Нефть и газ как сырье для переработки
Химическая природа и групповой углеводородный состав нефтей и нефтяных газов. Парафиновые, непредельные, нафтеновые и ароматические углеводороды. Неуглеводородные соединения нефти: сернистые и кислородные соединения, азот и азотистые соединения.
| Рубрика | Химия |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.10.2011 |
| Размер файла | 106,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
НЕФТЬ И ГАЗ КАК СЫРЬЕ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ
СОДЕРЖАНИЕ
1 Химическая природа и групповой углеводородный состав нефтей и нефтяных газов
1.1 Парафиновые углеводороды
1.2 Непредельные углеводороды
1.3 Нафтеновые углеводороды
1.4 Ароматические углеводороды
2 Неуглеводородные соединения нефти
2.1 Сернистые соединения
2.2 Азот и азотистые соединения
2.3 Кислородные соединения
1 ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА И ГРУППОВОЙ УГЛЕВОДОРОДНЫЙ СОСТАВ НЕФТЕЙ И НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ
Нефть представляет собой маслянистую жидкость, обычно легко текущую и реже малоподвижную. Основными химическими элементами, входящими в состав нефти, являются углерод (82-87 вес. %), водород (11-15 вес. %), сера (0,1-7,0 вес. %), азот (до 2,2 вес. %) и кислород (до 1,5 вес. %). В нефтяной золе найдены V, Ni, Fe, Са, Na, К, Си, CI, I, Р, Si, As и др. Среди полезных ископаемых (исключая нефтяной газ) нефть известна как горючее с наивысшей теплотой сгорания, так как в ней содержится наибольшее количество водорода. Из компонентов горючих ископаемых водород обладает самой высокой теплотой сгорания.
Ниже приведены данные об элементарном составе (в вес. %) некоторых горючих ископаемых. Из этих данных видно, что от углей и сланцев нефть отличается более высоким содержанием углерода, водорода и относительно малыми количествами кислорода и серы.
В состав нефти входят в основном углеводороды следующих четырех групп: парафиновые, олефиновые, нафтеновые и ароматические. Кислород, сера и азот содержатся в виде кислородных, сернистых и азотистых соединений. Относительное содержание групп, углеводородов во фракциях нефти весьма различно. Преобладание той или другой группы углеводородов придает нефти различные свойства, что неизбежно сказывается на методах их переработки и областях применения нефтепродуктов.
1.1 Парафиновые углеводороды
Низшие члены этого ряда - метан, этан, пропан и бутаны (нормальный и изостроения) - газообразны. Они находятся в нефти в растворенном состоянии, а также являются основной составной частью природного и попутного нефтяного газов. Природный газ добывают из газовых скважин, попутный - из нефтяных скважин одновременно с нефтью. Природные газы состоят в основном из метана (до 98 объемн. %) и небольших количеств этана, пропана и бутанов. Попутные нефтяные газы содержат большие количества пропана и бутанов, а также более тяжелые углеводороды. Кроме того, в состав природных и попутных газов входят сероводород, азот, двуокись углерода и гелий.
Газы, богатые пропаном, бутаном и более тяжелыми углеводородами, называются жирными. Из них получают газовый бензин, сжиженные газы и индивидуальные углеводороды для органического синтеза. В противоположность им, газы, почти нацело состоящие из метана и этана, именуются сухими и используются, главным образом, как бытовое и промышленное топливо, отчасти как сырье для производства сажи, ацетилена и продуктов органического синтеза.
В табл. 1 приведен состав природных и попутных нефтяных газов некоторых месторождений СССР.
Таблица 1 - Состав природных и попутных нефтяных газов (в объемн. %)
|
Компоненты |
Грозненский жирный |
Саратовский сухой |
Туймазинский жирный |
|
|
Метан |
30,8 |
94,7 |
41,9 |
|
|
Этан |
7,5 |
1,8 |
20,0 |
|
|
Пропан |
21,5 |
0,25 |
17,3 |
|
|
Изобутан |
9,9 |
- |
2,2 |
|
|
н-Бутан |
10,5 |
0,05 |
5,7 |
|
|
Пентан и высшие |
19,8 |
- |
3,3 |
|
|
Двуокись углерода |
- |
0,2 |
0,2 |
|
|
Азот |
- |
3,0 |
9,4 |
Парафиновые углеводороды от пентана до гексадекана при нормальных условиях находятся в жидком состоянии. Они входят в состав бензиновых и керосиновых фракций нефти.
