Реферат: Нефтяное товароведение

Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский государственный

инженерно-экономический университет





Никитин Е.Е.


НЕФТЯНОЕ ТОВАРОВЕДЕНИЕ


Учебное пособие


Санкт-Петербург

2008

УДК 66.0:338(075.8)

ББК 35.11


Утверждено редакционно-издательским советом СПбГИЭУ в качестве учебного пособия по спец. 080502/5


Рецензенты:

зав. кафедрой технологии нефтехимических и углехимических производств СПбГТИ (ТУ) д. хим. наук, проф. В.М. Потехин

зав. кафедрой современного естествознания и экологии СПбГИЭУ засл. деятель науки РФ, д. техн. наук, проф. И.С. Масленникова


В учебном пособии рассматриваются основные понятия и методы общего товароведения, роль и место нефтяного товароведения в решении практических вопросов маркетинга нефтепродуктов. Сформулированы новые задачи товароведения нефтепродуктов на современном этапе . Раскрываются основополагающие показатели качества нефти и нефтепродуктов, ассортимент и новые требования к потребительским и экологическим характеристикам базовых нефтепродуктов. Проанализированы российские и международные стандарты на основные нефтепродукты, их взаимозаменяемость.

Пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 060500 – Экономика и управление на предприятии нефтяной и газовой промышленности


Оглавление





Введение




1.

Предмет товароведения, этапы развития




1.1

Техническое регулирование. Стандартизация и сертификация товаров




1.2

Нефтяное товароведение. Новые задачи.




2.

Общие сведения о нефти и нефтепродуктах




2.1.

Элементарный и фракционный состав нефтей




2.2.

Групповой и химический состав нефтей




2.3.

Классификация нефтей




2.4

Классификация нефтепродуктов




3.

Товароведная характеристика нефтяных топлив




3.1.

Классификация нефтяных топлив




3.2.

Автомобильные бензины




3.3.

Дизельное топливо




3.4.

Реактивные топлива (авиационные керосины)




4.

Смазочные масла




4.1.

Моторные масла




4.2.

Трансмиссионные, индустриальные и прочие масла




5.

Углеродные и вяжущие материалы




5.1.

Нефтяные битумы




5.2.

Нефтяные коксы






Предисловие


Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 080500 «Экономика и управление на предприятии нефтяной и газовой промышленности». Оно может быть также полезно для подготовки студентов по специальности «Экономика и управление на предприятии химической промышленности», для работников предприятий нефтегазохимического комплекса, в первую очередь, для переподготовки и повышения квалификации специалистов.

В учебном пособии освещены основные понятия в области общего товароведения, отражены особенности и новые задачи товароведения нефтепродуктов на современном этапе развития. Приведена классификация нефти и нефтепродуктов в соответствии с международными, внутрироссийскими и отраслевыми стандартами, раскрыты основные показатели качества и ассортиментная характеристика основных нефтепродуктов. Особое внимание уделено рассмотрению основных свойств и показателей качества моторных топлив и масел. В пособии затронуты также вопросы химического, группового и фракционного состава нефтей, которые взаимосвязаны с качественными характеристиками нефтепродуктов. Учитывая то, что российский рынок нефтепродуктов все в большей степени приобретает характерные черты западного рынка, в учебном пособии показана взаимозаменяемость отечественных и зарубежных марок горючего и смазочных материалов. Основой настоящего учебного пособия являются учебники, учебные пособия, монографии, обзоры ведущих специалистов и ученых в области нефтепереработки.


Введение

Нефтеперерабатывающая отрасль Российской Федерации в настоящее время вырабатывает более 500 наименований готовой продукции, которая занимает особое положение в экономике страны и от использования которой зависит ее безопасность. Надежность эксплуатации разнообразной техники, ее безопасность в большой степени определяется качеством применяемых нефтепродуктов. Следует учесть также, что нефтепродукты по своей химической природе представляют собой повышенную опасность для человека и окружающей среды. Требования к качеству нефтепродуктов многообразны и диктуются постоянно изменяющимися условиями применения и эксплуатации отдельных продуктов, поэтому роль и значение нефтяного товароведения в условиях рыночных отношений приобретает особое значение. Предполагаемое скорое вступление Российской Федерации во Всемирную торговую организацию (ВТО), а также тенденция приобретения российским рынком нефтепродуктов характерных черт западного рынка, особое значение приобретает не только контроль качества нефтепродуктов, но и совершенствование методов его оценки.

