است که نفت به عنوان یک جسم فیزیکی خاص با پارامترهای متوسط ​​در نظر گرفته می شود که با سنگ در تعامل است. و این خصوصیات سنگ است که ضریب بازیافت نفت مخزن را تعیین می کند. در نگاه اول، این کاملا واضح است: سنگ دارای ویژگی های ثابت است: نفوذپذیری، تخلخل، ناهمگونی مویرگ ها، سطح ویژه، ترشوندگی و غیره، در حالی که ویژگی های روغن قابل تغییر است و تا حد زیادی به شرایط خارجی بستگی دارد. در عین حال، ماهیت و کارایی تماس نفت و سنگ قطعاً تحت تأثیر خواص نفت ناشی از حالت پراکنده آن در سنگ است و نادیده گرفتن این تأثیر می تواند منجر به یک اشتباه روش شناختی جدی و در نتیجه منجر به کاهش اثربخشی روش های بهبود یافته بازیافت نفت.

با توجه به سطح منافذ توسعه یافته، یک عامل شیمیایی کلوئیدی مهم که بر راندمان تولید نفت تأثیر می گذارد، ساختار و ضخامت لایه های نفتی در مرز با سنگ های مخزن است. لایه مرزی با ضخامت حدود چند میکرومتر یک سیستم پراکنده است که از نظر ساختار و خواص متفاوت از فاز حجیم نفت است که با پراکندگی خاص خود مشخص می شود. ناهمگونی ساختار پراکنده سنگ و پراکندگی نفت بومی حل یک مشکل به ظاهر واضح را پیچیده می کند - تنظیم ضخامت لایه های مرزی مطابق با اندازه مویرگ های سنگ. با توجه به اینکه بخش زیادی از نفت را نمی توان به سطح استخراج کرد و در حالت مرزی است، مشکل افزایش ضریب بازیافت روغن را می توان با ربط دادن آن به طور خاص به تنظیم ضخامت لایه های مرزی حل کرد. از نفت

ضخامت لایه های مرزی بسته به ماهیت، غلظت و درجه پراکندگی معرف های جابجایی بسیار متفاوت است. بنابراین، تحت تأثیر سورفکتانت ها، تقریباً دو برابر تغییر در ضخامت کلمات مرز روغن رخ می دهد (شکل 3.3). محلول‌های سورفکتانت‌ها، پلیمرها، هیدروکربن‌های سبک و سایر معرف‌های مورد استفاده برای افزایش ضریب بازیافت روغن در واقع بر ضخامت لایه‌های مرزی تأثیر می‌گذارند که منجر به تنظیم ویسکوزیته، زاویه تماس و کشش سطحی در سطح ماکروسکوپی می‌شود.

بنابراین، دستیابی به عملکرد بالا در فرآیندهای تولید، حمل و نقل و پالایش نفت با ایجاد روابط بهینه بین پارامترهای تأثیر خارجی بر سیستم نفتی پراکنده در منطقه حداکثر اثرات غیرخطی امکان پذیر است.

بنابراین، در حالت کلی، در نتیجه برهمکنش ضعیف بین BMC و NMC، تجمع فیزیکی مولکول های BMC با تشکیل ساختارهای فوق مولکولی و SCE رخ می دهد. در یک سیستم نفتی تحت شرایط معین، ترکیبات هیدروکربنی و غیرهیدروکربنی تشکیل می‌شوند: بخش‌هایی با ساختار بالا (فوق مولکولی)، ساختار ضعیف (پوسته‌های حل‌پذیری) و بدون ساختار (محیط پراکندگی). یک تعادل دینامیکی برگشت پذیر بین آنها برقرار می شود. برای تغییر تعادل لازم است انرژی سیستم روغن تغییر کند.

در مرحله برهمکنش های ضعیف، ساختارهای فوق مولکولی در اثر نیروهای واندروالس تشکیل می شوند. بسته به ماهیت هیدروکربن های نفتی و بزرگی نیروهای برهمکنش مولکولی، هر نوع هیدروکربن نوع خاص خود را از ساختارهای فوق مولکولی تشکیل می دهد که دارای خواص فیزیکی و شیمیایی خاصی هستند (آسفالتین، پارافین و سایر عوامل).

بسته به دما، وجود سه حالت سیستم های پراکنده نفتی امکان پذیر است: محلول های مولکولی، مایعات با ساختار برگشت پذیر و مایعات با ساختار برگشت ناپذیر.

فرآیندهای تجمع فیزیکی را می توان با تغییر عوامل محرک کنترل کرد:

• نسبت اجزای ساختاری به غیر ساختاری؛
• درجه حرارت؛
• فشار؛
• قدرت حلال محیط؛
• درجه پراکندگی همکاران با استفاده از روش های مکانیکی، میدان های الکتریکی و مغناطیسی و غیره.

4. خواص فیزیکی و شیمیایی روغن

خواص فیزیکوشیمیایی روغن ها در شرایط مخزن به طور قابل توجهی با خواص روغن های گاز زدایی شده متفاوت است. این تفاوت ها به دلیل تأثیر فشار مخزن بالا، دما و محتوای گاز محلول است که مقدار آن می تواند تا 400 نانومتر مکعب در هر متر مکعب نفت برسد.

هنگام طراحی سیستم های توسعه میدان نفتی، محاسبه ذخایر نفت و گاز مرتبط، انتخاب فن آوری ها و تکنیک های استخراج نفت از مخزن، و همچنین انتخاب و توجیه تجهیزات جمع آوری نفت در میادین، فهرستی از خواص اصلی مخزن و نفت های گاز زدایی شده است. مشخص شده است که معمولاً از نمونه های عمیقی که از کف چاه گرفته می شود، مطالعه می شود. بیایید با جزئیات بیشتری به آنها نگاه کنیم.

4.1 چگالی روغن

چگالی مقدار جرم در حال استراحت بیان شده در واحد حجم [g/cm3; kg/m3]:

ρ = m/v. (4.1)

برای تعیین دانسیته از دانسیته سنج های مخصوص (چگالی سنج روغن، هیدرومتر) استفاده می شود که اصل عملکرد آن بر اساس قانون ارشمیدس است.

تحت چگالی نسبی ( ρ o) نسبت چگالی مطلق روغن را درک کنید ( ρ n) به چگالی آب ( ρ ب) در دمای 4 درجه سانتیگراد تعیین می شود:

ρ o = ρ n / ρ که در. (4.2)

مقادیر چگالی روغن ( ρ n) و وزن مخصوص روغن (dн) همیشه منطبق نیستند. وزن مخصوص نسبت وزن روغن به وزن آب هم حجم است.

به طور معمول، چگالی روغن های جدا شده بین 820-950 کیلوگرم بر متر مکعب است. بر اساس چگالی روغن به طور معمول به سه گروه سبک (820-860)، متوسط ​​(860-900) و سنگین با چگالی 900-950 کیلوگرم بر متر مکعب تقسیم می شوند. اعداد داخل پرانتز فواصل توزیع تابع چگالی را برای نفت‌های میدان‌های سیبری غربی مشخص می‌کنند.

هر چه چگالی روغن کمتر باشد، بازده کسرهای سبک بیشتر است. با افزایش دما، چگالی روغن های گاز زدایی (جدا شده) کاهش می یابد. وابستگی چگالی روغن ( ρ, کیلوگرم بر متر مکعب) بر روی دما (T, oC) با عبارت زیر تخمین زده می شود:

ρ( T) = ρ20 · , (4.3)

جایی که ρ20 - چگالی روغن در 20 درجه سانتیگراد؛

ζ - ضریب انبساط حجمی (جدول 4.1).

جدول 4.1

مقادیر ضریب گسترش حجم

ρ, کیلوگرم بر متر مکعب ζ، 1/ سیستم عامل ρ, کیلوگرم بر متر مکعب ζ، 1/ oС800-8190,000937900-9190,000693820-8390,000882920-9390,000650840-8590,000831940-9590,000607878608,000831940-9590,0006078786080 0-8990.000738980-9990.000527

بیایید به یک مثال نگاه کنیم. چگالی روغن در دمای 20 درجه سانتیگراد ( ρ20) برابر با 870 کیلوگرم بر متر مکعب. چگالی همان روغن در دمای 10 درجه سانتیگراد چقدر است؟

دانش ترکیب شیمیایی سیستم های نفتی طبیعی به عنوان نقطه شروعی برای پیش بینی حالت فاز و خواص فاز آنها تحت شرایط مختلف گرماباریک مربوط به فرآیندهای تولید، حمل و نقل و پردازش مخلوط های نفتی عمل می کند. نوع مخلوط - نفت، میعانات گازی یا گاز - نیز به ترکیب شیمیایی آن و ترکیب شرایط ترموباریک در کانسار بستگی دارد. ترکیب شیمیایی وضعیت احتمالی اجزای سیستم های نفتی را در شرایط داده شده - مولکولی یا پراکنده - تعیین می کند.

پتروف آل. A. که مجموعه ای از تک نگاری های معروف در مورد ترکیب شیمیایی روغن ها نوشته است، ادعا می کند که تا 1000 هیدروکربن جداگانه با ترکیب C1-C40 در روغن ها شناسایی شده است.

سیستم های نفتی با اجزای مختلفی متمایز می شوند که بسته به شرایط خارجی می توانند در حالت مولکولی یا پراکنده باشند. در میان آنها کسانی هستند که بیشترین و کمترین مستعد ابتلا به انواع مختلف برهمکنش های بین مولکولی (IMI) را دارند، که در نهایت پدیده های انجمنی و پراکندگی اولیه سیستم های نفتی را در شرایط عادی تعیین می کند.

ترکیب شیمیایی روغن به عنوان عنصری و ماده متمایز می شود.

عناصر اصلی ترکیب روغن کربن (83.5-87٪) و هیدروژن (11.5-14٪) است. علاوه بر این، روغن حاوی:

گوگرد در مقدار 0.1 تا 1-2٪ (گاهی اوقات محتوای آن می تواند به 5-7٪ برسد؛ در بسیاری از روغن ها عملاً گوگرد وجود ندارد).

نیتروژن از 0.001 تا 1 (گاهی اوقات تا 1.7٪)؛

اکسیژن (به شکل خالص یافت نمی شود، اما در ترکیبات مختلف) به مقدار 0.01 تا 1٪ یا بیشتر، اما از 3.6٪ تجاوز نمی کند.

سایر عناصر موجود در نفت عبارتند از آهن، منیزیم، آلومینیوم، مس، قلع، سدیم، کبالت، کروم، ژرمانیوم، وانادیم، نیکل، جیوه، طلا و غیره. با این حال، محتوای آنها کمتر از 1٪ است.

از نظر مادی، نفت عمدتاً از هیدروکربن ها و ترکیبات ناهم آلی تشکیل شده است. در میان موارد اخیر، توجه اصلی باید به مواد رزین آسفالتین (CAB) معطوف شود که می تواند به عنوان کنسانتره ای از ترکیبات مستعد برهمکنش های بین مولکولی در نظر گرفته شود.

ترکیبات هیدروکربنی

هیدروکربن ها (HCs) ترکیبات آلی کربن و هیدروژن هستند. نفت عمدتاً شامل کلاس های هیدروکربن زیر است.

آلکان ها یا هیدروکربن های پارافینی هیدروکربن های اشباع (اشباع) با فرمول کلی CnH2n+2 هستند. محتوای آنها در روغن 2 - 30-70٪ است. آلکان هایی با ساختار معمولی (n-آلکان ها - پنتان و همولوگ های آن)، ایزوآلکان ها (ایزوآلکان ها - ایزوپنتان و غیره) و ساختار ایزوپرنوئید (ایزوپرن ها - پرستان، فیتان و غیره) وجود دارد.

روغن حاوی آلکان های گازی از C1 تا C4 (به شکل گاز محلول)، آلکان های مایع C5 - C16 است که بخش عمده ای از فراکسیون های روغن مایع را تشکیل می دهد و آلکان های جامد با ترکیب C17 - C53 و بیشتر که در نفت سنگین گنجانده شده است. کسری است و به عنوان پارافین جامد شناخته می شود. آلکان های جامد در همه روغن ها وجود دارد، اما معمولاً در مقادیر کم - از دهم تا 5٪ (وزنی)، در موارد نادر - تا 7-12٪ (وزنی). در منطقه تومسک، نفت میدان Chkalovskoye حاوی 18٪ پارافین جامد است.

بسته به شرایط درجا و ترکیب اجزای ذخایر مخزن، نوع میدان تعیین می شود - گاز، میعانات گازی یا نفت. اجزای اصلی ذخایر گاز خالص آلکان های کم مولکولی هستند - متان، اتان، پروپان و بوتان (n- و هم ساختار) در شرایط عادی (0.1 مگاپاسکال و 20 درجه سانتی گراد) گاز هستند. آلکان ها در گازهای طبیعی نفتی غالب هستند.

علاوه بر آلکان ها، گازهای طبیعی ممکن است شامل اکسید کربن (CO) و دی اکسید کربن (CO2)، سولفید هیدروژن (H2S)، نیتروژن (N2) و همچنین گازهای بی اثر - He، Ar، Ne، Xe باشند. در ذخایر گاز خالص تقریبا هیچ میعانات وجود ندارد (جدول 2.1).

اگر در حین کاهش فشار همدما در سازند، اجزای سنگین گاز طبیعی به صورت فاز مایع (میعانات) آزاد شوند، به چنین مخلوط هایی میعانات گازی می گویند. در این حالت ممکن است بخشی از میعانات به طور جبران ناپذیری در سنگ گم شود. محتوای میعانات (C5 و بالاتر) در گاز به ترکیب و شرایط مخزن آن بستگی دارد (دما و فشار که به 25-40 مگاپاسکال می رسد).

معیار کمی برای طبقه بندی یک نهشته به عنوان میدان میعانات گازی، ضریب میعانات گازی است که برابر با مقدار گاز (m3) در شرایط عادی است که در آن 1 متر مکعب میعانات در شرایط مخزن حل می شود. ذخایری که ضریب میعانات گازی آنها از 104 تجاوز نمی کند معمولاً به عنوان میعانات گازی طبقه بندی می شوند.

جدول 2.1.

ترکیب شیمیایی گازهای حاصل از ذخایر مختلف

سایر اجزای CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 CO2 را سپرده گذاری کنید

میدان های گاز خالص

Urengoyskoe 95.1 1.1 0.3 0.07 0.03 0.4 3.0

نزولی 98.3 0.3 0.1 0.15 - 0.1 1.0

Saratovskoe 94.7 1.8 0.2 0.1 - 0.2 3.0

میدان های میعانات گازی

Orenburgskoe 84.8 4.5 1.4 0.3 1.5 1.15 9.0

Vuktylskoye 79.8 8.7 3.9 1.8 6.4 0.1 4.3

Leningradskoe 86.9 6.0 1.6 1.0 0.5 1.2 2.8

گازهای مرتبط از میادین گاز و نفت

Romashkinskoye 39.0 20.0 18.5 6.2 4.7 0.1 11.5

Nebit-Dagskoe 85.7 4.0 3.5 2.0 1.4 2.1 1.3

Mukhanovskoe 30.1 20.2 23.6 10.6 4.8 1.5 9.2

نفت موجود در مخزن نیز حاوی گاز است. مقدار گاز محلول در نفت با مقدار "محتوای گاز" (Go) مشخص می شود. محتوای گاز برای روغن های مخزن از کسری از یک تا چند صد متر مکعب در تن متغیر است. گازهای نفتی مرتبط، زمانی که نفت به سطح می رسد، تا زمانی که فشار اشباع (Psat) از فشار اتمسفر بیشتر شود، از آن آزاد می شود. در عمل میدانی، نفت تجاری بخشی از نفت مخزن در نظر گرفته می شود که پس از جداسازی مخلوط تولید شده (و جداسازی آب) و رساندن آن به شرایط استاندارد (یا عدم) در حالت مایع باقی می ماند. محتوای گاز در آن کمتر از 1٪ است.

تمام آلکان‌های دارای ساختار طبیعی از نفت و گازهای طبیعی جدا شده‌اند، از متان تا هگزاتریاکونتان C36H74، اما اطلاعاتی وجود دارد که n-آلکان‌های موجود در روغن‌ها یک سری همولوگ پیوسته را تشکیل می‌دهند که تا C65-C68 گسترش می‌یابد و طبق داده‌های دیگر، حتی به C78.

به عنوان یک قاعده، حداکثر محتوای حجمی n-آلکان در روغن ها در n-هگزان (1.8٪) و n-هپتان (2.3٪) رخ می دهد و سپس مقدار آن به تدریج کاهش می یابد و برای تری تریاکونتان C33H68 به 0.09٪ می رسد.

بر اساس داده‌های دیگر، تقریباً تمام روغن‌های عمیق تبدیل شده با ظاهر یک‌وجهی منحنی‌های توزیع n-آلکان با حداکثر C10-C14 و با کاهش یکنواخت در غلظت n-آلکان‌های با وزن مولکولی بالا مشخص می‌شوند (طبق گفته Al.A. پتروف). تمایل به کاهش محتوای n-آلکان با افزایش نقطه جوش فراکسیون ها وجود دارد.

روغن حاوی انواع ایزومرهای آلکان است: تک، دی، سه، تترا جانشین. از این میان، تک‌جایگزین‌ها، با یک شاخه، غالب هستند. آلکان های جایگزین متیل به ترتیب درجه کاهشی مرتب می شوند: 2-آلکان های جایگزین متیل > آلکان های جایگزین شده با متیل 3 > آلکان های جایگزین شده با متیل 4.

کشف آلکان های شاخه ای از نوع ایزوپرنوئید در روغن هایی با گروه های متیل در موقعیت های 2، 6، 10، 14، 18 و غیره به دهه 60 برمی گردد.بیش از بیست هیدروکربن از این دست، عمدتاً با ترکیب C9-C20 کشف شد. رایج ترین آلکان های ایزوپرنوئید در هر روغنی فیتان C20H42 و پریستان C19H40 است که محتوای آنها می تواند به 1.0 -1.5٪ برسد و بستگی به پیدایش و شرایط صورت تشکیل روغن دارد.

بنابراین، آلکان ها به نسبت های مختلف در ترکیب همه مخلوط های طبیعی و فرآورده های نفتی قرار می گیرند و وضعیت فیزیکی آنها در مخلوط - به شکل یک محلول مولکولی یا سیستم پراکنده - با ترکیب، ویژگی های فیزیکی فردی اجزا تعیین می شود. و شرایط ترموباریک

در ترکیب روغن ها، هیدروکربن های جامد مخلوط های چند جزئی هستند که همراه با آلکان ها حاوی هیدروکربن های آروماتیک و نفتنی هستند. بنابراین، هیدروکربن های جامد جدا شده از کسر تقطیر (300-400 درجه سانتیگراد) روغن تویمازینسکی شامل 50٪ n-آلکان، 47.1٪ هیدروکربن های نفتنی با زنجیره های جانبی ساختار معمولی و 2.9٪ هیدروکربن های آروماتیک با زنجیره های جانبی ساختار معمولی است. با افزایش نقطه جوش کسری از همان روغن، محتوای آلکان جامد کاهش می یابد.

