ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследование индивидуального углеводородного состава бензинолигроиновых фракций сахалинских нефтей при помощи газо-жидкостной хроматографии из "Нефти Сахалина" В настоящее время в связи с возросшими требованиями нефтехимической промышленности и геохимии особенно остро ощущается недостаточная полнзта знаний в области химического состава нефтей. В большей части это относится к высокомолекулярным соединениям, в то время как легкие фракции благодаря относительно более простому составу изучены значительно полнее. [c.111] Глубокое изучение химического состава нефтей, состоящих преимущественно из углеводородов, является одной из наиболее сложных исследовательских задач. Это становится особенно очевидным, если учесть то исключительно большое число отдельных углеводородов, гомологов и изомеров (т. е. чрезвычайно незначительно различающихся по физическим и химическим свойствам соединений), которые содержатся в нефти. [c.111] Вопрос об общем количестве соединений в нефтях является неясным и спорным В легких фракциях, в интервале до 180° С, по термодинамическим расчетам, проведенным Ф. Россини, содержится более 400 углеводородов. Из них в настоящее время в отдельных бензинах обнаружено порядка 100 углеводородов, составляющих 80—90% от веса бензина. Из одного образца мид-континентской нефти на 30.VI 1964 г. выделено 234 углеводорода (главным образом из легкой части) [51]. [c.112] Судя по числу найденных соединений, изучение и легкой части нефтей на сегоднящний день остается еще далеко не решенной задачей. На основе имеющихся данных можно сделать вывод, что различие в составе бензинов заключается главным образом в количественных соотношениях углеводородов. [c.112] Что касается методов исследования химического состава нефтей, то в наши дни, особенно в последнее десятилетие, доминируют методы, основанные аа явлениях физического и физико-химического характера, в то время как классические химические методы отходят на второй план, как более трудоемкие и менее точные. [c.112] Наиболее перспективным для глубокого изучения состава нефтей является сочетание хроматографических, оптических, спектральных и масс-спектрометрических методов. Как показывает опыт, общим принципом при этом должно быть предварительное максимальное упрощение состава изучаемых фракций. [c.112] Применение этих методов дает возможность проводить детализированные массовые анализы благодаря небольшому времени, которое необходимо для выполнения этих анализов. При геохимических исследованиях это обстоятельство имеет особенно важное значение, так как при наличии большого числа изучаемых образцов исключается влияние случайных факторов, связанных с отбором проб (в том числе и местные геологические особенности), и появляется возможность делать выводы на основании значительного по объему аналитического материала. Возможность получения массовых данных связана также с небольшим количеством вещества, требующимся при применении физико-химических методов в ряде случаев, например, достаточными для анализа являются миллиардные доли ] рамма, что и само по себе имеет немаловажное значение. [c.112] Указанные методы могут применяться для изучения вопросов, связанных с химической природой соединений, входящих з со-1.тав нефтей и других битумов. К таким вопросам относятся химическая характеристика типа нефтей, определение элементарного и изотопного состава, функциональных и структурных групп. [c.112] Полученные данные можно использовать для решения химико-технологических и геохимических проблем. В последнем случае могут быть решены как задачи общего характера, например связанные с генезисом нефтей, в частности с изучением нефтематеринского вещества, направления превращения углеводородов в природе в процессе нефтеобразования, так и более узкого характера, относящиеся к определенному региону или отдельным нефтяным, газоконденсатным или газовым месторождениям, например к условиям их формирования. Помимо этого, установив в результате детализированного анализа определенные закономерности в распределении органического вещества в нефтях и микронефтях, можно получить ряд новых диагностических признаков, имеющих нефтепоисковое значение. [c.113] Особенно широкое распространение получил новый метод исследования— газо-жидкостная хроматография, явившийся результатом последовательного развития идеи хроматографического разделения М. С. Цвета. Благодаря таким особенностям, как высокая степень разделения, большая чувствительность, относительная простота оборудования и главным образом небольшое время, требующееся для проведения анализа, этот метод должен сыграть значительную роль в расширении знаний о составе нефтей. Со времени появления в печати работы А. Джеймса и А. Мартина в 1952 г. газо-жидкостная хроматография находит г.