Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Парафиновые углеводороды




Химический состав и распределение групповых углеводородных компонентов по фракциям нефти

Наиболее важный показатель качества нефти, определяющий выбор метода переработки, ассортимент и эксплуатационные свой­ства получаемых нефтепродуктов, - химический состав и его рас­пределение по фракциям. В исходных (нативных) нефтях содержат­
ся в различных соотношениях все классы углеводородов, кроме не­предельных (алкенов) соединений: парафиновые (алканы), нафте­новые (циклоалканы), ароматические (арены) и гибридные - парафино-нафтено-ароматические.

Парафиновые углеводороды - алканы СпН2п+2 - составляют зна­чительную часть групповых компонентов нефтей и природных га­зов всех месторождений. Общее содержание их в нефтях составляет 25 - 35% масс, (не считая растворенных газов) и только в некоторых парафиновых нефтях, например типа Мангышлакской, Озек-Суатской, достигает до 40-50% масс. Наиболее широко представлены в нефтях алканы нормального строения и изоалканы преимуществен­но монометилзамещенные с различным положением метильной груп­пы в цепи. С повышением молекулярной массы фракций нефти со­держание в них алканов уменьшается (рис.3.1). Попутные нефтяные и природные газы практически полностью, а прямогонные бензины чаще всего на 60 - 70% состоят из алканов. В масляных фракциях их содержание снижается до 5-20% масс.

Газообразные алканы. Алканы С14: метан, этан, пропан, бу­тан и изобутан, а также 2,2-диметилпропан при нормальных услови­ях находятся в газообразном состоянии. Все они входят в состав при­родных, газоконденсатных и нефтяных попутных газов.

Природные газы добывают с чисто газовых месторождений. Они состоят в основном из метана (93 — 99% масс.) с небольшой примесью его гомологов, неуглеводородных компонентов: сероводорода, диок­сида углерода, азота и редких газов (Не, Аг и др.). Газы газоконден­сатных месторождений и нефтяные попутные газы отличаются от чисто газовых тем, что метану в них сопутствуют в значительных концентрациях его газообразные гомологи С2 —С4 и выше. Поэтому они получили название жирных газов. Из них получают легкий га­зовый бензин, который является добавкой к товарным бензинам, а также сжатые жидкие газы в качестве горючего. Этан, пропан и бутаны после разделения служат сырьем для нефтехимии.

Жидкие алканы. Алканы от С5 до С15 в обычных условиях пред­ставляют собой жидкости, входящие в состав бензиновых (С5 – С10) и керосиновых (С11 - С15) фракций нефтей. Исследованиями установ­лено, что жидкие алканы С5 - С9 имеют в основном нормальное или слаборазветвленное строение. Исключением из этого правила явля­ются анастасиевская нефть Краснодарского края и нефть морского месторождения Нефтяные Камни, в которых содержатся сильноразветвленные изопарафины.



Твердые алканы. Алканы С16 и выше при нормальных условиях - твердые вещества, входящие в состав нефтяных парафинов и цере­зинов. Они присутствуют во всех нефтях чаще в небольших количе­ствах (до 5% масс.) в растворенном или взвешенном кристаллическом состоянии. В парафинистых и высокопарафинистых нефтях их со­держание повышается до 10 - 20% масс. Таковыми являются нефти озексуатская, жетыбайская и узеньская полуострова Мангышлак, грозненская парафинистая и др.

Нефтяные парафины представляют собой смесь преимущес­твенно алканов разной молекулярной массы, характеризуются пластинчатой или ленточной структурой кристаллов. При пере­гонке мазута в масляные фракции попадают твердые алканы С18 - С35 с молекулярной массой 250 – 500 (парафины). В гудронах концентриру­ются более высокоплавкие алканы С36 - С55 - церезины, отличаю­щиеся от парафинов мелкокристаллической структурой, более высокой молекулярной массой (500 — 700) и температурой плав­ления (65- 88°С вместо 45-54°С у парафинов). Исследованиями установлено, что твердые парафины состоят преимущественно из алканов нормального строения, а церезины - в основном из циклоалканов и аренов с длинными алкильными цепями нормально­го и изостроения.

