Исследование индивидуального углеводородного состава бензиновых фракции некоторых нефтей Западной Сибири

ИЗВЕСТИЯ

1 ОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА ИМ. С. М. КИРОВА

Том 253 1976

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СОСТАВА БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ НЕКОТОРЫХ НЕФТЕИ

ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

С. И. ХОРОШКО, В. А. КУЗНЕЦОВА, Н. М. СМОЛЬЯНИНОВА

За последние 10- 15 лет проблема исследования физико-химических свойств и вещественного состава нефтей и газовых конденсатов, представляющих собой ценное сырье для нефтехимии, приобрела большое народнохозяйственное и научное значение. Этому в сильной степени способствовало быстрое развитие химии высокомолекулярных соединений, а также промышленности синтетических материалов, требующей миллионы тонн органического сырья.

Целью настоящего исследования явилось изучение индивидуального углеводородного состава бензинов (н. к. — 150°С) нефтей Полуденного, Лугинецкого и Самотлорского месторождений. Работа проводилась с фракциями п. к. — 60°С, 60—95°С, 95— 122°С и 122— 150°С, полученным;: путем ректификации нефти на стандартном аппарате с 20 теоретическими тарелками.

Газохроматографический анализ выполнялся на хроматографе «Хром-2» с пламенно-ионизационным детектором по методике, разработанной Р. И. Сидоровым и М. П. Ивановой [1, 2, 3]. В качестве колонок использовались медные капилляры длиной 100—200 м и внутренним диаметром 0,5 мм. Неподвижная жидкая фаза (вакуумное масло ВМ-4), растворенная в бензоле, наносилась продавливанием раствора через капилляр. Газом-носителем служит азот.

Колонка прибора работала при изотермическом режиме, причем каждая фракция анализировалась при нескольких температурах, что давало возможность полнее расшифровать состав исследуемых фракций. Время анализа каждой фракции в среднем составляло 30—45 мин.

Качественная идентификация хроматограмм проводилась по индексам удерживания Ковача, определенных для данных температур. Количественно хроматограммы рассчитывались по методу внутренней норма лизации с учетом поправочных коэффициентов. Средняя ошибка составляла 5—8% относительных.

Результаты исследования индивидуального углеводородного состава бензинов представлены в табл. 1.

Всего в каждой широкой бензиновой фракции обнаружено от 93 до 95 углеводородов, в их числе 5 пар неподелившихся. Сравнительно большой процент нерасшифрованной части объясняется присутствием углеводородов, кипящих выше 150°С и находящихся во фракции 122—150°С, вследствие недостаточной эффективности ректификационного аппарата.

Результаты изучения индивидуального углеводородного. состава бензинов показывают высокое содержание парафиновых углеводородов

Таблица 1

ИндййидуаЛьный состав бензинов (н. к. —150°)* нефтей

№ п.п. Месторождение, скважина, интервал, перфорации Полуденное, ЛЬ 221, 2236-2266 ж Лугинецкое, № 155, 2340-2354 м Самотлорское, № 14, 1694-1701 м