се растущее применение в исследовательской практике, в основном для разделения сложных органических смесей, успешно конкурируя с общепринятым методом разделения путем аналитической дистилляции [52]. [c.113] На первом этапе своего развития газо-жидкостная хроматография наиболее широко применялась для анализа легкой части нефтей, их бензиновых фракций [53]. В 1957 г. автором в Сахалинском КНИИ было начато изучение индивидуального углеводородного состава легкой части сахалинских нефтей (в основ-1юм ароматических углеводородов) по ускоренному методу с применением газо-жидкостной хроматографии. В основу метода был положен принцип предварительного упрощения состава исследуемых фракций. В качестве объекта для исследования были выбраны нефти промышленных месторождений северо-восточной части Сахалина, а именно Восточно-Эхабинского и Эхабинского (северная группа) и Паромайского (центральная группа). Тяжелые, смолистые нефти Катанглийского и Уйгле-кутского месторождений, практически лишенные бензиновых фракций, не изучались. [c.113] ГО разреза, а также по простиранию и вкрест простирания пласта. Наибольшее число проб (28) было взято с Восточно-Эхабинского месторождения (II площадь, поднадвиговая зона), где вторичные методы добычи нефти и гидроразрывы, которые в какой-то мере могли изменить состав нефти, не нашли еще широкого применения. [c.114] Помимо этого по одной пробе нефтей было отобрано с новых месторождений — Тунгорского, Сабинского, Некрасовского и Одоптинского. Пробы нефтей отбирались строго из индивидуальных скважин, на выкиде, и в случае фонтанирующих скважин — из трапа, в специальные герметически закрывающиеся бачки. [c.114] Общая характеристика нефтей этих месторождений описана в главе I. Перечень скважин и удельный вес нефтей приведены в табл. 62. [c.114] Общий ход исследования бензино-лигроиновых фракций сахалинских нефтей по ускоренному методу показан на схеме. [c.114] Широкие фракции, выкипающие в интервале 50—200° С, были получены в результате перегонки 150—200 мл нефти, высушенной хлористым кальцием, из колбы Вюрца. Особое внимание было уделено созданию стабильных условий перегонки — подогрев проводился на колбонагревателе с регулировкой температуры ЛАТРом при постоянной скорости отбора дистиллята. Затем 5—10 мл каждой широкой фракции разгонялись на ректификационной колонке эффективностью в 50 т.т. с выделением фракций 50—100, 100—150, 150—175 и 175—200° С. Критерием при выборе температурного интервала для этих фракций наряду с другими факторами был фактор времени. Иначе говоря, выделение в большой степени суженных фракций для анализа давало возможность получить более детализированные данныо о составе, однако время анализа при этом значительно возрастало, что делало метод практически неприемлемым для массового исследования. [c.115] В ряде случаев, когда объем погонов, выкипающих выше 150 и 175° С, был небольшим, порядка 2—4 мл, разгонку продолжали на упрощенной безнасадочной колонке [54] при скорости отбора 0,5 мл1час, что обеспечивало эффективность ректификации в 20 т.т. Такая колонка, изображенная на рис. 5, представляла собой полую, матированную внутри стеклянную трубку диаметром 2 мм и длиной 100 см. В отличие от первоначального варианта в ней отсутствовала вакуумная рубашка и подогрев осуществлялся электроспиралью. Для удобства изготовления колонка была сделана разъемной — верхняя часть ее присоединялась на шлифе. Эти упрощения значительно облегчили изготовление колонки, не снизив ее эффективности. [c.115] К концу перегонки или перед отжимом фракции подогрев колонки несколько усиливался, для того чтобы проработать несколько минут при форсированном режиме и получить более точные данные при замере температуры. [c.115] Экспериментальным путем была выявлена необходимость разделения перед анализом на насыщенную и ароматическую часть следующих фракций 100—150, 150—175 и 175—200° С. Было проверено несколько вариантов схем подготовки фракций с различным чередованием операций жидкостной адсорбционной хроматографии и ректификации, причем наименее трудоемкой оказалась схема с предварительным разделением ректификацией на фракции и последующим хроматографическим выделением насыщенных и ароматических углеводородов из этих фракций. К тому же точная ректификация небольших количеств, порядка десятых долей миллилитра (такое количество ароматических углеводородов, выкипающих выше 150° С, получалось практически из 150 мл нефти), является технически весьма трудно осуществимой. [c.115] Исходя ИЗ ЭТОГО, подготовка фракций к анализу на установке для газо-жидкостной хроматографии проводилась по схеме ректификация — жидкостная адсорбционная хроматография. [c.117] Вернуться к основной статье