Парафины и церезины являются нежелательными компонента­ми в составе масляных фракций нефти, поскольку повышают тем­пературы их застывания. Они находят разнообразное техническое применение во многих отраслях промышленности: электро- и радио­технической, бумажной, спичечной, кожевенной, парфюмерной, хи­мической и др. Они применяются также в производстве пластичных смазок, изготовлении свечей и т.д. Особо важная современная об­ласть применения - как нефтехимическое сырье для производства синтетических жирных кислот, спиртов, поверхностно-активных веществ, деэмульгаторов, стиральных порошков и т.д.

Нафтеновые углеводороды

Нафтеновые углеводороды - циклоалканы (цикланы) - входят в состав всех фракций нефтей, кроме газов. В среднем в нефтях раз­личных типов они содержатся от 25 до 80% масс. Бензиновые и керо­синовые фракции нефтей представлены в основном гомологами циклопентана (I) и циклогексана (II), преимущественно с короткими (С1- С3) алкилзамещенными цикланами. Высококипящие фракции содержат преимущественно полициклические конденсированные и реже неконденсированные нафтены с 2 - 4 циклами с общей эмпири­ческой формулой

где п - число атомов углерода, Кц -число циклановых колец.

Полициклические нафтены могут быть представлены гомолога­ми цикланов с одинаковыми или разными циклами мостикового (III, IV, V), сочлененного (VI), изолированного (VII) и конденсиро­ванного (VIII, IX, X) типов строения:

 

I - циклопентан; П - циклогексан; III - бицикло(3,2,1)октан*; IV -бицикло(3,3,1)нонан; V- бицикло(2,2,1)гептан; VI - бицикло(5,5,0)додекан; VII -метилбицикло(5,4,0)ундекан; VIII - бицикло(3,3,0)октан; IX - бицикло(4,3,0)нонан; X - бицикло(4,4,0)декан - декалин

* Цифры в скобках указывают: первая - число атомов углерода во внешней структуре большого цикла, вторая — меньшего цикла, третья - число внутренних мостиковых атомов углерода, не принадлежащих к атомам углерода, образующим внешние циклы.

Распределение на­фтеновых углеводородов по фракциям нефти самое разнообразное. Их содер­жание обычно растет по мере утяжеления фрак­ций, и только в наиболее высококипящих масля­ных фракциях оно пада­ет. В некоторых нефтях нафтены распре­делены почти равномер­но по фракциям.

Наиболее богаты циклоалканами бакинс­кие и эмбенские нефти -40-60%, а в отдельных' фракциях до 60-80% масс, на нефть. Нефть восточ­ных районов характеризу­ется значительно мень­шим их содержанием.

С ростом температуры кипения фрак­ций последовательно повышается доля нафтенов с большим числом циклов, а моноцикланов - непрерывно снижается.

Нафтеновые углеводороды являются наиболее высококаче­ственной составной частью мо­торных топлив и смазочных ма­сел. Моноциклические нафтено­вые углеводороды придают авто­бензинам, реактивным и дизель­ным топливам высокие экс­плуатационные свойства, являют­ся более качественным сырьем в процессах каталитического риформинга. В составе смазочных масел нафтены обеспечивают ма­лое изменение вязкости от темпе­ратуры (т.е. высокий индекс ма­сел). При одинаковом числе угле­родных атомов нафтены по сравнению с алкранами характеризуются большей плотностью и, что особенно важно, меньшей температурой застывания

Ароматические углеводороды

Ароматические углеводороды - арены с эмпирической формулой СnНn+2-2Ка (где Ка - число ареновых колец) - содержатся в нефтях, как правило, в меньшем количестве (15 - 50% масс), чем алканы и циклоалканы, и представлены гомологами бензола в бензиновых фракциях и производными полициклических аренов с числом Ка до 4 и более в средних топливных и масляных фракциях.