В настоящее время к новой отечественной и зарубежной технике предъявляются все возрастающие требования по надежности, долговечности и экономичности. Поэтому знание состава, свойств, областей применения, эксплуатационных характеристик, токсикологических и экологических показателей таких эксплуатационных материалов, как топливо, масла, смазки и др. приобретают первостепенное значение.

Все возрастающие требования к эксплуатационным и экологическим характеристикам товарных нефтепродуктов диктую и важнейшие задачи отечественной нефтеперерабатывающей промышленности. Это прежде всего необходимость организации производства высококачественных, экологически чистых видов горючего и смазочных материалов, соответствующих европейским и международным стандартам. В настоящее время нефтепродукты нефтеперерабатывающих предприятий по целому ряду показателей не соответствуют международным стандартам.

Поэтому одной из основных задач российского нефтяного товароведения является выявление несоответствий российских и международных стандартов на продукты нефтепереработки и нахождение путей ликвидации этих несоответствий. В современных условиях задачей нефтяного товароведения является разработка таких требований к качеству нефтепродуктов, которые удовлетворяли бы как эксплуатационным характеристикам, так и международным экологическим нормам и требованиям.

Очень важной составляющей является поддержка стимулирования государственными органами отечественных производителей и потребителей нефтепродуктов. В РФ в 1992 году были утверждены и введены в действия первые Правила сертификации автомототранспортных средств, включающие экологические показатели. Документы такого рода стимулируют производителей производить, а потребителей потреблять более высококачественные нефтепродукты.


^ 1.Предмет товароведения. Этапы развития

В российской экономике в последние годы произошли большие изменения, связанные с переходом на рыночные отношения. Эти изменения, в частности, привели к увеличению объема рынка потребительских товаров и расширению их ассортимента. Новые условия хозяйствования требуют более глубокого знания классификации, ассортимента и качества товаров, умения осуществлять экспертизу продукции и обеспечивать ее сохранность.

Товароведение - наука и учебная дисциплина, одна из отраслей знаний об основополагающих характеристиках товаров, определяющих их потребительскую ценность. Предметом товароведения являются потребительские ценности товаров, а так же методы их познания и обеспечения. Только потребительская ценность делает продукцию товаром [1,2].

Товар как продукция, изготовленная для обмена или продажи, имеет меновую и потребительскую стоимости.

Меновая стоимость характеризует товар с точки зрения его обмена как вещи на другие вещи в соответствующих определенных пропорциях. Потребительную стоимость товара, несмотря на многогранность этого понятия, в первую очередь следует рассматривать как полезность товара, его способность удовлетворять определенные человеческие потребности. Потребительная стоимость присуща всем продуктам труда, но проявляется она лишь при потреблении или использовании вещи, которые позволяют оценить полезность. Поскольку потребительную стоимость имеют все продукты труда - и средства производства, и предметы личного потребления, то предметом товароведения в широком понятии должны быть потребительные стоимости всех продуктов труда.

К товарам народного потребления относятся товары промышленных, сельскохозяйственных и кустарных предприятий, предназначенные для реализации в сфере обращения с целью удовлетворения материальных и культурных потребностей населения.

Именно изучением потребительных стоимостей этой группы товаров и занимается современное товароведение.

Потребительная стоимость товара обусловлена присущими ему потребительскими свойствами, проявляющимися при исполь­зовании товара потребителем для удовлетворения материальных, культурных или биологических потребностей.

Следует, однако, отметить, что не все свойства товаров отно­сятся к категории потребительских.

Выбор номенклатуры потребительских свойств и показателей качества зависит от назначения товара и является необходимым условием установления уровня качества товара.

В зависимости от той роли, которую играют потребительские свойства в жизненном цикле товара, их можно подразделить на функциональные, эргономические, эстетические, а также свойства безопасности и надежности.

