Знание химического состава природных нефтяных систем служит отправной точкой для прогнозирования их фазового состояния и свойств фаз при различных термобарических условиях, соответствующих процессам добычи, транспортировки и переработки нефтяных смесей. Тип смеси - нефть, газоконденсат или газ - также зависит от ее химического состава и сочетания термобарических условий в залежи. Химический состав определяет возможное состояние компонентов нефтяных систем при данных условиях - молекулярное или дисперсное.

;Нефтяные системы отличаются многообразием компонентов, способных находиться в молекулярном или дисперсном состоянии в зависимости от внешних условий. Среди них встречаются наиболее и наименее склонные к различного рода межмолекулярным взаимодействиям (ММВ), что в итоге обусловливает ассоциативные явления и исходную дисперсность нефтяных систем при нормальных условиях.

Химический состав для нефти различают как элементный и вещественный.

Основными элементами состава нефти являются углерод (83,5-87 %) и водород (11,5-14 %). Кроме того, в нефти присутствуют:

• сера в количестве от 0,1 до 1-2 % (иногда ее содержание может доходить до 5-7 %, во многих нефтях серы практически нет);
• азот в количестве от 0,001 до 1 (иногда до 1,7 %);
• кислород (встречается не в чистом виде, а в различных соединениях) в количестве от 0,01 до 1 % и более, но не превышает 3,6 %.

Из других элементов в нефти присутствуют - железо, магний, алюминий, медь, олово, натрий, кобальт, хром, германий, ванадий, никель, ртуть, золото и другие. Однако, содержание их менее 1 %.

В вещественном плане нефть в основном состоит из углеводородов и гетероорганических соединений.

Углеводороды

Углеводороды (УВ) представляют собой органические соединения углерода и водорода. В нефти в основном содержатся следующие классы углеводородов:

Алканы

Алканы или парафиновые углеводороды – насыщенные (предельные) УВ с общей формулой C n H 2n+2 . Содержание их в нефти составляет 2 - 30-70 %. Различают алканы нормального строения (н-алканы - пентан и его гомологи), изостроения (изоалканы - изопентан и др.) и изопреноидного строения (изопрены – пристан , фитан и др.).

В нефти присутствуют газообразные алканы от С 1 до С 4 (в виде растворённого газа), жидкие алканы С 5 – С 16 , составляют основную массу жидких фракций нефти и твёрдые алканы состава С 17 – С 53 и более, которые входят в тяжёлые нефтяные фракции и известны как твёдые парафины. Твёрдые алканы присутствуют во всех нефтях, но обычно в небольших количествах - от десятых долей до 5 % (масс.), в редких случаях - до 7-12 % (масс.).

В нефти присутствуют всевозможные изомеры алканов: моно-, ди-, три - , тетразамещенные. Из них превалируют в основном монозамещенные, с одним разветвлением. Метилзамещенные алканы по степени убывания располагаются в ряд: 2-метилзамещенные алканы > 3-метилзамещенные алканы > 4-метил-замещенные алканы.

К 60-м годам относится открытие в нефтях разветвленных алканов изопреноидного типа с метальными группами в положениях 2, 6, 10, 14, 18 и т. д. Обнаружено более двадцати таких УВ в основном состава С 9 -С 20 . Наиболее распространенными изопреноидными алканами в любых нефтях являются фитан С 20 Н 42 и пристан С 19 Н 40 , содержание которых может доходтить до 1,0 -1,5 % и зависит от генезиса и фациальной обстановки формирования нефтей.

Таким образом, алканы в различных пропорциях входят в состав всех природных смесей и нефтепродуктов, а их физическое состояние в смеси - в виде молекулярного раствора или дисперсной системы - определяется составом, индивидуальными физическими свойствами компонентов и термобарическими условиями.

Циклоалканы

Циклоалканы или нафтеновые углеводороды – насыщенные алициклические УВ. К ним относятся моноциклические с общей формулой C n H 2n , бициклические – C n H 2n-2 , трициклические – C n H 2n-4 , тетрациклические – C n H 2n-6 .

По суммарному содержанию циклоалканы во многих нефтях преобладают над другими классами УВ: их содержание колеблется от 25 до 75 % (масс.). Они присутствуют во всех нефтяных фракциях. Обычно их содержание растет по мере утяжеления фракций. Общее содержание нафтеновых углеводородов в нефти растёт по мере увеличения ее молекулярной массы. Исключение составляют лишь масляные фракции, в которых содержание циклоалканов падает за счет увеличения количества ароматических углеводородов.

