Углеводороды — это органические соединения, состоящие из водорода и углерода. Их можно разделить на две основные категории: насыщенные и ненасыщенные углеводороды. Среди химиков их также принято делить на две группы: алифатические углеводороды (алканы, алкены и алкины) и ароматические углеводороды. Легкие и тяжелые углеводороды — это просто торговые названия, которые могут быть получены в результате процессов смешивания, переработки, дистилляции или обогащения.

Основным источником тяжелых и легких углеводородов является сырая нефть. Сырая нефть состоит из различных углеводородных соединений с различными химическими и физическими свойствами. Состав сырой нефти варьируется в зависимости от региона добычи. Хотя конкретные количества углеводородных компонентов в сырой нефти различаются, но типы углеводородов, входящих в состав сырой нефти, остаются неизменными.

В целом, сырая нефть состоит преимущественно из углерода, составляющего около 85 % по весу, а оставшаяся часть обычно приходится на водород. Сырая нефть содержит значительное количество серы, кислорода, азота и следовые количества необычных металлов, таких как ванадий и никель. Атомы серы, азота и кислорода обычно присутствуют в углеводородах в качестве заменителей углерода. Присутствие большего количества серы в углеводородных соединениях приводит к усилению коррозии и большим физическим изменениям. Более тяжелые соединения приводят к более сложным процессам переработки нефти. Чем легче и чище сырая нефть, тем меньше элементов-заменителей присутствует в углеводородах.

Методы добычи углеводородов включают:

— Добыча из сырой нефти

— Добыча из угольных шахт

— Производство легких и тяжелых углеводородных соединений на основе первичного сырья.

Структурные характеристики углеводородных продуктов:

— Неполярные

— Легковоспламеняющиеся

— Растворимы в неполярных растворителях и нерастворимы в воде

— Диапазон кипения от низкого до высокого (для тяжелых и легких углеводородов соответственно).

Легкие углеводороды:

Легкие углеводороды — это вещества с плотностью ниже 0,8 г/см³ в диапазоне температур от 270°C до — 40°C. В основном они используются в качестве растворителей и разбавителей. Легкие углеводороды включают углеводородные цепи от 5 до 12 углеводородов и широко используются в нефтехимической промышленности для производства ароматических соединений и высокооктанового бензина с помощью процессов каталитического риформинга. Эти углеводороды могут также могут использоваться в качестве первичного сырья в химической и нефтехимической промышленности для получения олефинов путем парового крекинга и в качестве растворителей. Они также используются в качестве сырья для производства различных нефтехимических продуктов, включая растворители и разбавители. Другие разнообразные области применения этих углеводородов включают сырье для производства различных пластмасс, синтетических волокон, промышленных спиртов, растворителей для красок и лаков, топлива для отопления и приготовления пищи (аналогично сжиженному нефтяному газу и керосину), а также основных компонентов растворителей для красок. Кроме того, они могут быть преобразованы в высокооктановый бензин и другие виды нефтяного топлива с помощью каталитических процессов.

Другой тип легких углеводородов представляет собой смесь парафиновых и ароматических углеводородов с углеродным углерода от 9 до 12 и диапазоном перегонки от 200°C до 142°C. Эти соединения используются в качестве растворителей или как правило, в качестве разбавителей для красок. Эти растворители представляют собой прозрачные жидкости с цветом, похожим на воду, имеют слабый запах, химической стабильностью и не вызывают коррозии. Они используются в качестве экстракционных растворителей, растворителей для очистки, жиров растворителей с металлических поверхностей, аэрозольных растворителей, осушителей краски, растворителей при печати на ткани, растворителей в специализированных предметах домашнего обихода, таких как мебель, напольные покрытия, лаки и воски. Они также используются в чистке обуви, химчистке и в качестве растворителей для асфальтовых изделий. Основное применение 9-12 углеродных 9-12 углеводородов — в красках и лаках, что делает их распространенными растворителями в лакокрасочной промышленности и в качестве растворителей в красках, лаках и спиртах. Кроме того, они играют определенную роль в алмазном точении, процессе механической обработки и поэтому известны как DIAMOND TURNING.