Потребительские свойства товара базируются на ряде его естест­венных свойств - химических, физических, физико-химических, физико-механических и биологических.

С момента возникновения товароведения как науки и учебной дисциплины оно прошло три этапа развития:

1-й - Возникновение товароведения как самостоятельной дисциплины в России относится к 16 в. В 1575 г. появилась первая книга по товароведению («торговая книга») с описанием товаров, в которой рассказывалось о привозных това­рах из других стран. Первый период развития товароведения с нач.16 в. до 18 в. называют Товароведно-описательный.

2-й - С 18 по 19 в.в. товароведение развивается в тесной связи с химией, биологией и др. науками. Большое внимание в описании товаров уделялось технологии их производства, поэтому второй этап называют Товароведно-технологический.

3-й -Третий этап развития с сер. 20 в. по наст, время назы­вается Товароведно-формирующий. Перед товароведением встают новые задачи:

Управление ассортиментом, оценка качества современно­го и прогнозируемого ассортимента, разработка оптималь­ных условий эксплуатации и ухода за товарами.

Цель товароведения - изучение потребительских свойств товаров, а также всех тех изменений, которые происходят в товаре на всех этапах товародвижения.

Товароведение как наука и учебная дисциплина должна ре­шать следующие основные задачи:

1) изучение основополагающих характеристик товара;

2) изучение методов классификации и кодирование;

3) изучение показателей ассортимента, его свойств, упра­вление ассортиментом;

4) оценка качества товара (выявление дефектов, причины возникновения, характер дефектов, установление градации качества);

5) определение количественных и качественных характе­ристик единичных экземпляров и товарных партий;

6) установление товарных потерь, причины их возникнове­ния, и меры по снижению;

7) знать товароведную характеристику конкретных товаров.

^ Техническое регулирование. Стандартизация

и сертификация товаров [1].


Описание и изображение знака обращения на рынке, предна­значенного для маркировки продукции, соответствие которой требованиям технических регламентов подтверждено в порядке пре­дусмотренном Федеральным законом "О техническом регулировании", утверждено постановлением Правительства РФ от 19.11. 2003 № 696 "О знаке обращения на рынке".

Знак обращения на рынке представляет собой сочетание букв Т (с точкой над ней) и Р, вписанных в букву С, стилизованную под измерительную скобу. Изображение знака обращения на рынке должно быть одноцветным и контрастировать с цветом поверх­ности, на которую оно нанесено. Для обеспечения хорошего контрастирования утверждены четыре варианта изображения знака обращения на рынке.

Данный знак не является специальным защищенным знаком и наносится в информационных целях заявителем самостоятельно любым удобным для него способом. Продукция, соответствие которой не подтверждено требованиями технических регламентов, не может быть маркирована знаком обращения на рынке. Стандартизация представляет собой деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного мно­гократного использования, направленную на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции, а также повышения конкурентоспособности продукции работ и услуг. Основные положения системы стандартизации Российской Федерации и ее правовые основы до последнего времени регламентировались в первую очередь Законом РФ от 10.06.1993 № 5154-1 «О стандартизации» и являлись обязательными для всех предприятий, ассоциаций, концернов, межотраслевых, региональных и других объединений независимо от форм собственности и подчинения, а также граждан, занимающихся занимающихся индивидуально-трудовой деятельностью.

Наиболее важным отличием введенного положения от ранее действовавшего является добровольность применения стандартов, основанная на установлении в них требований только на добро­вольной основе, в то время как обязательные требования устанав­ливаются только техническими регламентами.

В Российской Федерации к нормативным документам по стан­дартизации, содержащим правила, общие принципы и характерис­тики объектов, относятся:

- национальные стандарты;

- стандарты организаций;

- правила, нормы и рекомендации по стандартизации;

-общероссийские классификаторы технико-экономической и специальной информации.

В зависимости от объекта стандартизации, назначения и со­держания стандарты подразделяются:

- на стандарты основополагающие;

- стандарты на продукцию и услуги;

- стандарты на процессы;

-стандарты на методы испытаний.