Изучая состав и свойства кавказских нефтей В.В. Марковников первый обнаружил в них парафиновые углеводороды изостроения.
Как правило, при одном и том же числе углеродных атомов в молекуле углеводороды с разветвленной цепью отличаются от углеводородов нормального строения более низкими плотностью, температурой застывания и температурой кипения. Парафиновые углеводороды с разветвленной цепью придают высокое качество бензинам, тогда как парафины нормального строения отрицательно влияют на поведение топлива в карбюраторных двигателях. Углеводороды парафинового ряда нормального строения являются желательными компонентами реактивного и дизельного топлив, смазочных масел, однако до определенных концентраций, при которых эти нефтепродукты удовлетворяют требованиям Государственных стандартов (ГОСТ) по низкотемпературным свойствам.
Парафиновые углеводороды и выше при нормальных условиях представляют собой твердые вещества, температура плавления которых с увеличением молекулярного веса повышается. Твердые углеводороды входят в состав товарных парафинов и церезинов. Исключительно богаты парафиновыми углеводородами нефти: озексуатская Ставропольского края (до 29 вес. %), мангышлакские (до 20 вес. %), усть-балыкская в Западной Сибири (около 9%) и грозненская парафииистая (до 9%).
Парафины характеризуются пластинчатой или ленточной структурой кристаллов, температура плавления их колеблется от 40 до 70°С, число углеродных атомов в молекуле - от 21 до 32, молекулярный вес - от 300 до 450. Присутствуют твердые парафины преимущественно в масляных фракциях, выкипающих при температуре 350-500°С, что является одной из причин высокой температуры застывания этих фракций.
Кристаллы церезинов имеют игольчатое строение. В их состав наряду с парафиновыми углеводородами входят твердые нафтеновые и ароматические углеводороды с длинными боковыми цепями. При одной и той же температуре плавления церезины характеризуются большими по сравнению с парафинами плотностью, вязкостью и молекулярным весом, что видно из приведенных ниже данных:
нефть газ углеводород
Церезины концентрируются главным образом в остатках вакуумной перегонки нефти, вызывая повышение температуры размягчения гудрона.
С.С. Наметкин и С.С. Нифонтова установили, что низкоплавкие твердые парафины представляют собой в основном углеводороды нормального строения, тогда как в состав более высокоплавких продуктов - товарных церезинов входят изомерные их формы. Хроматографическое разделение бориславского церезина, проведенное Н.И. Черножуковым, показало, что наряду с парафино-нафтеновыми углеводородами он содержит и ароматические (около 10 вес. %) и смолы (1,4 вес. %).
Парафины и, церезины применяются для изготовления свечей, для пропитки соломки спичек, в производстве восковой бумаги, в качестве диэлектрика в электротехнической и радиотехнической промышленности. При окислении хорошо очищенного парафина воздухом в присутствии катализаторов образуются карбоновые кислоты, применяемые в мыловарении как заменители жиров. Крекингом парафина получают а-олефины - сырье для производства моющих веществ и др.
1.2 Непредельные углеводороды
В нефти крайне редко и в незначительных количествах встречаются олефины. Они были обнаружены, например, в бакинской, пенсильванской, галицийской, эльзасской и некоторых других нефтях. Большое количество олефинов и некоторых других непредельных углеводородов появляется в продуктах деструктивной переработки нефти. Эти углеводороды отличаются высокой реакционной способностью и поэтому легко полимеризуются, осмоляются, что приводит к снижению срока службы и хранения нефтепродуктов. Непредельные углеводороды являются нежелательными компонентами моторных топлив и смазочных масел. Многие непредельные углеводороды - ацетилен, этилен, пропилен, бутилен, бутадиен - получили широкое применение в производстве полиэтилена, полипропилена, синтетического спирта и каучука, пластических масс и других продуктов.
