Сведения об элементном составе нефти чрезвычайно необходимы в первую очередь для выбора метода и расчетов материальных балансов процессов ее переработки.
Несмотря на огромное разнообразие индивидуальных соединений, и соответственно, сложный химический состав, элементный состав нефти довольно прост. Основными элементами, входящими в состав нефти являются:
- Углерод
- Водород
- Сера
- Кислород
- Азот
- Микроэлементы (металлы и неметаллы)
В таблице приведено среднее содержание основных элементов в нефти по массе:
| Элемент | Содержание, % |
|---|---|
| С (углерод) | 82 ... 87 |
| H (водород) | 11 ... 15 |
| S (сера) | 0,01 ... 6 |
| N (азот) | 0,001 ... 1,8 |
| O (кислород) | 0,005 ... 3,6 |
| V (ванадий) | 10-5 ... 10-2 |
| Ni (никель) | 10-4 ... 10-3 |
| Cl (хлор) | до 0,02 |
Углерод и водород
Так как нефть главным образом состоит из углеводородов, то и преобладающими элементами в составе нефти являются углерод (82 - 87%) и водород (11 - 15%). Для расчета некоторых процессов, в том числе, процессов вторичной переработки, оперируют величиной 100 Н/С, показывающей процентное соотношение содержания водорода к углероду по массе. В нефти это соотношение обычно варьируется в интервале 13 — 15. В легких фракция, например бензине, 100 Н/С увеличивается до 17 — 18, в следствие превалирования предельных углеводородов — алканов. В тяжелых фракциях, наоборот, уменьшается до 9 — 12.
Кроме этого, одной из основных характеристик топлива является теплота сгорания, которая определяет его расход при сжигании и напрямую зависит от содержания углерода и водорода, а следовательно и от элементного состава нефти.
Сера, кислород, азот
Также в нефти в заметных количествах присутствуют сера, азот и кислород, которые главным образом входят в состав гетероорганических соединений. Массовое содержание этих трех элементов в нефти в среднем не превышает 3 — 4% и зависит от возраста и происхождения залежей.
Присутствие серо- и кислородсодержащих соединений пагубно сказывается на ресурсе нефтеперерабатывающего оборудования и катализаторов. Для удаления этих соединений используют специальные процессы очистки. Кроме этого, гетероорганические соединения в большинстве случаев отрицательно влияют на эксплуатационные свойства нефтепродуктов, а также приводят к загрязнению атмосферы продуктами горения. Поэтому некоторые фракции, полученные при первичной переработке нефти, направляют на гидроочистку.
Микроэлементы
Также в нефти содержится около 50 элементов в микроколичествах. Эти микроэлементы представлены как металлами, так и типичными неметаллами.