 

Распределение их по фракциям нефти различно. В легких нефтях содержание аренов с повышением температуры кипения фрак­ций, как правило, снижается. Нефти средней плотности нафтеново­го типа характеризуются почти равномерным распределением аре­нов по фракциям. В тяжелых нефтях содержание их резко возраста­ет с повышением температуры кипения фракций.

В бензиновых фракциях нефтей идентифицированы все теоре­тически возможные гомологи бензола С69 с преобладанием термо­динамически более устойчивых изомеров с большим числом алкильных заместителей примерно в следующем соотношении: С6789 = 1:3:7:8. В бензинах в небольших количествах обнаружены арены С10, а также простейший гибридный углеводород - индан (XI). В керосино-газойлевых фракциях нефтей идентифицированы гомологи бензола С10 и более, нафталин (XII), тетралин (XIII) и их производные. В мас­ляных фракциях найдены фенантрен (XIV), антрацен (XV), пирен (XVI), хризен (XVII), бензантрацен (XVIII), бензфенантрен (XIX), перилен (XX) и многочисленные их производные, а также гибрид­ные углеводороды с различным сочетанием бензольных и нафтено­вых колец.

Ароматические углеводороды являются ценными компонентами в автобензинах (с высокими октановыми числами), но нежелатель­ными в реактивных и дизельных топливах. Моноциклические аре­ны с длинными боковыми изопарафиновыми цепями придают сма­зочным маслам хорошие вязкотемпературные свойства. В этом от­ношении весьма нежелательны и подлежат удалению из масел по­лициклические арены без боковых цепей.

Индивидуальные ароматические углеводороды: бензол, толуол, ксилолы, этилбензол, изопропилбензол и нафталин - ценное сырье для многих процессов нефтехимического и органического синтеза, включая такие важные отрасли нефтехимической промышленности, как производство синтетических каучуков, пластмасс, синтетичес­ких волокон, взрывчатых, анилино-красочных и фармацевтических веществ.

Гибридные углеводороды

В молекулах гибридных углеводородов имеются в различных со­четаниях структурные элементы всех типов: моно- и полицикличес­ких аренов, моно- и полициклических пяти или шестикольчатых цикланов и алканов нормального и разветвленного строения. Их условно можно подразделить на следующие 3 типа: 1) алкано-циклановые; 2) алкано-ареновые и 3) алкано-циклано-ареновые.

Как было отмечено ранее, в бензиновых и керосиновых фракци­ях идентифицированы простейшие циклано-ареновые углеводоро­ды: индан, тетралин и их алкильные производные. Исследования группового химического состава масляных фракций нефтей показа­ли, что они практически полностью состоят из высокомолекулярных гибридных углеводородов. В очищенных товарных маслах гибрид­ные углеводороды первого типа представлены преимущественно моно- и бициклическими цикланами с длинными алкильными цепя­ми (до 50 - 70% масс). Гибридные углеводороды с моно- или бицик­лическими аренами с длинными алкильными цепями могут входить в состав парафинов и церезинов. Третий тип гибридных углеводоро­дов наиболее распространен среди углеводородов высокомолекуляр­ной части нефти.

Серосодержащие соединения

О количестве сернистых соединений в нефтях судят по резуль­татам определения общего содержания серы, выраженного в процен­тах. Такой анализ является косвенным и не дает точного представ­ления о содержании, распределении по фракциям и молекулярной структуре сернистых соединений в нефтях. Ориентировочно можно принять, что количество серосодержащих соединений в нефти в 10-12 раз превышает количество серы, определенной по анализу. Оче­видно, для низкокипящих фракций этот коэффициент несколько ниже, а для высокомолекулярных остатков может доходить до 15.

