Нефть - жидкое ископаемое топливо, распрост­раненное в осадочной оболочке литосферы Земли. Свое назва­ние нефть получила от персидского слова «нафта» — вытекаю­щая, просачивающаяся.

Большинство нефтей представляют маслянистые жидкости от темно-коричневого до темно-бурого цвета, который зависит от содержания в них окрашенных смолистых веществ. Плотность нефтей составляет 0,82—0,90 т/м³, температура затвер­девания лежит в пределах от - 20°С до +20°С. Вязкость нефтей значительно выше вязкости воды. Элементный состав нефтей колеблется в очень незначительных пределах: углерод 84—87% , водород 12—14% , сера 0,1 — 5% , кислород и азот (в сум­ме) до 1,0%.

В нефти различают углеводородную часть, неуглеводород­ную часть и минеральные примеси. Углеводородная часть не­фти представляет собой раствор газообразных и твердых угле­водородов в смеси жидких углеводородов различной природы и сложности. В низкомолекулярной части нефти, перегоняю­щейся до 350°С, содержатся вещества с молекулярной массой не более 250—300, а именно: алканы, моно-, би- и трициклические нафтены, моно- и бициклические ароматические угле­водороды, углеводороды смешанного строения. В состав вы­сокомолекулярной части нефти, перегоняющейся выше 350°С, входят вещества с молекулярной массой от 300 до 1000 — высокомолекулярные алканы, моно- и полицикли­ческие нафтены с боковыми цепями, ароматические угле­водороды с боковыми цепями, конденсированные много­ядерные соединения и полициклические углеводороды сме­шанного строения.

В зависимости от того, углеводороды какого класса преобла­дают в составе нефти, они подразделяются на парафиновые, парафино-нафтеновые, нафтеновые, парафино-нафтено-ароматические, нафтено-ароматические, ароматические. Наиболее распространены нефти так называемого смешанного состава, в которых нельзя выделить определенный класс углеводородов. В соответствии с технологической классификацией нефти под­разделяются на группы по выходу фракций, выкипающих до 350° С, по потенциальному содержанию масел, по содержанию парафина и др.

В неуглеводородную часть нефти входят разнообразные кис­лородные (фенолы, нафтеновые кислоты, гетероциклы), азоти­стые (производные пиридина и хинолина, амины) и сернистые (тиофен, тиоспирты и тиоэфиры) соединения. По содержанию серы нефти делятся на:

• малосернистые (с содержанием до 0,5%),
• сернистые (с содержанием от 0,5 до 2,0% ) и
• высокосернистые (с содержанием выше 2,0%).

Все нефтепродукты можно разделить на следующие группы.

1.   Моторные топлива, в том числе:
   • карбюраторное для поршневых двигателей с зажиганием­ от электрической искры (автомобильные и тракторные бен­зины);
   • дизельное для поршневых дизельных двигателей с воспла­менением от сжатия (дизельное топливо).
2. Котельные топлива для топок паровых котлов, генера­торных установок, металлургических печей (мазут, гудрон).
3. Реактивное топливо для авиационных реактивных и га­зотурбинных двигателей (авиокеросины).
4. Смазочные масла для смазки трущихся деталей машин с
   целью уменьшения трения и отвода тепла (моторное, индустриальное, турбинное, компрессионное, цилиндровое масла).
5. Консистентные смазки для уменьшения трения между деталями, защиты от коррозии герметизации соединений, со­держащие загустители (мыла, церезин, силикаты).
6. Продукты, используемые для нефтехимического синтеза (мазут, широкая фракция и др.).

Нефтепродукты, используемые в качестве топлив и смазоч­ных материалов, должны удовлетворять определенным требо­ваниям. Так, основными эксплуатационными характеристика­ми нефтяных смазочных масел являются вязкость, вязкостно-температурные свойства, маслянистость, подвижность при низ­ких температурах, химическая стабильность, защитные свой­ства. К аналогичным характеристикам топлив для двигателей внутреннего сгорания относятся детонационная стойкость, фракционный состав, химическая стабильность, антикоррозионные свойства, а для дизельных топлив также вязкость, тем­пература застывания и коксуемость. Важнейшей характерис­тикой моторных топлив является их устойчивость к детона­ции — детонационная стойкость.

Детонация - особый ненормальный режим сго­рания топлива в двигателе, при котором часть топливной сме­си, находящаяся перед фронтом пламени, воспламеняется мгно­венно, в результате чего скорость распространения пламени до­стигает 1500—2500 м/с. Это приводит к резкому скачкообраз­ному возрастанию давления в цилиндре и возникновению удар­ной детонационной волны. На режиме детонации мощность дви­гателя падает, расход топлива увеличивается и ускоряется из­нос деталей.

Мерой детонационной стойкости для карбюраторных двига­телей является октановое, а для дизельных двигателей -  цетановое числа. В основе их определения лежит принцип сравнения испытуемого топлива со смесями эталонных топлив.