اتم‌های کربن در یک مولکول آلکان از طریق یک پیوند y کووالانسی با طول پیوند C-C ثابت (برای مولکول‌های جدا شده آزاد در فاز گاز) 0.154 نانومتر و زاویه پیوند بین پیوندهای C-C 112 درجه به هم متصل می‌شوند. پارامترهای مولکولی n-آلکان ها در فاز گاز تا حدودی با افزایش تعداد اتم های کربن در مولکول تغییر می کند (جدول 2.2).

جدول 2.2.

ابعاد هندسی مولکول های n-آلکان آزاد

С2Н6 0.1534 0.1122 - 111.0

С3Н8 0.1532 0.1107 112.0

C4Hu 0.1531 0.1107 112.0 110.3

С5Н12 0.1531 0.1118 112.9 110.4

С6НН 0.1533 0.1118 111.9 109.5

С7Н16 0.1534 0.1121 112.6 109.8

С16Н34 0.1542 0.1130 114.6 110.4

به گفته M. Shakhparonov، تفاوت های شناسایی شده به دلیل تخریب انرژی "نامطلوب" و تشکیل پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی "مطلوب" از نوع C-H-C است.

در عین حال، مشخص است که نیروهای میدان کریستالی می توانند به طور قابل توجهی ساختار و پارامترهای مولکولی را در نتیجه تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی تغییر دهند. در ماده متراکم، مقادیر پارامترهای مولکولی مانند موانع چرخش داخلی، تفاوت های آنتالپی کنفورمر، فواصل بین هسته ای و زوایای پیوند باید با مقادیر مشاهده شده برای مولکول های آزاد متفاوت باشد. در حال حاضر، تفاوت در ساختار هندسی مولکول های n-آلکان در حالت های آزاد و متراکم هنوز به خوبی درک نشده است.

در چارچوب رویکرد ساختاری-مکانیکی، n-آلکان ها با توجه به توانایی مولکول های آنها برای انجام ایزومریسم چرخشی مستقل گروه های متیل انتهایی طبقه بندی می شوند. بر اساس این طبقه بندی، با شروع از آلکان های C8-C9، مولکول های زنجیره کوتاه (C8-C17)، زنجیره متوسط ​​(C18-C40) و زنجیره بلند (C40-C100) از n-آلکان ها متمایز می شوند که به عنوان سیستم های پیچیده با حرکات نسبتا نامرتبط گروه های میانی و انتهایی. آگاهی از طول زنجیره بحرانی یک مولکول، که به طور کلی با رسیدن به دمای معین تحت شرایط پیش تبلور در طول ابرسرد شدن، تحرک جنبشی خود را از دست می دهد، به ما اجازه می دهد که مولکول را متشکل از قطعات مستقل در نظر بگیریم.

برهمکنش پراکندگی بین مولکول های n-آلکان در رویکرد ساختاری-مکانیکی توسط تعداد مراکز برهمکنش پراکندگی تعیین می شود که در نقاط تبلور به یک مقدار محدود می رسد. در چارچوب چنین ایده‌هایی، واقعیت شناخته‌شده مدت‌ها دماهای تبلور متناوب n-آلکان‌های زوج و فرد با افزایش تعداد اتم‌های کربن (n) توضیح داده شده است (شکل 2.1).

برنج. 2.1.

برای ایزومرهای فرد n-آلکان ها در p< 20 в результате расклинивающего влияния концевых СН3-групп наблюдается уменьшение числа центров дисперсионного взаимодействия в точках кристаллизации, что приводит к понижению температур кристаллизации. Для газообразных УВ, т.е., п < 4 ?Т не определялись.

در حالت کریستالی، مولکول های n-آلکان به صورت موازی قرار گرفته اند. با افزایش دما و کاهش انرژی برهمکنش بین مولکولی، فاصله بین زنجیره های مولکولی n-آلکان ها افزایش می یابد، در حالی که جهت موازی ترجیحی باقی می ماند. در نقطه ذوب، فاصله بین زنجیره های مولکولی به طور ناگهانی تغییر می کند؛ با افزایش بیشتر دما، زنجیره های مولکولی به طور فعال از هم دور می شوند تا زمانی که مولکول ها آزادی کامل چرخش را به دست آورند. مطالعات ساختاری n-آلکان های مایع نشان می دهد که در دمای ثابت، فاصله تعادل (0.56 نانومتر) بین نزدیک ترین مولکول های n-آلکان با افزایش n کوتاه می شود که با افزایش برهمکنش های بین مولکولی همراه است.

آلکان ها در سیستم های نفتی می توانند در حالت مولکولی یا مرتبط باشند. مطالعه ای با استفاده از پراکندگی پرتو ایکس با زاویه کوچک ساختار مولکولی n-آلکان ها در حالت مایع نشان داد که ارتباط آنها در امتداد سطح مولکول ها با استفاده از نیروهای برهمکنش پراکندگی رخ می دهد، و به عنوان مثال n-هپتان، در شرایط عادی مرتبط می شود. دارای دیسک یا صفحات با ابعاد 130-200 ?

هر چه دما کمتر باشد، تعداد مولکول ها در یک همبسته بیشتر است. بنابراین، در هگزادکان در دمای 20 درجه سانتیگراد (یعنی 2 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای تبلور) تعداد مولکولها در ترکیب 3 و در اکتان n در 50- درجه سانتیگراد (یعنی 6 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای تبلور) - 31 است. این با تضعیف حرکت حرارتی مولکول ها و افزایش انرژی برهمکنش مولکولی آلکان ها با افزایش طول زنجیره توضیح داده می شود.

سیکلوآلکان ها یا هیدروکربن های نفتنیک هیدروکربن های آلی حلقه ای اشباع شده هستند. اینها شامل تک حلقه ای با فرمول کلی CnH2n، دو حلقه ای - CnH2n-2، سه حلقه ای - CnH2n-4، چهار حلقه ای - CnH2n-6 است.

از نظر محتوای کل، سیکلوآلکان ها در بسیاری از روغن ها بر سایر کلاس های هیدروکربن ها غالب هستند: محتوای آنها بین 25 تا 75 درصد (وزنی) است. آنها در تمام فراکسیون های نفتی وجود دارند. معمولا محتوای آنها با سنگین تر شدن کسرها افزایش می یابد. محتوای کل هیدروکربن های نفتنیک در روغن با افزایش وزن مولکولی آن افزایش می یابد. تنها استثناء فراکسیون های نفتی است که در آنها محتوای سیکلوآلکان ها به دلیل افزایش مقدار هیدروکربن های معطر کاهش می یابد.

از هیدروکربن های تک حلقه ای موجود در نفت، عمدتاً سری های پنج و شش عضوی هیدروکربن های نفتنیک وجود دارد. توزیع نفتن‌های تک حلقه‌ای در میان فراکسیون‌های نفتی و خواص آن‌ها در مقایسه با نفتن‌های چند حلقه‌ای موجود در فراکسیون‌های با جوش متوسط ​​و بالا، بسیار کامل‌تر مورد مطالعه قرار گرفته است. فراکسیون های بنزینی با جوش کم روغن ها عمدتاً حاوی مشتقات آلکیل سیکلوپنتان و سیکلوهگزان [از 10 تا 86 درصد (جرم))] و فراکسیون های با جوش بالا حاوی پلی سیکلوآلکان ها و مونو سیکلوآلکان ها با جایگزین های آلکیل از ساختار هیدروکالون های ایزوکاربنوئید (هیدروکالبنوئید) هستند.

از نفتن های چند حلقه ای موجود در روغن ها، تنها 25 نفتن دو حلقه ای منفرد، پنج نفتن سه حلقه ای و چهار نفتن چهار حلقه ای و پنج حلقه ای شناسایی شده اند. اگر چندین حلقه نفتنیک در یک مولکول وجود داشته باشد، دومی، به عنوان یک قاعده، به یک بلوک چند حلقه ای متراکم می شود.

Bicyclanes C7-C9 اغلب در روغن هایی از نوع نفتنیک مشخص وجود دارد که محتوای آنها بسیار زیاد است. در بین این هیدروکربن ها، موارد زیر (به ترتیب نزولی محتوایی) یافت شد: بی سیکلوهپتان (پنتالان)، بی سیکلوکتان، بی سیکلوکتان، بی سیکلونونان (هیدریندان)، بی سیکلوه هپتان (نوربورنان) و نزدیکترین همولوگ آنها. از تری سیکلان های موجود در روغن ها، آلکیل پرهیدروفنانترن ها غالب هستند که در میان آنها ترکیباتی از نوع (1-4) شناسایی شده اند: R = C1, C2. R = C1-C3; R = C2--C4.

هیدروکربن رسوب کریستالیزاسیون نفت

تتراسایکلان‌های نفتی عمدتاً توسط مشتقات سیکلوپنتانوپری هیدروفنانترن - استران‌های C27-C30 (5-7) نشان داده می‌شوند:

پنتا سیکلان های نفتی شامل هیدروکربن های سری هوپان (8)، لوپان (9)، فریدلین (10) و غیره می باشند.

اطلاعات قابل اعتمادی در مورد شناسایی پلی سیکلوآلکان ها با تعداد حلقه زیاد وجود ندارد، اگرچه بر اساس تجزیه و تحلیل گروه های ساختاری و طیف جرمی، می توان وجود نفتن ها را با تعداد چرخه های بیشتر از پنج پیشنهاد کرد. بر اساس برخی داده ها، نفتن های با جوش بالا حاوی 7-8 چرخه در مولکول های خود هستند.

تفاوت در رفتار شیمیایی سیکلوآلکان ها اغلب به دلیل وجود انرژی اضافی کرنش است. بسته به اندازه چرخه، سیکلوآلکان ها به کوچک (C3، C4 - اگرچه سیکلوپروپان و سیکلوبوتان در روغن ها یافت نشد)، معمولی (C5-C7)، متوسط ​​(C8-C11) و ماکروسیکل ها (از C12 و بیشتر) تقسیم می شوند. . این طبقه بندی بر اساس رابطه بین اندازه چرخه و تنش هایی است که در آن ایجاد می شود و بر پایداری تأثیر می گذارد. سیکلوآلکان ها و مهمتر از همه، مشتقات مختلف آنها با تغییر در اندازه حلقه ها مشخص می شوند. بنابراین، هنگامی که سیکلوهپتان با کلرید آلومینیوم گرم می شود، متیل سیکلوهگزان تشکیل می شود و سیکلوهگزان در دمای 80-30 درجه سانتی گراد به متیل سیکلوپنتان تبدیل می شود. حلقه های کربنی پنج و شش عضوی بسیار راحت تر از حلقه های کوچکتر و بزرگتر تشکیل می شوند. بنابراین، مشتقات بسیار بیشتری از سیکلوهگزان و سیکلوپنتان در روغن ها نسبت به مشتقات سایر سیکلوآلکان ها یافت می شود.

بر اساس مطالعه خواص ویسکوزیته-دمای مونوسیکلو هگزان های جایگزین شده با آلکیل در یک محدوده دمایی وسیع، مشخص شد که جایگزین، با طولانی شدن، میانگین درجه ارتباط مولکول ها را کاهش می دهد. سیکلوآلکان‌ها، بر خلاف n-آلکان‌ها با تعداد اتم‌های کربن یکسان، در یک حالت مرتبط در دمای بالاتر قرار دارند.

آرن‌ها یا هیدروکربن‌های معطر ترکیباتی هستند که مولکول‌های آنها حاوی هیدروکربن‌های حلقوی با سیستم‌های p-conjugated است. محتوای آنها در روغن از 10-15 تا 50٪ (وزنی) متغیر است. اینها شامل نمایندگان تک حلقه ای: بنزن و همولوگ های آن (تولوئن، o-، m-، p-xylene و غیره)، دو حلقه ای: نفتالین و همولوگ های آن، سه حلقه ای: فنانترن، آنتراسن و همولوگ های آنها، چهار حلقه ای: پیرن و همولوگ های آن و دیگر.

بر اساس یک تعمیم داده ها در مورد 400 روغن، نشان داده شده است که بیشترین غلظت آرن (37٪) مشخصه روغن های پایه نفتنی (نوع) و کمترین (20٪) مربوط به روغن های نوع پارافین است. در میان آرن های نفتی، ترکیباتی که حاوی بیش از سه حلقه بنزن در هر مولکول نیستند، غالب هستند. غلظت آرن‌ها در تقطیرهایی که تا دمای 500 درجه سانتیگراد می‌جوشند، معمولاً در سری ترکیبات زیر یک یا دو مرتبه کاهش می‌یابد: بنزن >> نفتالین >> فنانترن >> کریسن >> پیرن >> آنتراسن.

در زیر میانگین محتوای آرن، معمولی برای روغن های روسی انواع مختلف، از کل محتوای آرن، بر حسب درصد آمده است:

بنزن 67 پیرن 2

نفتالین 18 آنتراسن 1

فنانترن 8 عرصه دیگر 1

کریزن و بنز فلورن 3

الگوی کلی افزایش محتوای آرن ها با افزایش دمای جوش است. در عین حال، عرصه های فراکسیون های نفتی بالاتر نه با تعداد زیادی حلقه های معطر، بلکه با حضور زنجیره های آلکیل و حلقه های اشباع در مولکول ها مشخص می شود. تمام همولوگ های احتمالی C6-C9 در بخش های بنزین یافت شد. هیدروکربن‌ها با تعداد کمی حلقه‌های بنزن در میان آرن‌ها حتی در سنگین‌ترین بخش‌های نفتی غالب هستند. بنابراین، طبق داده های تجربی، تک، دو، سه، تترا و پنتاآرن به ترتیب 45-58، 24-29، 15-31، 1.5 و تا 0.1 درصد وزنی هیدروکربن های معطر در تقطیر 370 تشکیل می دهند. -535 درجه سانتی گراد از روغن های مختلف.

مونوآرن های نفتی با آلکیل بنزن ها نشان داده می شوند. مهمترین نمایندگان آلکیل بنزن های نفتی با جوش بالا هیدروکربن هایی هستند که حاوی حداکثر سه متیل و یک جانشین بلند از ساختار خطی، b-methylalkyl یا isoprenoid در حلقه بنزن هستند. جایگزین های آلکیل بزرگ در مولکول های آلکیل بنزن می توانند حاوی بیش از 30 اتم کربن باشند.

جایگاه اصلی در بین آرن های نفتی با ساختار دو حلقه ای (دیارن ها) متعلق به مشتقات نفتالین است که می تواند تا 95 درصد کل دیارن ها را تشکیل دهد و تا 8 حلقه اشباع در یک مولکول را شامل شود و جایگاه ثانویه متعلق به مشتقات بی فنیل است. و دی فنیل آلکان ها تمام آلکیل نفتالین های C11، C12 و بسیاری از ایزومرهای C13-C15 در روغن ها شناسایی شده اند. محتوای بی فنیل ها در روغن ها مرتبه ای کمتر از مقدار نفتالین ها است.

در میان نفتنودیارن ها، آسنفتن، فلورن و تعدادی از همولوگ های آن حاوی جایگزین های فلزی در موقعیت های 1-4 در روغن ها یافت شد.

تری آرن ها در روغن ها توسط مشتقات فنانترن و آنتراسن (با غلبه شدید اولی) نشان داده می شوند که می توانند حداکثر 4-5 حلقه اشباع شده در مولکول ها داشته باشند.

تتراآرن های نفتی شامل هیدروکربن های سری کریزن، پیرن، 2،3- و 3،4-بنزوفنانترن و تری فنیلن هستند.

عرصه‌های نفتی که در دمای بالای 500 درجه سانتی‌گراد می‌جوشند و با هیدروکربن‌های C20-C75 نشان داده می‌شوند، مطابق با داده‌ها (جدول 2.3) تا 39 اتم کربن در زنجیره‌های آلکیل جانبی، بین بخش‌ها توزیع می‌شوند. هیدروکربن های دوحلقه ای با دو حلقه بنزن و تا سه حلقه نفتنیک در حضور 22-40 اتم کربن در زنجیره های جانبی آلکیل در یک کسر خارج می شوند. شستشوی هیدروکربن های سه حلقه ای با سه حلقه بنزن و دو حلقه نفتنیک در بخش سبک آرن در حضور 31-48 اتم کربن در زنجیره های آلکیل جانبی امکان پذیر است. فراکسیون های معطر متوسط ​​و سنگین حاوی آرن هایی با زنجیره های جانبی کوتاه تر هستند. آرن های تک حلقه ای و دو حلقه ای با 10-20 اتم کربن در زنجیره های جانبی و سه حلقه ای با 16-30 اتم کربن در زنجیره های جانبی در بخش میانی آرن ها یافت می شوند. آرن‌ها با زنجیره‌های جانبی حتی کوتاه‌تر به عنوان بخشی از کسر سنگین آرن شسته می‌شوند.

افزایش تمایل آرن ها، به ویژه آنهایی که چند حلقه ای، به برهمکنش های مولکولی دارند، به دلیل انرژی تحریک کم در فرآیند تفکیک همولیتیک است. ترکیباتی مانند آنتراسن، پیرن، کریسن و غیره با درجه پایین همبستگی تبادلی اوربیتال‌های p و افزایش انرژی پتانسیل IMB به دلیل وقوع همبستگی تبادلی الکترون‌ها بین مولکول‌ها مشخص می‌شوند. آرن ها کمپلکس های مولکولی نسبتاً پایداری را با برخی ترکیبات قطبی تشکیل می دهند.

برهمکنش الکترون های p در حلقه بنزن منجر به پیوندهای کربن-کربن می شود. یک پیامد اثر صرف، خواص زیر آرن ها است:

ساختار مسطح چرخه با طول پیوند C-C (0.139 نانومتر)، که یک مقدار متوسط ​​بین یک پیوند C-C منفرد و دوگانه را اشغال می کند.

هم ارزی همه پیوندهای C-C در بنزن های جایگزین نشده.

تمایل به واکنش‌های جایگزینی الکتروفیلیک پروتون در گروه‌های مختلف در مقایسه با مشارکت در واکنش‌های اضافه در پیوندهای چندگانه.

هیدروکربن های هیبرید (سرزین ها) هیدروکربن هایی با ساختار مخلوط هستند: پارافین-نفتنیک، پارافین-آروماتیک، نفتن-آروماتیک. اساساً اینها آلکانهای جامد با مخلوطی از هیدروکربنهای با زنجیره بلند حاوی سیکلان یا هسته آروماتیک هستند. آنها جزء اصلی ذخایر پارافین در فرآیندهای تولید و آماده سازی روغن هستند.

جدول 2.3.