Важное значение приобрела введенная в России в 1992 г. сер­тификация продукции как процедура подтверждения соответствия, посредством которой независимая от изготовителя или продавца и потребителя организация, удостоверяет в письменной форме, что продукция соответствует установленным требованиям.

Введение процедуры сертификации являлось защитной мерой против массовых поступлений на российский рынок недоброка­чественных, а часто и просто опасных товаров.

В качестве третьей независимой и компетентной стороны вы­ступают органы по сертификации продукции, аккредитованные Федеральным агентством по техническому регулированию и мет­рологии Минпромэнерго России (ранее - Госстандарт России).

Объектом сертификации является продукция, предназначенная для реализации на товарном рынке РФ.

Существуют две формы сертификации продукции - обязатель­ная и добровольная.

Обязательная сертификация продукции проводится на соответ­ствие требованиям, установленным техническими регламентами, государственными стандартами, санитарными нормами и правила­ми, обеспечивающими безопасность жизни, здоровья потребителя, охрану окружающей среды и предотвращение причинения вреда имуществу потребителя.

Необходимым условием для проведения сертификации яв­ляется соответствие сертифицируемой продукции показателям качества, обеспечивающим ее функциональное использование. Подтверждение соответствия этим показателям осуществляется путем идентификации продукции, проводимой последовательно на всех этапах сертификации.

Необходимым условием для выдачи сертификата соответствия на продукцию является наличие положительного санитарно-эпидемиологического заключения, выдаваемого Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека в порядке, установленном соответствующими норматив­ными документами.

Добровольная сертификация проводится на добровольной ос­нове по инициативе изготовителя (исполнителя), продавца (постав­щика) или потребителя продукции на соответствие требованиям, предусмотренным заявителем и согласованным с органом по сертификации осуществляющим проведение сертификации.

^ Нефтяное товароведение. Новые задачи.

Нефтеперерабатывающая отрасль экономики России вырабатывает исключительно большой ассортимент продукции (более 500 наименований) газообразных, жидких и твердых нефтепродуктов [3].

В связи со скорым вступлением Российской Федерации во Всемирную торговую организацию (ВТО) большое внимание уделяется контролю качества товарной нефти и нефтепродуктов. Ужесточаются требования не только непосредственно к контролю качества нефти и нефтепродуктов, но и к методам их оценки. Требования к качеству нефтепродуктов очень многообразны и диктуются постоянно изменяющимися условиями применения и эксплуатации отдельных продуктов.

Безопасность и надежность эксплуатации техники в значительной степени определяются качеством применяемых нефтепродуктов. Нефтепродукты по своей природе представляют повышенную опасность для экологии и безопасности человека. Поэтому повышенное внимание уделяется надежности контроля качества нефтепродуктов на различных этапах их жизненного цикла.

Нефтепродукты занимают особое положение в экономике страны, от использования которых зависит ее безопасность, а потребление моторных топлив, масел и смазочных материалов составляет более 50% от суммарного объема переработки нефти[4].

Система нефтепродуктообеспечения, как конечное звено вертикально интегрированных компаний в функциональной цепи «добыча нефти – транспортировка – переработка – хранение и сбыт нефтепродуктов» осуществляет бесперебойную поставку нефтепродуктов потребителям. Специфику нефтепродуктообеспечения следует рассматривать с двух точек зрения: как неотъемлемую часть нефтеперерабатывающей промышленности и как объект нефтяного товароведения.

^ Общая характеристика основных нефтепродуктов.

Газообразные продукты.

При термохимической переработке нефти, кроме предель­ных, получаются также и непредельные газы: этилен, пропи­лен, бутилены, а также ацетилен, бутадиен и изопрен.

Метан используется как бытовое и промышленное топливо. При его пиролизе можно получать ацетилен, сажу и водород. Конверсией метана с водяным паром получают сырье для синтеза аммиака и мочевины. Окислением метана получают форм­альдегид, метанол и ацетальдегид. При хлорировании метана получают различные растворители и сырье для последующих синтезов.

Этан является сырьем для синтеза этилового спирта, поли­этилена, стирола, окиси этилена и других ценных продуктов.