углеводороды содержание отдельных углеводородов, % вес

на бензин на нефть на бензин на нефть на бензин на нефть

1 2 3 4 5 6 7 8

П-парафины

]. Этан — — — — 0,09 ,0,013

2. Пропан ^_ — — — 2,97 0,437

3. Бутан 0,04 0,08 0,55 0.140 8,84 1,300

4. Пентан 3,34 0,637 6,34 1,623 12,23 1,800

Г* Гексан 6,21 1,185 7,90 2,028 10,33 1,520

6. Гептан 10,35 1,975 6,54 1,679 5,85 0,861

7. Октан 3,37 0,644 4,85 1,245 2,98 0,438

8. 11онан 3,33 0,635 2,23 0,571 — —

Итого: 26,64 5,084 28,41 7,286 43,29 6,369

Изопарафины

9. 2-Метилпропан — — — — 2,38 0,350

10. 2-Метилбутан '1,17 0,233 2,59 0,665 7,00 1,030

11. 2,2-Диметилбутап 0,03 0,06 0,03 0,008 0,10 0,015

12. 2, З-Диметилбутан 0,17 0,033 0,22 0,057 0,24 0,036

13. 2-Метилпентан 2,84 0,541 4,67 1,198 6,33 0,932

14. З-Метилпентан 1,60 0,306 2,39 0,614 3,30 0,486

15. 2, 2-Диметилпентан 0,03 0,005 0,04 0,010 — .—

16. 2, 4-Диметилпентан 0,29 0,055 0,33 0,084 0,55 0,081

17. 2,3-Диметилпентан 0,85 0,162 0,58 0,150 0,56 0,082

18. 2,2,4-Триметилпентан 0,06 0,011 0,03 0,007 0,03 0,005

19. 2, 3, 4-Триметилпентан 3,24 0,618 0,16 0,042 0,13 0,019

20. 2-Метилгексан 3,24 0,618 1,87 0,481 1,09 0,160

21. З-Метилгексан 4,79 0,914 2,48 0,638 3,18 0,498

22. 2, 2-Диметилгексан 0,06 0,011 0,03 0,008 _

23. 3, З-Диметилгексан 0,03 0,006 0,05 0,014 0,17 0,025

24. 2, 5-Диметилгексан 0,32 0,062 0,29 0,074 0,27 0,040

25. 2, 4-Диметилгексан 0,68 0,129 0,26 0,068 0,41 0,060

26. 2, З-Диметилгексан + 2- 0,21 0,041 0,26 0,066 0,20 0,030

Метил-З-Этилпентан •

27. 3,4-Диметилгексан 0,17 0,032 0,13 0,034 — —

28. 2-Метилгептан 1,51 0,288 2,51 0,645 2,53 0,372

29. З-Метилгептан 0,64 0,122 1,48 0,380 0,81 0,119

30. 4-Метилгептан 0,52 0,100 0,81 0,208 0,33 0,048

31. 2, 4, 4-Триметилгексан 0,04 0,008 0,09 0,024 — —

32. 2, 3, 5-Триметилгексан 0,02 0,004 0,15 0,038 — —

33. 2, 2-Диметилгептан 0,07 0,014 0,11 0,027 —. —

34. 3, З-Диметилгептан 0,05 0,009 0,05 0,014 0,07 0,010

35. 4,4-Диметилгептан 0.12 0,023 0,03 0,008 — —

36. 2, 4-Диметилгептан 0,25 0,047 0,38 0,097 0,01 0,001

37. 2, 5-Диметилгептан 0,14 0,027 0,13 0,033 — .—.

38. 3, 5-Диметилгептан 0,11 0,021 0,11 0,029 — —

39. 2, 6-Диметилгептан 0,33 0,063 0,55 0,099 0,05 0,007

40. 2, З-Диметилгептан 0,52 0,100 0,52 0,134 0,03 0,004

41, 3,4-Диметилгептан 0,16 0,030 0,30 0,078 0,57 0,084

42. 2-Метилоктан 1,65 0,314 1,27 0,327 — —

43. З-ЭДетилоктан 1,67 0,319 1,29 0,330 — —.