Из моноциклических УВ в нефти присутствуют в основном пяти- и шестичленные ряды нафтеновых УВ . Распределение моноциклических нафтенов по нефтяным фракциям, их свойства изучены гораздо более полно по сравнению с полициклическими нафтенами, присутствующими в средне- и высококипящих фракциях. В низкокипящих бензиновых фракциях нефтей содержатся преимущественно алкилпроизводные циклопентана и циклогексана [от 10 до 86 % (масс.)], а в высококипящих фракциях - полициклоалканы и моноциклоалканы с алкильными заместителями изопреноидного строения (т.н. гибридные УВ).

Из полициклических нафтенов в нефтях идентифицировано только 25 индивидуальных бициклических, пять трициклических и четыре тетра- и пентациклических нафтена. Если в молекуле несколько нафтеновых колец, то последние, как правило, сконденсированы в единый полициклический блок.

Бицикланы С 7 -С 9 чаще всего присутствуют в нефтях ярко выраженного нафтенового типа, в которых их содержание достаточно высоко. Среди этих углеводородов обнаружены (в порядке убывания содержания): бициклеоктан (пенталан), бициклооктан, бициклооктан, бициклононан (гидриндан), бициклогептан (норборнан) и их ближайшие гомологи. Из трицикланов в нефтях доминируют алкилпергидрофенантрены .

Тетрацикланы нефти представлены главным образом производными циклопентано-пергидрофенантрена - стеранами .

К пентацикланам нефтей относятся углеводороды ряда гопана, лупана, фриделана .

Достоверных сведений об идентификации полициклоалканов с большим количеством циклов нет, хотя на основе структурно-группового и массспектрального анализа можно высказать предположения о присутствии нафтенов с числом циклов, большим пяти. По некоторым данным, высококипящие нафтены содержат в молекулах до 7-8 циклов.

Различия в химическом поведении циклоалканов часто обусловлены наличием избыточной энергии напряжения. В зависимости от размеров цикла циклоалканы подразделяют на малые С 3 , С 4 - хотя циклопропан и циклобутан в нефтях не обнаружены), нормальные (С 5 -С 7 ), средние (C 8 -С 11 ) и макроциклы (от C 12 и более). В основе этой классификации лежит зависимость между размером цикла и возникающими в нем напряжениями, влияющими на стабильность. Для циклоалканов и, прежде всего, для их различных производных, характерны перегруппировки с изменением размеров цикла. Так, при нагревании циклогептана с хлоридом алюминия образуется метилциклогексан, а циклогексан при 30-80°С превращается в метилциклопентан. Пяти- и шестичленные углеродные циклы образуются гораздо легче, чем меньшие и большие циклы. Поэтому в нефтях встречается гораздо больше производных циклогексана и циклопентана, чем производных других циклоалканов.

На основе исследования вязкостно-температурных свойств алкилзамещенных моноциклогексанов в широком интервале температур выяснено, что заместитель по мере его удлинения уменьшает среднюю степень ассоциации молекул. Циклоалканы , в отличие от н-алканов с таким же числом углеродных атомов, находятся в ассоциированном состоянии при более высокой температуре.

Арены

Арены или ароматические углеводороды - соединения, в молекулах которых присутствуют циклические углеводороды с π–сопряжёнными системами. Содержание их в нефти изменяется от 10-15 до 50 %(масс.). К ним относятся представители моноциклических: бензол и его гомологи (толуол, о-, м-, п-ксилол и др.), бициклические: нафталин и его гомологи, трициклические: фенантрен, антрацен и их гомологи, тетрациклические: пирен и его гомологи и другие.

На основе обобщения данных по 400 нефтям показано, что наибольшие концентрации аренов (37 %) характерны для нефтей нафтенового основания (типа), а наименьшие (20 %) - для нефтей парафинового типа. Среди нефтяных аренов преобладают соединения, содержащие не более трех бензольных циклов в молекуле. Концентрации аренов в дистиллятах, кипящих до 500°С, как правило, снижаются на один-два порядка в следующем ряду соединений: бензолы >> нафталины >> фенантрены >> хризены >> пирены >> антрацены .