1.3 Нафтеновые углеводороды
Нафтеновые углеводороды в нефтях были впервые открыты В.М. Марковниковым. В результате исследований он пришел к выводу, что большинство бакинских нефтей на 80% состоит из углеводородов нафтенового ряда. За выдающиеся исследования кавказских нефтей Международный нефтяной конгресс в 1900 г. наградил В.В. Марковникова золотой медалью. Его исследованиями, а также работами других русских ученых - А.А. Курбатова, Н.М. Кижнера, В.Н. Оглоблина, Н.Д. Зелинского было доказано, что нафтеновые углеводороды легких фракций нефтей в основном состоят из гомологов циклопентана и циклогексана. В нефтях обнаружены нафтеновые углеводороды с одним, двумя, тремя и четырьмя циклами. К нефтям, богатым нафтеновыми углеводородами, относятся в СССР балаханская (Баку), доссорская (Эмба), в США - нефть Галф-Коста и др. Распределение нафтеновых углеводородов по фракциям самое разнообразное. В одних нефтях содержание их возрастает с утяжелением фракций, в других оно остается неизменным или понижается (табл. 2).
Таблица 2 - Содержание нафтеновых углеводородов во фракциях нефтей (в вес. % на фракцию)
|
Нефти |
Пределы кипения фракций |
|||||
|
60-95°С |
150-200°С |
200-250° С |
||||
|
Балаханская легкая (Баку) |
56 |
68 |
66 |
75 |
74 |
|
|
Шапмская (Западпая Сибирь) |
42 |
40 |
36 |
33 |
31 |
|
|
Доссорская (Эмба) |
40 |
63 |
57 |
69 |
67 |
|
|
Грозненская парафпипстал |
34 |
37 |
30 |
29 |
23 |
|
|
Тупмазинская (Башкирская АССР) |
26 |
30 |
26 |
24 |
24 |
|
|
Ромашкинская (Татарская АССР) |
6,9 |
22,3 |
38,2 |
30,4 |
22,7 |
Нафтеновые углеводороды являются важнейшей составной частью моторных топлив и смазочных масел. Автомобильным бензинам они придают высокие эксплуатационные свойства. Моноциклические нафтеновые углеводороды с длинными боковыми парафиновыми цепями являются желательными компонентами реактивных и дизельных топлив, а также смазочных масел. Являясь главной составной частью масел, они обеспечивают выполнение одного из основных требований, предъявляемых к смазочным маслам, - малое изменение вязкости с изменением температуры. При одинаковом числе углеродных атомов в молекуле нафтеновые углеводороды характеризуются большей плотностью и меньшей температурой застывания, чем парафиновые углеводороды.
В настоящее время нафтеновые углеводороды легких фракций нефтей широко применяются в качестве сырья для получения ароматических углеводородов: бензола, толуола и ксилолов. Находящиеся в бензиновых фракциях нафтеновые углеводороды в процессе каталитического риформинга превращаются в ароматические. Из индивидуальных нафтеновых углеводородов наибольший интерес представляет циклогексан высокой чистоты, являющийся сырьем для производства найлона.
1.4 Ароматические углеводороды
Впервые они были открыты в нефтях и систематически изучены В.В. Марковниковым и В.Н. Оглоблиным. Работами русских и советских ученых - А.А. Курбатова, К.В. Харичкова, М.И. Коновалова, С.С. Наметкина, А.Ф. Добрянского и др. было показано, что ароматические углеводороды являются составной частью нефтей и нефтяных фракций.
К нефтям, богатым ароматическими углеводородами, относятся в СССР: чусовская, газлинская; за рубежом: нефти островов Борнео, Суматра и Ява, а также некоторые индийские, румынские и техасские нефти. Так, в бензине газлинской нефти, выкипающем в пределах температур 30-200°С, содержится (в вес. %): бензола 12,4, толуола 18,0, ксилолов 20,0. В бензиновых фракциях нефти о. Борнео содержание ароматических углеводородов достигает 35-40 вес. %.