توزیع آرن هایی که در دمای بالای 500 درجه سانتیگراد می جوشند توسط کسرهای قطران

شیمی نفت و گاز مدرس: دانشیار گروه آموزشی. GRNM IGND SHISHMINA LYUDMILA VSEVOLODOVNA ذخایر نفتی اثبات شده در جهان تا تاریخ 1 ژانویه 2001 (مجله نفت و گاز) ذخایر اثبات شده تولید نفت در 2000 میلیارد تن % از جهان میلیون تن % از جهان تعدد ذخایر، سال 2 3 45 6 آسیا و اقیانوسیه، مجموع شامل: 6.02 4.3 368.1 11.0 16.4 چین 3.29 2.3 162.7 4.9 20.2 اندونزی 0.68 0.5 64، 9 1.9 10.5 10.5 و آمریکای لاتین 10.5 مجموع 0.62.2 هندوستان 0.630 0.65.0. 53 14.6 859.8 25.6 23.9 ونزوئلا 10 .53 7.5 151.8 4.5 69.4 مکزیک 3.87 2.8 152.5 4.6 25.4 ایالات متحده آمریکا 2.98 2.1 291.2 8.7 10.2 آفریقا، مجموع شامل: 10.26 7.3 335.3 7.3 335.3 10.04 10.04 7.4 نیجریه 3.08 2.2 99.5 3.0 31.0 الجزایر 1.26 0.9 40.0 1.2 31.5 منطقه، کشور 1 نزدیک و خاورمیانه، مجموع شامل 93.63 66.5 1078.4 32.2 86.8 عربستان سعودی 35.51 25 .2 403.2 12.0 88.1 عراق 15.41 10.9 134.1 4.0 114.1 4.0 114.21 4.0 114.21 4.0 114.21 4.0 114.21. bi 12.63 9.0 92.5 2.8 136.5 Iran 12.15 8.6 178.4 5.3 68.1 اروپای شرقی و کشورهای مستقل مشترک المنافع، کل شامل 8.09 5.7 391.7 11.7 20، 7 روسیه 6.65 4.7 323.5 9.5 20.5 قزاقستان 0.74 0.5 31.4 0.9 23.6 رومانی 0.20 0.1 6D .8 اروپای غربی مجموع شامل: 2.35 1.7 321.5 9.6 7.3 نروژ 1.29 0.9 160.8 4.8 8.0 بریتانیای کبیر 0.69 0.5 126.8 3.8 5.4 دانمارک 0.15 0.1 15.8 15.8 15.8 00 42.0 کل در جهان توزیع منابع نفتی بین حوضه های نفت و گاز روسیه (%) : سیبری غربی - 45، سیبری شرقی - 15، دریاهای قطب شمال - 13، خاور دور، شامل قفسه - 8، خزر، شامل قفسه - 7، تیمان-پچورا - 7، ولگا-اورال - 4، قفقاز شمالی - 1. مشکلات "شیمی نفت و گاز" به عنوان علوم 1. مطالعه ترکیب شیمیایی روغن ها، فرآورده های نفتی، میعانات گازی و گازها با استفاده از روش های مدرن فیزیکی و شیمیایی. 2. بررسی خواص فیزیکوشیمیایی هیدروکربن ها و سایر اجزای نفتی و تأثیر آنها بر خواص فرآورده های نفتی، بررسی توانایی اجزای نفت در برهمکنش های بین مولکولی و انتقال فاز. 3. بررسی شیمی و مکانیسم تبدیلات حرارتی و کاتالیزوری اجزای نفت اعم از دماهای بالا (در فرآیندهای پالایش نفت) و دمای پایین که هم از نظر تحلیلی و هم از نظر ژئوشیمیایی (تبدیل روغن ها در طبیعت) حائز اهمیت است. از دید 4. تحقیق در مورد منشاء روغن. I. OIL 1. ORIGIN OF OIL HYPOTHESES OF MINERAL ORIGIN OF OIL HYPOTHESES OF ORGANIC ORIGIN OF OIL 1.1 فرضیه های منشاء معدنی نفت Mendeleev D.I. (1877) 2 FeC + 3 H20 = Fe2O3 + C2H6 یا به صورت کلی می توانیم بنویسیم: MCm + m H20 -> MOm + (CH2)m. کاربیدها در سنگهای عمیق یافت شدند: FeC، TiC، Cr2C3، WC، SiC. هنوز اطلاعات کافی وجود ندارد که بتواند به طور واضح امکان سنتز مواد معدنی چنین ترکیب پیچیده و منظم سیستمی از هیدروکربن ها، ترکیبات نیتروژن، گوگرد و اکسیژن مانند روغن طبیعی را اثبات کند. شواهد زمین شناسی برای فرضیه کانی غیر مستقیم است و همیشه امکان تفسیر دوگانه را فراهم می کند. شواهد زمین شناسی: آثار متان و هیدروکربن های نفتی در سنگ های کریستالی عمیق، گازهای آتشفشانی و ماگما. تظاهرات نفت و گاز در امتداد گسل های عمیق سوکولوف N.A. (1892) فرضیه منشأ کیهانی نفت. 1.2 فرضیه های منشا آلی روغن Lomonosov M.V. (1757) - پایه و اساس فرضیه منشا آلی نفت را گذاشت. آزمایش های شیمیایی انگلر (1888): روغن های چربی شاه ماهی (پارافین ها، نفتن ها، الفین ها، آرن ها) گازهای قابل اشتعال آب Zelinsky N.D. (1919): سیلت دریاچه (ساپروپل) مایع کک (آلکان ها، نفتن ها، آرن ها، مواد رزینی) گاز (CH4، CO2، H2، H2S) آب شواهد 1 فعالیت نوری یکی از ویژگی های اساسی مشترک مواد زنده و محصولات آن است. تبدیل و روغن های طبیعی فعالیت نوری روغن ها عمدتاً با هیدروکربن هایی مانند تری ترپن ها و استران ها Triterpane (هوپان) 1927 مرتبط است. بررسی تطبیقی ​​مواد آلی در رسوبات مدرن سنگهای رسوبی باستانی Gubkin I.M. «... توزیع منطقه ای گسترده ذخایر نفتی در لایه های رسوبی ما را مجبور می کند تا هر گونه منابع عجیب و غریب احتمالی برای تشکیل نفت (چربی های حیوانی، انباشته شدن علف های دریایی و غیره) را کنار بگذاریم و در نظر بگیریم که منبع نفت فقط می تواند باشد. مواد آلی مخلوط پراکنده به طور گسترده در سنگ های رسوبی با منشاء گیاهی و حیوانی. بعداً معلوم شد که مواد ساپروپل معمولاً در آن غالب است ، یعنی. محصولات تبدیل بقایای کوچکترین جلبک های پلانکتونیک. میانگین غلظت DOM در سنگهای رسوبی رسی ~1% شیل قیر تا 5-6%، گاهی تا 10-20% است. تا 0.06٪؛ - مواد آلی سیلت های دریایی: مواد قیر، هیدروکربن ها تا 3 تا 5 درصد. تا 0.5٪؛ - مواد آلی ساپروپلیک سنگهای رسوبی که غوطه ور شدن 2-3 کیلومتر و دمای 100 - 150 درجه سانتیگراد را تجربه کرده است: مواد قیر و هیدروکربن تا 10 - 20٪. تا 10-12٪. تحقیقات شباهت هایی را بین روغن ها و هیدروکربن های حاصل از مواد آلی پراکنده در سنگ های رسوبی نشان داده است. واسوویچ N.B. هیدروکربن های مواد آلی پراکنده در سنگ های رسوبی را MICRONEOIL نامید. N.B. Vassoevich شواهد 2 کشف در روغن‌های زیست مولکول‌های به ارث رسیده از ماده زنده. کلروفیل FT - فیتول وانادیل پورفیرین C19H4 0 بیومارکرها در مواد آلی رسوبات و روغن ها: پورفیرین ها هیدروکربن های ایزوپرنوئید هیدروکربن های چند حلقه ای آلکان های معمولی شواهد 3 شباهت ترکیب ایزوتوپ کربن در بخش هایی از مواد آلی سنگ های رسوبی نفتی. شواهد 4 - داده های زمین شناسی نفت به طور نابرابر در طبقات رسوبی توزیع شده است، که مربوط به حداکثر تجمع مواد آلی در رسوبات دونین، ژوراسیک-کرتاسه و سوم، حداکثر جرم هیدروکربن های نفتی پراکنده تشکیل شده در رسوبات منبع نفت است. بنابراین داده های شیمیایی، ژئوشیمیایی و زمین شناسی منشأ آلی نفت را نشان می دهد. 1.3 مراحل فرآیند تبدیل رسوب خندق مرحله I. رسوب زایی. II. دیاژنز. III. کاتاژنز. لیتوژنز به عنوان یک مفهوم خلاصه رسوب زایی فرآیندهای طبیعی که منجر به تشکیل رسوبات در کف توده های مختلف آبی و در فرورفتگی های روی خشکی می شود. دیاژنز دیاژنز مجموعه ای از فرآیندهای طبیعی است که رسوبات سست در کف حوضه های آبی را در شرایط ناحیه بالایی پوسته زمین به سنگ های رسوبی تبدیل می کند. ویژگی های اصلی دیاژنز: فرآیندها دما و فشار پایین هستند، فرآیندها اساساً بیوشیمیایی با مشارکت باکتری ها هستند. کاتاژنز کاتاژنز مجموعه ای از فرآیندهای طبیعی تغییر در سنگ های رسوبی پس از خروج آنها از رسوبات در نتیجه دیاژنز و قبل از تبدیل سنگ است. در دگرگونی عوامل اصلی کاتاژنز دما (تا 300 - 350 درجه سانتیگراد در عمق 10-12 کیلومتری) و فشار (تا 1800 - 2900 در.) هستند. فرآیندها: تراکم سنگ، حذف آب، فرآیندهای در تماس دانه، تبدیل شیمیایی. لیتوژنز مجموعه ای از فرآیندهای طبیعی تشکیل و تغییرات بعدی در سنگ های رسوبی تا زمانی که به سنگ های دگرگونی تبدیل شوند. لیتوژنز = رسوب زایی + دیاژنز + کاتاژنز رابطه تشکیل نفت و گاز با مراحل لیتوژنز N.B. Vassoevich: نفت زاییده فکر سنگ زایی است. N.B. Vassoevich 1.4 مفاهیم مدرن در مورد تشکیل نفت و گاز ترکیب مواد آلی در سنگهای رسوبی. مفهوم قیر و کروژن قیر - اجزای ماده آلی محلول در حلال های آلی کروژن - اجزای ماده آلی نامحلول در حلال های آلی تبدیل مواد آلی سنگ های رسوبی (a - c) و تولید نفت و گاز (d) با افزایش عمق غوطه وری (H) و دما (T): C - محتوای کربن در مواد آلی. H - هیدروژن، B - قیر؛ ∑ Н-تولید روغن؛ ∑CH4 - تولید متان. Vn - نرخ تولید روغن؛ VM - نرخ تولید متان عمق تشکیل غوطه وری، m 1500 2000 2500 3000 3500 3500 مرحله تبدیل ماده آلی کروژن نفت سنگین نفت متوسط ​​نفت سبک گاز مرطوب گاز خشک گاز خشک مراحل فرآیند تبدیل DI1DIG. دیاژنز: شرایط کاهنده ← شرایط اکسیدکننده قیرها ← کروژن 3. کاتاژنز: 3.1 پروتوکاتاژنزیس (کاتاژنز اولیه) 3.2 مزوکاتاژنزیس MESOCATAGENESES (MIDLE ATAGENSECATAGENS33 MIDDLE ATAGENSECAILESCAISM) فاز اصلی تشکیل گاز کاتاژنز: زیر مرحله I: تا 1.2 کیلومتر. تا دمای 50 - 70 درجه سانتیگراد II زیر مرحله: 2 - 4 کیلومتر. تا دمای 80 تا 150 درجه سانتیگراد زیر مرحله III: بیش از 4.5 کیلومتر. تا 180-250 درجه سانتیگراد مهاجرت هیدروکربن ها منجر به تشکیل رسوبات نفت و گاز آب نفت گاز 1.5 تشکیل کلاس های اصلی هیدروکربن ها بیوسنتز نفت در ماده زنده موجودات می شود. فرآیند بیوشیمیایی تبدیل ماده آلی اصلی در مرحله دیاژنز رسوبات. تشکیل عمدتاً از اجزای لیپیدی مواد آلی در طی تخریب حرارتی (یا ترموکاتالیستی) آن در دمای 90 تا 160 درجه سانتیگراد در طول فاز اصلی تشکیل روغن. ترکیب عوامل: هیدروکربن های نفت تحت تأثیر تعدادی از ویژگی های ماده آلی اولیه رسوبات قرار دارند. شرایط ژئوشیمیایی (Eh، pH) در طول تبدیل مواد آلی در رسوبات. درجه تبدیل کاتاژنتیک (حرارتی) ماده آلی اصلی در منطقه دماهای بالا؛ تغییرات ثانویه نفت در طول تشکیل رسوبات و وجود آنها در یک زمان طولانی زمین شناسی (تمایز فیزیکی هیدروکربن ها در طول مهاجرت، قرار گرفتن در معرض دماهای بالا، فرآیندهای اکسیداتیو در رسوبات و غیره). ALKANE n-آلکان CH3(CH2)nCH3 با تعداد فرد اتم کربن در ماده زنده گسترده است. n-آلکان های با وزن مولکولی بالا به ارث برده شده: باکتری های شیمیایی: C12-C31 با تعداد تقریباً یکسانی از اتم های کربن زوج و فرد. باکتری های فتوسنتزی: C14-C29; جلبک سبز آبی: C15 - C20. در ماده زنده، اسیدهای چرب مونوبازیک «حتی» رایج هستند. تشکیل شده در طول HFN: R-COOH -> CO2 + RH در n-آلکان های تشکیل شده، هیدروکربن های "فرد" غالب هستند. آلکانها i-آلکان های منشعب به ارث رسیده: 2-، 3- متیل آلکان ها با غلبه تعداد فرد اتم های کربن: CH3CH2CH(CH2)nCH3 CH3 که در طول HF از مشتقات اکسیژن دار ترپن ها تشکیل شده است: آلکان های ایزوپرنوئید ایزوپرنوئید: ساختارهای ایزوپرنوئید ایزوپرنن نفتی. ماده زنده ocimene نفتن ها هیدروکربن های بیوسنتزی ارثی از مواد زنده: لیمونن α-پینن کامفن نفتن ها دومین منبع مهم سیکلوآلکان ها در نفت مشتقات اکسیژن دار از ترپن های حلقوی مختلف موجود در ماده زنده موجودات، کتون ها و الکل ها هستند. اسیدها تشکیل سیکلوآلکان ها از آنها در نتیجه از دست دادن گروه های اکسیژن عملکردی و واکنش های عدم تناسب هیدروژن با حفظ تقریباً کامل اساس ساختار مولکولی ترپنوئیدهای اصلی ماده زنده رخ داد. کلسترول (الکل) کلستان (هیدروکربن) نفتن ها منبع مهمتری از تشکیل سیکلوآلکان ها با چرخه شدن اسیدهای چرب غیراشباع از دست دادن آب همراه است: .... از سیکلوآلکن های حاصل، دگرگونی های بیشتر هیدروکربن های آروماتیک نفتنیک و نفتنیک تولید می کنند. ARENES ساختارهای معطر برای ماده زنده معمولی نیستند، در حالی که در روغن ها محتوای هیدروکربن های معطر 10 تا 35٪ است. بنابراین، تشکیل آرن ها در مواد آلی ساپروپلیک رسوبات و در روغن ها باید با فرآیندهای ثانویه تبدیل مواد آلی که در رسوبات در مراحل دیاژنز و به ویژه کاتاژنز در ناحیه دماهای بالا رخ می دهد، همراه باشد. آرن ها در طی تبدیل اسیدهای چرب غیراشباع در حضور خاک رس به عنوان کاتالیزور، ابتدا کتون های پنج عضوی و شش عضوی اشباع و نفتن های متراکم نشده تشکیل می شوند. تبدیل بیشتر کتون های حلقوی اشباع شده توسط واکنش تراکم کم آبی، برای سیکلوهگزانون، به عنوان مثال، به شرح زیر انجام می شود: اسیدهای چرب غیر اشباع کاتالیزور سیکلوهگزانون (کتون) هیدروکربن هیبریدی از ساختار نفتنیک-آروماتیک 2. ترکیب شیمیایی ترکیب شیمیایی عنصر نسبی روغن - عناصر: C، H، O، N، S، و غیره. ترکیب کسری - محتوای ترکیبات روغنی که در محدوده های دمایی خاصی جوش می آیند. ترکیب مواد - محتوای هیدروکربن ها، ترکیبات آسفالتنی هترواتمی و رزینی. ترکیب شیمیایی ترکیب گروه روغن - محتوای ترکیبات از انواع ساختاری مختلف: ترکیب هیدروکربنی گروهی. ترکیب گروهی ترکیبات هترواتمی؛ ترکیب ساختاری-گروهی - توزیع کربن با توجه به انواع ساختارهای شیمیایی اصلی هیدروکربن ها: پارافین، نفتنیک، معطر. ترکیب فردی - غلظت ترکیبات خاص با ساختار شناخته شده. 2.1 ترکیب عنصری کربن نفت - 83 - 87٪ (وزنی). هیدروژن - 11 - 14٪ (جرم). گوگرد - 0.02 - 0.5٪ - در روغن های کم گوگرد، 1.5 - 6.0٪ - در روغن های با گوگرد بالا NITROGEN - 0.01 - 0.6٪ (وزنی). اکسیژن - 0.05 - 0.8٪ (جرم). فلزات - تا 0.05٪ (وزنی). 2.2 ترکیب کسری روغن - منعکس کننده محتوای ترکیبات روغنی است که در محدوده دمایی خاصی می جوشند. تقطیر نفت به بخش‌های پایه فرآیند پالایش نفت صنعتی، قدیمی‌ترین روش تحقیق نفت است.روغن تا دمای 500 تا 550 درجه سانتیگراد "پراکنده" می‌شود. تمام کسری که در دمای 300 تا 350 درجه سانتیگراد بجوشد نور نامیده می شود. باقیمانده پس از انتخاب عرقیات سبک (بالای 350 درجه سانتیگراد) نفت کوره است. کسری هایی که تا 200 درجه سانتیگراد می جوشند سبک یا بنزین، از 200 تا 300 درجه سانتیگراد - متوسط ​​یا نفت سفید، بالای 300 درجه سانتیگراد - سنگین یا نفت نامیده می شوند. در هنگام تقطیر اتمسفری روغن، کسری های زیر حاصل می شود که تا دمای 350 درجه سانتیگراد می جوشد - تقطیر سبک: n.k. (شروع جوش) - 140 درجه سانتیگراد - کسر بنزین. 140 - 180 درجه سانتیگراد - نفتا (نفتای سنگین)؛ 140 – 220 oC – کسر نفت سفید. 180 – 350 (220 – 350) oC – کسر دیزل (نفت گاز سبک، تقطیر دیزل). نفت کوره در خلاء شتاب می گیرد. در این حالت بسته به جهت پالایش نفت کسری های زیر بدست می آید: برای تولید سوخت: 350 – 500 oC – نفت گاز خلاء (تقطیر خلاء). بیش از 500 درجه سانتیگراد - باقیمانده خلاء (قطر)؛ برای به دست آوردن روغن: 300 - 400 oC - کسر سبک. 400 – 450 oC – کسر میانی; 450 – 490 oC – کسر سنگین; بیش از 490 درجه سانتیگراد - قطران. 