Общей закономерностью является рост содержания аренов с повышением температуры кипения. При этом арены высших фракций нефти характеризуются не большим числом ароматических колец, а наличием алкильных цепей и насыщенных циклов в молекулах. В бензиновых фракциях обнаружены все теоретически возможные гомологи аренов C 6 -C 9 . Углеводороды с малым числом бензольных колец доминируют среди аренов даже в самых тяжелых нефтяных фракциях. Так, по экспериментальным данным моно-, би-, три-, тетра- и пентаарены составляют соответственно 45-58, 24-29, 15-31, 1,5 и до 0,1 % от массы ароматических углеводородов в дистиллятах 370-535°С различных нефтей.

Моноарены нефтей представлены алкилбензолами. Важнейшими представителями высококипящих нефтяных алкилбензолов являются УВ, содержащие в бензольном ядре до трех метильных и один длинный заместитель линейного, α-метилалкильного или изопреноидного строения. Крупные алкильные заместители в молекулах алкилбензолов могут содержать более 30 углеродных атомов.

Главное место среди нефтяных аренов бициклического строения (диарены) принадлежит прозводным нафталина, которые могут составлять до 95 % от суммы диаренов и содержать до 8 насыщенных колец в молекуле, а второстепенное - производным дифенила и дифенилалканов. В нефтях идентифицированы все индивидуальные алкилнафталины С 11 , С 12 и многие изомеры С 13 -C 15 . Содержание дифенилов в нефтях на порядок ниже содержания нафталинов.

Из нафтенодиаренов в нефтях обнаружены аценафтен, флуорен и ряд его гомологов, содержащих метальные заместители в положениях 1-4.

Триарены представлены в нефтях производными фенантрена и антрацена (с резким преобладанием первых), которые могут содержать в молекулах до 4-5 насыщенных циклов.

Нефтяные тетраарены включают углеводороды рядов хризена, пирена, 2,3- и 3,4-бензофенантрена и трифенилена.

Повышенная склонность аренов, особенно полициклических, к молекулярным взаимодействиям обусловлена низкой энергией возбуждения в процессе гомолитической диссоциации. Для соединений типа антрацена, пирена, хризена и т. п. характерна низкая степень обменной корреляции π–орбиталей и повышенная потенциальная энергия ММВ из-за возникновения обменной корреляции электронов между молекулами. С некоторыми полярными соединениями арены образуют достаточно устойчивые молекулярные комплексы.

Взаимодействие π–электронов в бензольном ядре приводит к сопряжению углерод-углеродных связей. Следствием эффекта сопряжения являются следующие свойства аренов:

• плоское строение цикла с длиной С-С-связи (0,139 нм), занимающей промежуточное значение между простой и двойной С-С-связью;
• эквивалентность всех С-С-связей в незамещенных бензолах;
• склонность к реакциям электрофильного замещения протона на различные группы по сравнению с участием в реакциях присоединения по кратным связям.

Церезины

Гибридные углеводороды (церезины) – углеводороды смешанного строения: парафино–нафтенового, парафино–ароматического, нафтено–ароматического. В основном, это твёрдые алканы с примесью длинноцепочечных УВ, содержащих циклановое или ароматическое ядро. Они являются основной составной частью парафиновых отложений в процессах добычи и подготовки нефтей.

Страница 1

Страница 2

Страница 3

Как известно каждому школьнику, без нефти и нефтепродуктов было бы совершенно невозможно нормальное развитие нашей цивилизации, ведь на получаемых из нефти различных видах топлива ездят автомобили, летают самолеты. Огромное количество различных средств передвижения и всевозможного оборудования (например, передвижные электростанции) сегодня работает на нефтепродуктах. Однако далеко не все знают химический состав нефти и некоторые ее физические свойства. И чтобы восполнить данный пробел, мы и подготовили для вас эту статью. А начнем с общих сведений о нефти.

Общая информация

Нефть - это добываемая в природе горючая маслянистая жидкость, которая состоит из довольно сложной смеси различных органических соединений, в частности - углеводородов. В зависимости от места добычи химический состав нефти может меняться, что влечет за собой и изменение цвета этой горючей жидкости. Нефть может быть и почти черной, и красно-коричневой, и зеленовато-желтой и даже совсем бесцветной. Также нефть отличается специфическим запахом. В природе нефть залегает на глубине от нескольких десятков метров до нескольких километров. Так, на некоторых скважинах нефть выкачивается с глубины до 2-3 км. Подавляющее большинство залежей нефти в земле располагается на глубине от 1 до 3 км. Также нефть может залегать и на малой глубине и даже естественным образом выходить на поверхность. Правда, в этих случаях под влиянием атмосферного воздуха нефть превращается в битумы и битумные пески, а также в полутвердый асфальт и достаточно густую мальту. Далее мы будем говорить главным образом про химический и физический состав и свойства нефти. Заметим только, что с асфальтом и естественными горючими газами нефть роднит похожее химическое строение: все эти вещества в химии называют петролитами. Петролиты - это горючие вещества биологического происхождения, к которым относятся, в том числе и многие виды не только жидкого, но и твердого топлива.