В состав нефтей входят ароматические углеводороды с числом циклов от одного до четырех. Распределение их по фракциям различно. Как правило, в тяжелых нефтях содержание их резко возрастает с повышением температуры кипения фракций. В нефтях средней плотности и богатых нафтеновыми углеводородами ароматические углеводороды распределяются по всем фракциям почти равномерно. В легких нефтях, богатых бензиновыми фракциями, содержание ароматических углеводородов резко снижается с повышением температуры кипения фракций. Ароматические углеводороды бензиновых фракций (выкипающих от 30 до 200°С) состоят из гомологов бензола. Керосиновые фракции (200-300°С) наряду с гомологами бензола содержат производные нафталина, но в меньших количествах. Ароматические углеводороды тяжелых газойлевых фракций (400-500°С) состоят преимущественно из гомологов нафталина и антрацена. В деасфальтированном остатке от перегонки ромашкинской нефти Н.И. Черножуков и JI.П. Казакова наряду с твердыми парафиновыми и нафтеновыми углеводородами обнаружили твердые ароматические углеводороды с температурой плавления 32°С.
По сравнению с другими группами углеводородов ароматические обладают наибольшей плотностью. По вязкости они занимают промежуточное положение между парафиновыми и нафтеновыми.
Ароматические углеводороды являются ценными компонентами бензинов (обычно к бензинам добавляют от 30 до 60% бензола, толуола и ксилолов), однако снижают качество реактивных и дизельных топлив, так как ухудшают характеристики их сгорания. Согласно требованиям ГОСТ содержание ароматических углеводородов в реактивном топливе не должно превышать 20-22%.
Моноциклические ароматические углеводороды с длинными боковыми изопарафиновыми цепями придают смазочным маслам хорошие вязкостно-температурные свойства. Весьма нежелательны в этом отношении ароматические углеводороды без боковых цепей и полициклические. Однако для повышения химической стабильности смазочных масел необходимо оставлять в них последние в небольшом количестве.
Ароматические углеводороды, по сравнению с другими группами углеводородов, обладают высокой растворяющей способностью по отношению к органическим веществам, но содержание их во многих растворителях нефтяного происхождения ограничивают из-за высокой токсичности. Продолжительное воздействие небольших количеств паров бензола вызывает хроническое отравление, утомляемость, головные боли, сонливость, нарушение нормального состава крови. Предельно допустимая концентрация паров бензола в воздухе 5 мг/м3, толуола и ксилолов - 50 мг/м3.
В настоящее время ароматические углеводороды применяются как компоненты нефтепродуктов, растворители, а также в производстве взрывчатых веществ и в качестве сырья для нефтехимического синтеза.
2 НЕУГЛЕВОДОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ НЕФТИ
2.1 Сернистые соединения
Сера встречается почти во всех нефтях. Наименьшее ее содержание отмечено в СССР в парафинистой озексуатской нефти (0,1 вес. %). Нефти Баку и Грозного содержат не более 0,6 вес. % серы. Богаты сернистыми соединениями нефти восточных районов страны, количество серы в арланской нефти достигает 3,2 вес. % и в учкизыльской 5,3 вес. %. Из нефтей зарубежных стран наиболее высокйм содержанием серы отличается албанская (5-6 вес. %), белаимская в АРЕ (3, 47 вес. %) и др. За некоторым исключением, с повышением содержания серы в нефтях возрастают их плотность, коксуемость содержание смол и асфальтенов.
Распределение серы по отдельным фракциям зависит от природы нефти и типа сернистых соединений. Обычно содержание серы увеличивается от низкокипящих к высококипящим и достигает максимума в остатке от вакуумной перегонки нефти. Ниже приведены данные о содержании серы в дистиллятах и остатках от перегонки арланской и туймазинской нефтей (в вес. %):
Типы сернистых соединений в нефти весьма разнообразны. Отдельные нефти содержат свободную серу, которая при длительном хранении их выпадает в резервуарах в виде аморфной массы. В других случаях сера пребывает в нефтях и нефтепродуктах в связанном состоянии, т. е. в виде сероводорода и сероорганических соединений (меркаптанов, сульфидов, дисульфидов, тиофенов, тиофанов).
