Элементный состав нефти

Тема:

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:

ЭлементСодержание, %
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.