Химический состав нефти

Как вы думаете, из какого количества более простых веществ состоит нефть? Из десяти? Из ста? На самом деле нефть - это смесь около тысячи (!) различных веществ, из которых приблизительно 80% составляют жидкие углеводороды (более пятисот веществ). На долю сернистых веществ в нефти (а их около двухсот пятидесяти) приходится примерно 3%. Несколько меньше кислородных (80-85) и азотистых (30) веществ. Также в нефти может содержаться до 10% воды и до 4% растворенных углеводородных газов. В состав нефти входит и некоторое количество металлосодержащих веществ с содержанием никеля и ванадия. Ну и кроме всего прочего, в нефти в различных пропорциях могут содержаться и минеральные соли, и растворы солей различных органических кислот, и, конечно же, всевозможные механические примеси.

Углеводородный состав нефти

Как вы только что узнали, наибольший процент в любой нефти составляют углеводородные соединения. В зависимости от месторождения их доля может составлять и более 80% - вплоть до 90%. Что же это за соединения? Прежде всего, так называемые нафтеновые и парафиновые. Нафтеновые к объему всего углеводорода составляют от 25 до 70%, а парафиновых может содержаться от 30 до 50%. Также в составе нефти представлены и ароматические углеводородные соединения, и гибридные: нафтено-ароматические, парафино-нафтеновые и другие. Кстати, перечисленные названия соединений служат также и наименованиями для различных типов нефти. Различают парафиновые, нафтеновые, метановые, ароматические нефти (в среде нефтяников для слова «нефть» допустимо употребление множественного числа в значении «типы нефти»). Нефти дается наименование по тому классу углеводородов, которых в ней присутствует более 50%. Если же доминируют два каких-то класса (например, по 30% парафиновых и нафтеновых углеводородов), этот тип нефти получает двойное название по обоим классам. В нашем примере это парафино-нафтеновый тип. Первым в названии идет класс углеводородов, который представлен в том или ином типе нефти в несколько большем количестве. Поэтому различают, например, метано-ароматический и ароматическо-метановый тип, нафтено-ароматический и ароматическо-нафтеновый, нафтено-метановый и метано-нафтеновый и т.д.

Состав нефти по элементам

Поскольку нефть, в зависимости от своего происхождения, может иметь достаточно разнородный состав, о процентном соотношении тех или иных химических элементов в ней можно говорить весьма условно. Тем не менее, отметим, что в различных типах нефти основными составляющими элементами являются углерод, водород и сера, реже - кислород и азот. А всего же в отдельном типе нефти может быть представлено до 80 различных химических элементов. Некоторые из них присутствуют в таких микроскопических количествах, что их содержание в процентах измеряется с использованием отрицательных степеней. Так, например, содержание никеля в отдельных типах нефти колеблется от от 10 ?4 до 10 ?3 % или, если выражать это с помощью десятичной дроби: от 0,0001 до 0,001 %. То есть, в килограмме нефтепродукта может содержаться тысячная или сотая доля грамма никеля. Что касается процентного содержания углерода, то оно может колебаться от 82 до 87%. Водород содержится в нефти в количествах от 11 до 14%, а сера - от 0,01 до 8%. Также в нефти может содержаться до 1,8% азота и до 0,35% кислорода. Из серосодержащих веществ отметим присутствие тиофанов, тиофенов, меркаптанов и моно- и дисульфидов. Азотосодержащие вещества представлены пирролами, карбазолами, индолами, хинолинами, порфиринами и пиридинами, а кислородосодержащие - фенолами, нафтеновыми кислотами и смолисто-асфальтеновыми веществами.