Сера является наиболее распространенным гетероэлементом в нефтях и нефтепродуктах. Содержание ее в нефтях колеблется от со­тых долей до 5 - 6% масс, реже до 14% масс. Низким содержанием серы характеризуются нефти следующих месторождений: Озексуатское (0,1%), Сураханское (Баку, =0,05 %), Доссорское (Эмба, =0,15%) и Саха­линское (0,33-0,5%). Богаты серосодержащими соединениями нефти Урало-Поволжья и Сибири: количество серы в Арланской нефти дос­тигает до 3,0% масс, а в Усть-Балыкской - до 1,8% масс. Из зарубеж­ных наиболее высоким содержанием серы отличаются нефти: Албан­ская (5-6% масс), месторождения Эбано-Пануко (Мексика, 5,4% масс), Роузл Пойнт (США - до 14% масс). В последнем случае практически все соединения нефти являются серосодержащими.

Распределение серы по фракциям зависит от природы нефти и типа сернистых соединений. Как правило, их содержание увели­чивается от низкокипящих к высококипящим и достигает максимума в остатке от вакуумной перегонки нефти - гудроне. В нефтях иден­тифицированы следующие типы серосодержащих соединений:

- элементная сера и сероводород — не являются непосредственно сероорганическими соединениями, но появляются в результате деструкции последних;

- меркаптаны - тиолы, обладающие, как и сероводород, кислот­ными свойствами и наиболее сильной коррозионной активностью;

- алифатические сульфиды (тиоэфиры) - нейтральны при низ­ких температурах, но термически мало устойчивы и разлагаются при нагревании свыше 130-160°С с образованием сероводорода и мер­каптанов;

- моно- и полициклические сульфиды - термически наиболее устойчивые.

Элементная сера содержится в растворенном состоянии (до 0,1% масс.) в нефтях (например, в месторождении Белозерское), связан­ных с известняковыми отложениями. Она обладает сильной корро­зионной активностью, особенно к цветным металлам, в частности, по отношению к меди и ее сплавам.

Сероводород (H2S) обнаруживается в сырых нефтях не так часто и значительно в меньших количествах, чем в природных газах, газокон­денсатах и нефтях, например, из месторождений, приуроченных к При­каспийской впадине (Астраханское, Карачаганакское, Оренбургское, и др.).

Меркаптаны (тиолы) имеют строение RSH, где R - углеводород­ный заместитель всех типов (алканов, цикланов, аренов, гибридных) разной молекулярной массы. Температура кипения индивидуальных алкилмеркаптанов С1 - С6 составляет при атмосферном давлении 6-140°С. Они обладают сильно неприятным запахом. Это свойство их используется в практике газоснабжения городов и сел для пре­дупреждения о неисправности газовой линии. В качестве одоранта бытовых газов используется этилмеркаптан.

По содержанию тиолов нефти подразделяют на меркаптановые и безмеркаптановые. К первому типу относятся долматовская (0,46% RSH из 3,33% общей серы) и марковская (0,7% RSH из 0,96% общей серы) и некоторые другие. В аномально высоких концентрациях мер­каптаны содержатся в вышеперечисленных газоконденсатах и не­фтях Прикаспийской низменности. Так, во фракции 40 - 200°С Орен­бургского газоконденсата на долю меркаптанов приходится 1% из 1,24% общей серы. Обнаружена следующая закономерность: меркаптановая сера в нефтях и газоконденсатах сосредоточена главным образом в головных фракциях. Так, доля меркаптановой серы от общего содержания составляет в тенгизской нефти 10%, а во фракции н.к. - 62°С - 85% масс.

Элементная сера, сероводород и меркаптаны как весьма агрес­сивные сернистые соединения являются наиболее нежелательной составной частью нефтей. Их необходимо полностью удалять в про­цессах очистки всех товарных нефтепродуктов.

