ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Элементарный состав нефтей из "Химия нефти" Другое свойство, тесно связанное с элементарным составом нефти,— ее удельный вес. Чем легче нефть, тем она при прочих равных условиях меньше содержит углерода в больше водорода наоборот, чем тяжелее нефть, тем она при прочих равных условиях больше содержит углерода и меньше водорода. Эта связь между элементарным составом нефти и ее удельным весом становится совершенно понятной, если обратиться хотя бы к предварительному рассмотрению ее химического состава [1—5]. [c.15] Определение элементарного состава нефти производится общими методами анализа органических соединений, а именно углерод и водород определяются сожжением по Либиху, или в калориметрической бомбе азот определяется по Дюма, сера — по Кариусу, либо иными методами, которые будут рассмотрены в гл. VIII и IX, стр. 235 и 251, наконец, кислород определяется обыкновенно по остатку, редко —- методом непосредственного определения в виде воды. [c.15] Химический состав нефти в значительной степени определяется уже ее элементарным анализом. Так как многие нефти по своему элементарному составу более чем па 99% состоят из углерода и водорода, то их главной составной частью являются, очевидно, углеводороды. Подавляющее большинство нефтяных углеводородов имеет предельный характер, чем резко ограничивается выбор тех рядов, представители которых составляют главную массу нефти очевидно, это могут быть прежде всего углеводороды ряда метана, или парафины и полиметиленовые углеводороды, или нафте-ны. Оба эти углеводородных ряда действительно широко представлены в нефти, но далеко не одинаково в количественном отношении в одних и тех же погонах. [c.15] Даже в парафинистых нефтях, в погонах ниже 50° к углеводородам ряда метана начинают присоединяться углеводороды других рядов и прежде всего простейшие нафтены, или полиметилены. Эти углеводороды имеют ненредельный состав, но по своим химическим свойствам мало отличаются от гомологов метана, т. е. имеют ясно выраженный предельный характер. Особенностью их строения является, как известно, кольчатое или циклическое расположение углеродных атомов в частице углеводорода. Простейшие нафтены состава СпНап содержат одно такое углеродное кольцо (цикл ) и называются моноциклическими. Как показывает опыт, синтетически могут быть получены мопоциклические системы с весьма разнообразным числом углеродных атомов в цикле от 3 до 15—17, а невидимому, и гораздо больше (до 40 С). Замечательно, однако, что моноциклические нафтены, обнаруженные до сих пор в нефти, принадлежат лишь к двум нафтеновым рядам, а именно к ряду циклопентана, т. е. с 5 атомами углерода в цикле, и циклогексапа, т. е. с 6 атомами углерода в основном ядре моноциклические же системы трех- или четырехчленные, а также с 7, 8 и т. д. атомами углерода в цикле до сих пор в нефти не обнаружены и, повидимому, в пей не содержатся. [c.16] Кроме нафтенов рассмотренного типа известно немало более сложных кольчатых систем предельного характера, которые по своей химической природе напоминают моноциклические нафтены. Их можно определить как би-, три- и вообще полициклические нафтены. Простейшие из них генетически связаны с общеизвестными конденсированными системами ароматического ряда (нафталин и т. п.). Все они соответственно своему циклическому строению имеют различный непредельный состав, но вместе с тем, подобно моноциклическим нафтенам,— ясно выраженный предельный характер. Примером бициклических нафтенов может служить декагидронафталин или декалин С Н],, обнаруженный в различных нефтях. Судя по составу средних и высших нефтяных погонов, весьма вероятно нахождение в нефти также многих других би- и полициклических нафтенов однако исследование этих погонов представляет, как будет показано ниже, чрезвычайные трудности и пока находится в начальной стадии. [c.16] Хотя содержание нафтенов в различных нефтях пока не поддается точному учету, тем не менее не подлежит сомнению, что нафтеновые углеводороды составляют главную массу большинства нефтей, а именно для средних и высших погонов до 60—70% их состава и больше. Особенно это относится, конечно, к нефтям слабонарафинистым и беспарафиновым но и парафинистые нефти в своих погонах с температурой кипения выше 300° состоят преимущественно из углеводородов различных нафтеновых рядов, поскольку об этом можно судить на основании их предельного характера при непредельном составе. Наиболее богаты нафтенами из нефтей СССР бакинские и эмбенские нефти, из американских нефтей — калифорнийские. [c.16] однако, один тип кислород- и серусодержащих соединений, которые занимают в составе некоторых нефтей видное место это — смолистые и асфальтовые вещества нефти. Содержание этих веществ в некоторых тяжелых нефтях достигает 10—20% а так как при этом нефти приобретают особый специфический характер, то иногда их выделяют в особую группу с,молпстых нефтей. Те из них, которые особенно богаты смолистыми и асфальтовыми веществами, представляют собою уже переходные формы от нефтей к природным асфальтам. [c.17] Этих предварительных данных о составе нефти вполне достаточно для объяснения отмеченной выше связи между удельным весом нефти и ее элементарным составом. Чем тяжелее нефть, тем больше содержится в ней высокомолекулярных углеводородов в последних же по мере увеличения молекулярного веса содерж ание углерода, естественно, возрастает, содержание же водорода уменьшается—правильность, которой подчиняются все углеводородные ряды, за иск.