Октановое число (ОЧ) -   условная единица из­мерения детонационной стойкости, численно равная содержа­нию в объемных процентах изооктана (2,2,4-триметилпентана) в смеси с н-гептаном, которая детонирует при той же степени сжатия в цилиндре карбюраторного двигателя, что и топ­ливо.

При этом октановое число изооктана СН₃-С(СН₃)₂–СН₂-СН(СН₃)-СН₃ принимается равным 100, а н-гептана СН₃-(СН₂)₅-СН₃ равным 0.

Октановое число зависит от класса, молекулярной массы и строения углеводорода.

Цетановое число - (ЦТ) условная единица из­мерения детонационной стойкости, численно равная содержа­нию в объемных процентах цетана (гексадекана) в смеси с α-метилнафталином, которая детонирует при той же степени сжа­тия в цилиндре дизеля, что и топливо.

Подготовка извлеченной из недр нефти ставит целью удале­ние из нее механических примесей, растворенных солей и воды и стабилизацию по составу. Эти операции проводят как непос­редственно на нефтяных промыслах, так и на нефтеперераба­тывающих заводах.

Первичная переработка нефти (первичные процессы) зак­лючается в разделении ее на отдельные фракции (дистилляты), каждая из которых представляет смесь углеводородов. Первич­ная переработка является физическим процессом и не затраги­вает химической природы и строения содержащихся в нефти соединений. Важнейшим из первичных процессов является прямая гонка нефти.

Вторичная нефтепереработка (вторичные процессы) пред­ставляет собой разнообразные процессы переработки нефтепро­дуктов, полученных методом прямой гонки. Эти процессы сопровождаются деструктивными превращениями содержащих­ся в нефтепродуктах углеводородов и изменением их природы, то есть являются химическими процессами.

Извлеченная из скважин сырая нефть содержит попутные газы (50—100 м³/т), пластовую воду (200—300 кг/т) и раство­ренные в воде минеральные соли (10—15 кг/т), которые отри­цательно сказываются на транспортировке, хранении и после­дующей переработке ее. Поэтому подготовка нефти к перера­ботке обязательно включает следующие операции:

• удаление попутных (растворенных в нефти) газов или ста­билизация нефти;
• обессоливание нефти;
• обезвоживание (дегидратация) нефти.

    Первичная перегонка нефти (прямая гонка) — процесс пере­работки нефти, основанный на разделении смеси составляющих ее углеводородов методом фракционной разгонки (ректифика­ции) на отдельные дистилляты (фракции) с определенными интервалами температур кипения. Прямой гонке подвергается вся добываемая нефть. В соответствии с назначением получае­мых дистиллятов различают три варианта прямой гонки:

• топливный процесс (получение различных видов топлив);
• топливно-масляный процесс (получение топлив и масел);
• нефтехимический процесс (получение сырья для химического производства).

В зави­симости от глубины переработки нефти установки прямой гон­ки делятся на:

• одноступенчатые, работающие при атмосферном давле­нии (AT), и
• двухступенчатые (атмосферно-вакуумные АВТ), в кото­рых одна ступень работает при атмосферном давлении, а дру­гая при остаточном давлении 5—8 кПа.

Продуктами прямой гонки на установках AT являются мо­торные топлива (бензин, авиационный керосин), дизельное топ­ливо и значительное количество остатка — мазута. На установ­ках АВТ на второй ступени подвергается разгонке мазут с обра­зованием смазочных масел и остатка — гудрона, перерабатываемого в битум, пек, нефтяной кокс.

Технологическая схема установки АВТ:

1 —трубчатая печь подогрева нефти, 2 — сепаратор газа, 3 — ректификаци­онная колонна атмосферного давления, 4 — теплообменники-конденсаторы, 5 — холодильники, 6,7 — отпарные колонны, 8 — трубчатая печь подогрева мазута, 9-—вакуумная ректификационная колонна. I — бензин, II — лигроин, III — керосин, IV — дизельное топливо, V — газойль, VI — мазут, VII — пар, VIII — веретенное масло, IX — машинное масло, X — легкое цилиндровое мас­ло, XI — тяжелое цилиндровое масло, XII — гудрон, XIII — газы

Состав продуктов прямой гонки

Продукты	Интервал кипения, °С	Выход,%
Пepвая  1 ступень АВТ
Бензин	до 170	14,5
Лигроин	160—200	7,5
Керосин	200—300	18,0
Дизельное топливо	300—350	5,0
Мазут (остаток)	выше 350	55,0
Вторая ступень АВТ (перегонка мазута)
Веретенное масло	230—250	10—12
Машинное масло	260—305	5
Легкое цилиндровое масло	315—325	3
Тяжелое цилиндровое масло	350-370	7
Гудрон (остаток)	выше 370	27—30