Химический состав

Нефть из различных залежей отличается по химическому составу, поэтому практическое значение их неравнозначно.

Элементный состав нефти характеризуется обязательным наличием пяти химических элементов — углерода, водорода, кислорода, серы и азота; при резком количественном преобладании первых двух — свыше 90%, максимальное содержание остальных трех элементов может в сумме достигать 5-8%.

Всего из нефти выделено и идентифицировано более 500 индивидуальных химических соединений — углеводородных и гетероорганических. Главную часть нефти составляют углеводороды различные по своему составу, строению и свойствам, которые могут находиться в газообразном, жидком и твердом состоянии. Углеводородные соединения подразделяют на парафиновые (метановые, или алканы), нафтеновые (полиметиленовые, или цикланы), ароматические (арены) и смешанные.

Строение молекул определяет их химические и физические свойства.

В зависимости от количества атомов углерода в молекуле, углеводороды могут принимать одно из трех агрегатных состояний. Например, если в молекуле от одного до четырех атомов углерода (СН₄ — С₄Н₁₀), то углеводород представляют собой газ, от 5 до 16 (С₅Н₁₆ — С₁₆Н₃₄) — это жидкие углеводороды, а если больше 16 (С₁₇Н₃₆ и т.д.) — твердые.

Парафиновые углеводороды С_nH_2n+2 подразделяют на нормальные и разветвленные. Они по-разному влияют на свойства нефти: газы понижают вязкость и повышают упругость паров; жидкие парафины хорошо растворяются в нефти только при повышенных температурах, образуя гомогенный раствор; твердые парафины также хорошо растворяются в нефти образуя истинные молекулярные растворы. Парафиновые углеводороды легко кристаллизуются в виде пластинок и пластинчатых лент.

К нафтенам относят углеводороды С_nH_2n (мононафтены), С_nH_2n-2 и С_nH_2n-4 (полинафтены).

Все связи углерода и водорода насыщены, поэтому нафтеновые нефти обладают устойчивыми свойствами. По сравнению с парафинами, нафтены имеют более высокую плотность, меньшую упругость паров и лучшую растворяющую способность.

Ароматические углеводороды подразделяют на моноарены (бензол и его гомологи С_nH_2n-6) и полиарены (С_nH_2n-12, С_nH_2n-18, С_nH_2n-24). В молекулах смешанных углеводородов имеются различные структурные элементы: ароматические кольца, парафиновые цепи, пяти- и шестичленные нафтеновые циклы. Приблизительное количественное соотношение указанных видов углеводородов в разных фракциях нефти и в нефти из пород различного возраста приведено в следующих таблицах.

Гетероорганические соединения могут составлять 20-20 % сырой нефти. В их состав, кроме углерода и водорода, входят главным образом кислород, сера и азот.

В золе нефти обнаружены никель, ванадий, натрий, серебро, кальций, алюминий, медь и др. Количество золы, образующейся при сжигании нефти, невелико — обычно сотые доли процента.