Сульфиды (тиоэфиры) R-S-R составляют основную часть сернистых соединений в топливных фракциях нефти (от 50 до 80% от общей серы в этих фракциях). Нефтяные сульфиды подразделяют на 2 груп­пы: диалкилсульфиды (тиоалканы) и циклические диалкилсульфиды RSR' (где R и R' - алкильные заместители). Тиалканы содержатся преимущественно в парафинистых нефтях, а циклические - в на­фтеновых и нафтено-ароматических. Тиоалканы С27 имеют низ­кие температуры кипения (37-150°С) и при перегонке нефти попада­ют в бензиновые фракции. С повышением температуры кипения не­фтяных фракций количество тиоалканов уменьшается, и во фракци­ях выше 300°С они практически отсутствуют. В некоторых легких и средних фракциях нефтей в небольших количествах (менее 15% от суммарной серы в этих фракциях) найдены дисульфиды RSSR'. При нагревании они образуют серу, сероводород и меркаптаны.

Моноциклические сульфиды представляют собой пяти- или шестичленные гетероциклы с атомом серы (XXI - XXIII). Кроме того, в нефтях идентифицированы полициклические сульфиды и их разно­образные гомологи, а также тетра- и пентациклические сульфиды (XXIV-XXX).

 

 

XXI - тиофан (тетраметиленсульфид, tK= 121,2 °C): XXII - циклогексиленсульфид (пентаметиленсульфид, tK = 141,8 °C); XXIII - тиофен (tK =84,1 °C); XXIV-бензотифен; XXV - бензотифан; XXVI - тионафтен; XXVII - тиотетралин; XXVIII -дибензотифен; XXIX - нафтотифен; XXX - дифенилсульфид.

Моноциклические сульфиды представляют собой пяти- или шестичленные гетероциклы с атомом серы (XXI - XXIII). Кроме того, в нефтях идентифицированы полициклические сульфиды и их разно­образные гомологи, а также тетра- и пентациклические сульфиды (XXIV-XXX).

Поли­циклические сульфиды при разгонке нефтей преимущественно попа­дают в масляные фракции и концентрированы в нефтяных остатках.

Все серосодержащие соединения нефтей, кроме низкомолеку­лярных меркаптанов, при низких температурах химически не­йтральны и близки по свойствам аренам. Промышленного приме­нения они пока не нашли из-за низкой эффективности методов их выделения из нефтей. В ограниченных количествах выделяют из средних (керосиновых) фракций некоторых нефтей сульфиды для последующего окисления в сульфоны и сульфокислоты. Сернистые соединения нефтей в настоящее время не извлекают, а уничтожа­ют гидрогенизационными процессами. Образующийся при этом се­роводород перерабатывают в элементную серу или серную кисло­ту. В то же время в последние годы во многих странах мира разра­батываются и интенсивно вводятся многотоннажные промышлен­ные процессы по синтезу сернистых соединений, аналогичных не­фтяным, имеющих большую народнохозяйственную ценность. Сре­ди них наибольшее промышленное значение имеют меркаптаны. Метилмеркаптан применяют в производстве метионина - белко­вой добавке в корм скоту и птице. Этилмеркаптан - одорант топ­ливных газов. Тиолы С1 - С4 - сырье для синтеза агрохимических веществ, применяются для активации (осернения) некоторых катализаторов в нефтепереработке.

Меркаптаны применяют для синтеза флотореагентов, фотоматериалов, краси­телей специального назначения, в фармакологии, косметике и мно­гих других областях. Сульфиды служат компонентами при синтезе красителей. Перспективно приме­нение сульфидов и их производных в качестве компонентов ракет­ных топлив, инсектицидов, фунгицидов, гербицидов, пластифика­торов, комплексообразователей и т.д. За последние годы резко воз­растает применение полифениленсульфидных полимеров. Они ха­рактеризуются хорошей термической стабильностью, способностью сохранять отличные механические характеристики при высоких температурах, великолепной химической стойкостью и совмести­мостью с самыми различными наполнителями. Твердые покрытия из полифенилсульфида легко наносятся на металл, обеспечивая надежную защиту его от коррозии, что уже подхвачено зарубеж­ной нефтехимической промышленностью, где наблюдается поли-фенилсульфидный «бум». Важно еще подчеркнуть, что в этом по­лимере почти одна треть массы состоит из серы.