2.3 ترکیب شیمیایی گروهی نفت ترکیب شیمیایی نفت با محتوای گروه های اصلی ترکیبات مشخص می شود: هیدروکربن ها. ترکیبات هترواتمی: S-، N-، O-، ترکیبات حاوی فلز، رزین ها و آسفالتین ها. 2.3.1 ترکیب هیدروکربنی گروهی نفت: هیدروکربن ها یا آلکان های پارافینی (متان). هیدروکربن ها یا سیکلان های نفتنیک (پلی متیلن) ​​(سیکلوپارافین ها، سیکلوآلکان ها)؛ هیدروکربن های معطر یا آرن ها؛ هیدروکربن های غیر اشباع یا آلکن ها ALKANES: - نرمال. - ساختار ایزو؛ - شامل ایزوپرنوئید: Phytan Pristan C20H4 C19H4 2 0 روغن حاوی: آلکان های گازی C1 – C4 (به شکل گاز محلول، متان، اتان...) آلکان مایع C5 – C15؛ (پنتان…..) آلکان جامد C16 – C53 و بیشتر. محتوای آنها تا 5٪ (وزنی) است و بخشی از پارافین های نفتی (PWs) است. خواص آلکان ها آلکان ها با هیدروژن اشباع شده اند و در مقایسه با هیدروکربن های کلاس های دیگر دارای حداقل چگالی هستند. هیدروکربن های معمولی که مولکول های آنها در فاز مایع بسته بندی بهتری دارند، دارای نقطه جوش و چگالی بالاتری نسبت به هیدروکربن های شاخه دار هستند. آلکان های جامد کریستالی هستند. خواص فیزیکی و شیمیایی آلکان ها چگالی، کیلوگرم بر متر مکعب، در نقطه جوش 20 درجه سانتی گراد، درجه سانتی گراد H - HEXANE 664.7 68.7 I - HEXANE 654.2 60.2 هیدروکربن ها آلکان ها در آب قابل حل هستند، عملا غیرقابل حل هستند. آلکان ها از نظر شیمیایی بی اثرترین گروه هیدروکربن ها هستند، اما با واکنش های جایگزینی، هیدروژن زدایی، ایزومریزاسیون و اکسیداسیون مشخص می شوند. N-آلکان ها می توانند به راحتی توسط میکروارگانیسم ها اکسید شوند. حمله ان-آلکان ها توسط میکروارگانیسم ها دشوارتر از n-آلکان ها است. هیدروکربن های جامد نفت نفت پارافین سرزین نفتن ها: سیکلوپروپان سیکلوبوتان سیکلوپنتان سیکلوهگزان - تک حلقه ای. Bicyclodecane (decalin) - bicyclic. - سه حلقه ای و چند حلقه ای. 1-متیل-2-اتیل سیکلوپنتان 1،2-دی متیل-3-اتیل سیکلوهگزان سیکلان های C3 – C4 گاز هستند، C5 – C7 مایع هستند، C8 و بالاتر جامد هستند. ساختارهای C3-C4 در روغن ها یافت نمی شوند و چرخه های پنج و شش عضوی غالب هستند. ARENES: - تک حلقه ای: بنزن و مشتقات آن. - دو حلقه ای: بی فنیل و نفتالین و مشتقات آنها. - سه حلقه ای و چند حلقه ای: فنانترن، آنتراسن، کریسن، پیرن و همولوگ های آنها. بنزن متیل بنزن (تولوئن) زایلن ها: ارتو-، متا-، پارا-. آرن های تک حلقه ای روغن ها با آلکیل بنزن ها نشان داده می شوند. آلکیل بنزن ها، حاوی حداکثر 3 متیل و یک جانشین بلند ساختار خطی یا ایزوپرنوئید در حلقه بنزن، هیدروکربن های با جوش بالا هستند. نفتالین بی فنیل در میان آرن های دو حلقه ای، مشتقات نفتالین غالب هستند که می توانند تا 8 حلقه اشباع شده در یک مولکول داشته باشند. مشتقات بی فنیل و دی فنیل آلکان ها در درجه دوم اهمیت قرار دارند. آرن‌های سه حلقه‌ای در روغن‌ها با مشتقات فنانترن و آنتراسن نشان داده می‌شوند که می‌توانند حاوی حداکثر 4 تا 5 حلقه اشباع شده در مولکول‌ها باشند. آنتراسن فنانترن چند حلقه ای: پیرن کریسن پریلن میانگین محتوای آرن از انواع مختلف، درصد کل محتوای آرن ها تعداد حلقه ها محتوای بنزن 1 67 نفتالین 2 18 فنانترن 3 4 3 4 کریسن F ARENES هیبرید HC LEHYDROGENES اینها هیدروکربن هایی هستند که نه تنها حلقه های معطر و زنجیره های آلکانی را شامل می شوند، بلکه حلقه های اشباع شده را نیز شامل می شوند. ساختار استروئیدی مونوآرن ویژگی‌های فیزیکی آرن‌ها با توجه به خواص فیزیکی، آرن‌ها با آلکان‌ها و نفتن‌ها با همان تعداد اتم‌های کربن در مولکول متفاوت هستند: چگالی بالاتر، ضریب شکست، نقطه جوش. حلالیت بالاتر در حلال های قطبی، آب؛ افزایش حساسیت به فعل و انفعالات بین مولکولی. j هیدروکربن های غیراشباع آلکن ها: هیدروکربن های باز حاوی یک پیوند دوگانه هستند. CH3 – CH2 – CH3 زنجیره پروپان، CH3 – CH = CH2 Propen Frolov E.B. و اسمیرنوف M.B. (1990) الفین ها (تا 15 درصد) را در بسیاری از نمونه های روغن های طبیعی یافتند. به نظر آنها، الفین ها محصولی از هیدروژن زدایی رادیولیتیک (-H2) هیدروکربن های نفتی اشباع شده تحت تأثیر تشعشعات رادیواکتیو طبیعی در زیر سطح هستند. 2.3.2 ترکیبات هترواتومیک نفت در همه روغن ها همراه با هیدروکربن ها مقدار قابل توجهی از ترکیبات شامل هترواتم ها مانند گوگرد، اکسیژن و نیتروژن وجود دارد. محتوای این عناصر بستگی به سن و منشا روغن دارد. توزیع هترواتم ها در میان بخش های نفتی نابرابر است. به طور معمول، بیشتر آنها در بخش های سنگین و به ویژه در رزین ها و آسفالتین ها متمرکز می شوند. محتوای ترکیبات رزین-آسفالتین در روغن‌های جوان بیشتر است و بنابراین معمولاً حاوی ترکیبات هترواتمی بیشتری هستند. ترکیبات حاوی اکسیژن اسیدها فنل ها کتون ها استرها و سایر ترکیبات ترکیبات حاوی اکسیژن با خواص اسیدی خنثی PETROLEUM ALIPHATIC ACIDS, incl. ایزوپرنوئید؛ نفتن ها معطر؛ ساختار هیبریدی. اسیدهای نفتنیک فیتانوئیک مخصوصاً مشخصه روغنهای پایه نفتنیک هستند. اسیدهای نفتنیک چند حلقه ای تک حلقه ای چندین نوع اسید شناسایی شده است: هیچکدام از اسیدهای پنتا سیکلیک هنوز به صورت جداگانه جدا نشده اند: اسید هوپیلاکتیک اسیدهای معطر اسیدهای نفتنوآروماتیک ترکیبات خنثی کتون ها استون CH3 سولفاتریک متوسط ​​و فراکسیون های نوشیدنی با اسیدهای بالا استیل ایزوپروپیل متیل سیکلوپنتان اترها و استرها ساختار حلقویی از نوع فوران دارند: آلکیل دی هیدروبنزوفوران ها (کومارون ها) استرها بسیاری از آنها ترکیبات معطر هستند. استرها همچنین می توانند ساختار اشباع شده ای داشته باشند مانند: ترکیبات حاوی گوگرد گوگرد رایج ترین عنصر هترو در روغن ها است. این بخشی از حدود 60 درصد از هیدروکربن های نفتی است که آنها را به ترکیبات هترواتمی حاوی گوگرد (HSCs) تبدیل می کند. ترکیبات نفتی حاوی گوگرد به طور نابرابر در بین فراکسیون ها توزیع شده است. برخلاف سایر عناصر هترو، گوگرد در بخش های تقطیر شده (تا دمای 450 تا 500 درجه سانتیگراد) وجود دارد. اشکال گوگرد گوگرد عنصری محلول، سولفید هیدروژن، مرکاپتان ها، سولفیدها، دی سولفیدها، تیوفن و مشتقات آن، ترکیبات حاوی همزمان اتم های گوگرد، اکسیژن و نیتروژن. MERCAPTANS (THIOALCOOLS) R – SH R – HYDROCARBON RADICAL. مثال: CH3 – (CH2)3 – SH، بوتیل مرکاپتان. سولفیدها (تیو استرها) دیالکیل سولفیدها R1 - S - R2 سولفیدهای حلقوی (تیاسیکلان ها) 60-70% تیاسیکلوپنتان ها (تیالکان ها) H C - S - C H7، مثال: 3 3 متیل پروپیل سولفید. آلکیل تیوفان 30-40% تیاسیکلو هگزان دی آلکیل تیاسیکلو هگزان تیاسیکلان های دو حلقه ای. فراکسیون متوسط ​​روغن. 35: 50: 15 در مقادیر کمتر، روغن ها حاوی ترکیبات دو و چند حلقه ای از جمله حلقه های معطر هستند. آنها کمتر از 10 درصد تیاسیکلان ها را تشکیل می دهند. DISULFIDES R1 - S - S - R2 آنها در فراکسیونهای سبک و متوسط ​​روغنهای بدون مرکاپتان یافت می شوند که مقدار آنها می تواند به 7 تا 15 درصد از کل ترکیبات حاوی گوگرد در این فراکسیون برسد. تیوفن و مشتقات آن: - آلکیل تیوفن. - آریل تیوفن ها: بنزوتیوفن، دی بنزوتیوفن، نفتوتیوفن: تیوفن و مشتقات آن عمدتاً در فراکسیون های با جوش متوسط ​​و زیاد روغن یافت می شوند که در آن 45 تا 84 درصد از کل ترکیبات حاوی گوگرد را تشکیل می دهند. سیستم های تترا و پنج حلقه ای، از جمله حلقه تیوفن، مشخصه بخش های نفتی سنگین و باقی مانده هستند. این سیستم ها علاوه بر سیستم های معطر، دارای حلقه های نفتنی و جایگزین های آلکیل هستند. فرمول‌های ساختاری - فرضی نسبت معمولی هیدروکربن‌های حاوی گوگرد، % مرکاپتان سولفید تیوفن‌ها 0-7 7 - 40 50 - 90 ترکیبات حاوی نیتروژن ترکیبات نیتروژن در فراکسیون‌های با جوش بالا در بخش‌های انباشته شده سنگین متمرکز شده‌اند. بازهای نیتروژنی ترکیبات نیتروژنی خنثی بازهای نیتروژنی همولوگ های آروماتیک پیریدین هستند. کینولین 3،4-بنزاکریدین فنانتریدین دو حلقه ای; 7،8-بنزوکینولین سه حلقه ای؛ ساختارهای چهار حلقه ای ترکیبات نیتروژن خنثی - مشتقات معطر پیرول و آمیدهای اسیدی (– СОНH2). ایندول کاربازول بنزوکاربازول PORPHYRINS ترکیبات حاوی نیتروژن جزء نامطلوب سوخت های نفتی هستند، زیرا آنها سمی برای کاتالیزورهای معطرسازی، ترک خوردگی و هیدروکراکینگ هستند؛ در سوخت های دیزل باعث تشدید قیر شدن و تیره شدن سوخت می شوند. ترکیبات حاوی نیتروژن سورفکتانت های طبیعی هستند و تعیین می کنند: فعالیت سطحی در فصل مشترک فازهای مایع. توانایی مرطوب کردن روغن در سطح مشترک سنگ-روغن، فلز-روغن. دارای خواص بازدارنده های خوردگی فلزات هستند. مواد رزین-آسفالتنی جداسازی مواد منفرد از بخشهای باقیمانده روغن دشوار است. بنابراین، بقایای روغن به اجزای گروهی تقسیم می شوند: رزین، آسفالتین، روغن. در بقایای نفت سنگین، 40 تا 70 درصد مواد رزینی-آسفالتینی هستند. طرح جداسازی روغن (بقایای نفتی) n-پنتان روغن آسفالتین+رزین Al2O3 (رسوب) روغن ها رزین (n-پنتان) (بنزن، تولوئن، الکل-تولوئن) بر اساس این طرح جداسازی: آسفالتین‌های قابل حل در روغن هستند که غیرقابل حل هستند. آلکان های معمولی، مانند npentane، در شرایط عادی، اما بیش از حد از ترکیبات معطر مانند بنزن یا تولوئن محلول هستند. رزین ها بخش های نفتی هستند که در n-پنتان، تولوئن و بنزن در دمای اتاق محلول هستند. خصوصیات فیزیکوشیمیایی رزین ها Oil M 4 ترکیب عنصری، % 20 H: C C H S N O 594 1.042 84.52 9.48 2.6 0.69 2.76 Romashkinskaya 816 1.055 81.91 9.38 81.91 9.38 2040 Tuy501. 0 2.1 1.4 Bitkovskaya 501 1.021 84.30 10.36 2.79 2.55 |1.4 Sagaidakskaya 769 1.033 86.40 10.01 1.80 2.31 1, 4 Radchenkovskaya 770 1.014 85.00 10.50 1.00 Bavlinskaya 8.7 0.45 1.3 1.4 3.05 - 1.5 مایع جامد یا جامد تاریک رنگ قهوه ای تیره با چگالی حدود یک یا کمی بیشتر. وزن مولکولی رزین ها به طور متوسط ​​از 700 تا 1000 a است. رزین ها ناپایدار هستند، از روغن جدا شده و یا بقایای سنگین آن می توانند به آسفالتین تبدیل شوند. ترکیب عنصری آسفالتین ها ترکیب عنصری، % محتوای روغن در روغن، % C H S N O N: C Bavlinskaya 2.0 83.50 7.76 3.78 1.15 3.81 1.19 Romashkinskaya 3.8 83.66 7 .81 4.6y 1912 . .40 7.87 4.45 1.24 2.04 1.13 Bitkovskaya 2.2 85.97 8.49 1.65 Sovetskaya 1.4 83.87 8.67 1.64 1.56 4 62 1.22 Samotlor 1.4 85.93 9.19 1.76 1.69 2.43 1.16 0 3.99 1.18 آسفالتین ها - جامدات آمورف یا سیاه قهوه ای تیره. هنگامی که گرم می شوند، ذوب نمی شوند، بلکه به حالت پلاستیکی تبدیل می شوند (300 درجه سانتیگراد)؛ در دمای بالاتر تجزیه می شوند و گاز، مواد مایع و باقیمانده جامد تشکیل می دهند. چگالی آسفالتین ها بیشتر از یکپارچگی است. آسفالتین ها بسیار مستعد تجمع هستند، بنابراین وزن مولکولی، بسته به روش تعیین، می تواند چندین مرتبه بزرگی (از 2000 تا 140000 صبح) تغییر کند. بخور.). مولکول های رزین ها و آسفالتین ها ترکیبات هیبریدی هستند. اساس چنین مولکول هایی یک هسته چند حلقه ای، (بیشتر شش عضوی)، متیل و یکی حاوی: حلقه های بلند، (C3-C12) 4 - 6، چندین جایگزین آلکیل است. بخش حلقوی مولکول ممکن است شامل حلقه های حاوی گوگرد یا نیتروژن یا گروه های عاملی اکسیژن باشد. رزین های الکلی آسفالتین های ری جایگزین آلکیل هستند. او – حلقه معطر با هترواتم ساختار ذرات آسفالتین (همبستگان) La – قطر لایه; Lс - ضخامت بسته؛ Ld - فاصله بین لایه ها اجزای معدنی نمک های نفتی، مجتمع های فلزی، کانی های پراکنده کلوئیدی. عناصری که این مواد را تشکیل می دهند، ریز عناصر نامیده می شوند، زیرا. محتوای آنها از 10-8 تا 10-2٪ متغیر است. فلزات نفت قلیایی و قلیایی خاکی (Li، Na، K، Ba، Ca، Sr، Mg)، فلزات زیر گروه مس (مس، نقره، طلا)، زیر گروه روی (Zn، Cd، Hg)، زیر گروه بور (B، Al، Ga، In، Ti)، زیرگروه های وانادیوم (V، Nb، Ta)، فلزات با ظرفیت متغیر (Ni، Fe، Mo، Co، W، Cr، منگنز، Sn، و غیره) نفت غیر فلزات Si, P, As به طور کلی پذیرفته شده است که عناصر کمیاب می توانند در روغن به شکل های زیر وجود داشته باشند: محلول های آبی ریز نمک ها، سوسپانسیون های ریز سنگ های معدنی، ترکیبات پیچیده یا مولکولی که از نظر شیمیایی با مواد آلی مرتبط هستند. تقسیم به: ترکیبات ارگانو عنصر (کلر - کربن)؛ نمک های فلزی (-COO--Na)؛ کلات ها، یعنی کمپلکس های فلزی درون مولکولی (پورفیرین ها)؛ کمپلکس های دارای هترواتم ها یا سیستم ساختارهای آسفالتین پلی آروماتیک و غیره. کمپلکس های درون مولکولی با استفاده از مثال کمپلکس های پورفیرین وانادیوم (VO2+) و نیکل نسبتاً به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته اند. هنوز مشخص نیست که چرا فقط وانادیل و نیکل پورفیرین در روغن یافت می شود. کمپلکس‌های درون مولکولی پیچیده‌تر در رزین‌ها و آسفالتین‌ها یافت می‌شوند: کمپلکس‌ها در اینجا علاوه بر نیتروژن، اتم‌های اکسیژن و گوگرد نیز در تشکیل کمپلکس شرکت می‌کنند. چنین کمپلکس هایی می توانند مس، سرب، مولیبدن و سایر فلزات را تشکیل دهند. برای آسفالتین ها مشخص شده است که: غلظت عناصر کمیاب با افزایش وزن مولکولی آسفالتین ها، معطر بودن، محتوای N، S، O افزایش می یابد. فرض بر این است که اتم های فلزی با توجه به نوع گیرنده دهنده، ترکیبات پیچیده ای با هترواتم های آسفالتین ایجاد می کنند. . در این مورد، مجتمع ها می توانند در امتداد حاشیه قطعات ساختار بلوک لایه ای آسفالتین تشکیل شوند. با این حال، نفوذ اتم های فلزی بین لایه های این ساختار نیز امکان پذیر است. یکی از ویژگی های روغن این است که وانادیوم و نیکل در غلظت های بسیار بالاتر از سایر عناصر یافت می شوند. به طور معمول، وانادیوم در روغن های ترش و نیکل در روغن های کم گوگرد (با نیتروژن بالا) غالب است. لازم به ذکر است که کمپلکس‌های پورفیرین حاوی 4 تا 20 درصد وانادیوم و نیکل موجود در روغن هستند، بقیه در ترکیبات پیچیده‌تر دیگری یافت می‌شوند که هنوز شناسایی نشده‌اند. نقش ریز عناصر وانادیل پورفیرین در آسفالتین ها به فعالیت سطحی روغن ها کمک می کند. بیشتر عناصر کمیاب سموم کاتالیزورهای پالایش نفت هستند. بنابراین برای انتخاب نوع کاتالیزور باید از ترکیب و میزان ریز عناصر دانست. از آنجایی که بیشتر عناصر کمیاب در بخش رزینی-آسفالتین روغن متمرکز می‌شوند، هنگام سوزاندن نفت کوره، اکسید وانادیوم حاصله باعث خوردگی تجهیزات سوخت می‌شود و محیط را مسموم می‌کند. نیروگاه های مدرن که با نفت کوره سولفور کار می کنند می توانند روزانه تا هزار کیلوگرم V2O5 را همراه با دود در جو منتشر کنند. از سوی دیگر، خاکستر این نیروگاه های حرارتی از نظر محتوای وانادیوم بسیار غنی تر از بسیاری از سنگ معدن های صنعتی است. در حال حاضر، تاسیسات استخراج V2O5 از خاکستر نیروگاه حرارتی در حال حاضر در حال بهره برداری است. اطلاعات در مورد ترکیب و کمیت عناصر کمیاب در نفت نیز برای زمین شناسان برای حل مسائل ضروری است: در مورد منشاء نفت، برای مشخص کردن مناطقی که در آن رخ می دهد، و برای مطالعه مسائل مربوط به مهاجرت و انباشت نفت. 4. طبقه بندی انواع نفت طبقه بندی CHEMICAL ژئوشیمی (ژنتیک) فنی (صنعتی، تجاری) 4.1 طبقه بندی شیمیایی طبقه بندی خطرات 1.6PHNATH 1.6AFNA PAR. ENIC NAPHTHENIC PARAFIN-NAPHTHENIC-AROMATIC نفتنیک-آروماتیک AROMATIC 4.2 GENETIC Classifications Classifications OF PETROV Al.A. اگر پیک های n-آلکانی در مقادیر تحلیلی در کروماتوگرام های کسر 200-430 درجه سانتیگراد ظاهر شوند، روغن به عنوان دسته A طبقه بندی می شود. در کروماتوگرام این کسری از روغن های دسته B هیچ پیک n-آلکان وجود ندارد. به نوبه خود، بسته به محتوای نسبی هیدروکربن های نرمال و ایزوپرنوئید در روغن های دسته A و وجود یا عدم وجود هیدروکربن های ایزوپرنوئید در روغن های دسته B، روغن های هر دسته به دو زیر گروه تقسیم می شوند: A1، A2، B1، B2. . نوع A1 A2 B1 B2 مجموع 15-60 10-30 4-10 5-30 آلکان Cyclone آلکان شاخه آرنا ساخته شده 5-25 0.05-6.0 15-45 10-70 0.5-5 1.0- 6.0 20-70020 25-80 0.5 0.5-6.0 20-70 20-80 4. 