Среди сернистых соединений нефтей и нефтяных фракций различают три группы. К первой из них относятся сероводород и меркаптаны, обладающие кислотными, а потому и наиболее сильными коррозионными свойствами. Ко второй группе относятся нейтральные на холоду и термически мало устойчивые сульфиды и дисульфиды. При 130-160°С они начинают распадаться с образованием сероводорода и меркаптанов. В третью группу сернистых соединений входят термически стабильные циклические соединения - тиофаны и тиофены.
В табл. 3 приведены в качестве примера данные о термической стабильности сернистых соединений, входящих в состав керосиновой фракции ишимбайской нефти.
Таблица 3 - Термическая стабильность сернистых соединении керосиновой фракции ишимбайскои нефти
|
Сернистые соединения |
Содержание, вес. % |
||||
|
20° С |
400° С |
500° С |
600° С |
||
|
Элементарная сера |
0,05 |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
|
|
Сероводород |
0,07 |
0,11 |
0,61 |
0,62 |
|
|
Меркаптаны |
0,14 |
0,01 |
0,01 |
0,00 |
|
|
Сульфиды |
0,18 |
0,26 |
0,12 |
0,05 |
|
|
Дисульфиды |
0,05 |
0,08 |
0,10 |
0,00 |
|
|
Остаточная сера |
1,41 |
1,28 |
1,04 |
0,71 |
Как видно из табл. 3, при 500-600°С разлагаются меркаптаны, превращаясь в сероводород и частично в элементарную серу, при 600°С полностью распадаются дисульфиды и наполовину - остаточная сера.
До недавнего времени на нефтеперерабатывающих заводах старались не извлекать и утилизировать сернистые соединения нефтей, а разрушать и возможно полнее удалять их из товарных продуктов в основном с целью предотвращения коррозии аппаратуры и оборудования в процессах переработки нефти и применения нефтепродуктов. Сернистые соединения моторных топлив снижают их химическую стабильность и полноту сгорания, придают неприятный запах и вызывают коррозию двигателей. В бензинах, кроме того, они понижают антидетонационные свойства и приемистость к тетраэтилсвинцу, который добавляется для повышения качества. В настоящее время лучшим способом обессеривания нефтяных фракций и остатков от перегонки нефтей является очистка в присутствии катализаторов и под давлением водорода. При этом сернистые соединения превращаются в сероводород, который затем улавливают и утилизируют с получением серной кислоты и элементарной серы.
Извлеченные из нефтяных фракций сернистые соединения могут использоваться как сырье для нефтехимической промышленности.
Сероводород в нефтях встречается редко, однако образуется в процессе переработки нефтей и их фракций. Сероводород - сильнейший яд, с характерным запахом тухлых яиц. При малых концентрациях в воздухе он вызывает тошноту, рвоту, головную боль, высокие концентрации сероводорода смертельны. Предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе 10 мг/м5. Относительная плотность его по воздуху 1,19, поэтому он накапливается в колодцах, ямах, лотках и др. Во избежание несчастных случаев при работе в колодцах, емкостях, при отборе проб из резервуаров или устранении течей во фланцевых соединениях на установках, перерабатывающих сернистую нефть, необходимо все операции проводить в присутствии дублера-наблюдателя и пользоваться противогазом.
Меркаптаны обладают сильным неприятным запахом, который ощущается при концентрации их в воздухе 1*10-7 вес. %. Это свойство широко используют в газовой технике, применяя меркаптаны в качестве одорантов. Их добавляют в природный газ для того, чтобы в случае утечки газа можно было обнаружить по запаху неисправность газовой линии. Неприятный запах меркаптанов уменьшается с повышением их молекулярного веса. Следует отметить высокую токсичность низкомолекулярных меркаптанов, которые вызывают слезоточивость, повышенную чувствительность глаз к свету, головные боли, головокружение и др. Сульфиды и дисульфиды также обладают сильным запахом, но не столь резким, как меркаптаны. Они содержатся в нефти в виде алифатических и циклических соединений.
Основное количество серы в нефтях находится в виде производных тиофанов и тиофенов.