Учитывая наличие значительных ресурсов серосодержащих со­единений в нефтях, исключительно актуальной является проблема их извлечения и рационального применения в народном хозяйстве

Азотсодержащие соединения

Во всех нефтях в небольших количествах (менее 1 %) содержит­ся азот в виде соединений, обладающих основными или нейтральными свойствами. Большая их часть концентрируется в высококипящих фракциях и остатках перегонки нефти. Азотистые основания могут быть выделены из нефти обработкой слабой серной кислотой. Их количество составляет в среднем 30 - 40% от суммы всех азотистых соединений.

Азотистые основания нефти представляют собой гетероцик­лические соединения с атомом азота в одном (реже в двух) из колец, с общим числом колец до трех. В основном они являются гомологами пиридина (XXXI), хинолина (XXXII) и реже акридина (XXXIII).

Нейтральные азотистые соединения составляют большую часть (иногда до 80%) азотсодержащих соединений нефти. Они представ­лены гомологами пиррола (XXXIV), бензпиррола-индола (XXXV) и карбазола (XXXVI).

С повышением температуры кипения нефтяных фракций в них увеличивается содержание нейтральных и уменьшается содержание основных азотистых соединений.

Азотистые соединения как основные, так и нейтральные - доста­точно термически стабильны и не оказывают заметного влияния на эксплуатационные качества нефтепродуктов.

Азотистые основания используются как дезинфицирующие средства, ингибиторы корро­зии, как сильные растворители, добавки к смазочным маслам и би­тумам, антиокислители и т.д.

 

Однако в процессах переработки не­фтяного сырья проявляют отрицательные свойства - снижают ак­тивность катализаторов, вызывают осмоление и потемнение нефте­продуктов.

Кислородные соединения

Основная часть кислорода неф-тей входит в состав асфальтосмолистых веществ и только около 10% его приходится на долю кислых (нефтяные кислоты и фенолы) и ней­тральных (сложные эфиры, кетоны) кислородсодержащих соединений. Они сосредоточены преимущественно в высококипящих фракциях.

Кислород в нефти встречается в следующих функциональ­ных группах и соединениях: карбонильная группа (в основном кетоны), простые эфиры, сложные эфиры, фенолы, спирты, ки­слоты, смолисто-асфальтеновые вещества.

 

Подавляющее количество кислорода содержится в нефти в фенолах (особенно много фенолов в смолистых нефтях), нафте­новых и алифатических кислотах.

Алифатические кислоты представлены в нефтях кислотами нормального и изомерного строения, в том числе изопреноидного.

 

Нафтеновые кислоты являются производными нафтеновых уг­леводородов — циклопентана и циклогексана. Ароматические ки­слоты являются производными бензола и полициклических аренов. Следует отметить, что в парафиновых нефтях, т. е. в нефтях богатых парафиновыми углеводородами, преобладают алифатиче­ские кислоты, а в нафтеновых — нафтеновые.

Смолисто-асфальтеновые вещества в нефтях и нефтяных остатках

Смолисто-асфальтеновые вещества (CAB) концентрируются в тяжелых нефтяных остатках (ТНО) - мазутах, полугудронах, гудронах, битумах, крекинг-остатках и др. Суммарное содержание CAB в нефтях в зависимости от их типа и плотности колеблется от долей процентов до 45, а в ТНО - достигает до 70 % мас. Наиболее богаты CAB молодые нефти нафтено-ароматического и ароматического типа. Таковы нефти Казахстана, Средней Азии, Башкирии, республики Коми и др. Парафинистые нефти - марковская, доссорская, сураханская, бибиайбатская и некоторые другие - совсем не содержат асфальтенов, а содержание смол в них составляет менее 4 % мас.