Физический состав нефти

Точнее, речь здесь пойдет о ее физических свойствах. В зависимости от химического состава нефть имеет большое количество оттенков цвета. Как правило, цвет нефти колеблется от темного бурого, почти черного до светло-коричневого, практически прозрачного оттенка. Однако встречаются типы нефти даже изумрудного оттенка, а также красно-коричневого цвета. Молекулярная масса нефти может колебаться от 200 до 450 г/моль вещества. Плотность нефти обычно колеблется в пределах от 0,7 до 1 г на кубический см. По плотности нефть делится на легкую (0,83 и ниже), среднюю (0,83-0,86) и тяжелую (от 0,86). Также следует отметить, что плотность нефти зависит, в первую очередь, от давления и температуры вещества. Температура кипения также может различаться. Легкая нефть может закипать и при 30 градусах по шкале Цельсия, а тяжелая - от 100 и выше. Температура кристаллизации нефти целиком и полностью зависит от содержания в ней парафина. Нефть с низким содержанием парафина кристаллизуется только при очень низких температурах (до -60 градусов Цельсия), а нефти с высоким содержанием парафина иногда требуется и +30 градусов. Также нельзя не сказать про то, что нефть - это вещество, как правило, легко воспламеняемое, но, в зависимости от типа она может вспыхивать и при отрицательных температурах от -30 -35 градусов и при очень высоких - от +120 градусов. В воде нефть не растворяется, однако образует с ней устойчивые эмульсии. Что же касается обезвоживания нефти, которого требуют различные отрасли промышленности, то на сегодняшний день существует сразу несколько эффективных методов разделения нефти и воды.

Фракционный состав нефти

Это один из важнейших показателей качества нефти. При перегонке нефти от нее путем постепенного повышения температуры отделяют различные составляющие - так называемые фракции. Так, петролиевая фракция выкипает при температурах до 100 градусов по шкале Цельсия, бензиновая - до 180, лигроиновая - при температурах от 140 до 180 градусов, керосиновая - от 140 до 220 и, наконец, при температуре от 180 до 350 градусов выкипает и дизельная фракция. Бензиновые фракции называют легкими, поскольку они выкипают раньше всех, керосиновые - средними, а дизельные - тяжелыми. Остаток, который не выкипает даже при температуре 350 градусов, называется мазутом. Разогнанный под вакуумом до температуры свыше 500 градусов мазут называют гудрон. Мазут является основным компонентом для производства различных масел.

Общий состав

Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть - жидкие углеводороды (> 500 веществ или обычно 80-90 % по массе) и гетероатомные органические соединения (4-5 %), преимущественно сернистые (около 250 веществ), азотистые (> 30 веществ) и кислородные (около 85 веществ), а также металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые); остальные компоненты - растворённые углеводородные газы (C 1 -C 4 , от десятых долей до 4 %), вода (от следов до 10 %), минеральные соли (главным образом хлориды, 0,1-4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот и др., механические примеси.

Углеводородный состав

В основном в нефти представлены парафиновые (обычно 30-35, реже 40-50 % по объёму) и нафтеновые (25-75 %). В меньшей степени - соединения ароматического ряда (10-20, реже 35 %) и смешанного, или гибридного, строения (например, парафино-нафтеновые, нафтено-ароматические).

В зависимости от количества атомов углерода и водорода в молекуле углеводороды могут быть газами, жидкостями или твердыми веществами. Углеводороды с числом атомов углерода, равным 1-4, в нормальных условиях - газы. Углеводороды, содержащие от 5 до 15 атомов углерода, - жидкости, а углеводороды, содержащие в молекуле более 15 атомов углерода, - твердые вещества. Газообразные парафиновые углеводороды (метан, этан, пропан и бутан) присутствуют в нефти в растворенном состоянии и при выходе нефти на поверхность выделяются из нее в виде попутных газов. Жидкие парафиновые углеводороды составляют основную жидкой часть нефти. Твердые парафиновые углеводороды растворены в нефти и могут быть выделены из нее.

Элементный состав нефти и гетероатомные компоненты

Наряду с углеводородами в состав нефти входят вещества, содержащие примесные атомы. Серосодержащие - H 2 S ,меркаптаны , моно- и дисульфиды, тиофены и тиофаны , а также полициклические и т. п. (70-90 % концентрируется в остаточных продуктах - мазуте и гудроне ); азотсодержащие - преимущественно гомологи пиридина , хинолина ,индола , карбазола , пиррола , а также порфирины (большей частью концентрируется в тяжёлых фракциях и остатках); кислородсодержащие - нафтеновые кислоты, фенолы , смолисто-асфальтеновые и др. вещества (сосредоточены обычно в высококипящих фракциях). Элементный состав (%): 82-87 C; 11-14,5 Н; 0,01-6 S (редко до 8); 0,001-1,8 N; 0,005-0,35 O (редко до 1,2) и др. Всего в нефти обнаружено более 50 элементов. Так, наряду с упомянутыми, в нефти присутствуют V (10 −5 - 10 −2 %), Ni (10 −4 −10 −3 %), Cl (от следов до 2·10 −2 %) и т. д. Содержание указанных соединений и примесей в сырье разных месторождений колеблется в широких пределах, поэтому говорить о среднем химическом составе нефти можно только условно.

