Гладышева М.Г., Макаровская Н.С., Кибальник К.В., Прусакова И.Ю.
ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕГОНКА НЕФТИ КУЮМБИНСКОГО НГК МЕСТОРОЖДЕНИЯ *
Аннотация:
в данной статье рассматриваются особенности первичной перегонки нефти Куюмбинского Нефтегазоконденсатного месторождения
Ключевые слова:
нефть, фракции, компонентный состав, плотность, медная пластина, сера
УДК 1
Гладышева М.Г.
магистр кафедры теории «Химии и технологии природных
энергоносителей и углеродных материалов»
«Сибирский федеральный университет»
Институт нефти и газа
(Россия, г. Красноярск)
Макаровская Н.С.
магистр кафедры теории «Химии и технологии природных
энергоносителей и углеродных материалов»
«Сибирский федеральный университет»
Институт нефти и газа
(Россия, г. Красноярск)
Кибальник К.В.
магистр кафедры теории «Химии и технологии природных
энергоносителей и углеродных материалов»
«Сибирский федеральный университет»
Институт нефти и газа
(Россия, г. Красноярск)
Прусакова И.Ю.
магистр кафедры теории «Химии и технологии природных
энергоносителей и углеродных материалов»
«Сибирский федеральный университет»
Институт нефти и газа
(Россия, г. Красноярск)
ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕГОНКА НЕФТИ КУЮМБИНСКОГО
НГК МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Аннотация: в данной статье рассматриваются особенности первичной перегонки нефти Куюмбинского Нефтегазоконденсатного месторождения.
Ключевые слова: нефть, фракции, компонентный состав, плотность, медная пластина, сера.
Общие сведения о месторождении:
Куюмбинское нефтегазоконденсатное месторождение находится в Камовском нефтегазоносном районе Куюмбинской зоны нефтегазонакопления (ЮТЗ) Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. В процессе исследования скважин Куюмбинского нефтегазоконденсатного месторождения проводился отбор поверхностных и глубинных проб пластовых флюидов, проводились газоконденсатные исследования.
Отбор и исследование глубинных и поверхностных проб нефти проводились как в процессе разведки, так и в период эксплуатации месторождения.
Куюмбинское месторождение охарактеризовано 108 глубинными и 216 поверхностными пробами нефти, 36 пробами свободного газа, 32 пробами конденсата. Проведены 10 газоконденсатных исследований и 3 исследования товарных свойств нефти.
Нефть – сложная смесь органических соединений, состоящих в основном из углерода, водорода, серы, азота и кислорода. Содержание углерода в нефти обычно колеблется в пределах 82-87%, а водорода 12-13%. На долю серы, кислорода и азота приходится обычно 1-5%. Чаще всего встречается в нефтях сера. Ее содержание в отдельных нефтях может достигать 5-6%. Содержание азота и кислорода обычно не превышает нескольких десятых процента, но может достигать и 1,5-2%. Таким образом, нефть содержит главным образом углерод и водород. Следовательно, основными соединениями, входящими в состав нефти, являются углеводороды. Наиболее широко в нефти представлены углеводороды трёх классов: алканы (парафины), циклоалканы (нафтены) и арены. Присутствуют также углеводороды смешанного строения.
Для оценки химического состава нефти и выбора методов её дальнейшей переработки большое значение имеет распределение содержащихся в ней углеводородов по температурам кипения. Исследование нефти начинают с фракционной перегонки, а затем определяют содержание отдельных групп или индивидуальных углеводородов в каждой фракции.
Перегонка нефти – процесс разделения ее на фракции по температурам кипения – лежит в основе переработки нефти в моторное топливо, смазочные масла и другие ценные химические продукты. Основные фракции и продукты, которые получают при перегонке нефти:
Поскольку нефть и её фракции состоят из большого числа разнообразных по химической природе веществ, различающихся количественно и качественно, свойства нефтепродуктов представляют собой усреднённые характеристики, и показатели их непостоянны как для различных нефтей и фракций, так и для одинаковых фракций из разных нефтей. Из физических параметров нефтей наибольшее значение имеют относительная плотность, вязкость, молекулярная масса, температура кипения, температура застывания, теплота сгорания, оптические свойства, позволяющие судить в первом приближении о её составе.
Плотность нефти – характеризует состав и качество нефти и легкость отстаивания её от воды. Плотность – величина, определяемая как отношение массы вещества к занимаемому им объёму. Для нефти и нефтепродуктов обычно пользуются относительной плотностью, определяемой как отношение плотности нефти при 20°С к плотности воды при 4°С (d4 20). Относительная плотность нефтей в основном изменяется в пределах 0,820- 1,0 г/см3.
Вязкость является важнейшей физической константой, характеризующей эксплуатационные свойства нефти и нефтепродуктов. По значению вязкости судят о возможности их распыления и прокачиваемости. Различают динамическую, кинематическую и условную вязкость.
Молекулярная масса нефтей и получаемых из них нефтепродуктов – один из важнейших показателей, широко используемый при расчете теплоты парообразования. Объема паров, парциального давления, а также при определении химического состава узких нефтяных фракций. Молекулярная масса нефтяных фракций тем больше, чем выше их температура кипения. Средняя молекулярная масса равна 250-300.