2.2 Азот и азотистые соединения
Содержание азота в советских нефтях колеблется в пределах 0,03-0,52 вес. %. Наиболее богаты азотом нефти Сахалина - охинская (0,43 вес. %) и тунгорская (0,52 вес. %). В некоторых нефтях зарубежных стран, например в калифорнийских и алжирских, содержание азота достигает 1,4 - 2,2 вес. %. Принято считать, что азот появился в нефтях в результате распада белков материнского вещества нефтей.
Изучение состава азотсодержащих веществ различных нефтей показало, что азот находится в них в виде соединений, обладающих основным, нейтральным или кислым характером. К числу азотистых соединений основного характера относятся пиперидин, пиридин и хинолин; к нейтральным - бензпиррол, или индол, и карбазол; к кислотным - пиррол и др. Реагируя со щелочными металлами, азотистые соединения образуют соответствующие соли. Особое место среди азотистых соединений нефтей занимают порфирины. Это комплексы из соединений азота с высокомолекулярными углеводородами, включающие металлы - ванадий и никель. Доказано наличие в нефтях кислых и основных порфиринов. В числе прочих азотистых соединений нефтей следует назвать аминокислоты и аммонийные соли. Они интересны как добавки, способные повышать адгезионные свойства битумов.
Содержание азота в нефтяных фракциях увеличивается с повышением их температуры кипения. Наибольшее количество (от 2/3 до 3/4) его находится в тяжелых остатках от перегонки. Между содержанием азота, серы и смолистых веществ в нефтях имеется некоторая связь: богаты азотистыми и сернистыми соединениями тяжелые смолистые нефти; легкие, малосмолистые нефти содержат крайне мало азота.
Азотистые основания используются как дезинфицирующие средства, антисептики, ингибиторы коррозии, как добавки к смазочным маслам и битумам, антиокислители и т. д. Однако наряду с положительным влиянием азотистых соединений они обладают и нежелательными свойствами - снижают активность катализаторов в процессах деструктивной переработки нефти, вызывают осмоление и потемнение нефтепродуктов. Высокая концентрация азотистых соединений в бензинах (1 * 10-4 вес. %) приводит к усиленному коксо- и газообразованию при их каталитическом риформинге. Даже небольшое количество азотистых соединений в бензине способствует усилению лакообразования в поршневой группе двигателя и отложению смол в карбюраторе. Наиболее полно удаляются азотистые соединения из нефтяных фракций 25%-ным раствором серной кислоты.
Геохимики считают, что можно использовать величину отношения содержания азота к коксуемости нефтей для приближенного определения их геологического возраста.
2.3 Кислородные соединения
Во всех нефтях обнаружено незначительное количество кислорода в виде соединений - нафтеновых кислот, фенолов, асфальто-смолистых веществ.
Нафтеновые кислоты представляют собой карбоновые кислоты циклического строения, главным образом производные пятичленных нафтеновых углеводородов. В отдельных нефтях найдены би-, три- и тетрациклические нафтеновые кислоты, а также и карбоновые кислоты жирного ряда. Содержание нафтеновых кислот в нефтях невелико. Наименьшее количество нафтеновых кислот содержится в парафииистых нефтях и их фракциях, наибольшее - в смолистых нефтях. В Советском Союзе наибольшее количество нафтеновых кислот найдено в нефтях о-ва Сахалин (4,8 вес. % в одоптинской и 2,8 вес. % в горской), в нефтях Азербайджана (1,67 вес. % в балаханской, 1,34 вес. % в бинагадинской и 0,3 вес. % в биби-эйбатской), Северного Кавказа (1,0 вес. % в грозненской беспарафиновой) и Эмбы (0,8 вес. % в доссорской). Распределение нафтеновых кислот по фракциям крайне неравномерно. Преимущественно они сосредоточены в легких и средних газойлевых фракциях, значительно беднее ими бензино-керосиновые и тяжелые дистилляты.