Кроме углеводородной части, в нефти содержатся небольшая не углеводородная часть - соединения серы, азота и кислорода. Серы в нефти бывает довольно много – до 5%, и она приносит немало хлопот нефтяникам, вызывая коррозию металлов.

В незначительных количествах в нефтях встречаются ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий и другие химические элементы.

	Количество углерода	t° кипения	Применение
петролейвая фракция		40-70 °C (лёгкий) 70-100 °C (тяжёлый)	Петролейный эфир - растворитель жиров, масел, смол и др. Топливо для бензиновых зажигалок и каталитических грелок. Часто используется в качестве элюента (растворителя) в жидкостной хроматографии.
бензиновая фракция		от 30 до 200 °C	Бензин применяется как топливо для карбюраторных и инжекторных двигателей, высокоимпульсное ракетное топливо(Синтин), при производстве парафина, как растворитель , как горючий материал, сырье для нефтехимии прямогонный бензин или бензин газовый стабильный (БГС).
лигроиновая фракция		120 °C - 240 °C	Основное применение - в качестве сырья для нефтехимической промышленности, при производстве олефинов в паровых крекинг-установках. Она также используется для производства бензина, как в качестве добавки, так и в качестве сырья для производства высокооктановых добавок. Лигроин используют как дизельное топливо илирастворитель в лакокрасочной промышленности. Может применяться в качестве бензина для особых ламп, длякарбюрации воздуха, для удаления жирных пятен . Экстрагент лигроина на основе газовых конденсатов может быть использован как наполнитель жидкостных приборов, например манометров.
керосиновая фракция			Керосин применяют как реактивное топливо, горючий компонент жидкого ракетного топлива, горючее при обжигестеклянных и фарфоровых изделий, для бытовых нагревательных и осветительных приборов, в аппаратах для резки металлов, как растворитель (например для нанесения пестицидов), сырьё для нефтеперерабатывающей промышленности. Керосин может использоваться как заменитель зимнего и арктического дизтоплива для дизельных двигателей, однако необходимо добавить противоизносные и цетаноповышающие присадки; цетановое числокеросина около 40, ГОСТ требует не менее 45. Для многотопливных двигателей (на основе дизеля) возможно применение чистого керосина и даже бензина АИ-80. Допускается добавление до 20 % керосина в летнее дизельное топливо для снижения температуры застывания, при этом не ухудшаются эксплуатационные характеристики. Также керосин - основное топливо для проведения фаершоу (огненных представлений), из-за хорошей впитываемости и относительно низкой температуры горения. Применяется так же для промывки механизмов, для удаления ржавчины.
дизельная фракция			Основные потребители дизельного топлива - железнодорожный транспорт, грузовой автотранспорт, водный транспорт, военная техника, сельскохозяйственная техника, а также в последнее время и легковой дизельный автотранспорт. Кроме дизельных двигателей, остаточное дизельное топливо (соляровое масло) зачастую используется в качестве котельного топлива, для пропитывания кож, в смазочно-охлаждающих средствах и закалочных жидкостях, при механической и термической обработке металлов.

Нефть - ресурс, который лежит в основе современной энергетики. Многие страны прикладывают массу усилий для поиска нового вида топлива, однако, на сегодняшний день и на ближайшее будущее именно нефтепродукты занимают эту нишу. Несмотря на то, что не один выпуск новостей не обходится без упоминания текущей цены на нефть или иных вещей, связанных с ней, очень многие люди не знают, что такое нефть на самом деле. В этом материале мы расскажем о том, какая химическая формула нефти, и из каких элементов она состоит.