Бензин:
Бензин — это углеводородная горючая смесь продуктов, получаемых из нефти. Существует множество разновидностей нефтепродуктов, различающихся по составу, физическим свойствам, методу получения и области применения. Бензины применяются в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, в бытовых целях и как сырье в химической промышленности. Так помимо самого распространенного бензина для автомобилей, нефтехимические предприятия производят бензины для воздушного транспорта, бензины для промышленно-бытовых нужд, а также бензины для нефтехимии, известные еще как нафта.
Бензины для воздушного транспорта характеризуются повышенным октановым числом и улучшенными качественными характеристиками — низким содержанием легких фракций, низким коррозионным свойством и нагарообразованием.
Бензины для промышленно-бытовых нужд используются в как растворители и обезжириватели в производстве лаков и красок, строительных и отделочных материалов, в радиоэлектронике, оптике.
Бензины для нефтехимии используются как сырье в производстве этилена, в качестве вспомогательного компонента при производстве автомобильных бензинов, изготовлении различных смесей и эмульсий.
Бензины для автомобильного транспорта — самая распространенная категория нефтепродуктов. Они представляют собой сочетание нефтепродуктов, получаемых с применением различных технологий переработки нефти — прямой перегонки, риформинга, крекинга и ряда других процессов. Базовой основой в производстве бензинов выступают продукты каталитического риформинга и каталитического крекинга.
Помимо таких показателей, как октановое число, отвечающее за детонационные характеристики топлива, и вязкость, от которой зависит большое количество характеристик топлива, в том числе его низкотемпературные свойства, существует еще один важный параметр бензина — плотность.
Плотность учитывается при расчете соотношения массы и объема топлива при его отгрузке, транспортировке, хранении, а также при расчете, настройке и калибровке параметров двигателя и других технических узлов и агрегатов.
Удельная плотность бензина измеряется в килограммах на кубический метр, и зависит от химического состава и фракций, использованных в его производстве. Принято считать, что нормальное значение показателя плотности обычно находится в интервале 720-780 кг/м3.
Измерением плотности бензина определяется его марка, а также такой показатель, как вес объемный — расчетное значение, зависящее от комбинации показателей веса и объема бензина. Плотность учитывается при сдаче-приемке топлива на АЗС, где сдаваемое перевозчиком количество топлива измеряется по весу, а принимаемое на АЗС — по объему. При различных температурах одно и то же количество топлива по весу будет различаться по объему, в результате могут появляться расхождения в количестве топлива отгруженного завода и оприходованного на АЗС.
С целью стандартизации процесса измерения плотности топлива, ФНС России опубликовала Письмо «О порядке пересчета количества нефтепродуктов из объемных единиц в весовые». Данным письмом установлены средние значения плотности по маркам бензина.
Плотность исследуемого бензина составляет 0, 733 г/см3.
В России используется несколько видов бензина с разным октановым числом:
АИ-80 – горючее для грузовых автомобилей старых марок, мотоциклы и бензопилы, коммунальная и сельскохозяйственная техника. Сейчас выпуск этих автомобилей прекращен и на заправках трудно найти бензин такой марки.
АИ-92 – топливо для двигателей легкового автомобильного транспорта. На вид прозрачный и чистый, плотность при 15о C равна 725-780 кг/м3.
АИ-95 – топливо для зарубежных автомобилей. При его производстве изготовители применяли технологии повышающие его октановое число и соответственно его эксплуатационные свойства. Его плотность 750 +/- 5 кг/м3 при температуре 15о C.
АИ-100 – новый вид топлива, который продается на некоторых АЗС. Это продукт со специальными ЭкТо-присадками (Экологически чистое Топливо). Наличие присадок повышает эксплуатационные свойства бензина. Цена в связи с этим тоже высокая. Его плотность в пределах от 725 до 750 кг/м3 при температуре 15о C.
Для чего нужно рассчитывать плотности нефтепродуктов
Производителям выгоднее продавать в объемных величинах, а оптовому покупателю выгоднее в весовых. Все заключается в том, что в зависимости от того где добывалась нефть, как и какой вид процесса перегонки нефти использовался ее плотность будет различной. Измерив плотность, можно определить какой бензин.
Медная пластина:
Цель работы: Приобретение навыков определения наличия в топливе активных сернистых соединений.
Сернистые соединения по коррозионной агрессивности подразделяют на активные и неактивные. Их содержание в топливе отрицательно сказывается на его эксплуатационных свойствах, таких как стабильность, способность к нагарообразованию, коррозионная агрессивность и др. Активные сернистые соединения вызывают коррозию металлов даже при нормальных условиях.
Неактивные сернистые соединения не опасны для резервуаров, трубопроводов, топливных баков и других деталей автомобилей, так как при контакте с металлами коррозионный процесс не возникает.