Пропан используют для получения ацетона, уксусной кис­лоты, альдегидов, ацетилена, а также как бытовое топливо в негазифицированных местностях.

Бутан нормального строения является сырьем для произ­водства олефинов и кислородсодержащих продуктов. Изобутан применяется в производстве высокооктановых компонентов бензинов, а также для получения бутилкаучука и полиизобутиленов.

Непредельные углеводороды— этилен, пропилен и бутилены используются как сырье для получения спиртов, полимеров, высокооктановых добавок к моторному топливу и других це­лен. Диолефины (ацетилен, бутадиен, изопрен) служат сырь­ем для получения разнообразных цепных продуктов: каучука, пластмасс и растворителей.
^ Жидкие продукты
Жидкие нефтепродукты — самые обширные по ассортимен­ту и массе. К ним относятся топлива, нефтяные масла, раство­рители и другие.

Топлива нефтяного происхождения подразделяются на бен­зины, реактивные, дизельные и котельные топлива.

Бензины, в зависимости от пределов выкипания и других показателей, подразделяются на автомобильные (40°—200°С) и авиационные (35°—180°С). К бензинам предъявляются требования по фракционному составу, детонационной стойкости, химической и физической стабильности и другим показателям.

Фракционный состав должен обеспечить легкий запуск дви­гателя в любую погоду без образования паровых пробок, хоро­шую приемистость, независимо от условий эксплуатации, т. е. способность двигателя быстро развивать обороты при резком увеличении подачи топливовоздушной смеси в цилиндры, а также полноту испарения и, следовательно, полноту сгорания, или его экономичность. Фракционный состав нормируется тем­пературами начала кипения, выкипания 10, 50 и 90%-ных фракций бензина.

Детонация стойкости является одним из важнейших пока­зателей качества бензина и характеризуется октановым чис­лом. При детонационном сгорании скорость распределения пла­мени примерно в 100 раз превышает скорость распространения пламени при нормальном сгорании. Детонация приводит к пе­регреву двигателя, пригоранию колец, поршней и клапанов, разрушению подшипников и т. д. Кроме того, при детонацион­ном сгорании снижается мощность. Октановое число опреде­ляется сравнением детонационной стойкости испытуемого топ­лива со стойкостью эталонной смеси, состоящей из изооктана 2, 2, 4—триметилпентана, октановое число которого принято за 100, и н-гептана с октановым числом, принятым равным 0.

Если, например, эталонная смесь состоит из 76% изооктана и 24% н-гептана, то ее октановое число равно 76. Таким образом, октановое число испытуемого бензина равно процентному соотношению изооктана в эталонной смеси, детонационная стойкость которого одинакова со стойкостью испытуемого топлива.

Октановые числа углеводородов определяются их химической природой и строением. Парафиновые углеводороды нор­мального строения имеют низкие октановые числа. Нафтено­вые, изопарафиновые и ароматические углеводороды имеют более высокую детонационную стойкость. Так, прямогонные бензины из парафинистых нефтей обычно имеют октановые числа в пределах 20—40 пунктов. Для повышения октанового числа их подвергают термокаталитической переработке, в про­цессе которой изменяется их химическая природа и строение. Некоторого повышения октанового числа можно добиться до­бавлением к топливу тетраэтилсвинца в составе так называе­мой этиловой жидкости. Но тетраэтилсвинец сильно токсичен, поэтому повышение октанового числа бензинов их этилированием неперспективно.

Для авиационных бензинов, кроме октанового числа, опре­деляют еще сортность. Последняя представляет собой мощность в процентах, которую развивает двигатель при работе на испытуемом топливе по сравнению с работой на изооктане. Так, для бензина 95/115 первая цифра означает октановое число, а вторая — сортность.

К бензинам предъявляются также следующие требования:

бензины должны обладать высокой химической стабильно­стью, т. е. не должны образовывать смол и осадков при храпе­нии, а также смолистых отложений;

бензины не должны застывать и расслаиваться при низких температурах, не должны образовывать кристаллов льда;

бензины должны быть химически нейтральными, т. е. не корродировать металл, продукты сгорания не должны корродировать детали двигателя.