3 طبقه بندی تکنولوژیکی محتوای گوگرد، % کلاس نوع روغن در بنزین محتوای پتانسیل روغن های پایه، % در سوخت دیزل سوخت جت محتوای فراکسیون ها تا دمای 350 درجه سانتی گراد گروه روغن روی روغن کوره M1 > 25.0 > 45.0 I ≤ 0.50≤ ≤ 0.50. 0.10 ≤ 0.20 T1 ≥ 55.0 M2 0.15-24.9< 45,0 II 0,51– 2,00 ≤ 0,10 ≤ 0,25 ≤ 1,00 Т2 45,0–54,9 М3 15,0– 24, 9 30– 44, 9 III >2.00 > 0.10 > 0.25 > 1.00 T3< 45,0 М4 < 15,0 < 30,0 Подгруп па Индекс вязкости базовых масел И1 >95 I2 90–95 I3 I4 85–89.9< 85 Ви д П1 П2 П3 Содержание парафинов в нефти, % ≤ 1,50 1,51–6,00 > 6.00 موم زدایی لازم نیست برای تولید سوخت جت و دیزل، روغن های پایه تقطیر برای تولید سوخت جت و دیزل تابستانی - مورد نیاز - برای تولید سوخت دیزل زمستانه و روغن های پایه تقطیر برای تولید سوخت جت و دیزل، تقطیر طبقه بندی فن آوری فعلی بر اساس فیزیکوشیمیایی بر اساس خواص، درجه آماده سازی، محتوای سولفید هیدروژن و مرکاپتان های سبک، روغن ها به کلاس ها، انواع، گروه ها، انواع تقسیم می شوند. طبقات روغن کلاس 1 2 3 4 نام گوگرد کم گوگرد زیاد گوگرد زیاد گوگرد بالا به ویژه گوگرد بالا کسر جرمی گوگرد، % تا 0.60 شامل. از 0.61 تا 1.81 به St. 3.50 1.80 3.50 بر اساس چگالی و هنگام صادرات - علاوه بر این بر اساس بازده فراکسیون ها و کسر جرمی پارافین، روغن به پنج نوع تقسیم می شود (جدول 2): - فوق سبک. - سبک؛ - میانگین؛ - سنگین؛ - قیر. انواع روغن هنجار برای روغن نوع 0 پارامتر برای کشور 1 برای صادرات برای کشور 2 برای صادرات برای کشور 3 برای صادرات برای کشور 4 برای صادرات برای کشور صادراتی چگالی، kt/m3، در دمای 20 درجه سانتیگراد نه بیشتر از 830، 0 830.1-850.0 850.1870.0 870.1895.0 بیش از 895.0 15 درجه سانتیگراد نه بیشتر از 834.5 834.6854.4 854.5874.4 874.5874.4 874.5899.3 به گروه های آماده سازی 874.5899.3 بیشتر از 3 درجه روغن به گروه های 89 تقسیم می شود. هنجار گروه روغن 1 2 3 1 کسر جرمی آب، ٪، نه بیشتر از 0.5 0.5 1.0 2 غلظت نمک های کلرید، mg/dm3، نه بیشتر از 100 300 900 3 کسر جرمی ناخالصی های مکانیکی، ٪، نه بیشتر از 0.5 0.05 0.05 4 فشار بخار اشباع، کیلو پاسکال (میلی متر جیوه)، نه بیشتر از 66.7 (500) 66.7 (500) 66.7 (500) 5 محتوای ترکیبات کلر آلی استاندارد نیستند، تعریف مورد نیاز است میلیون - 1 (ppm) انواع روغن نفت بر اساس کسر جرمی سولفید هیدروژن و مرکاپتان ها به انواع تقسیم می شود. مقدار، میلیون، -1 (ppm)، بیش از 40 60 نماد روغن شامل چهار عدد مربوط به نامگذاری کلاس، نوع، گروه و نوع روغن است. هنگام عرضه نفت برای صادرات، شاخص "e" به نام نوع اضافه می شود. ساختار نماد روغن: 5 OIL به عنوان یک سیستم پراکنده از نظر شیمی فیزیک، روغن را می توان به عنوان یک مخلوط چند جزئی از ترکیب پیچیده تعریف کرد که قادر به تغییر حالت تجمع و بر این اساس، خواص حجمی در طیف گسترده ای از ترموباریک است. مولفه های. وابستگی چگالی و ویسکوزیته سیستم های هیدروکربنی دوتایی به کسر مولی اجزای سیستم های هیدروکربنی دوتایی: 2،2 - دی متیل پنتان هگزادکان (a)، بنزن-دکان (ب)، هگزان-دودکان (c)، سیکلوهگزانتولوئن (د) سیستم های پراکنده متشکل از دو یا چند فاز ناهمگن با یک سیستم توسعه یافته توسط رابط بین آنها. یکی از فازها یک محیط پخش پیوسته را تشکیل می دهد که در آن فاز پراکنده به شکل ذرات جامد کوچک، قطرات مایع یا حباب های گاز توزیع می شود. روغن یک مخلوط چند جزئی پیچیده است که بسته به شرایط خارجی، خواص یک محلول مولکولی یا یک سیستم پراکنده را نشان می‌دهد. BMC با وزن مولکولی چندین برابر بیشتر، وجود یک رابط فاز بین آنها و محیط پراکندگی، چگالی بالا، فراریت کم و ویژگی های خاصی را به سیستم روغن می دهد. سیستم به دست می‌آورد: ناپایداری ساختاری و مقاومت مکانیکی مفاهیم اساسی مکانیک فیزیکوشیمیایی سیستم‌های پراکنده نفتی هدف مکانیک فیزیکوشیمیایی ایجاد الگوهای شکل‌گیری ساختارهای فضایی در سیستم‌های پراکنده و همچنین فرآیندهای تغییر شکل و تخریب چنین ساختارهایی است که بسته به آن در مورد عوامل فیزیکوشیمیایی و مکانیکی واحدهای ساختاری یک سیستم پراکنده نفتی دارای ساختار پیچیده ای هستند که توسط ماهیت و شکل هندسی ماکرومولکول های هیدروکربن ها، نیروهای سطحی بین آنها، برهمکنش فاز پراکنده با محیط پراکندگی و سایر عوامل تعیین می شود. برای توصیف پدیده‌ها در یک سیستم پراکنده نفت، مدلی از واحدهای ساختاری پیچیده (CSU) پیشنهاد شده‌است. واحد ساختاری پیچیده 3 2 1 1 - هسته; 2 - solvation shell; 3- لایه میانی CCE می تواند توسط سیستم های آزادانه پراکنده (sols) و سیستم های پراکنده محدود (ژل) تشکیل شود. در یک سیستم آزادانه پراکنده، ذرات فاز پراکنده به یکدیگر متصل نیستند و می توانند تحت تأثیر نیروهای خارجی (گرانش یا حرکت براونی) حرکت کنند. فاز پراکنده سیستم های محدود- پراکنده یک قاب پیوسته (ساختار فضایی) را تشکیل می دهد که در داخل آن یک محیط پراکندگی قرار دارد. استحکام ساختاری-مکانیکی SSS به عنوان توانایی آن در مقاومت در برابر عمل نیروهای خارجی درک می شود. هر چه نیروی برهمکنش بین ماکرومولکول های BMC در همبسته و بین همبستگان در سیستم بیشتر باشد، استحکام ساختاری و مکانیکی SDS بالاتر است. استحکام ساختاری و مکانیکی سیستم‌های پراکنده نفتی با ضخامت پوسته حل‌پذیری در اطراف ساختار فوق مولکولی تعیین می‌شود. استحکام ساختاری و مکانیکی SSS با درجه انحراف حداکثر ویسکوزیته سازه از حداقل ویسکوزیته دینامیکی ارزیابی می شود. با افزایش دما، MSP کاهش می یابد و زمانی که سیستم وارد حالت محلول مولکولی می شود ناپدید می شود. پایداری جنبشی SSS به عنوان توانایی فاز پراکنده برای حفظ توزیع یکنواخت SSE در یک محیط پراکندگی برای مدت معینی درک می شود. ناپایداری با بزرگ شدن ذرات فاز پراکنده به دلیل چسبندگی آنها (یعنی انعقاد) تحت تأثیر برهمکنش بین مولکولی با یکدیگر آشکار می شود. در این حالت، پایداری جنبشی از بین می رود و جداسازی فاز رخ می دهد، یعنی. ذرات رسوب می کنند. همان ترکیباتی که نفت را به عنوان یک محیط پراکندگی تشکیل می دهند، تأثیرات متفاوتی بر رفتار شرکای ماهیت های مختلف در سیستم روغن دارند. پارافین ها به خوبی در هیدروکربن های پارافین حل می شوند. پارافین های جامد در بخش با وزن مولکولی بالا حلال های غیر قطبی بهتر حل می شوند. بنابراین، درجه قطبیت محیط پراکندگی اثرات متفاوتی بر اندازه همبستگان با طبیعت متفاوت در سیستم پخش روغن دارد و باعث ایجاد غلظت‌های مختلف ساختارهای فوق مولکولی در روغن می‌شود. محدوده شرایطی که تحت آن یک سیستم نفتی مولکولی است به ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد. با افزایش محتوای ترکیبات رزینی-آسفالتین، ناحیه حالت مولکولی به تدریج تحلیل می رود و سیستم روغن در هر فشار و دمایی پراکنده می شود. دلایل پیدایش سیستمهای نفتی حاوی CCE 1. حذف هیدروکربنها از سیستم که حلالهای ساختارهای فوق مولکولی هستند. 2. ورود مواد افزودنی خاص به سیستم روغن 3. کاهش یا افزایش دما. ویژگی های سیستم پراکنده روغن برگشت پذیر 4 3 1 3 2 0 غیر حلال حلال بد حلال خوب 1 - شعاع هسته ساختار فوق مولکولی. 2 - ضخامت لایه solvation; 3 - ثبات; 4- مقاومت سازه ای و مکانیکی. فرآیندهای تجمع فیزیکی را می توان با تغییرات در عوامل زیر کنترل کرد: دما. فشار؛ رابطه بین اجزای ساختاری و غیر ساختاری؛ قدرت حلال محیط؛ درجه پراکندگی مواد با استفاده از روش های مختلف: میدان های مکانیکی، الکتریکی و مغناطیسی، سورفکتانت ها، تغییر ترکیب محیط پراکندگی و غیره به 6 ویژگی فیزیکی و شیمیایی روغن چگالی وزن مولکولی ویسکوزیته نقطه ریزش کشش سطحی فشار بخار اشباع فلش و احتراق نقطه خواص رئولوژیکی 6.1 چگالی کار آزمایشگاهی 6.2 جرم مولکولی جرم مولی مهمترین مشخصه روغن است. میانگین جرم مولی بسیاری از روغن ها 250-300 است. اولین نماینده هیدروکربن های نفتی مایع - پنتان - دارای MW 72 است. برای ترکیبات هترواتمی با مولکولی بالا روغن، رزین و آسفالتین، مگاوات ~ 1200-2000 و بالاتر است. آگاهی از وزن مولکولی فراکسیون های نفتی در آنالیز گروه ساختاری فراکسیون های نفتی، در تعیین محتوای هیدروکربن های غیراشباع و در محاسبات تکنولوژیک، به عنوان مثال، فرآیند جداسازی نفت از گاز ضروری است. Voinov نشان داد که برای هیدروکربن های پارافینی میانگین وزن مولکولی (Mav) به میانگین دمای جوش آنها (tav) بستگی دارد. M 60 0, 3 t 0, 001 t 2, منحنی های تقطیر روغن جرم مولی یک مقدار افزایشی است و برای مخلوطی از کسرهای مختلف می توان نسبت مجموع جرم اجزای مخلوط به مجموع تعداد مولهای اجزای یکسان در مخلوط: M CM m 1 m 2 m 3 ..... m1 M 1 m2 M 2 m3 M , .... 3 که در آن mi جرم اجزاء است، کیلوگرم ( g)؛ Mi جرم مولی اجزای یکسان است. با استفاده از این فرمول می توان جرم مولی روغن را در صورت مشخص بودن جرم مولی عرقیات بدست آمده از آن محاسبه کرد. هنگام تعیین تجربی وزن مولکولی روغن، از روش های کرایوسکوپی و بولیوسکوپی استفاده می شود. هنگام تعیین وزن مولکولی به روش کرایوسکوپی، کاهش دمای انجماد محلول ماده آزمایشی در حلال انتخاب شده در مقایسه با نقطه انجماد یک حلال خالص (Δt) مشاهده می شود و وزن مولکولی (M) محاسبه می شود. با استفاده از فرمول M K g 1000 G tз تعیین جرم مولکولی نفت کرایوسکوپی (از یونانی. kryos - سرما، یخ، یخ، و skopeo من نگاه می کنم، مشاهده می کنم) یک روش فیزیکی و شیمیایی برای مطالعه محلول های مایع است، بر اساس کاهش نقطه انجماد (کریستالیزاسیون) محلول در مقایسه با نقطه انجماد یک حلال خالص. برای هر مایع شیمیایی خالص، تبلور در دمای ثابت رخ می دهد - دمای تبلور، که همزمان با دمای ذوب یک کریستال معین است. در سال 1883، شیمیدان فرانسوی F. M. Raoult کشف کرد: کاهش نقطه انجماد ناشی از املاح مختلف گرفته شده در مقادیر مولی یکسان برای یک حلال معین یکسان است. قانون رائول بیان می کند که کاهش نسبی فشار بخار جزئی یک حلال بر روی یک محلول غیرالکترولیت رقیق برابر با کسر مولی املاح است. برای بسیاری از مخلوط‌های چند جزئی، قانون رائول زمانی که کسر مولی ماده محلول در محدوده 0.1 - 0.5 باشد، با دقت کافی برآورده می‌شود. کاهش نقطه انجماد Δt، اندازه‌گیری شده توسط دماسنج‌ها یا ترموکوپل‌های بسیار حساس، به تعداد مول‌های n از ماده محلول مربوط می‌شود. t0 و λpl به ترتیب دمای انجماد و گرمای ویژه همجوشی یک حلال خالص هستند. K ثابت کرایوسکوپی حلال است. ثابت کرایوسکوپی کاهش دمای انجماد ناشی از 1 مول از ماده محلول (6.02∙1023 ذرات تفکیک نشده) در 1 کیلوگرم حلال را مشخص می کند. بنابراین، فرورفتگی ∆t، یعنی کاهش نقطه انجماد حلال زمانی که ماده آزمایش در آن حل می شود، متناسب با غلظت مولی آن است C: ∆t = K·C، سپس: C=a/M=n، که در آن a مقدار ماده (روغن)، g؛ M جرم مولی ماده است. از این رو: M = a·K / ∆t وزن مولکولی و فرورفتگی نفت و فرآورده های نفتی محلول در بنزن. % M ∆t, oC 1.59 229 0.357 2.02 1.12 1.65 103 130 168 1.000 0.435 0.502 1.16 387 0.157 معایب روش حل انجماد رقیق کننده رادیوسکوپی است: در حلال های مورد استفاده، بسیاری از مواد تمایل دارند که با هم ترکیب شوند. با نمونه های کوچک، فرورفتگی حاصل بسیار کوچک است و خطا در شمارش ممکن است. دستگاه بکمن 1 - لوله آزمایش با درپوش; 2 - لوله آزمایش با درپوش; 3 - حمام خنک کننده 4 - دماسنج بکمن; 5 - همزن 6 - خروجی برای معرفی نمونه. دماسنج Beckmann یکی از دماسنج های دیفرانسیل است که به شما امکان می دهد نه خود دما، بلکه تغییر آن را اندازه گیری کنید. دماسنج دارای یک مخزن جیوه بزرگ و یک دستگاه مخصوص در بالای لوله مویین است که به شما امکان می دهد میزان جیوه را تغییر دهید و فواصل دمایی مختلف را اندازه گیری کنید. مقیاس دماسنج به طول حدود 25 سانتی متر با کالیبراسیون در 0.020، 0.010 یا 0.005 درجه به 5 یا 6 درجه تقسیم می شود. دما با دقت 0.001 درجه با استفاده از ذره بین یا تلسکوپ اندازه گیری می شود. نقطه ضعف دماسنج های Beckmann این است که تغییرات جزئی در دمای تبلور یا نقطه جوش یک حلال را به دقت اندازه گیری نمی کنند. 6.3 ویسکوزیته کار آزمایشگاهی 6.4 نقطه ریزش دمایی که در آن روغن تحرک خود را تحت شرایط از دست می دهد، نقطه ریزش. استاندارد نامیده می شود طبق GOST 20287-74، دمایی که در آن روغن خنک شده در یک لوله آزمایش، سطح آن را تغییر نمی دهد، زمانی که لوله آزمایش 45 درجه کج شود، نقطه ریزش در نظر گرفته می شود. دقت تعیین 2 درجه سانتیگراد است. روغن به دلیل ترکیب چند جزئی، نقطه ریزش واضحی ندارد. مواد منفرد با دمای تبلور. نقطه ریزش روغن ها به طور گسترده ای متفاوت است: از - 62 تا +35 درجه سانتیگراد. روغن اخابا با پارافین پایین (62- درجه سانتیگراد) و روغن تاسبولات با پارافین بالا (35+ درجه سانتیگراد) دارای نقطه ریزش شدید هستند. شرایط حمل و نقل، ذخیره سازی و تجهیزات به نقطه