CAB представляют собой сложную многокомпонентную исклю­чительно полидисперсную по молекулярной массе смесь высокомо­лекулярных углеводородов и гетеросоединений, включающих кроме углерода и водорода серу, азот, кислород и металлы, такие как ванадий, никель, железо, молибден и т. д. Выделение индивидуальных CAB из нефтей и ТНО исключительно сложно. Молекулярная структура их до сих пор точно не установлена. Современный уровень знаний и возмож­ности инструментальных физико-химических методов исследований (например, n-d-M-метод, рентгеноструктурные, ЭПР- и ЯМР-спектро-скопия, электронная микроскопия, растворимость и т. д.) позволяют лишь дать вероятностное представление о структурной организации, установить количество конденсированных нафтено-ароматических и других характеристик и построить среднестатистические модели ги­потетических молекул смол и асфальтенов.

В практике исследования широко используется сольвентный спо­соб Ричардсона, основанный на различной растворимости групповых компонентов в органических растворителях (слабых, средних и силь­ных). По этому признаку различают следующие условные групповые компоненты:

- растворимые в низкомолекулярных (слабых) растворителях (изооктане, петролейном эфире) - масла и смолы;

- не растворимые в низкомолекулярных алканах С5—С8, но раствори­мые в бензоле, толуоле, четыреххлористом углероде – асфальтены;

- не растворимые в бензине, толуоле и четыреххлористом углероде, но растворимые в сероуглероде и хинолине – карбены;

- не растворимые ни в каких растворителях - карбоиды .

В нефтях и нативных ТНО (т. е. не подвергнутых термодеструктив­ному воздействию) карбены и карбоиды отсутствуют. Под термином «масла» принято подразумевать высокомолекулярные углеводороды с молекулярной массой 300 …500 смешанного (гибридного) строения. Наиболее важное значение пред­ставляют смолы и асфальтены, которые часто называют коксообразующими компонентами и создают сложные технологические проблемы при переработке ТНО. Смолы - вязкие малоподвижные жидкости или аморфные твердые тела от темно-коричневого до темно-бурого цвета с плотностью около единицы или несколько больше. Они представляют собой плоскоконденсированные системы, содержащие 5…6 колец аро­матического, нафтенового и гетероциклического строения, соединен­ные посредством алифатических структур. Асфальтены - аморфные, но кристаллоподобной структуры твердые тела темно-бурого или черного цвета с плотностью несколько больше единицы. При нагревании не плавятся, а переходят в пластическое состояние при температуре около 300 °С, а при более высокой температуре разлагаются с образованием газообразных и жидких веществ и твердого остатка - кокса. Они в от­личие от смол образуют пространственные в большей степени конден­сированные кристаллоподобные структуры.

Смолы образуют истинные растворы в маслах и топливных дистил­лятах, а асфальтены в ТНО находятся в коллоидном состоянии. Рас­творителем для асфальтенов в нефтях являются ароматические угле­водороды и смолы. Благодаря межмолекулярным взаимодействиям асфальтены могут образовывать ассоциаты - надмолекулярные струк­туры. На степень их ассоциации сильно влияет среда. Так при низких концентрациях в бензоле и нафталине (менее 2 и 16 % соответственно) асфальтены находятся в молекулярном состоянии. При более высоких значениях концентраций в растворе формируются ассоциаты, состоя­щие из множества моелкул.

Все CAB отрицательно влияют на качество смазочных масел (ухуд­шают цвет, увеличивают нагарообразование, понижают смазывающую способность и т.д.) и подлежат удалению. В составе нефтяных биту­мов они обладают рядом ценных технических свойств и придают им ка­чества, позволяющие широко использовать их. Главные направления их использования: дорожные покрытия, гидроизоляционные материалы, в строительстве, производство кровельных изделий, битумно-асфальтеновых лаков, пластиков, пеков, коксов, связующих для брикетирования углей, порошковых ионатов и др.

 





Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 2369; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ‚аш ip: 54.144.14.128
Генерация страницы за: 0.107 сек.