пючением нафтенов общей формулы С Н2п. Понятно поэтому, что чем тяжелее нефть, тем в известных, отмеченных выше пределах она богаче углеродом и беднее водородом. Некоторую роль в этой правильности может играть также присутствие в тяжелых нефтях других высокомолекулярных соединений, например нефтяных смол и асфальтов. [c.17] Прежде чем перейти к примерам, которые могут иллюстрировать приведенную классификацию нефтей, необходимо отметить следующее. Согласно применяемой в настоящее время и, как будет показано ниже, пока довольно несовершенной методике, количественное определение углеводородов различных рядов производится не сразу.во всей нефти, а в отдельных более или менее широких ее погонах. Так как наиболее точные результаты получаются при этом для погонов, выкипающих до 300°, то при определении типа нефти данные об этих погонах должны преимущественно приниматься во внимание. Условие это особенно важно в тех нередких случаях, когда тип нефти при переходе от низших ее погонов к высшим несколько изменяется, что для полной характеристики типа нефти должно быть, конечно, оговорено. [c.19] Приведем в заключение весколько примеров распределения нефтей по вышеуказанным типам, воспользовавшись для этого произведенными в ГрозНИИ анализами нефтей преимущественно месторождений СССР [61. [c.19] Как уже было указано, три основных типа нефтей встречаются сравнительно редко. Наиболее распространенным из них является нафтеновый тип, примерами которого могут служить среди нефтей СССР прежде всего эмбенские нефти (Доссор, Мах ат) сюда же можно, повидимому, причислить некоторые наши тяжелые нефти различных месторождений, например тяжелую майкопскую, калужскую, а также кирмакинскую нефть. Наконец довольно ярко выражен нафтеновый тип у некоторых бакинских нефтей например балаханской и сураханской, хотя отдельные погоны этих нефтей, низшие и средние, вследствие значительного содержания парафинов, приобретают метано-нафтеновый характер. [c.19] Нефти метанового типа в чистом виде не встречаются в СССР. Так, даже грозненская парафинистая нефть в своих погонах до 300° имеет ясно выраженный иафтено-метановый характер в погонах же ее, кипящих выше 300°, нафтены по сравнению с парафинами выходят уже на первое место (метано-нафтеновый тип). Таков же, повидимому, характер большинства других нефтей Грозненского района (см. ниже). [c.19] Что касается третьего, основного, типа нефтей, бензольного или ароматического, то единственная нефть СССР, которая более или менее подходит к нему, это — чусовская нефть (м. Чусовские Городки). Однако-значительное содержание нафтенов в отдельных погонах нефти заставляет отнести ее скорее к нафтено-бензольному типу. [c.19] Переходим к смешанным типам нефтей. Выше уже были приведены примеры некоторых смешанных типов, а именно метано-нафтеновых, наф-тено-метановых и нафтено-бензольных нефтей. Примерами бензольнонафтенового типа могут служить нефти биби-эйбатская и грозненская бес-парафиновая (верхние пласты, тяжелая) однако в своих легких погонах (до 150°) обе эти нефти носят иной характер, а именно являются метано-нафтеновыми. [c.19] Нефти метано-бензольного и бензольно-метанового типов, повидимому, в природе не встречаются. [c.19] Наконец, примером нефти, в которой все три основных углеводородных ряда представлены более или менее одинаково, может служить майкопская нефть (бензольно-метано-нафтеновый тип). [c.19] Новейшая классификация американских нефтей нредставляет несомненный интерес прежде всего уже потому, что в ней находит отражение характер как низших, так и высших нефтяных погонов. Приходится отметить, однако, известную произвольность границ удельных весов показательных фракций, а также и то обстоятельство, что обозначения отдельных классов здесь совершенно условны и отнюдь не отражают не только состава нефти, но и тех принципов, которые заложены в основу классификации. Ввиду этого новейшая классификация американских нефтей имеет, очевидно, лишь чисто служебный характер. [c.21] Всякое химически чистое, индивидуальное вещество характеризуется совокупностью физических свойств, называемых его константами. Таковы, например, удельный вес вещества, его температура кипения, температура плавления и т. д. Все эти свойства, или константы, вещества при данных, строго определенных условиях (например, при данной температуре, давлении и т, п.) всецело определяются химическим составом и строением вещества изменяется состав или строение вещества, изменяются и его константы. [c.22] Так как нефть представляет собой не химически индивидуальное вещество, а чрезвычайно сложную смесь, к тому же переменного состава, то говорить о константах нефти, как говорят, например, о константах химически чистой воды, спирта или какого-либо углеводорода, очевидно, невозможно, тем более, что состав и свойства нефти, в зависимости от условий ее хранения, улетучивания легких частей и т. п., могут весьма существенно изменяться. И тем не менее для характеристики нефти определение ряда ее физических свойств имеет весьма важное значение. При всей простоте определения таких свойств, как удельный вес, температура кипения или застывания, они дают первую, хотя и грубую характеристику нефти в отношении ее состава и товарных качеств. Определение некоторых других физических свойств нефти является важным в ином отношении они дают основания для расчета и проектировки нефтепроводов, аппаратуры для переработки данной нефти и т. п. Подробное рассмотрение различных физических свойств нефти и методов их определения могло бы составить предмет специального курса Физика нефти в последующем изложении вопросы, относящиеся к этой обширной теме, будут освещены лишь в самых общих чертах. [c.22] Вернуться к основной статье