Топлива для воздушно-реактивных двигателей (ВРД) пред­ставляют собой керосиновые и керосино-бензиновые фракции нефтей, выкипающие в пределах 150°—280°С.

Важнейшими характеристиками топлив для ВРД являются теплота сгорания и плотность, так как они определяют воз­можную дальность полета самолета при заданном объеме топ­ливных баков. Содержание ароматических углеводородов в топливах для ВРД не должно быть более 20—22%, непредель­ных — не более 1,4—2,4%. К этим топливам предъявляются и другие требования: термическая стабильность, отсутствие твер­дых парафинов или льда при низких температурах, коррозии и др.

Дизельное топливо впрыскивается в цилиндры двигателя в жидком виде, так как его трудно испарить перед ними вследствие высоких пределов выкипания (250-350°С). Дизельное топливо не должно иметь или образовывать никаких механических взвесей и других отложений (смолы, нагар), корродировать детали двигателя. В нагретой среде цилиндра двигате­ля топливо должно самопроизвольно воспламеняться, и если этот процесс происходит со значительной задержкой, то дви­гатель работает со стуком «жестко», что является ненормаль­ным. «Мягкой» работе двигателя способствуют парафиновые углеводороды нормального строения. Чем «мягче» сгорает топ­ливо, тем выше его цетановое число, которое выражается про­центом цетана (н-гексадекана) в эталонной смеси с альфаметилнафталином, имеющей такую же характеристику «жестко­сти», что и испытуемое топливо. Дизельное топливо бывает арктическим, зимним, летним и специальным.

Котельное топливо предназначено для сжигания в топках судовых и стационарных котельных установок, а также при выплавке стали и для других целей. Котельное топливо по со­ставу представляет собой остатки прямой перегонки нефти и крекинг-остатки (мазуты). Иногда для этих целей использу­ются сырые тяжелые нефти, лишенные легких фракций. Жид­кие котельные топлива имеют существенные преимущества перед твердыми. К мазутам предъявляются требования по плотности, вязкости, температурам вспышки и застывания, те­плоте сгорания.

Нефтяные масла представляют собой самую разнообразную группу нефтепродуктов.

Моторные масла применяются для смазки двигателей внут­реннего сгорания. Они подразделяются на масла для карбю­раторных автотракторных двигателей или автолы, дизельные и авиационные. По способу производства они могут быть дистиллятными, остаточными, компаундированными и загущен­ными. Масла обычно содержат присадки, улучшающие их свойства.

Трансмиссионные и редукторные масла используют для смазывания зубчатых передач и других деталей машин. Их работа определяется температурным режимом, удельным дав­лением в зубчатых передачах и скоростью скольжения поверх­ностей трения.

Рабочие жидкости для гидравлических систем использу­ются в гидросистемах летательных аппаратов, подвижной на­земной и корабельной техники, а также в гидротормозах и амортизаторах.

Индустриальные масла служат для смазывания разнообразных пар трения различных механизмов (станки металлорежущие, ткацкие, деревообрабатывающие, прессы).

Вырабатывают также масла турбинные, компрессорные, электроизоляционные (трансформаторные, кабельные, кон­денсаторные), приборные, технологические и белые.

Из нефтей получают также широкий ассортимент пластич­ных смазок, смазочно-охлаждающих жидкостей, растворите­лей.

К твердым продуктам, вырабатываемым из нефти, отно­сятся твердые углеводороды (парафины, церезины), битумы, кокс нефтяной и др.


2. Общие сведения о нефти и нефтепродуктах

2.1.Элементный и фракционный состав нефти

По современным представлениям нефть это горная порода и является сложной системой органических веществ.[5,6,7]

Нефть состоит из низко- и высокомолекулярных углеводородных и неуглеводородных компонентов. По химическому составу нефти различных месторождений весьма разнообразны и состоят главным образом из углеводорода, водорода и серы, кислорода и азота. Средний элементарный состав нефти представлен в табл.


Элемент

Содержание, % масс.