ریزش فرآورده های نفتی بستگی دارد. روغن ها و تولید آنها، عملکرد نقطه ریزش روغن و فرآورده های نفتی به طور قابل توجهی تحت تأثیر محتوای پارافین ها است که در دماهای مناسب قادر به ساختاردهی و تشکیل پیوندها (ساختارهای فوق مولکولی) هستند. با افزایش وزن مولکولی هیدروکربن ها (به ویژه n-آلکان ها) توانایی پیوند آنها افزایش می یابد و بر این اساس با وزن فراکسیون های نفتی (بنزین - گازوئیل - روغن باقیمانده) نقطه ریزش آنها افزایش می یابد. از دیدگاه مکانیک فیزیکوشیمیایی سیستم های پراکنده نفتی، نقطه ریزش نفت (فرآورده نفتی) به عنوان گذار از حالت پراکندگی آزاد به حالت پراکنده محدود (جامد) تعریف می شود. 6.5 کشش سطحی کار آزمایشگاهی 6.6 فشار بخار اشباع کار آزمایشگاهی 6.7 دمای فلاش، اشتعال و تنظیم اشتعال نقطه اشتعال حداقل دمایی است که در آن بخارات فرآورده های نفتی مخلوطی را با هوا تشکیل می دهند که می تواند برای مدت کوتاهی یک منبع شعله بیرونی ایجاد کند. الکتریکی) وارد آن می شود. ical spark ). بیشتر روغن ها دارای نقطه اشتعال بخار زیر صفر درجه سانتیگراد هستند. نقطه اشتعال روغن های Ust-Balyk و Samotlor به ترتیب -30 درجه سانتی گراد و -35 درجه سانتی گراد است. فرآورده های نفتی بر اساس نقطه اشتعال به دو دسته قابل اشتعال و قابل احتراق تقسیم می شوند. محصولات قابل اشتعال شامل فرآورده های نفتی با نقطه اشتعال بخار بیش از 61 درجه سانتیگراد در یک بوته بسته (حداکثر 66 درجه سانتیگراد در یک بوته باز) است. طبقه قابل اشتعال شامل فرآورده های نفتی با نقطه اشتعال بیش از 61 درجه سانتیگراد در یک بوته بسته (بیش از 66 درجه سانتیگراد در بوته باز). فرآورده های نفتی بسیار قابل اشتعال، سوخت موتور هستند. بنابراین، بنزین موتور دارای نقطه اشتعال در یک بوته بسته 50- درجه سانتیگراد و بنزین هواپیما -30 درجه سانتیگراد است. بسته به درجه، سوخت برای موتورهای جت باید حداقل 28-60 درجه سانتیگراد و سوخت موتورهای دیزلی با سرعت بالا 35-61 درجه سانتیگراد باشد. نقطه اشتعال مربوط به نقطه جوش ماده مورد آزمایش است. برای هیدروکربن های منفرد، طبق نظر Ormandy و Crewin، این وابستگی با برابری بیان می شود: Tfsp = K · Tbp که در آن Tfsp نقطه اشتعال است، K. K - ضریب برابر با 0.736; Bp - نقطه جوش، K. نقطه اشتعال - غیر ارزش افزودنی. مقدار آزمایشی آن همیشه کمتر از مقدار میانگین حسابی دمای فلاش اجزای موجود در مخلوط است که طبق قوانین افزایشی محاسبه می شود. این به این دلیل است که نقطه اشتعال عمدتاً به فشار بخار جزء کم جوش بستگی دارد، در حالی که جزء با جوش بالا به عنوان عامل انتقال حرارت عمل می کند. به عنوان مثال: وارد کردن 1٪ بنزین در روغن روان کننده نقطه اشتعال را از 200 به 170 درجه سانتیگراد کاهش می دهد و بنزین 6٪ آن را تقریباً به نصف کاهش می دهد. دمای اشتعال حداقل دمایی است که در آن بخارات محصول آزمایشی، هنگام وارد کردن یک منبع احتراق خارجی، شعله ای پایدار و غیر قابل خاموشی را تشکیل می دهند. دمای احتراق همیشه بالاتر از نقطه اشتعال است، اغلب به طور قابل توجهی - چند ده درجه. دمای اشتعال سوخت های دیزل در محدوده 57-119 درجه سانتی گراد است. دمای خود اشتعال حداقل دمایی است که در آن بخارات فرآورده های نفتی مخلوط با هوا بدون منبع اشتعال خارجی مشتعل می شوند. عملکرد موتورهای احتراق داخلی دیزلی بر اساس این خاصیت فرآورده های نفتی است. دمای خود اشتعال فلاش چند صد درجه است. دمای بالاتر دمای خود اشتعال یک فرآورده نفتی با افزایش وزن مولکولی آن کاهش می یابد: اگر بنزین به طور خود به خود در دمای بالاتر از 500 درجه سانتیگراد مشتعل شود، سوخت دیزل - در 300-330 درجه سانتیگراد. خطر آتش سوزی و انفجار نفت و فرآورده های نفتی بر اساس دمای فلاش، اشتعال و خود اشتعالی ارزیابی می شود. روغن به عنوان مایعات قابل اشتعال کلاس 3 طبقه بندی می شود (GOST 19433). 6.8 خصوصیات رئولوژیکی رئولوژی علمی است که رفتار مکانیکی اجسام جامد و مایع را مطالعه می کند (rheos - جریان؛ logos - مطالعه). بیایید تصور کنیم که یک نیروی مماس F به طرف مقابل مکعب وارد می شود که تنش برشی ایجاد می کند که از نظر عددی با آن برابر است. تحت تأثیر تنش برشی، مکعب تغییر شکل می‌دهد: سطح بالایی آن نسبت به پایین به مقداری جابجا می‌شود. این جابجایی از نظر عددی برابر است با مماس زاویه انحراف وجه جانبی، یعنی. کرنش برشی نسبی رابطه بین مقادیر تنش برشی، کرنش و تغییرات آنها در طول زمان بیانگر رفتار مکانیکی است که موضوع رئولوژی است. دو مدل سیال وجود دارد: مدل سیال ایده آل، مدل سیال ویسکوز به محیط های مایعی که مدل سیال ویسکوز برای آنها مناسب نیست، غیر نیوتنی می گویند. سیالات چسبناک غیر نیوتنی به دو گروه تقسیم می شوند: الف) سیالاتی با تنش برشی اولیه 0. ب) مایعاتی که تنش برشی اولیه 0 ندارند. برای سیالات چسبناک غیر نیوتنی مفهوم ویسکوزیته ظاهری. مایعات معرفی می شوند ویسکوزیته یک مایع غیر نیوتنی یک مقدار ثابت نیست، بلکه به بزرگی تنش برشی بستگی دارد: const, = f (, d/dr, T) τdυn τ = k · (dr) , 4 2 1 τp τ0 τ0 3 dV dr n = 1- سیال نیوتنی; tg = μ = const; n< 1 - псевдопластичная жидкость; n > 1 - مایع گشاد کننده; 1 - سیال نیوتنی; 2 - مایع کاذب; 3 - مایع گشاد کننده; 4 - مایع ویسکوپلاستیک وابستگی ویسکوزیته ظاهری یک سیال غیرنیوتنی به نرخ برش و دما t 2 > t1 t1 t2 نرخ برشی، s-1 dV dr وابستگی ویسکوزیته ظاهری یک سیال غیر نیوتنی به دما و نرخ برش 30 20 10 0 20 25 30 35 دما، oC 40 منحنی ویسکوزیته مؤثر روغن μ1 μ2 T = تنش برشی ثابت μ3 τ توانایی بازگرداندن خود به خود یک ساختار پس از تخریب آن را تیکسوتروپی می نامند. خواص تیکسوتروپیک روغن به موارد زیر بستگی دارد: محتوا، ترکیب شیمیایی، حالت پراکنده پارافین های روغن با مولکولی بالا، محتوای و اثر جذب مواد رزین-آسفالتین بر کریستالیزاسیون پارافین، اثر دما بر روی روغن و غیره. II. GAZ 7. منابع و ذخایر گاز طبیعی ذخایر گاز قابل بازیافت جهان 113 تریلیون برآورد شده است. m3. ذخایر گاز اثبات شده: روسیه - 38٪ از جهان (مقام اول در جهان). خاور نزدیک و میانه - ~ یک سوم ذخایر جهانی آن (عمدتاً نفت) اختصاص دارد: ایران (14.2٪ ذخایر جهان - رتبه دوم جهان)، ابوظبی (4.6٪)، عربستان سعودی (4.5٪ - رتبه سوم). در جهان، قطر (4.1%)، عراق (2.4%) و کویت (1.2%). منطقه آسیا و اقیانوسیه: اندونزی (2.5٪)، مالزی (1.5٪)، چین (1٪)، هند و استرالیا (کل 1.2٪ از جهان). آفریقا (7.5%): الجزایر (3.2%)، نیجریه (2.2%) و لیبی (0.7%). قاره آمریکا: 14.1 درصد از ذخایر جهان، از جمله. ایالات متحده - 4.1٪ (مقام 4 - 5)، ونزوئلا - 2.9٪، کانادا - 2.7٪ و مکزیک 2.1٪. اروپای غربی: 5.4 درصد از ذخایر جهان، شامل. نروژ - 2.3٪، هلند - 1.7٪ و بریتانیا - 0.6٪. 11 میدان گاز طبیعی منحصر به فرد (با ذخایر بیش از 1 تریلیون متر مکعب) در جهان وجود دارد که از این تعداد 7 میدان در روسیه قرار دارند. کشور ذخایر اولیه، تریلیون مترمکعب اورنگویسکویه روسیه 4 یامبورگسکویه روسیه 3.78 اشتوکمانسکویه روسیه 3 مدویژیه روسیه 1.55 زاپولیارنویه روسیه 2.6 آستراخانسکویه روسیه اورنبورگسکویه روسیه 1.78 ایالات متحده آمریکا 2 هلند 1.65 منحصر به فرد - ذخایر منحصر به فرد گازهای جدید هیدروکربنی معمولاً بسته به تقسیم بندی (طبقه بندی) می شوند در مورد منشا آنها به گروه های زیر: 1) طبیعی (خشک)، که عمدتاً از متان، استخراج شده از ذخایر صرفاً گاز تشکیل شده است. 2) نفت (چربی)، متشکل از متان و همولوگ های کم مولکولی آن (C1 - C5)، که به عنوان یک محصول جانبی با روغن تولید می شود. 3) میعانات گازی استخراج شده از میادین میعانات گازی. 4) مصنوعی، - حاصل از فرآوری نفت (پالایشگاه) و سوخت جامد (کک، ژنراتور، کوره بلند و غیره). ) 5) گازهای زغال سنگ موجود در زغال سنگ. ترکیب گاز، % vol. CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12+B CO2 H2S N2 Urengoyskoe 96.00 0.09 0.01 0 0.01 0.49 - 3.40 Medvezhye 99.20 0.08 0.01 0.01 -0.020.070.00. 04 0.01 0.00 0.01 0.30 - 4.00 Gazlinskoye 92.70 3.20 0.90 0.47 0.13 0.10 - 2.50 آستاراخان 54.15 5.54 1.68 0.93 1.57 21.55 12.60 1.98 اورنبورگ 81.70 4.50 1.80 1.00 3.55 2.35 4.00 1.10 Karachaganak 75.31 5.45 2.65 5.45 2.65 4.50 1.37 1.37 70 1.70 0.23 0.04 0.02 1.24 - 1.40 Tuymazin 41 .00 21.00 17.40 6.80 4.60 0.10 2.00 7.10 Ishimbayskoe 42.40 42.40 7.201.201. 2.80 11.00 Zhirnovskoe 82.00 6.00 3.00 3.50 1.00 5.00 - 1.50 Mykhanovskoe 30.10 20.20 23.60 10.60 4.80 1.50 1.00 Gasdenses. میادین نفت و گاز مخلوطی از هیدروکربن های اشباع هستند. گاز همچنین حاوی اجزای غیر هیدروکربنی است: نیتروژن، دی اکسید کربن، سولفید هیدروژن، گازهای بی اثر هلیوم، آرگون و غیره. گاز نفت منبع مهمی از مواد خام هیدروکربنی است. تا همین اواخر، گاز مرتبط در اتحاد جماهیر شوروی عمدتاً در میادین شعله ور می شد و فقط تا حدی برای نیازهای محلی استفاده می شد. به این ترتیب در سال 1991 با 45.1 میلیارد مترمکعب منابع گاز نفتی در سطح صنعت، 35 میلیارد مترمکعب تولید و بیش از 10 میلیارد مترمکعب مشعل و تنها 7.4 میلیارد مترمکعب گاز برای فرآوری و تراکم عرضه شد. در حال حاضر، گاز نفت مرحله اول جداسازی برای تولید برق در میادین مورد استفاده قرار می گیرد، به عنوان سوخت برای اهداف تکنولوژیکی (کوره های گرمایش نفت) استفاده می شود یا برای پردازش در کارخانه فرآوری گاز تحویل داده می شود. گاز حاصل از مرحله دوم جداسازی، که غنی‌ترین هیدروکربن‌های سنگین و در نتیجه یک ماده خام شیمیایی با ارزش است، همچنان شعله‌ور می‌شود. رسوبات میعانات گازی تجمعاتی در اعماق هیدروکربن های گازی هستند که با کاهش فشار، فاز هیدروکربنی مایع آزاد می شود - میعانات (مخلوطی از هیدروکربن ها - پنتان و همولوگ های بالاتر متان). آن ها محصولات چاه آب گرم گاز و میعانات است. مخزن نفت: گاز محلول در مایع (نفت). مخزن هیدروکربن: مایع (هیدروکربن) محلول در گاز فشرده. گازهای این میدان ها حاوی 2-5 درصد یا بیشتر هیدروکربن های مایع هستند. محتوای میعانات موجود در گاز ذخایر مختلف میعانات گازی به طور گسترده ای متفاوت است: از 5-10 سانتی متر مکعب بر متر مکعب (رودکی، پونگینسکویه) تا 300-500 سانتی متر مکعب بر متر مکعب (روسکی خوتور، ووکتیل) و حتی 1000 سانتی متر مکعب در متر مکعب یا بیشتر (Talalaevskoye) . محصولات صنعت گاز: 1. گازهای طبیعی و نفتی 2. هیدروکربن‌های خالص گازی 3. مخلوط‌های مایع هیدروکربن‌ها 4. محصولات فرآوری گاز جامد ویژگی‌های ترکیب شیمیایی گازهای با منشأ متفاوت کانسار اتان، % پروپان، % بوتان، %C -4 C، %C2 C2 – C4 2 4 گاز تا 5 80 - 100 1 - 15 1-5 G/K 5 – 15 60 - 80 15 - 35 5 - 15 OilG/K تا 30 40 - 60 20 - 40 10 - 25 روغن > 30 C2 + B> C1 C3 > C2 C4 > C2 برای توصیف بیشتر ترکیب شیمیایی گازها و پیش بینی نوع رسوبات، ضرایب مختلفی استفاده می شود: ضریب "محتوای چربی" - نسبت مجموع همولوگ های متان به محتوای متان C2 + B / CH4؛ ضریب غنی سازی با هیدروکربن ها، نسبت مجموع هیدروکربن ها به نیتروژن - (CH4 + C2H6 + B) / N2. ضریب اتانیزاسیون - نسبت اتان به پروپان C2H6/C3H8: 0.3 - 1.5 گاز مخزن نفت؛ 1-3 گاز از ذخایر نفت و میعانات گازی؛ 2-6 گاز رسوب میعانات گازی؛ > 5 مخزن گاز طبقه بندی گازهای طبیعی بر اساس محتوای اجزای مفید (V.I. Staroselsky) اجزای غیر هیدروکربوری گازها نیتروژن رایج ترین جزء غیر هیدروکربنی گاز طبیعی است. میانگین محتوای N2 از 8٪ تجاوز نمی کند. سولفید هیدروژن - به عنوان منبع گوگرد گاز عمل می کند. غلظت آن در گازهای طبیعی 0.01 – 25 درصد است. ذخایر گازهای حاوی سولفید هیدروژن در روسیه که مجموع ذخایر اثبات شده آن بیش از 4 تریلیون متر مکعب است. عمدتاً در مناطق آرخانگلسک، اورنبورگ، آستاراخان و پرم و همچنین در باشقورتستان واقع شده اند. دی اکسید کربن - معمولاً محتوای آن با محتوای سولفید هیدروژن ارتباط دارد. در گازهای کم گوگرد و بدون گوگرد، غلظت CO2 از 0.5٪ تجاوز نمی کند و در گازهای گوگرددار و گوگرد بالا 3-6.5٪ است. در گروه گازهای بی اثر، هلیوم دارای ارزش صنعتی است. برای تولید صنعتی هلیوم از گازهای طبیعی و نفتی با میزان هلیوم حداقل 0.2 تا 0.3 درصد حجمی استفاده می شود. منبع اصلی آرگون در توالی رسوبی، واپاشی رادیواکتیو 40K است. غلظت آرگون در گازهای آزاد 0.001 - 1.0٪ با مقادیر پس زمینه 0.01 - 0.02٪ است. حداکثر غلظت آرگون و هلیوم معمولاً با رسوبات مشابهی همراه است. بنابراین، غلظت بالای آرگون می تواند به عنوان یک شاخص جستجو برای گازهای حاوی هلیوم باشد. گازهای طبیعی ممکن است حاوی جیوه در غلظت های صنعتی باشند. محتوای جیوه بسیار متفاوت است: از 1∙10 -8 تا 3∙10 3 گرم در متر مکعب، اما همیشه بیشتر از جو است. بر اساس محتوای اجزای حاوی گوگرد، گازهای قابل اشتعال به موارد زیر تقسیم می شوند: - گازهای کم گوگرد با محتوای سولفید هیدروژن و گوگرد تیول به ترتیب کمتر از 20 و 36 میلی گرم بر متر مکعب، که گوگرد زدایی خاصی ندارند. - گوگرد، به طور معمول به گوگرد کم، گوگرد و گوگرد زیاد تقسیم می شود، حاوی سولفید هیدروژن و گوگرد تیول به ترتیب بیش از 20 و 36 میلی گرم در متر مکعب، مشروط به خالص سازی اجباری از ترکیبات گوگرد و فرآوری دومی به گوگرد گاز. سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن اجزای خورنده گازها هستند که در یک محیط مرطوب باعث خوردگی داخلی لوله ها و تجهیزات شده و منجر به بدتر شدن کیفیت سوخت گاز می شود. بنابراین، این ناخالصی ها باید قبل از انتقال و پردازش گازهای قابل اشتعال حذف شوند. گازهای کارخانه نفت هنگامی که روغن به درجه حرارت بالاهیدروکربن های سنگین تجزیه می شوند (ترک می شوند) و هیدروکربن های سبک تشکیل می دهند. متان و هیدروژن گازهای پالایشگاه نفت به دست آمده در طی فرآیند کراکینگ (500 درجه سانتیگراد) حاوی حدود 30 درصد متان و 60 درصد سایر هیدروکربن ها هستند. در گازهای پالایشگاه نفت به دست آمده در طی پیرولیز (700 درجه سانتی گراد)، محتوای متان به دلیل تجزیه عمیق تر هیدروکربن ها به 45 درصد افزایش می یابد. ترکیب گازهای هیدروکربنی در فرآیندهای پالایش نفت، % ترک خوردگی حرارتی نفت کوره تحت فشار آهسته بستر سیال ترک