Нафтеновые кислоты - малолетучие, маслянистые жидкости плотностью 0,96-1,0 с резким неприятным запахом. Они не растворяются в воде, но легко растворимы в нефтепродуктах, бензоле, спиртах и эфирах. Содержание нафтеновых кислот в нефтяных фракциях принято характеризовать кислотными числами, т. е. числом миллиграммов едкого кали, расходуемого на нейтрализацию 1 г вещества в спирто-бензольном растворе в присутствии фенолфталеина. Нафтеновые кислоты широко применяются в технике для пропитки шпал, при регенерации каучука из вулканизированных изделий, как заменители жирных кислот в производстве мыла и как антисептические средства для борьбы с гнилостными грибками. Металлические соли нафтеновых кислот, в частности кальциевые, используются в производстве консистентных смазок. Для механизмов, работающих под большим давлением (например, планетарных шестерен задней оси автомобиля), готовят смазки из нафтената свинца, серы и минерального масла.
Фенолы впервые были обнаружены в бориславской нефти. Незначительное количество их найдено и в бакинских нефтях. Больше фенолов содержится в нефтях восточных районов страны: пермских - 0,013 вес. %. В нефтях обнаружены все три изомера крезола, ксиленолы и в-нафтол. Процессы выделения фенолов из нефтяных фракций пока не получили промышленного применения.
Асфальто-смолистые вещества являются неотъемлемым компонентом почти всех нефтей. Редко встречающиеся «белые» нефти представляют собой продукты разной степени обесцвечивания темных смолосодержащих нефтей, мигрировавших через толщи глин из глубоких недр земли. Содержание и химический состав асфальто-смолистых веществ в значительной мере влияют на выбор направления переработки нефти и набор технологических процессов в схемах действующих и перспективных нефтеперерабатывающих заводов. В связи с этим одним из главных показателей качества товарных нефтей при их классификаций является относительное содержание асфальто-смолистых веществ. Количество асфальто-смолистых веществ в легких нефтях не превышает 4-5 вес. %, в тяжёлых нефтях достигает 20 вес. % и более. Химическая природа асфальто-смолистых веществ точно не установлена. Она продолжает быть предметом глубоких исследований многих нефтехимиков. Причиной этого является исключительная сложность состава этих веществ, которые представляют собой комплексы полициклических, гетероциклических и металлоорганических соединений.
По принятой в настоящее время классификации асфальто-смолистые вещества нефтей подразделяются на четыре вида:
1) нейтральные смолы,
2) асфальтены,
3) карбены и карбоиды,
4) асфальтогеновые кислоты и их ангидриды.
Нейтральные смолы - полужидкие, а иногда почти твердые, вещества темно-красного цвета, плотностью около единицы. Они растворяются в петролейном эфире, бензоле, хлороформе и четыреххлористом углероде. В отличие от асфальтенов нейтральные смолы образуют истинные растворы. Кроме углерода и водорода в состав смол входят сера, кислород и иногда азот. Углеводороды находятся в смолах в виде ароматических и нафтеновых циклоп со значительным количеством (40-50 вес. %) боковых парафиновых цепей. Весовое соотношение углерод: водород составляет примерно 8:1. Сера и кислород входят в состав гетероциклических соединений. Смолы химически не стабильны. Под воздействием адсорбентов в присутствии кислорода частично происходит окислительная конденсация их в асфальтены. Физические свойства смол зависят от того, из каких фракций нефти они выделены. Смолы из более тяжелых фракций имеют большие плотность, молекулярный вес, красящую способность и содержат больше серы, кислорода и азота. Достаточно добавить в бензин 0,005 вес. % тяжелой смолы, чтобы придать ему соломенно-желтую окраску.
Асфальтены представляют собой черные или бурого цвета твердые, хрупкие, неплавкие высокомолекулярные вещества плотностью больше единицы. При температуре выше 300°С асфальтены разлагаются с образованием газов и кокса. Они не растворяются в таких неполярных растворителях, как петролейный эфир, пентан, изопентан и гексан. Пентан и петролейный эфир часто используют в лабораториях для осаждения асфальтенов из их смесей со смолами и углеводородами нефти. Жидкий пропан с той же целью применяется в промышленности (процесс деасфальтизации) для осаждения смол и асфальтенов из гудрона. Асфальтены растворяются в пиридине, сероуглероде, четыреххлористом углероде, а также бензоле и других ароматических углеводородах. Соотношение углерод: водород в асфальтенах составляет приблизительно 11: 1. Химическая природа асфальтенов изучена мало. Молекулярный вес их исчисляется тысячами. Серы, кислорода и азота они содержат больше, чем смолы. Содержание асфальтенов в смолистых нефтях обычно составляет 2-4 вес. %.