Углерод (C)

82-87

Водород (H)

11-15

Сера (S)

0,1-7,0

Кислород (O)

1-2

Азот (N)

<0,5-0,6


Наряду с углеродом и водородом во всех нефтях присутству­ют сера, кислород и азот. В сумме содержание этих элементов редко превышает 8—10 % мас. Азота в нефти содержится не бо­лее 1,5 % мас. В основном он входит в состав высокомолекуляр­ных, конденсированных (смолистых) соединений. Также в состав высокосмолистых соединений входят кислород (0,1—2 % мас.) и некоторое количество серы. В отличие от азота и кислорода ос­новное количество серы сосредоточено в низкомолекулярных со­единениях парафинового ряда.

Кроме вышеназванных элементов, в нефтях обнаружены в незначительных количествах очень многие элементы, в том чис­ле Са, Mg, Fe, Al, Si, Ge, V, Ni, Na, Bi и др. Содержание этих элементов выражается незначительными долями процента., На­пример, в нефтепродуктах германий был определен в количест­ве 0,15—0,19 г/т. Всего в нефтях найдено более 50 элементов. Интересно отметить, что ванадий и никель, являясь микроэле­ментами в земной коре, по содержанию в нефтях занимают пер­вое место среди металлов. Причем ванадий содержится преиму­щественно в сернистых и смолистых нефтях.

Поскольку нефть и нефтепродукты представляют собой непрерывную смесь углеводородов и гетероатомных соединений, то обычными методами перегонки не удается разделить на индивидуальные соединения. Принято разделять нефть и нефтепродукты путем перегонки на отдельные компоненты, каждый из которых является менее сложной смесью. Такие компоненты называются фракциями или дистиллятами а нефть и нефтепродукты характеризуются не температурой кипения, а температурными пределами начала кипения (н.к.) и конца кипения (к.к.).

При исследовании качества новых нефтей (т. е. составлении технического паспорта нефти) фракционный состав их определяют на стандартных перегонных аппаратах, снабженных рек­тификационными колонками (например, на АРН-2 по ГОСТ 11011-85).

Это позволяет значительно улучшить четкость погоноразделения и построить по результатам фракционирования так называемую кри­вую истинных температур кипения (НТК) в координатах температура - выход фракций в % мае. (или % об.). Отбор фракций до 200°С прово­дится при атмосферном давлении, а более высококипящих — под ваку­умом во избежание термического разложения. По принятой методике
от начала кипения до 300 °С отбирают 10-градусные, а затем 50-граду­сные фракции до температуры к.к. 475-550 °С. Таким образом, фракци­онный состав нефтей (кривая ИТК) показывает потенциальное содержание в них отдельных нефтяных фракций, являющихся основой для получения товарных нефтепродуктов (автобензинов, реактивных и ди­зельных топлив, смазочных масел и др.). Для всех этих нефтепродуктов соответствующими ГОСТами нормируется определенный фракционный состав.

При промышленной перегонке нефти используется не лабораторный метод постепенного испарения, а схемы с так называемым однократным испарением и последующей ректификацией. Фракции, выкипающие до 350 °С отбирают при давлениях несколько превышающих атмосферное; они носят название светлых дистиллятов (фракций). Обычно при атмо­сферной перегонке получают фракции, которым присваивается название в зависимости от направления дальнейшего использования:

Н.к. (начало кипения) - 140 °С - бензиновая фракция;

140-180 °С — лигроиновая фракция (тяжелая нафта);

140-220 °С (140-240 °С) - керосиновая фракция;

180-350 °С (220-350 °С, 240-350 °С) - дизельная фракция (легкий или атмосферный газойль, соляровый дистиллят).

Остаток после отбора светлых дистиллятов (фракция, выкипающая выше 350 °С) называют мазутом. Мазут разгоняют под вакуумом, при этом в зависимости от направления переработки нефти получают следующие фракции:

Для получения топлив:

350 - 500 °С - вакуумный газойль (вакуумный дистиллят);

> 500 °С - вакуумный остаток (гудрон).