История

Стоит заметить, что с нефтью человек познакомился еще во времена Вавилона. Тогда этот ресурс применялся в строительстве из-за его вяжущих качеств. В России на реке Ухте люди собрали нефть с поверхности и использовали в качестве мази. Лишь спустя века, когда были проведены серьезные исследования, человечество узнало химический состав нефти и ее истинное предназначение. Однако и сегодня на вопрос о том, из чего состоит нефть нельзя ответить односложно.

Химическая формула нефти

Формула нефти

Нефть - сложная коллоидная химическая система, состоящая из множества компонентов. Жидкая фаза нефти представляет собой жидкие углеводороды (порядка пяти сотен различных веществ). Также «черное золото» содержит полу-твердые элементы - «тяжелые» углеводороды (например, смолы), которые взвешены в жидкости.

Помимо углеводородной смеси, нефть включает в себя серу, азот, минеральные соли, воду, растворы углеводородных газов.

Стоит заметить, что сырье, добываемое из разных источников, отличается по химическому составу. Каждая нефть - уникальная система, поэтому принята классификация нефти, в зависимости от состава. Чем выше содержание легких углеводородов и меньше содержание механических примесей, серы и других побочных элементов, тем выше ценность конкретного вида «черного золота».

Нефть - это один из самых ценных видов полезных ископаемых, добываемых на нашей планете. Продукты ее переработки используются не только для выработки энергии и топлива, но и в качестве сырья текстильной и даже пищевой промышленности. В наших домах почти все изготовлено с использованием нефти - краски и лаки, пластмассы, ткани и так далее. Этот чудесный продукт образовывался в недрах Земли в течение сотен миллионов лет, поэтому его относят к не возобновляемым ресурсам, то есть в ближайшем будущем нефтяные «хранилища» в земной коре пополнятся не будут. Основная теория происхождения нефти состоит в том, что в определенный период эволюции Земли условия для развития живых организмов были настолько благоприятны, что их отмершие части опускались на дно теплых морей в огромном количестве и не успевали разлагаться полностью. В результате с течением времени и под действием высоких температур и давления образовывались жидкие углеводороды, которые составляют основу нефти. Несмотря на то, что продукт, добываемый в разных уголках земного шара, носит одно и то же название, состав у них может очень сильно отличаться, в зависимости от примесей, входящих в состав нефти. От этого же зависит и ее качество. В состав нефти входят органические соединения, а именно углеводороды, большую часть которых составляют низкомолекулярные соединения (алканы, циклоалканы, арены, парафиновые и ароматические углеводороды). Свой специфический неприятный запах нефть приобретает благодаря ароматическим углеводородам, несмотря на то что их количество всего менее 30%. Рассматривая атомарный состав нефти, получается, что углерод составляет боле 80% от общего количества, далее водород (менее 15%), остальное составляют кислород, азот и сера. Примеси других атомов незначительны. Непосредственную ценность для энергетики имеют именно углеводороды, при их сжигании выделяется большее количество энергии. В качестве примесей присутствуют вода, минеральные вещества, твердые примеси, попадающие в нефтеносные слои из соседних пород. По своем физическому составу нефть тоже неоднородна. Помимо основной жидкой фракции, имеются газовая, твердая, маслянистая. В процессе добычи газ отводится и либо сжигается, либо отправляется в хранилища. Остальные части отделяются в процессе перегонки нефти. При изучении нефтяных проб в лаборатории определяют ее фракционный состав с помощью разницы в температурах кипения различных составных частей нефти. Наименьшую температуру кипения имеют бензиновая, лигроиновая, керосиновая, дизельная фракции - от 140 до 350 градусов Цельсия. Эти продукты используются для производства топлива. Более тяжелые, темные дистилляты имеют начальную температуру кипения более 350 градусов, называются мазутом, более 500 градусов - гудрон. Мазут подразделяется на легкие, тяжелые и средние масляные фракции. Нефть и нефтепродукты используются человеком многие тысячелетия. Гудрон и асфальт обнаружены в стенах зданий древнеиндийской цивилизации, возраст которых насчитывает более пяти тысяч лет. Запасы того ископаемого топлива истощаются, но постоянно открывают новые, на первый взгляд, недоступные. Эти залежи углерода - следы давно ушедших жизней неизвестных микроорганизмов важны не только для человека, но и для окружающей среды. Постоянное опустошение внутренних слоев земной коры приводят к тектоническим подвижкам, изменению плотности, снижению давления на более глубокие породы. Нарушается естественный баланс, созданный природой, но при этом возникают совершенно новые условия как для развития жизни на земле, так и для эволюции самой земной коры.