44. 4-Метилоктан 1,24 0,237 0,97 0,248 — —

45. З-Этилгептан 0,13 0,024 0,20 0,052 — —

Итого: 25,82 4,926 27,36 6,989 30,54 4,494

Циклопентановые

46. Циклопентан 0,53 0,095 0,77 0,198 1,96 0,288

47. Метилциклопентан 4,90 0,935 5,44 1,394 5,89 0,866

48. 1, З-Диметилциклопентан, 1,73 0,330 0,86 0,220 0,99 0,146

49. цис 1, З-Диметилциклопентан, 1,47 0,281 0,66 0,170 1,06 0,156

50. транс 1, 2-Диметилциклопентан, 3,08 0,589 1,79 0,461 2,23 0,328

транс

1 2 3 4 5 6 7 8

51. 1, 2-Диметилциклопентан, 0,51 0,097 0,61 0,156 0,18 0,026

цис

52. }, 1, З-Триметилциклоиепт 0,19 0,036 0,33 0,085

53. Этилциклопентан 1,61 0,308 1,34 0,344 1,23 0,181

54. 1, 2, 4-Триметилциклопен- 0,60 0,114 0,62 0,159 0,24 0,036

тан, цис, транс, цис

55 1, 2, 3-Триметилциклонен- 0,62 0,119 0,70 0,179 0,53 0,078

тан, цис, транс, цис

56. 1, 2, 4-Триметилциклопен- 0,09 0,017 0,08 0,021 0,31 0,046

тан, цис, цис, транс

57. 1, 2, З-Триметилциклопен- 0,07 0,013 0,07 0,017 0,27 0,040

тан, цис, цис, транс

58. 1, 2, 4-'Гриметилциклопен- 0,12 0,022 0,15 0,039 0,14 0,021

тан, цис

59, 1, 2, З-Триметилциклонен- 0,19 0,036 0,26 0,066 0,37 0,055

тан, цис

60. 1 -Метил-2-этилциклопен- 0,95 0,182 1,06 0,272 1,12 0,165

тан, транс +1, 1-Диметил-

цнклогексан

01. 1 -Метил-1 -этилцнклопен- 0,19 0,036 0,17 0,043 оло 0,014

(12. тан 1 -Мстил-2-этилциклопен- 0,38 0,073 0,37 0,095 0,01 0,002

тан, цис

63. Изопроиилциклопентан 0,13 0,024 в,17 0,044 0,07 0,010

64. Н-пропилциклопентан "0,51 0,098 0,63 0,162 0,05 0,007

65. 1, 4-Диметил-2-Этилцикло- 0,63 0,120 0,41 0,105 — —

иентан, цис, транс, цис +

I, 4-Диметил-2-Этилцик-

лопеитан, цис, транс,

транс

Итого: 18,47 3,524 16,49 4,230 15,07 3,679

Циклогексановые

66. Циклогексан 2,92 0,556 1,95 0,500 2,75 0,405

67. Метилциклогексан 6,53 1,247 5,85 1,500 3,74 0,550

68. 1, 4-Диметилциклогексан, 0,47 0,090 0,42 0,108 0,80 0,118

транс

69. 1, З-Диметилциклогексан, 0,82 0,156 0,98 0,251 0,49 0,072

цис

70. 1, 2-Диметилциклогексан, 0,58 0,110 0,99 0,255 0,24 0,035

транс

71. 1,3-Диметилциклогексан, 0,31 0,059 0,39 0,101 0,04 0,006

транс + 1,4-Диметилцик-

логексан, цис

72. 1, 2-Диметилциклогексан, 0,24 0,046 0,25 0,064 0,01 0,002

цис

73. Этилциклогексан 1,48 0,283 1,56 0,402 0,07  0,010

74. 1,1, 4-Триметилциклогек- 1,13 0,216 0,95 0,243 — —

сан + 1, 1, З-Триметилцик-

логексан

75. 1, 3, 5-Триметилциклогек- 0,56 0,107 0,28 0,073 — —

сан, цис

76. 1, 3, 5-Триметилциклогек- 0,30 0,057 0,21 0,055 — —

сан, транс '

