Неорганические соединения

Другие органические соединения.

В состав природных нефтей входят, хоть и в небольших количествах (0,1-2%) кислородные соединения, главным образом в состав нафтеновых и жирных кислот. Эти вещества способны входить в соединения со щелочами, содержащимися в воде, и образовывать растворимые в воде мыла - поверхностно активные вещества (ПАВ).

Асфальто-смолистые вещества (АСВ) - неотъемлемая часть большинства нефтей, представляющие собой гетерогенные (серо-, кислород- и азотсодержащие) соединения различного строения и молекулярной массы. Их массовая доля от 4-5 до 20% и более. Высокое содержание этих веществ в нефтях осложняет процесс их переработки, а содержание их в топливах и маслах способствует коксообразованию и нагарообразованию. При отгонке из нефти легких фракций смолы и асфальтены остаются в виде густой смолистой массы (гудрона).

Характерные особенности АСВ – значительные молекулярные массы (у смол она колеблется в интервале 465 – 1080, у асфальтенов – от 1200 до 3250). Эти соединения являются, как правило, полярными и парамагнитными. Парамагнетизм нефтей связан с асфальтеновой фракцией, при этом парамагнитной может быть почти каждая молекула в асфальтенах. В смолах и асфальтенах сосредоточены большая часть присутствующих в нефти гетероэлементов и практически все металлы. Предполагается, что асфальтены имеют кристаллическую структуру с аморфными включениями, а окружающие их сольватные слои состоят из диамагнитных молекул смол. Смолы в чистом виде – жидкие или полужидкие вещества от темно-желтого до коричневого цвета с плотностью от 1000-1070 кг/м³. Именно смолам нефть обязана своей темной окраской. Особенность смол – способность превращаться в асфальтены (на свету, более интенсивно – при нагревании и продувке воздухом). Асфальтены, в отличие от смол, набухают с увеличением объема и дают коллоидные растворы.

Парафины (углеводородный ряд С₁₇-С₃₅) – бесцветная кристаллическая масса, не растворимая в воде, плотность их - от 907 до 915 кг/м³ при 15⁰С, температура застывания (плавления): 27-71⁰С.

Церезины (углеводородный ряд С₃₆-С₅₅) – смесь изопарафинов, которые кристаллизуются в виде мелких игл, т.е. не так прочны как парафины, температура плавления: 65-88 ⁰С.

Большая проблема современной нефтедобывающей промышленности - это борьба с отложениями парафинов в скважинах и призабойной зоне пластов.

Сернистые соединения содержатся почти во всех нефтях. В одних нефтях сера может находиться в свободном виде, в других - в виде соединений (сероводорода), меркаптанов (RSH), сульфидов, тиофенов и др.

Наличие серы в нефтепродуктах – явление отрицательное: снижается качество топлива, происходит коррозия оборудования.

Азотистые соединения – органического происхождения. Наибольшее количество азота находится в тяжелых остатках перегонки нефти. Наличие в бензинах азотистых соединений– явление нежелательное и вредное. В то же время они могут быть использованы в виде добавок к смазочным маслам, как ингибиторы коррозии.

Минеральные примеси – ванадий, фосфор, калий, никель, йод и др. также присутствуют в природных нефтях.

Содержащиеся в нефтях органические и неорганические соединения влияют на свойства поверхностей раздела в пласте, а, следовательно, и на закономерности движения флюидов.

По содержанию твердых углеводородов и примесей нефть разделяют, например, на такие классы:

По количеству серы	…смол	…парафина
Малосернистые Ј0,5%	Малосмолистые <18%	Малопарафиновые <1,5%
Сернистые 0,5ё2%	Смолистые 18ё35%	Парафиновые 1,5ё6%
Высокосернистые >2%	Высокосмолистые >35%	Высокопарафиновые >6%

В настоящее время установлено, что в нефтях присутствует более 60 элементов, из них около 30 относятся к металлам. Среди отдельных металлов, содержание которых превышает 10^-5 %, доминируют: V- до 10^-2 %, Ni, Fe, Zn, Na, K, Ca, Mn - до10^-3 %, B – до 0,3%, Hg - 10^-5 %. Суммарное содержание в нефтях металлов в среднем колеблется от 0,01 до 0,04 %. (масс).

Металлсодержащие соединения нефти и нефтяных систем по своей химической природе – это соли металлов с веществами кислотного характера, элементоорганические и ароматические соединения. Они образуют так называемые металпорфириновые комплексы, содержание которых особенно велико в высоковязких нефтях (до 20 мг/100г нефти) и битумах (до 1 мг/100г). Ванадилпорфирины в составе асфальтенов вносят значительный вклад в поверхностную активность нефтей, при этом собственная поверхностная активность асфальтенов может быть небольшой.

Дата добавления: 2014-12-16