Групповой состав нефтей Западной Сибири Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Групповой состав нефтей Западной Сибири

Новиков Александр Автономович,

доктор химических наук, профессор, Югорский государственный университет, кафедра фундаментальной и прикладной химии, aleks_hm@bk.ru

Кухмазова Амина Рифетовна,

младший научный сотрудник, кафедра фундаментальной и прикладной химии, Югорский государственный университет, ami.kukhmazova@mail.ru

В статье представлены результаты систематизации и анализа физико-химических характеристик нефтей Западной Сибири по выявлению общих закономерностей и связей между физико-химическими свойствами и товарными качествами нефтей. Имея представление о закономерностях изменения таких важных характеристик нефти, как групповой углеводородный и фракционный составы, можно рассчитывать содержания в широких фракциях ароматических, нафтеновых углеводородов и алканов в ряду нарастания температуры кипения от 28 до з0ооС. Представлены расчеты группового состава узких и широких фракций и кривые фракционного состава нефтей. Знание физико-химических свойств и группового состава нефти и широких нефтяных фракций позволит более обоснованно подходить к выбору условий ее добычи, транспортировки, утилизации и дальнейшей переработки.

Ключевые слова: нефть, физико-химические свойства, фракционный, групповой состав.

1. Введение

Для выбора наиболее рациональных методов химической переработки и переработки нефти необходима системная информация о составе и физических и химических характеристиках нефти и нефтепродуктов, в частности для определения эффективности материалов сорбции на основе природных компонентов [1-3].

Данные о групповом составе широких фракций масел, полученных в процессе многочисленных исследований, представлены в справочной литературе [4,5]. Однако их недостаточно для анализа взаимодействия катализаторов, сорбентов и фракций нефти с интервалами кипения, которые отличаются от тех, которые представлены в руководствах.

2. Цель работы

Формирование метода и расчет группового состава узких и широких фракций масел с произвольно определенным интервалом кипения на основе литературных данных.

Кривые фракционного состава нефтей, построенные в соответствии с [4,5], показаны на рисунке 1.

Фракционный состав топовых нефтей Западной Сибири

90

30

70

60

50

40

30

20

10

100

200 300

Температура, °С

400

500

Рисунок 1 - Кривые фракционного состава нефтей, построенные по данным [4,5]. Таблица 1.

Объекты анализа - нефти Западной Сибири.

! 1ефтъ Платность, Молярн. Потенциальное содержание фракций. %маос.

„10 Р 4 масса НК- 200 200-350 350-400 400-500

Лугинецкая, то 0,8281 172 38,9 30,9 9,0 15,1

Северо-Ва рьеганская, ХМ ДО 0,8200 190 36,7 29,1 8,3 13,2

Полуденная. ТО 0,8458 181 28,9 33,2 10,0 15,4

Тсплипская, ХМЛО 0,8508 212 26,2 28,0 9,4 17,5

Лоюэсовская, ХМ АО 0,8583 190 21,7 26,7 9.9 20,0

М и г гч и м геи 1 тская, ХМЛО 0,8950 368 13,3 21,1 7,9 16,0

О £

Я

3

9

2 е

8

00

сэ

см

£

Б

а

2 ©

В целом, кривые фракционного состава нефти Западной Сибири вдоль общих границ содержания фракций отражают весь спектр легких, средних и тяжелых нефтей. Приведенные в этом виде, они дают общее представление о пределах температуры кипения и потенциальном содержании продуктов прямой дистилляции.

Для анализа группового углеводородного состава узких фракций по данным о групповом составе типовых широких фракций были выбраны шесть нефтей Западной Сибири, физико-химическая характеристика которых, приведена в табл.1. На рис.1. выделены кривые фракционного состава этих нефтей на фоне семейства кривых нефтей Западной Сибири (точечный пунктир - нефти ХМАО-Югры, штриховой пунктир - нефти Томской области).

3. Фракционный состав типовых нефтей Западной Сибири

Различия между нефтями определяются содержанием узких фракций с разной температурой кипения и их углеводородным групповым составом.

Различия в нефти в групповом составе узких фракций по эталонным данным сложнее отслеживать. В справочной литературе [3,4], которая, к сожалению, в настоящее время не обновляется, представлены только данные о составе групп крупных фракций модели нефти. Сводные данные приведены в таблице 2 (Се-веро-Варьеганская нефть).

Данные группы, представленные таким образом, позволяют рассматривать их как последовательные-параллельные ряды фракций в общих пределах 28-300 оС. Это делает возможным расчет фракционного состава нефти и содержания в ней ароматических, нафтеновых углеводородов и алканов в серии повышения температуры кипения от 28 до 300 оС. Согласно таблице 2, до 200-220оС возможно определение содержания н- и изо-алканов.

На рисунке 2 приведены основные результаты расчетов - содержание основных групп углеводородов в Северо-Варьеганской нефти ХМАО. Суммирование этих групп дает кривую фракционного состава нефти (рис.1).