Тяжелые углеводороды:

Тяжелые углеводороды — это соединения с плотностью более 81,0 г/см³, используемые в основном в качестве морского топливо, средства для очистки резервуаров, а также в промышленных и бытовых целях. Температура вспышки этих Температура вспышки этих углеводородов составляет не менее 40°C, и они относятся к категории тяжелых промышленных соединений. Длина цепи тяжелых углеводородов обычно составляет от C12 и выше. Диапазон перегонки этих углеводородов составляет от 385°C до 150°C. Эти соединения получают из промежуточных дистиллятов нефтяных нефтеперерабатывающих заводов, которые состоят из гетерогенной смеси основных соединений, включая алкилы, смолы и aсфальтены, и в зависимости от происхождения могут составлять значительную часть сырой нефти. Они используются в дизельных двигателях, тяжелом топливе, бытовых и промышленных горелках и смазочных маслах. Поскольку тяжелые углеводороды получают из более тяжелых фракций нефти и газа, цены на них цены на них корректируются в зависимости от области применения, в которой они используются. К таким углеводородам в основном включают в себя масла и известны под такими названиями, как дизельное топливо или дизельное масло.

Тяжелые углеводороды экологически стабильны, но потенциально могут нанести вред здоровью человека, окружающей среде и водным ресурсам. окружающей среде и водным ресурсам. Ожидается, что спрос на тяжелые углеводороды будет расти в будущем в связи с ростом мирового спроса на энергоносители, что приведет к увеличению объемов эксплуатации запасов тяжелой нефти. запасов нефти.

Знакомство с основными компонентами сырой нефти:

Компоненты сырой нефти многочисленны и имеют различные химические формулы. В инженерных науках для простоты их классифицируют по группам. Например, соединения, содержащие 1 атом углерода, обозначаются обозначаются как C1C1 и так далее до C7C7. Соединения, содержащие более 7 атомов углерода, обозначаются представлены как C7+C7+ для упрощения анализа. Основные компоненты сырой нефти рассмотрены ниже.

1- Парафины (Алканы):

Эти соединения в органической химии представлены общей формулой CnH2n+2 и классифицируются на две группы: нормальные и изо. Насыщенные углеводороды с линейной цепью называются нормальными парафинами, а углеводороды с разветвленной цепью — изопарафинами. Эти два соединения химически химически идентичны, но отличаются по структуре, что влияет на их физические свойства. В сырой нефти нормальные парафины с

прямыми цепями встречаются чаще, чем разветвленные изопарафины. Хотя эти два соединения химически идентичны, их структурные различия влияют на их физические свойства. Например, нормальные например, нормальные парафины с прямыми цепями имеют более высокую температуру кипения по сравнению с разветвленными изопарафинами.

Парафины являются основными компонентами углеводородов природного газа. Они также в изобилии содержатся в белой нефти и бензине, которые составляют более 3 % сырой нефти.

Самая простая молекула в группе парафинов — это алканы, насыщенные углеводороды с простой связью и линейной молекулярной структурой. Они могут иметь боковые ответвления или быть без ответвлений. Легкие Парафины характерны для природных газов, в то время как более тяжелые типы встречаются в сырой нефти. Самый простой из них — метан (CH4).

Обычно углеводороды с 5 и менее атомами углерода находятся в газообразном состоянии, а углеводороды с 10-15 атомами углерода — в жидком. атомов находятся в жидком состоянии. Метан, этан, пропан и бутан, которые являются основными представителями этой метан, этан, пропан и бутан, которые являются основными представителями этой группы, находятся в газообразном состоянии, а остальные соединения от пентана до гептана — в жидком.