Для получения масел:

300-400 °С (350-420 ° С) - легкая масляная фракция (трансформатор­ный дистиллят);

400-450 °С — средняя масляная фракция (машинный дистиллят);

450-490 °С (420-490 °С) тяжелая масляная фракция (тяжелый дистиллят);

> 490 °С - гудрон.

Мазут и полученные из него фракции называют темными. Продукты, получаемые при вторичных процессах переработки нефти, так же как и при первичной перегонке, относят к светлым, если они выкипают до 350°С, и к темным, если пределы выкипания 350 °С и выше.

Нефти различных месторождений заметно различаются по фрак­ционному составу, содержанию светлых и темных фракций. Так, в Ярегской нефти (Коми) содержится 18,8 % светлых фракций, а в Самотлорской (Западная Сибирь) - 58,8 %

^ 2.2. Групповой и химический состав нефти

Знание группового состава нефти позволяет выбрать наиболее эффективный способ ее переработки. Принято входящие в состав нефти химические соединения подразделять на три большие группы: углеводороды, гетероатомные соединения и микроэлементы. Основная масса компонентов нефти представлена тремя классами углеводородов: парафиновые (алканы), нафтеновые (циклоалканы), ароматические (арены) и гибридные — парафино-нафтено-ароматические.

Парафиновые углеводороды

В состав нефти могут входить газообразные (С1—С4), жидкие (С5—С15), и твердые (С16—С60) парафины. Преимущественно это углеводороды нормального строения. Парафины с разветвлен­ной цепью составляют доли процента и построены на основе изопреноидных структур:

При нормальных условиях (Р = 0,1013 МПа и Т = 273 К) пара­фины С5—С15 являются жидкостями и входят в состав бензиновых (С5—С10) и керосиновых (С11—С15) фракций. Большая их часть нормального строения.

Жидкие парафины существенно влияют на величину октано­вого и цетанового числа топлива (подробнее ниже)

Углеводороды с числом углеродных атомов более 16 являют­ся твердыми веществами:

• углеводороды нормального строения С16—С35 — парафины;

• углеводороды изомерного строения >С36 — изопарафины или церезины.

Отличаются церезины более высокой молекулярной массой и температурой кипения. По химическим свойствам церезины менее инертны, чем парафины. Они легко реагируют с серной, азотной и хлорсульфоновой кислотами. Парафины, наоборот, очень стойки на холоде к воздействию различных сильнодейст­вующих реагентов и окислителей.

Нафтеновые углеводороды

Нафтеновые (циклановые или полиметиленовые) углеводо­роды весьма равномерно распределены в нефтях независимо от их геологического возраста. В среднем нефти содержат до 25—75 % мас. нафтенов.

Нафтены представлены в нефтях моно-, би- и полицикличе­скими соединениями. Особенно велико содержание в бензиновых и керосиновых фракциях неф­ти метилзамещенных циклопентанов и циклогексанов. Поли­циклические конденсированные соединения содержатся в высококипящих фракциях нефти



Нафтены благотворно влияют на технологические свойства масляных дистиллятов, так как обладают достаточно высокой температурой затвердевания и практически не изменяют коэф­фициент вязкости с температурой.

Ароматические углеводороды

Арены (ароматические углеводороды, содержащие одно или несколько бензольных колец, в том числе конденсированных) в нефти представлены соединениями следующих рядов:

• бензол и его гомологи, СnН2n-6;

• нафталин и его гомологи: СnН2n-12;

• сложные конденсированные системы, состоящие из 3, 4 и 5 конденсированных ядер;

• гибридные, или смешанные, углеводороды, состоящие из нафтеновых и ароматических фрагментов.

Экспериментально было установлено, что для каждой из фракций нефти характерны свои ароматические углеводороды. Причем с увеличением молекулярной массы фракции содержа­ние аренов в них повышается; ароматические углеводороды ста­новятся все более конденсированными.

Углеводороды гибридного (смешанного) строения имеют в своем составе различные структурные элементы: ароматические кольца пяти- и шестичленные циклопарафиновые циклы и али­фатические парафиновые цепи. Сочетание этих элементов может быть разнообразным, а число изомеров - огромным. Например, изопропилбензол состоит из алифатической парафиновой цепи и