Используя этот метод для выбранных нами нефтей Западной Сибири, был рассчитан групповой состав нефтей: содержание ароматических углеводородов (рис.3), циклоалканов (рис.4) и алканов (рис.5). В сумме они дают фракционные составы анализируемых нефтей (рис. 6).

Таблица 2

Групповой состав широких фракций Северо-варьеганской нефти.

Ар - ароматические углеводороды, Н - нафтены, А - алканы, нормального (н-) и изостроения (изо-)

1,оС Выход от нефти, % мае Плотность , ГО20/4 Содержание углеводородов, % па фракцию.

Лр 1-1 Л

всего 11- И'ЗО-

1 2 3 4 5 6 7 8

1 ругнгоном углеводородный состав ф шкций, выкипающих до 20(1 °С

28-60 5,5 0,6552 0 11 89 54 35

60-95 6,7 0,6595 2 41 57 33 24

95-122 5,5 0,7322 6 38 56 29 27

122-150 5,9 0,7578 10 34 56 20 36

1 50-200 10,4 0,7910 21 28 51 17 34

28-200 34,0 0.7420 10 30 60 29 34

Харик1¥рнс111к'я фракций, каталитического служащих сырьем дни риформинга

62-85 4,5 0,6936 3 47 50 39 11

62-105 8.4 0.7068 4 44 52 36 16

62-140 15.5 0.7252 6 40 54 31 23

85-105 3,9 0.7190 5 41 54 33 21

85-120 6,9 0,7265 6 39 55 31 24

85-180 19,4 0,7555 10 34 56 23 33

105-120 3,0 0.7360 6 38 56 28 28

105-140 7,1 0.7452 8 36 56 24 32

120-140 4,1 0.7518 9 35 56 22 34

140-180 8,4 0,7782 16 31 53 18 35

1 .......... V I. НЧЮ1 <>[|<) 4II 1,1 ¡1 СОСТАВ КСфОСШЮНМХ фракции

200-250 - - 17 38 45 - -

250-300 - - 20 33 47 - -

200-300 - - 18 36 46 - -

Групповой состав Северо-Варьеганской нефти

О - Ароматика. Л - Нафтены, О - Парафины.

40

35

ЗО

£

-я-

X 25

1

20

III

о

О 15

Ю

5

О

у'

сI У''

,-Д'"'

оО -'"Г

Г' ,-ЛС —-< >------

а -<5—еос^о-1^ *

50

ЮО

300

360

150 200 250 * кк, оС

Рисунок 2 - Содержание основных групп углеводородов в Северо-Варьеганской нефти ХМАО

Ароматика в нефтпх, % масс« на нефть

------ Лугимсцкая, — — — - Ссвсро-Вэрьсгэнскдл,

■ Полуденная.

■ Локосовская,

- Тоалимскзя.

- Мнкчимкниск^».

16 14 12 10

8 6 4 2 О

- - V /

200 250 С кк, ОС

Рисунок 3 - Содержание ароматических углеводородов в нефтях

Нафтены а в нефтпх, % масс. на нефть

- Лугинецкая,

- Полуденная,

- Локосовскал,

— — — - Северо-Варьеганская, **••• . Тевлинскан,

- Минчиглки некая.

25

О

Рисунок 4

150 200 250 t кк, ОС

Содержание нафтенов в нефтях

Алканы а е нефтях, % масс, на нефть

400

------ лугинецкая,

--Полуденная,

— - - Локосовская,

— — — - Северо-Варьеганская, ***** - Тевлинская, ^^^^ - Минчимкинскон,

40 35

ЗП

зи

25 20 x'i"

15

10 5

с.

0 5 0 1С >0 1е >0 2 >0 21 0 3C Ю 3! >0 4C

г кк, оС

Рисунок 5 - Содержание алканов в нефтях

Фракционный состав нефтей, % масс.

- Лугинецкая,

- Полуденная,

- Локосовскан,

----Северо-Варьега некая,

• • • • • - Тевлинская,

Минчимкинская.

Рисунок 6 - Групповой состав нефтей

В исследуемых нефтях закономерно уменьшается содержание алканов с повышением температуры кипения и повышается ароматичность. Однако взаимосвязь между плотностью нефти (таблица 1) и характер изменения группового состава узких фракций не столь однозначен и требует дополнительного изучения.

4. Заключение

Имея представление об изменениях важных характеристик нефти, таких как углеводородные и фракционные составы, можно подсчитать содержание в широких фракциях ароматических, нафтеновых углеводородов, алканов в интервале температур кипения от 28 до 300оС. Таким образом, ограничения, накладываемые конечным числом широких фракций, групповой состав которых включен в справочники. Знание физико-химических свойств и группового состава нефти и крупных нефтяных фракций позволит более разумно подходить к выбору условий их производства, транспортировки, переработки и последующей переработки [6-8].