2- Нафтены (Циклоалканы):

Вторая основная группа углеводородов в сырой нефти — нафтены с молекулярной формулой CnH2n, состоящие из одного или нескольких циклических колец из атомов углерода. Эти соединения являются важной частью продуктов нефтепереработки и могут быть преобразованы в дизельное топливо с помощью более простого процесса. Простейшие циклические углеводороды насыщены простой связью и могут иметь боковые ответвления. Количество нафтенов меньше в газах и больше в сырой нефти. Сырая нефть имеет более высокую концентрацию нафтенов по сравнению с другими компонентами.

Нафтены могут иметь от 3 до 30 атомов углерода, расположенных в кольцах.

Циклопентан с пятиуглеродным кольцом и циклогексан с шестиуглеродным кольцом являются распространенными нафтенами в различных типах сырой нефти. В разных типах нефти присутствует одинаковое количество нафтенов и парафинов. В целом насыщенные углеводороды составляют около 60 % большинства сортов сырой нефти.

Ароматические углеводороды:

Эти соединения присутствуют почти во всех видах сырой нефти и представляют собой циклические углеводороды с чередующимися двойными связями, в отличие от алканов и парафинов. Их структура основана на шестиуглеродном кольце, и самый простой представитель этого семейства, бензол, назван в честь бензольного кольца. В бензоле единственным атомом, связанным с углеродным кольцом, является водород. Ароматика образуется при замещении молекул парафина водородом в бензольном кольце. К этой группе относятся толуол, этилбензол, нафталин и антрацен. Ароматические углеводороды жидкие при нормальном давлении и температуре. Они присутствуют в меньшем количестве в легкой нефти, но в изобилии содержатся в тяжелой нефти. Толуол — самый распространенный ароматический углеводород в сырой нефти. К другим важным ароматическим веществам относятся ксилол и бензол. Бензол, толуол и ксилол — жидкие ароматические соединения, а соединения с увеличенным числом атомов углерода, такие как нафталин, становятся твердыми веществами.

Полиароматические соединения с высокой молекулярной массой, присутствующие в сырой нефти, содержат гетероатомы, такие как серу, азот и кислород.

Олефины:

Олефины с молекулярной формулой CnH2n образуются при переработке сырой нефти. Эти соединения, благодаря наличию двойной связи, являются высокореактивными и легко подвергаются окислению и полимеризации.

Асфальтены:

Четвертая важная группа соединений в сырой нефти — это смолы и асфальтены. Смолы и асфальтены это сложные соединения, состоящие из комбинации многочисленных молекул ароматических колец и серы, азота и кислорода. Они тяжелые и ненасыщенные, не имеют определенной общей формулы.

Эти углеводороды часто встречаются в тяжелой, вязкой сырой нефти или в твердых формах, таких как природный асфальт.

Эти нечистые углеводороды часто называют соединениями NSO, поскольку они содержат атомы серы, азота и кислорода, некоторые из которых замещают углерод в ароматических кольцах. Соединения NSO, имеющие наибольшую молекулярную массу, являются самыми тяжелыми компонентами в различных типах сырой нефти. В большинстве случаев в тяжелой ароматической нефти содержатся смолы и асфальтены.

Более низкая экономическая ценность тяжелых углеводородов по сравнению с легкими:

Учитывая, что значительная часть нефти, добываемой из иранских нефтяных скважин, относится к тяжелым видам, преобразование тяжелых углеводородных соединений преобразование тяжелых углеводородных соединений в более легкие, имеющие более высокую экономическую ценность, имеет большое значение.

Эти соединения имеют проблемы с транспортировкой (из-за высокой вязкости, высокой плотности и т.д.) и низкую экономическую ценность из-за сложностей с их переработкой и использованием в процессах производства энергии. Эти продукты, которые в основном используются для производства битума и восков, могут быть преобразованы в более легкие продукты с более высокой стоимостью за счет переработки и разрыва более крупных углеводородных цепей.

Поэтому разработка альтернативных методов, позволяющих снизить энергопотребление в этих процессах, может проложить путь к созданию процессов получения более легких нефтепродуктов из тяжелых, имеющих более высокую экономическую ценность.