خوردگی کاتالیستی پیرولیز مواد اولیه بنزین حالت عادی حالت سخت 0.2 0.4 1.5 2.5 16.0 8.5 5.5 - - СН4 5.5 - - СН4 5.5 -2.6 -2.0 - 2.0 С2Н4 1.8 17.0 21.5 20.0 8.0 5.0 9.5 24.5 21.0 24 .5 С2Н6 - 16.0 32.5 26.5 11.0 34.4 5.0 12.5 27.5 - 27.03 C 10.5 - - С3Н8 42.2 21.5 15.0 11.0 12.5 0.2 38.0 32.0 С4Н6 - - - - - 1.5 - - - - iso-С4Н8 - 4.5 2.2 5، 0 6.0 1.3 - - - - n-C4H8 - 9.8 4.4 5.0 14.0 1.2 - - - - iso-C4H10 16.0 5.0 7.0 0.7 - n-C4H8 14.5 8.5 4.6 4.0 0.5 20.0 14.5 - 25.8 15.1 35.7 48.0 43 .8 - - - - 1.0-3.5 7 7 12 12 23 1.8 0.8 H2 + CO2 مجموع 7 گازهای غیراشباع 7 درصد 7 گازهای غیر اشباع تولید می شود. هیدروکراکینگ از نفت گاز سنگین پالایش نفت اولیه اصلاح کاتالیزوری - کک کردن اجزا - - 41.0 20.5 11.0 21.0 جهت استفاده از گاز به ترکیب آن بستگی دارد. گاز کراکینگ کاتالیزوری، غنی از بوتیلن و ایزوبوتان، - بهترین نمای مواد خام برای واحدهای آلکیلاسیون کاتالیزوری. هیدروژن از گازهای اصلاح کننده یا به طور دقیق تر، گاز حاوی هیدروژن با کسر حجمی هیدروژن 75-90٪ جدا می شود. گاز حاوی هیدروژن برای انجام فرآیندهای هیدروژناسیون استفاده می شود. فراکسیون های هیدروکربنی زیر (خلوص 90-96٪) از گازهای پالایشگاه نفت در واحدهای شکنش گاز (GFU) به دست می آیند: کسر اتان - ماده خام پیرولیز، مبرد. کسر پروپان - مواد خام پیرولیز، مبرد، گاز مایع خانگی، حلال در فرآیند آسفالت زدایی محصولات باقی مانده؛ کسر ایزوبوتان - مواد خام برای آلکیلاسیون و تولید لاستیک مصنوعی. کسر بوتان - یک ماده خام برای پیرولیز، تولید لاستیک مصنوعی، جزء گاز مایع خانگی، یک افزودنی به بنزین موتور برای دادن فشار بخار مورد نیاز. کسر ایزوپنتان - ماده خام برای تولید لاستیک ایزوپرن، جزء بنزین با اکتان بالا. کسر پنتان یک ماده خام برای فرآیندهای ایزومریزاسیون و پیرولیز است. بخش های زیر از گازهای حاوی هیدروکربن های غیر اشباع آزاد می شوند: پروپان-پروپیلن - مواد خام برای تولید بنزین پلیمری، فنل و استون، مواد شوینده مصنوعی، الکل های بوتیل. بوتان-بوتیلن - ماده خام برای آلکیلاسیون و پلیمریزاسیون، مورد استفاده در تولید لاستیک های مصنوعی، افزودنی های روغن، متیل اتیل کتون، متیل ترت بوتیل اتر (MTBE). حدود 13 تریلیون متر مکعب گاز متعلق به منابع گاز غیرمتعارف در سیبری است. اینها ذخایر متان در کوزباس هستند. گازهای زغال سنگ زغال سنگ با درجه های مختلف حاوی گاز است که جزء اصلی آن متان است. منشأ این گاز با تغییر شکل مواد اولیه گیاهی و دگرگونی بیشتر زغال‌سنگ‌های حاصل همراه است. ترکیب گازهای زغال سنگ با تبدیل زغال سنگ قهوه ای به زغال سنگ سخت و دومی به آنتراسیت، میزان اکسیژن، هیدروژن به 3 تا 1.5 درصد کاهش می یابد و سایر عناصر و محتوای کربن افزایش می یابد، در آنتراسیت ها به 99 درصد یا بیشتر می رسد. این غنی‌سازی کربن با حذف گروه‌های جانبی غنی‌تر از هیدروژن و عناصر دیگر همراه است که در طول زمان زمین‌شناسی در دماهای بالا در لایه‌های سنگ رخ می‌دهد. حذف گروه های جانبی منجر به تشکیل متان و سایر گازها از ماده زغال سنگ می شود. در مراحل اولیه تبدیل ماده زغال سنگ، عمدتا دی اکسید کربن و در مراحل بعدی متان آزاد می شود. منطقه هوازدگی گاز پهنه بندی گاز ذخایر زغال سنگ اعماق مرزهای این مناطق در ذخایر مختلف زغال سنگ یکسان نیست و به: شرایط زمین شناسی و شدت تبادل گاز با جو بستگی دارد. مشخصه در این زمینه مرز بالایی منطقه متان است که در آن تبادل گاز با اتمسفر دیگر نقش مهمی ایفا نمی کند. بالاتر از این حد و تا سطح زمین منطقه ای از هوازدگی گاز وجود دارد. در برخی از حوضه‌های زغال‌دار، مرز بالایی منطقه متان در عمق 200-50 متری قرار دارد. در حوضه پچورا، در اکثر زمینه ها منطقه ای از متان زدایی کامل وجود ندارد. در حال حاضر در بالاترین لایه ها، گاز زغال سنگ حاوی مقدار قابل توجهی متان است. گازهای زغال سنگی که در طول دگرگونی زغال سنگ ایجاد می شوند، باید گازهای منطقه متان در نظر گرفته شوند. بدون گازهای زغال سنگ (خوشه) جذب شده (+ در منافذ بسته) ترکیب گازها در تجمعات گاز رسوبات زغال سنگ عمق باز شدن تجمعات گاز، m CH4 N2 CO2 TU Usinskoye 120 99.8 0.2 0 0 Vorgashorskoye 163 960.30.30. 0 502 87.0 13.0 0 0 324 99.8 0 1.2 0 614 100.0 0 0 0 - 96.2 3.8 0 - 97.0 3، 0 0 350 69.0 0 0 350 69.0 31.0 0 614 ذخایر yaginskoye محتوای هیدروکربن های سنگین در گازهای درز زغال سنگ Donbass اجزاء C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 محتوا، % vol. 0.10-8.52 0.05-2.90 0-1.40 0-0.64 0-0.43 فراوانی وقوع جزء، درصد نمونه ها 100.0 100.0 74.6 50.9 5.3 گاز محتوی وزن گاز مقدار کوآل ذغال سنگ. . افزایش محتوای گاز توده قابل احتراق زغال سنگ با عمق (Donbass) در منافذ زغال سنگ، گاز در حالت آزاد است، بیشتر گاز توسط زغال سنگ جذب می شود. میزان گاز زغال سنگ به: فشار، دما، نوع یا دگرگونی زغال سنگ بستگی دارد. از اجزای اصلی گازی، نیتروژن به کمترین میزان جذب می شود، متان به میزان قابل توجهی جذب می شود و دی اکسید کربن حتی بیشتر جذب می شود. جذب هیدروکربن های سنگین توسط زغال سنگ حتی بیشتر است، به ویژه پروپان، بوتان و سنگین تر. خواص گازهای طبیعی آگاهی از خواص و رفتار گاز طبیعی به ما این امکان را می دهد که مسائل مربوط به تولید، فرآوری و حمل و نقل آن را به طور منطقی حل کنیم. مهمترین سوال حالت فازی است که اجزای گاز طبیعی در آن قرار دارند. بیایید خواص زیر گازهای طبیعی و اجزای آنها را در نظر بگیریم: وزن مولکولی. تراکم؛ ویسکوزیته؛ ارزش حرارتی؛ رطوبت راه های بیان ترکیب مخلوط ها و رابطه بین آنها mi کسر جرمی - جرم جزء i ام، جین مربوط به جرم کل سیستم: . mi i 1 مول (مول) کسر - تعداد مولهای جزء i-ام تقسیم بر تعداد کل مولهای سیستم: n N مول - مقدار یک ماده بر حسب گرم، عددی برابر با وزن مولکولی آن است. من من ni i 1 تعداد مول ها برابر است با جرم ماده mi mi تقسیم بر وزن مولکولی ni. M i Mi: سپس: N i gi M i 1 n i 1 , gi M gi gi n i 1 (i Vi) . (N i M i) i 1 i i Vi i n کسر حجمی نسبت حجم جزء i ام در سیستم به حجم کل سیستم است: سپس: Ni M , vi vi Vi . n V i i 1 gi i 1 n i 1 gi i . طبق قانون آووگادرو، در فشار و دما یکسان، 1 مول از هر گاز همان حجم را اشغال می کند: در N.U. – 273 K و 0.101 مگاپاسکال – 22.414 لیتر، در S.U. - 293 K و 0.101 مگاپاسکال - 24.055 لیتر، بنابراین برای مخلوط های گازی: vi N i، ترکیب حجمی نیز ترکیب مولی است. میانگین وزن مولکولی یک مخلوط گاز را می توان از ترکیب آن محاسبه کرد: n M cm (уi M i)، i 1 که در آن уi = vi یا Ni حجم یا کسر مولی جزء است. n M cm i 1 (yi M i) , 100 که در آن yi = vi یا Ni محتوای جزء در مخلوط به عنوان درصد است. سپس کسر وزنی جزء: g i yi M M علاوه بر این: i . cm n M cm 1 n i 1 , gi M M cm i 1 n i (v i i) i 1 (v i i) M i . 7.2.1 چگالی گازها چگالی مخلوط گاز، به عنوان یک ویژگی افزودنی، می تواند از ترکیب گاز و چگالی هر جزء محاسبه شود: ncm (yi i)، i 1 که در آن yi = Ni یا vi در کسری از یک واحد؛ ρi چگالی جزء گاز است. چگالی اجزای گاز را می توان از کتاب های مرجع گرفته یا از طریق حجم مولی محاسبه کرد - حجم 1 مول گاز: در شرایط عادی (N.U.): cm o M cm kg / m, 3 22, 4 در شرایط استاندارد (S.U. ): cm M cm 24, 055, kg / m 3 چگالی نسبی گاز نسبت جرم گاز به جرم همان حجم هوا است: G V M G M V M G 28, 97 G 1, 293 G, 1, 205 که در آن 1.293 و 1.205 چگالی هوا، کیلوگرم بر متر مکعب، به ترتیب در NU و SL. 7.2.3 ویسکوزیته گازها ویسکوزیته یا اصطکاک داخلی یک مایع یا گاز خاصیتی است که در مقاومتی که یک مایع یا گاز در برابر جابجایی خود تحت تأثیر نیروی عامل دارد آشکار می شود.مقاومت برشی متناسب با برش است و نه با برش نیروی برشی، مانند جامدات. سرعت قانون جریان نیوتن نیروی مماسی اعمال شده به مایع (گاز) و مقاومت در برابر جریان ساکن را مرتبط می کند: F μ S d dx d , dx مشتق سرعت نسبت به فاصله را گرادیان سرعت می نامند. S ناحیه ای است که نیروی F به آن اعمال می شود. با ارتباط نیرو به واحد سطح F S، از معادله نیوتن، تنش مماسی را به دست می آوریم: d dx، که از آن d. dx این کمیت را ضریب ویسکوزیته، ضریب اصطکاک داخلی، ویسکوزیته دینامیکی یا به سادگی ویسکوزیته می نامند. در سیستم GHS، یک پویز (P) به عنوان واحد ویسکوزیته دینامیکی در نظر گرفته می شود. پویز ویسکوزیته دینامیکی مایعی است که نیروی مقاومتی معادل 1 dyne در برابر حرکت متقابل دو لایه آن به مساحت 1 سانتی متر مربع که در فاصله 1 سانتی متری از یکدیگر قرار دارند و نسبت به یکدیگر در حال حرکت هستند اعمال می کند. با سرعت 1 سانتی متر بر ثانیه: dyne s g 1 poise cm با 2 cm P. در سیستم SI، واحد ویسکوزیته دینامیکی دارای ابعاد (n∙s)/m2 یا Pa∙s، mPa∙s است. این واحد 10 برابر بزرگتر از پویز است. 1 P = 0.1 (n∙sec)/m2. ویسکوزیته گازها در فشار اتمسفر ویسکوزیته cps 1- هلیوم، 2- هوا، 3- نیتروژن، 4- دی اکسید کربن، 5- سولفید هیدروژن، 6- متان، 7- اتیلن، 8- اتان، 9- ایزوبنوت، 10 ، 11 - n-بوتان، 12-n-پنتان، 13-n-هگزان، 14-n-هپتان، 15-n-اکتان، 16-n-nonane، 17-n-دکان دما، درجه سانتی گراد ویسکوزیته پارافین گازی هیدروکربنها در فشار اتمسفر بسته به وزن مولکولی ویسکوزیته، cps چگالی نسبی وزن مولکولی ویسکوزیته گازها در فشارهای بالا ویسکوزیته، cps وابستگی ویسکوزیته متان به فشار و دما فشار، در ویسکوزیته، cps وابستگی فشار اتیلن به فشار، فشار و ویسکوزیته ppz وابستگی ویسکوزیته اتان به دما و فشار دما، درجه سانتی گراد ویسکوزیته، cps وابستگی ویسکوزیته پروپان به دما و فشار دما، درجه سانتی گراد ویسکوزیته، cps ویسکوزیته گاز طبیعی a b چگالی نسبی: a – 0.6; b - 0.7; c – 0.8; گرم - 1.0 v دما، Kg محاسبه ویسکوزیته در فشار اتمسفر در شکل تحلیلی، وابستگی ویسکوزیته گازها و بخارات جداگانه به دما (در فشار اتمسفر) توسط ساترلند ایجاد شد: o 273 C T T C 273 - 273 ویسکوزیته گاز، در دمای معین T; o ویسکوزیته همان گاز در 0 K است. T - دمای گاز مطلق؛ C بسته به خواص گاز ثابت است: CCH4 = 170. CC2H6 = 280; CC3H8 = 318; ССО2 = 240; СN2 = 110; СВзд = 124. ویسکوزیته مخلوط گازها خاصیت افزودنی ندارد. ویسکوزیته مخلوط گاز (گاز طبیعی، گاز نفت) در فشار اتمسفر را می توان در صورتی محاسبه کرد که ترکیب اجزای آن مشخص باشد: n i cm Ni M i 1، n N i M i i 1 سانتی متر - ویسکوزیته مخلوط گاز. i - ویسکوزیته مولفه i-ام. Ni کسر مولی جزء i ام است. Mi جرم مولی جزء i ام است. محاسبه ویسکوزیته در فشار بالا نسبت ویسکوزیته، / اتمسفر نسبت ویسکوزیته در فشار بالا به ویسکوزیته در فشار اتمسفر، دمای تقلیل یافته اتمسفر، Tr Tr Tc، pr p pc، تابعی از کاهش فشار و کاهش دما است: جایی که Tr , pr – دمای شبه کاهش یافته و فشار مخلوط گازی, T, p و Tc, pc – مقادیر عملیاتی و شبه بحرانی دما و فشار به ترتیب. فشارها و دماهای بحرانی و کاهش یافته مرسوم است که دمای بحرانی را که بالاتر از آن نمی توان گاز را تحت تأثیر فشار با هر مقداری به مایع تبدیل کرد، نامید. فشار لازم برای مایع شدن یک گاز در دمای بحرانی بحرانی نامیده می شود. فشار و دمای بحرانی برای مخلوطی از گازها را می توان با استفاده از فرمول های زیر تعیین کرد: برخی از خواص فیزیکی و شیمیایی اجزای گاز طبیعی پارامتر متان اتان پروپان مولک. جرم 16 30 44 Tcr، K 190.55 305.43 369.82 Tcr، kgf/cm2 46.95 49.76 43.33 0.6679 1.263 1.872 1.0484 0.8716911.0484 0.871691. 1321 12032 11051 چگالی در HC، ویسکوزیته kg/m3 در SG، 10-6، حرارت Pa∙s آنالیز گازها با روش کروماتوگرافی کروماتوگرافی گازی به عنوان روشی موثر برای جداسازی و تجزیه و تحلیل مخلوط های پیچیده گازها، مایعات و جامدات در دهه 50 قرن گذشته به طور مداوم شناخته شده است. از آن زمان در حال توسعه و بهبود است. اصطلاح "کروماتوگرافی" از کلمات یونانی chromatos - رنگ، رنگ و grapho - نوشتن، توصیف می‌آید. هر نوع کروماتوگرافی را می توان به عنوان روشی پویا برای جداسازی مخلوطی از مواد، بر اساس فرآیند مکرر توزیع مجدد اجزاء بین دو فاز غیرقابل امتزاج، که یکی ساکن و دیگری متحرک است، تعریف کرد: فاز ساکن یک جاذب جامد است. یا یک سوسپانسیون جاذب در یک مایع، یا یک مایع، که روی سطح یک حامل جامد اعمال می شود. فاز متحرک (گاز یا مایع) در امتداد لایه فاز ساکن جریان دارد. نمودار شماتیک تجزیه و تحلیل کروماتوگرافی گازی یک گاز بی اثر به طور پیوسته به یک ستون کروماتوگرافی حاوی یک فاز ثابت عرضه می شود و نمونه ای از مخلوط تجزیه شده اجزاء، به عنوان مثال A، B و C، قبل از ورود به ستون به این گاز حامل وارد می شود. به دلیل تفاوت های خاص در جذب یا حلالیت هنگام حرکت از طریق لایه فاز ثابت، اجزاء به مناطق گروه بندی می شوند. اگر در خروجی از ستون تغییری در زمان هر خاصیت فیزیکی جریان گاز ثبت شود، منحنی کروماتوگرافی خروجی - کروماتوگرام - به صورت یک سری پیک ثبت می شود. کروماتوگرام زمان رهاسازی اجزاء که از لحظه معرفی نمونه تا ثبت پیک پیک شمارش می شود، ویژگی کیفی مواد مورد تجزیه و تحلیل را ارائه می دهد. مقایسه نواحی (یا ارتفاعات) قله های کروماتوگرافی امکان انجام تعیین کمی را با دقت بالا فراهم می کند. نمودار شماتیک کروماتوگرافی گازی 1 - سیستم آماده سازی گاز. 2 - دستگاه دوز; 3 - ستون؛ 4 - آشکارساز; 5 - ترموستات؛ 6 - منبع تغذیه آشکارساز; 7 تقویت کننده؛ 8 - ضبط; 9 - سیستم پردازش سیگنال یکپارچه یا آشکارساز. 10 - متر برای پارامترهای حالت کروماتوگراف (میزان جریان گاز، دما، منبع تغذیه الکتریکی به آشکارسازها). اتصالات عملکردی گاز با یک خط دوتایی نشان داده شده است، اتصالات الکتریکی با یک خط تک، عناصر ترموستاتیک در یک طرح نقطه چین محصور شده اند. در عمل، آشکارساز هدایت حرارتی بیشترین اهمیت را پیدا کرده است و هنوز هم تا به امروز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. از تفاوت در هدایت حرارتی بین گاز حامل و جزء برای تشخیص اجزای نمونه در جریان گاز حامل استفاده می کند. نمودار شماتیک کروماتوگراف با آشکارساز هدایت حرارتی کروماتوگرافی "Kristall"، "Kristallux-4000M" کروماتوگرام گاز قابل احتراق طبیعی

وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه روسیه دانشگاه دولتی نفت و گاز به نام. آنها گوبکینا _________________________________________________ R.Z. سیستم های پراکنده نفتی Safieva: ترکیب و خواص (قسمت 1) مورد تایید اداره آموزشی و روش شناسی آموزش عالی نفت و گاز به عنوان کمک آموزشی برای دانشجویان در رشته کارشناسی 553600 OIL AND GAS BUSINESS و در زمینه تحصیلات تکمیلی 650700 OIL و تجارت گاز. مسکو 2004 2 BBK UDC 665.6 R.Z. صفیوا. شیمی نفت و گاز. سیستم های پراکنده نفت: ترکیب و خواص (قسمت 1). آموزش. M.: دانشگاه دولتی نفت و گاز روسیه به نام. I.M.Gubkina. 2004. کتاب درسی درس "شیمی نفت و گاز" به تشریح مسائل اصلی مطالب سخنرانی، سوالات تستی و وظایف برای تجمیع مطالب نظری می‌پردازد. این راهنما برای دانش آموزانی در نظر گرفته شده است که مطابق با استاندارد آموزشی دولتی در چرخه رشته های حرفه ای عمومی (OPD.12)، درس "شیمی نفت و گاز" در مقطع کارشناسی 553600 بازرگانی نفت و گاز و مدرک کارشناسی ارشد تحصیل می کنند. 650700 تجارت نفت و گاز. توصیه می شود از این راهنما برای آماده شدن برای آزمون دولتی بین رشته ای برای دانشجویان دانشکده توسعه میدان نفت و گاز (FREGM) و دانشکده طراحی، ساخت و بهره برداری از سیستم های حمل و نقل خط لوله (FPS و ESTT) استفاده شود. 3 مطالب صفحه مقدمه 5 فصل 1. اطلاعات مختصر در مورد سیستم های نفت 10 1.1. اطلاعات عمومی در مورد مواد خام هیدروکربنی 10 1.2. اطلاعات مختصر در مورد ترکیب و برخی خواص روغن ها 19 در مسیر چاه تا پالایشگاه 1.3. گزینه های مختلف برای پالایش نفت 23 1.4. رویکردهای روش‌شناختی پایه برای 28 مطالعه سیستم‌های نفتی سؤالات و وظایف آزمون 31 فصل 2. هیدروکربن‌های نفت. 33 2.1. آلکان ها و سیکلوآلکان ها. طبقه بندی ژئوشیمیایی 34 روغن 2.2. Alkenes 49 2.3. Arenas 53 سوالات و وظایف تست 60 فصل 3. ترکیبات ناهم آلی نفت 63 3.1. ترکیبات حاوی اکسیژن 63 3.2. ترکیبات حاوی گوگرد 65 3.3. ترکیبات حاوی نیتروژن 68 3.4. مواد رزین آسفالتین. طبقه بندی 69 کانی مبتنی بر هیدروکربن 3.5. Microelements 76 سوالات و وظایف تست 77 فصل 4. OIL Dispersed SYSTEMS. 79 4 4.1. طبقه بندی مالیات بر ارزش افزوده 79 4.2 ثبات مالیات بر ارزش افزوده 92 4.3. خصوصیات رئولوژیکی مالیات بر ارزش افزوده 94 سوالات و تکالیف آزمون: 104 نتیجه گیری 106 ادبیات 107 ضمیمه ها 108 5 مقدمه دانش آموز ظرفی نیست که باید پر شود، بلکه مشعلی است که باید روشن شود. L. Artsimovich موضوع مورد توجه متخصصان نفت آینده در هر مرحله: از چاه تا پمپ بنزین سیستم های هیدروکربنی (نفت، گاز و محصولات فرآوری شده آنها) است. دانشجویان رشته های مختلف که در قالب رشته های عمومی و خاص در دانشکده های مربوطه، پدیده های متنوعی را که در حین تحقیقات ژئوفیزیک، حفاری و توسعه چاه ها، در حین تولید، تهیه و حمل و نقل نفت و همچنین در حین نفت به وجود می آید، مطالعه می کنند. پالایش و استفاده از فرآورده های نفتی نیاز به دانش ترکیب و خواص فیزیکوشیمیایی سیستم های هیدروکربنی و همچنین روش های تحقیق و تنظیم آنها دارد. بنابراین، بخش اول کتاب درسی درس «شیمی نفت و گاز» اطلاعاتی در مورد ترکیب و خواص اساسی سیستم‌های هیدروکربنی که به عنوان سیستم‌های پراکنده نفتی (ODS) در نظر گرفته می‌شوند، ارائه می‌کند. بخش دوم راهنما به روش های نوین تحقیق و تنظیم خواص مالیات بر ارزش افزوده اختصاص خواهد داشت. طبیعی است انتظار داشته باشیم که دانشجویان شیمی که به شیمی آلی تسلط داشته باشند و با تکنیک های تحلیلی اولیه برای جداسازی سیستم های چند جزئی آشنا شوند. تبدیلات شیمیایی برخی از ترکیبات هیدروکربنی به دیگران، در مقایسه با دانشجویان سایر تخصص ها، آمادگی بیشتری برای مطالعه رشته "شیمی نفت و گاز" دارند. این رشته برای اولین بار بیش از 70 سال پیش مورد توجه دانشجویان شیمی قرار گرفت. دوره "شیمی نفت و گاز" در اواخر دهه 20 - اوایل دهه 30. پروفسور (که بعدها آکادمیک مشهور جهانی) سرگئی سمنوویچ نامتکین شروع به خواندن در دیوارهای آکادمی معدن مسکو کرد. در سال 1932 کتابی با همین عنوان از قلم او منتشر شد. وی نوشت: شیمی نفت شاخه خاصی از شیمی کاربردی با طیف گسترده ای از مسائل محتوایی نظری و عملی است. ظهور شیمی نفت به عنوان یک علم با کار D.I. مندلیوا، N.D. زلینسکی، وی. مارکوفنیکوا، K.V. خاریچکووا، V.N. ایپاتیوا، A.A. لتنی، L. G. Gurvich و دانشمندان دیگر. اجازه دهید به اختصار برخی از ویژگی های مرحله کنونی توسعه صنعت نفت را که مستقیماً با موضوعات مورد مطالعه در درس «شیمی نفت و گاز» مرتبط است، بیان کنیم. در ژئوشیمی اکتشاف نفت و گاز، روشهای فیزیکی و شیمیایی (طیفی، حرارتی، کروماتوگرافی و غیره) به طور گسترده برای مطالعه نمایش نفت و گاز در سنگ ها استفاده می شود. از اواخر قرن گذشته تا به امروز، آزمایش‌های متعدد بر روی مدل‌سازی آزمایشگاهی حرارتی تشکیل نفت و گاز کروژن (مواد آلی انواع مختلف)، که منبع احتمالی هیدروکربن‌های نفت و گاز است، متوقف نشده است. برای ارزیابی توانایی سنگ ها برای تولید هیدروکربن، روش پیچیده Rock-Eval پیشنهاد شد که آنالیز حرارتی و کروماتوگرافی را ترکیب می کند. امروزه این روش اصلی ترین روش در مطالعات تبدیل ماده آلی کروژن در آزمایشگاه های ژئوشیمیایی در سراسر جهان است. لازم به ذکر است که رشته "فیزیک مخازن" که مدتهاست در دانشکده توسعه میدان نفت و گاز (FREGM) تدریس می شود، بدون مطالعه رشته "شیمی نفت"، بنا به تعریف، نمی تواند تصویر کاملی از درک دانشجویان ایجاد کند. فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی در یک سیستم واحد به نام مخزن نفتی. این در درجه اول در مورد فرآیندهایی مانند: تشکیل روغن باقیمانده در مخزن صدق می کند. تجلی خواص ساختاری، مکانیکی و رئولوژیکی روغن ها؛ تأثیر ترکیب روغن بر ترشوندگی سنگ، تغییر در ویژگی های بین فازی هنگام درمان سازند با معرف های شیمیایی و غیره. درک این پدیده ها به ویژه برای 7 متخصص آینده در زمینه تولید نفت مهم است، جایی که پس از توسعه فشرده چاه، دوره ای از استفاده فعال از روش های فیزیکی و شیمیایی برای افزایش تولید چاه از جمله استفاده از معرف های شیمیایی مختلف آغاز شده است. علاوه بر این، هنگام آماده سازی پروژه ها برای توسعه میادین جدید نفت و گاز، مسائل امنیتی ضروری است محیطاز آلودگی نفتی احتمالی در عین حال، مبنای ارزیابی خطرات در شرایط اضطراری احتمالی و اقداماتی برای رفع عواقب این گونه حوادث، آگاهی از قوانین فیزیکی و شیمیایی برهمکنش نفت با آب و خاک است. در زمینه حمل و نقل نفت مشکلات مختلفی وجود دارد که حل آنها نیازمند دانش مبانی شیمی نفت است. برخی از مشکلات مربوط به این واقعیت است که روغن های مختلف بدون در نظر گرفتن کیفیت آنها در یک جریان واحد در سیستم حمل و نقل خط لوله ترانس نفت پمپ می شوند که طبیعتاً برای شرکت های عرضه کننده نفت با کیفیت بالا منجر به ضرر می شود. بنابراین، وظیفه ای در سطح دولتی برای ایجاد بانک کیفیت نفت تعیین شده است. مشکلات دیگر مربوط به پمپاژ نفت و فرآورده های نفتی است. برای تشدید حمل و نقل آنها، از یک رویکرد فیزیکی و شیمیایی یکپارچه استفاده می شود که شامل استفاده از فن آوری های موج و معرف های شیمیایی - مضعف کننده ها (موادی که نقطه ریزش روغن های بسیار جامد را کاهش می دهد)، افزودنی های ضد آشفتگی. در پالایش نفت، نسل جدید فن آوری های فیزیکی و شیمیایی در حال تسلط هستند که به تشدید پالایش نفت کمک می کند. در زمینه کاربرد فرآورده های نفتی استفاده می کنند روش های مدرن تجزیه و تحلیل خواص فیزیکی، شیمیایی و عملیاتی آنها و همچنین توسعه فرآورده های نفتی جدید که الزامات زیست محیطی دقیق تر و فناوری مدرن را برآورده می کند. توانایی یافتن راه حل های عملی برای مشکلات فیزیکی و شیمیایی ناشی از مراحل مختلف زنجیره نفت بر اساس دانش نظری 8 است. چنین دانشی به نوبه خود در درس "شیمی نفت و گاز" قابل دستیابی است. لازم است خواندن این درس پس از مطالعه رشته شیمی فیزیک و کلوئیدی برای دانشجویان دانشکده های غیرشیمی دانشگاه نفت و گاز در برنامه درسی گنجانده شود. توجه داشته باشیم که در بازار کار در صنعت نفت، اول از همه، متخصصی مورد تقاضا خواهد بود که با دانش خود از ماهیت مسائل نه تنها در زمینه خاص خود، بلکه همچنین دارای چشم انداز گسترده ای در این زمینه است. شاخه های تجارت نفت این امر به ویژه با تجربه استخدام فارغ التحصیلان دانشگاهی برای کار در شرکت های نفتی مشهود است. امروزه دانشجویان رشته های غیرشیمی که مبانی دانش شیمی را مطابق با برنامه های درسی مربوطه درک می کنند، فرصت واقعی برای مطالعه رشته «شیمی نفت و گاز» در ترم سوم دارند. هر بخش از دوره سخنرانی بر اساس طرح زیر ساختار یافته است: از ارائه اطلاعات مختصر شناخته شده از زمینه شیمی آلی، فیزیکی و کلوئیدی تا روشن کردن ماهیت پدیده های مختلف در سیستم های نفتی. در پایان بخش، فهرستی از مهمترین سؤالات ارائه شده است که به دانش آموزان اجازه می دهد تا ماهیت مطالب ارائه شده در طول آماده سازی مستقل، و مسائل استاندارد و مشکلات سطح پیچیدگی را که به توسعه تفکر شیمیایی کمک می کند، درک کنند. برای حل ارائه می شوند (با یک ستاره مشخص شده اند). در ارتباط با نفوذ گسترده دانش شیمیایی در مورد نفت به شاخه هایی از تجارت نفت که فقط در نگاه اول از شیمی دور هستند، رشته "شیمی نفت و گاز" به بخشی جدایی ناپذیر از تعداد رشته های تحصیل شده توسط دانشجویان تبدیل شد. تعدادی از دانشکده ها (FRNGM، FPS و ESTT)، در چارچوب آزمون بین رشته ای با وضعیت دولتی. این راهنما همچنین برای خودآمادگی دانش آموزان برای امتحان بین رشته ای در نظر گرفته شده است. همچنین دانشجویان می‌توانند اطلاعات لازم در مورد این رشته (سوالات آمادگی برای آزمون‌ها، کلاس‌های عملی و آزمون‌ها، نمودارها و تصاویر مربوط به مطالب سخنرانی) را در وب‌سایت دپارتمان در بخش «کار آموزشی و روش‌شناختی» به آدرس ایمیل www.him بیابند. .gubkin .ru. اگر سؤال یا پیشنهادی دارید، لطفاً با نویسنده این آموزش از طریق ایمیل تماس بگیرید: [ایمیل محافظت شده] . درس "شیمی نفت و گاز" توسط معلمان گروه شیمی آلی و شیمی نفت تدریس می شود که موسس آن دانشگاهیان S.S. نامتکین. این نام او بود که به موزه آموزشی و آموزشی که در 17 آوریل 2003 بر اساس اداره ما افتتاح شد، داده شد. هدف از ایجاد این موزه نیز ادای احترام تاریخی به دانشمندانی بود که در زمینه شیمی نفت فعالیت می کردند. به لطف آثار آنها، سطح دانشی که نقطه شروع ارائه این رشته در زمان حاضر است، شکل گرفت. ضمن اینکه این موزه مجموعه ای از نمایشگاه نیست، بلکه نوعی آزمایشگاه آموزشی و علمی فعال است. در نمایشگاه موزه-آزمایشگاه نمونه هایی از مواد اولیه هیدروکربنی از مناطق مختلف جهان ارائه می شود. بیایید بر اهمیت این نمایشگاه که دائماً در حال به روز رسانی است برای ایجاد بانک کیفیت نفت واقعی فوق الذکر تأکید کنیم. این بخش به طور فعال با تعدادی از شرکت های تجاری همکاری می کند: Himeko-GANG، گروه شرکت های Laverna، Lumex. اشکال همکاری متنوع است: ارائه کارگاه شیمی نفت با تجهیزات آزمایشگاهی و معرف های شیمیایی، تهیه ابزار برای استفاده موقت، پشتیبانی اطلاعاتی، برگزاری جلسات آموزشی در آزمایشگاه های علمی شرکت ها و غیره. این بخش از مدیریت و تیم های این شرکت ها که اهمیت زیادی برای سازماندهی مدرن فرآیند آموزشی قائل هستند و چشم انداز همکاری متقابل را در زمینه آموزش پرسنل مجرب برای صنعت نفت می بینند، ابراز می دارد. 10 فصل 1. اطلاعات مختصر در مورد سیستم های نفتی ابتدا حقایق را در نظر می گیرید و سپس آن ها را به دلخواه تغییر می دهید. M. Twain موضوع مطالعه شیمی نفت انواع مواد اولیه هیدروکربنی مرتبط با منابع انرژی تجدیدناپذیر در مقابل منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، انرژی باد و مواد گیاهی است. قبل از مطالعه ترکیب و خواص فیزیکوشیمیایی این اشیاء طبیعی منحصر به فرد - روغن ها و سایر سیستم های هیدروکربنی، اجازه دهید به سرعت با ایده هایی از سایر حوزه های دانش در مورد موضوع مورد مطالعه آشنا شویم. 1.1. اطلاعات عمومی در مورد مواد خام هیدروکربنی سفری کوتاه به تاریخچه اشاره های اولیه نفت و استفاده از آن. نفت بیش از 4 هزار سال قبل از میلاد برای بشر شناخته شده است. قبلاً در دست نوشته های باستانی آتش های ابدی و معابد آتش پرستان توصیف شده است (همانطور که اکنون می دانیم، در مکان هایی که گاز نفت روی سطح ظاهر می شود). به جای آب، مایعی از چاه‌ها استخراج می‌شد که در اثر تماس با سنگ‌های داغ مشتعل می‌شد؛ به این رویداد شخصیتی عرفانی داده شد. ظاهراً رسم تطهیر با آتش که در مشرق زمین شناخته شده است با این پدیده همراه است. نفت برای مقاصد نظامی استفاده می شد. مخلوط روغن، گوگرد و نمکدان که باعث سوختن کشتی ها می شد، آتش یونانی (ناپالم دوران باستان) نامیده می شد. از روغن به عنوان ماده چسباننده و ضد آب در ساخت راه ها، قنات ها و سایر سازه ها استفاده می شد. روغن از دیرباز برای مقاصد پزشکی (برای التیام زخم ها) و برای نورپردازی خانه ها استفاده می شده است. امروزه تفرجگاه نفتالان (آذربایجان) معروف است که بیماران در آن با روغن نفتالان درمان می شوند.