Литература

1. Чухарева Н.В. Сартаков М.П., Комиссаров И.Д. Лабораторные исследования методов защиты воды от нефтезаг-рязнений торфяным сорбентом в условиях пониженных температур. Нефтяное хозяйство. 2017. №10. С. 132-136.

2. Сартаков М.П. Адсорбционная способность гуминовых кислот торфов Среднего Приобья. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2011. №4 (78). С. 60-64

3. Чухарева Н.В., Юркин А.А. Термическая активация сорбционных свойств торфа и торфяных гуминовых кислот по отношению к нефти и органическим растворителям. Нефтяное хозяйство. 2015. № 11. С. 150-155.

4. Нефти СССР: справочникв 4 т. Т. 4. Нефти Средней Азии, Казахстана, Сиби-риио. Сахалин / З. В. Дриацкая. -М.: Химия, 1974. - 788 с.

5. Смольянинова Н. М. Нефти, газы и газовые конденсаты Томской области / Н. М. Смольянинова, К. К. Страмковская, С. И. Хорошко, С. И. Смольянинов. - Томск :Изд-воТГУ, 1976. - 234 с.

6. Технологические основы и моделирование процессов промысловой подготовки нефти и газа : учебное пособие / А.В.Кравцов, Н.В. Ушева; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ). - Томск: Изд-

© 3

В

S

9

2 е

8

во ТПУ, 2012. - 126 с.: ил.. - Библиогр.: с. 121-125.

7. Математическое моделирование многокомпонентных химических процессов : учебное пособие / А.В.Кравцов, Н.В.Ушева; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ). - Томск: Изд-во ТПУ, 2010. - 108 с.: ил.. - Библиогр.: с. 102-105.

8. Повышение ресурсоэффективнос-ти процесса каталитического риформинга бензинов методом математического моделирования / Э.Д.Иванчина, Е.С.Шарова, И.В.Якупова // Известия вузов. Химия и химическая технология : научно-технический журнал / Министерство образования и науки Российской Федерации. -2014. - Т. 57, вып. 11. - С. 87-89.

Group composition of crude oils of

Western Siberia Novikov A.A., Kuhmazova A.R.

Ugra State University

The article presents the results of systematization and analysis of physical and chemical characteristics of Western Siberia oils to identify

common patterns and relationships between physical and chemical properties and commercial qualities of oils. Having an idea of the regularities of changes in such important characteristics of oil as group hydrocarbon and fractional compositions, it is possible to calculate the content in wide fractions of aromatic, naphthenic hydrocarbons and alkanes in a series of boiling point increase from 28 to 300 ° C. The calculations presented in the group composition of wide and narrow fractions and the curves of the fractional composition of crude oil. Knowledge of physical and chemical properties and group composition of oil and wide oil fractions will allow more reasonable approach to the choice of conditions of its production, transportation, utilization and further processing.

Keywords: oil, physico-chemical properties, fractional, group composition.

References

1. Chuhareva N.V. Sartakov MP, Komissarov I.D.

Laboratory studies of water protection methods from oil pollution with a peat sorbent under conditions of low temperatures. Oil industry. 2017. №10. Pp. 132-136.

2. Sartakov M.P. Adsorption capacity of humic acids

in peat of the Middle Ob. Bulletin of the Altai State Agrarian University. 2011. № 4 (78). Pp. 60-64

3. Chuhareva N.V., Yurkin A.A. Thermal activation

of the sorption properties of peat and peat

humic acids in relation to oil and organic solvents. Oil industry. 2015. No. 11. P. 150155.

4. USSR oil: a reference book in 4 tons. T. 4. Oil

from Central Asia, Kazakhstan, and Siberia. Sakhalin / Z.V. Driatskaya. -M .: Chemistry, 1974. - 788 p.

5. Smolyaninova N. M. Petroleum, gases and gas

condensates of the Tomsk region / N. M. Smolyaninova, K. K. Stramkovskaya, S. I. Khoroshko, S. I. Smolyaninov. - Tomsk: Izd-VATGU, 1976. - 234 p.

6. Technological bases and modeling of oil and gas

field preparation processes: a tutorial / A.V. Kravtsov, N.V. Usheva; National Research Tomsk Polytechnic University (TPU). - Tomsk: TPU publishing house, 2012. - 126 pp .: il ..

- Bibliogr .: p. 121-125.7. Mathematical modeling of multicomponent chemical processes: a tutorial / A.V. Kravtsov, N.V. Usheva; National Research Tomsk Polytechnic University (TPU). - Tomsk: TPU publishing house, 2010. - 108 p .: il .. - Bibliogr .: p. 102-105.

8. Improving the resource efficiency of the process of catalytic reforming of gasoline by the method of mathematical modeling / E.D.Ivanchina, E.S. Sharova, I.V.Yakupova // Izvestiya vuzov. Chemistry and Chemical Technology: Scientific and Technical Journal / Ministry of Education and Science of the Russian Federation. - 2014.

- V. 57, no. 11. - p. 87-89.

oo

СЭ

СЧ

£

Б

2 ©