Продуктами уплотнения асфальтенов являются карбены и затем карбоиды. Карбены не растворяются в бензоле и лишь частично растворяются в пиридине и сероуглероде. Карбоиды не растворяются в каких-либо органических или минеральных растворителях. Элементарный состав одного из образцов карбоидов примерно следующий (в вес. %): С - 74,2; Н - 5,2; S - 8,3; N - 1,1; О - 10,8 и зольных компонентов - 0,4.
Асфальтогеновые кислоты и их ангидриды по внешнему виду похожи на нейтральные смолы. Это маслянистые, весьма вязкие, иногда твердые черные вещества, нерастворимые в петролейном эфире и хорошо растворимые в бензоле, спирте и хлороформе. Природа асфальтогеновых кислот практически не изучена. Предполагается, что в них содержатся три активные группы, вероятно, две гидроксильные и одна кислотная. Их можно назвать полинафтеновыми кислотами. Плотность асфальтогеновых кислот больше единицы.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Элементный и фракционный состав нефти. Краткая характеристика компонентов: алканы, циклоалканы, ароматические углеводороды, кислородные, сернистые и смолисто-асфальтеновые соединения. Углубленная переработка нефти, термический и каталитический крекинг.
курсовая работа [166,2 K], добавлен 11.03.2011Гетероатомные соединения, содержание их в нефти и распределение по фракциям. Химические свойства нефтяных кислот. Способность сернистых соединений к гидродесульфированию. Азотистые соединения нефтей. Прибор для пиролитического лампового определения серы.
курсовая работа [452,1 K], добавлен 06.10.2011Развитие представлений об органическом происхождении нефти. Парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды. Давление насыщения нефти газом. Температура кристаллизации, помутнения, застывания. Различие свойств нефти в пределах нефтеносной залежи.
учебное пособие [1,4 M], добавлен 05.02.2014Смесь жидких органических веществ. Получение различных сортов моторного топлива. Групповой состав нефтей. Углеводный состав нефти. Алканы, циклоалканы, арены, гетероатомные соединения. Влияние химического состава бензинов на их антидетонационные свойства.
реферат [38,1 K], добавлен 21.06.2015Состав и структура нефти. Ее физические и химические свойства. Характеристика неуглеводороднных соединений. Расчет удельной теплоёмкости нефти. Порфирины как особые органические соединения, имеющие в своем составе азот. Методы классификация нефти.
презентация [1,5 M], добавлен 04.05.2014Наиболее распространенные кислородсодержащие соединения нефти: кислоты и фенолы. Структурно-групповой анализ керосиновых и масляных фракций. Изучение смолисто-асфальтеновых веществ. Определение индивидуального состава нефтепродуктов и содержания азота.
реферат [30,2 K], добавлен 02.03.2012Органические соединения І группы. Натрииорганические соединения - органические соединения, содержащие связь C-Na. Органические производные кальция, стронция, бария и магния. Борорганические соединения. Соединения алюминия. Кремнийорганические соединения.
реферат [122,8 K], добавлен 10.04.2008Химические свойства простых веществ. Общие сведения об углероде и кремнии. Химические соединения углерода, его кислородные и азотсодержащие производные. Карбиды, растворимые и нерастворимые в воде и разбавленных кислотах. Кислородные соединения кремния.
реферат [801,5 K], добавлен 07.10.2010Азот (общие сведения). Соединения азота. Физические и химические свойства. Получение, применение. История открытия. Азот (лат. Nitrogenium - рождающий селитры), N - химический элемент второго периода VA группы периодической системы, атомный номер 7.
реферат [63,3 K], добавлен 24.12.2005Непредельные соединения, с двумя двойными связями в молекуле - диеновые углеводороды. Связь между строением диеновых углеводородов и их свойствами. Способы получения девинила, изопрена, синтетического каучука. Органические галогениды и их классификация.
лекция [130,9 K], добавлен 19.02.2009