77. 1, 2, 4-Триметилциклогек- 0,35 0,066 0,26 0,067 — —

сан, цис, транс, транс

7&. 1, 2, 4-Триметилциклогек- 0,41 0,078 0,20 0,052 — -—

саи, цис, транс, цис

79. 1, 2, 4-Триметилциклогек- 0,60 0,114 0,44 0,113 — —

сан, цис, цис, транс + 1, 2,

4-Триметилциклогексан,

8(5. цис

1, 2, З-Триметилциклогек- 0,58 0,110 0,32 0,081 — —

сан, цис, тр'анс, цис

81. 1,1, 2-Триметилциклогек- 0,20 0,039 0,16 0,042 — —

сан

Заказ 2942

49

1 2 3 4 5 с 7 8

82. 1-Метил-З-этилциклогек- 0,80 0,153 0,60 0,153 _ _

сан, цис

83. 1 -Мети л-4-этилциклогек- 0,72 0,137 0,53 0,136 — —

сан, транс

84. 1 -Метил-З-этилциклогек- 0,14 0,026 0,07 0,019 — —

сан, транс

85. 1 -Метнл-2-этилциклогек- 0,35 0,067 0,35 0,090 — —

сан, транс

80. 1, 2, З-Триметилциклогек- 0,26 ,0,050 0,33 0,085 —

сан, цис+ЬМетил-4-Этил-

циклогексан, цис

87. Изопропилциклогексан 0,56 0,11 Г> 0,40 0,102 — —

88. Н-пропилциклогексан 0,30 0,057 0,45 0,116 — —

89. 1 -Метил-2-этилциклогек - 0,08 0,01 о 0,09 0,023 --- —

сан, цис .

Итого: 20,69 3,955 18,03 4,631 9,93 1,462

Ароматические

90. Бензол 0,20 0,038 0,62 0,159 0,17 0,025

91. Толуол 0,96 0,183 2,02 0,519 0,94 0,139

92. Этилбензол 0,70 0,145 1,01 0,260 0,06 0,008

93. П-ксилол 0,15 0,029 0,44 0.113' — —

94. М-ксилол 1,74 0,333 1,38 0,354 — —

95. О-ксилол 1,17 0,224 0,80 0,204 — —

96. Изопропилбензол 0,32 0,062 '0,49 0,125 __ —

Итого: 5,30 1,014 6,76 1,743 1,17 0,172

Не идентифицировано 3,08 0,587 2,95 0,757 — —

Всего: 100,0 19,090 100,0 - 25,630 100,0 14,714

*) Индивидуальный состав фракций самотлорской нефти изучался для бензина с концом кипения 122°С.

в исследованных фракциях (более 50 % на бензин), среди которых нормальные и изоалканы находятся примерно в равных количествах. Изопарафины представлены в основном малоразветвленными структурами, содержащими одну или две (редко три) метильные группы. В незначительных количествах присутствуют изоалканы с четвертичным атомом углерода.

Среди цикланов в большинстве случаев преобладают гексаметиле-ны; общее количество нафтеновых углеводородов в бензинах в среднем составляет 35 %. Циклопентановые и циклогексановые углеводороды представлены производными с метальными, этильными и пропильными радикалами, причем в наибольших концентрациях обнаружены мономе-тилзамещенные цикланов. С увеличением длины алкильного радикала в циклических углеводородах наблюдается уменьшение их содержания в бензинах.

Бензины полуденной и лугинецкой нефтей характеризуются довольно высоким содержанием ароматических углеводородов, среди которых преобладает м-ксилол. В бензине Лугинецкой нефти отмечено повышенное содержание бензола.

Выводы

1. Изучен индивидуальный углеводородный состав бензиновых фракций нефтей Полуденного, Лутинецкого и Самотлорского месторождений.

й. В каждом бензине обнаружено по 92—95 углеводородов, принадлежащих к различным классам.

3. Во всех бензинах преобладают парафиновые углеводороды (более 50 % на бензин), содержание цикланов в среднем составляет 35%, в незначительных количествах присутствуют ароматические углеводороды.

ЛИТЕРАТУРА

1. Р. И. Сидоров, М. П. Иванова. Журнал аналитической химии, 21, 4, 479, 1966.

2. М. П. Иванова, Р. И. Сидоров, И. И. Петрова. В сб.: «Газовая хроматография». НИИТЭХИМ, вып. 8, 1968.

3. Р. И. С и д о р о в, М. П. И в а н о в а. Нефтехимия, 7, 4, 640, 1967.