При сгорании, как активные, так и неактивные соединения образуют серный и сернистый ангидриды SO2 и SO3, а при конденсации из продуктов сгорания воды, соединяясь с ней, соответственно сернистую и серную кислоты. Серный ангидрид при работе прогретого двигателя вызывает газовую коррозию цилиндра, поршня и выпускных клапанов. По результатам многочисленных экспериментов и практическим данным установлено, что коррозионный износ в значительной степени зависит от изношенности двигателя, количества серы, содержащейся в топливе, и конкретных условий эксплуатации: при увеличении содержания серы в бензине от 0,05 до 0,1% износ двигателей возрастает в 1,5-2 раза, с 0,1 до 0,2% - еще в 1,5-2 раза, а с 0,2 по 0,3% - в 1,3-1,7 раза (рис. 1).
Полное удаление серы из топлива - процесс трудоемкий и требует больших затрат. Часть сернистых соединений, в основном неактивных, в количестве, практически не влияющем на износ двигателя, в топливе остается. Максимальное содержание серы в отечественных автомобильных бензинах регламентируется ГОСТ 2084-77 и равно 0,12%.
Испытание на медной пластинке проводится в целях определения наличия в топливе активных сернистых соединений.
Сущность определения заключается в фиксировании изменения (или в отсутствии изменения) цвета медной пластинки под воздействием топлива в стандартных условиях испытания.
Результаты испытания:
В ходе лабораторной работы мы установили, что в исследуемом бензине не содержится сернистых соединений. Наблюдается лишь незначительное потускнение.
Расчеты:
На основание Госта по кислородсодержащим соединениям, в топливе нужно иметь не более 2, 7% на основание этого выбрали концентрацию, которая нам необходима, результаты расчетов представлены ниже:
W=2,7%=m(O)/m(всего)=100%
V=10%
10 мл бензин
1мл Ацетофенон. (C8H8O) и вещество Н-метилпирролидон (C5H9NO)
|
Ацетофенон. (C8H8O |
Н-метилпирролидон (C5H9NO)
|
||
|
ρ |
1,028 г/моль |
ρ |
1,030 г/моль |
|
m(O) |
0,1376 г |
m(O) |
0,166 г |
|
m |
1,028 |
m |
1,028 |
|
M |
120 |
M |
99 |
|
V |
0,0086 моль |
V |
0,0011 моль |
В наш бензин, который получили посредством перегонки, добавляли вещество Н-метилпирролидон и Ацетофенон, в количестве, указанное на таблице, приведенной ниже, была получена определённая плотность.
Таблица 1 - вещество Н-метилпирролидон и Ацетофенон.
|
метилпирролидон
|
Ацетофенон МЭГ |
||
|
концентрация |
Плотность |
концентрация |
Плотность |
|
0,25 |
0,753 |
0,25 |
0,748 |
|
0,50 |
0,759 |
0,50 |
0,755 |
|
1 |
0,772 |
1 |
0,769 |
Было замечено следующее: при добавление данных веществ в бензин, плотность увеличивается-линейно.
Следовательно, из-за увеличения плотности, увеличивается фракционный состав, что способствует уменьшению полноты сгорания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
ГОСТ 1567 (ИСО 6246-95) Нефтепродукты. Бензины автомобильные и топлива авиационные. Метод определения смол выпариванием струей
ГОСТ 2177 (ИСО 3405-88) Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава
ГОСТ 31072 Нефть и нефтепродукты. Метод определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах API ареометром
ГОСТ 32329 Нефтепродукты. Определение коррозионного воздействия на медную пластинку
ГОСТ 6321 (ИСО 2160-85) Топливо для двигателей. Метод испытания на медной пластинке
ГОСТ 12.1.005 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
ГОСТ 12.1.007 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
Gladysheva M.G.
Master of the Department of Theory of "Chemistry and Technology of Natural
Energy Carriers and Carbon Materials"
"Siberian Federal University"
Institute of Oil and Gas
(Russia, Krasnoyarsk)
Makarovskaya N.S.
Master of the Department of Theory of "Chemistry and Technology of Natural
Energy Carriers and Carbon Materials"
"Siberian Federal University"
Institute of Oil and Gas
(Russia, Krasnoyarsk)
Kibalnik K.V.
Master of the Department of Theory of "Chemistry and Technology of Natural
Energy Carriers and Carbon Materials"
"Siberian Federal University"
Institute of Oil and Gas
(Russia, Krasnoyarsk)
Prusakova I.Y.
Master of the Department of Theory of "Chemistry and Technology of Natural
Energy Carriers and Carbon Materials"
"Siberian Federal University"
Institute of Oil and Gas
(Russia, Krasnoyarsk)
PRIMARY DISTILLATION OF KUYUMBINSKY OIL
NGK DEPOSITS
Abstract: this article discusses the features of the primary oil distillation of the Kuyumbinsky oil and gas condensate field.
Keywords: oil, fractions, component composition, density, copper plate, sulfur.
Номер журнала Вестник науки №1 (46) том 3
Ссылка для цитирования:
Гладышева М.Г., Макаровская Н.С., Кибальник К.В., Прусакова И.Ю. ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕГОНКА НЕФТИ КУЮМБИНСКОГО НГК МЕСТОРОЖДЕНИЯ // Вестник науки №1 (46) том 3. С. 165 - 177. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/5151 (дата обращения: 26.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2022. 16+