Ароматические углеводороды (арены)

Нафтеновые углеводороды (цикланы).

Групповой состав нефти.

Элементный состав нефти.

Физико-химические свойства нефти.

Групповой состав нефти. Влияние группового состава нефти на свойства получаемых топлив и масел.

Элементный состав нефти.

Физико-химические свойства нефти.

Цель и задачи курса, взаимосвязь с дисциплинами учебного плана.

Тема 1.1. Элементный и групповой состав нефти.

Нефть представляет собой раствор углеводородов различного состава и строения.

Свойства нефти зависят от ее месторождения. Плотность большинства нефтей достигает 770-840 кг/куб.м., теплота сгорания составляет 43000-45500 кДж/кг.

Достоинства нефти как сырья для производства топлив и масел:

- высокая калорийность (1 кг нефти = 1,3 кг антрацита = 3 кг бурого угля).

- дешевизна добычи (себестоимость добычи нефти в 6 раз дешевле, чем угля).

- удобство транспортирования и использования

Нефть состоит из следующих химических элементов:

Углерод (83-87% масс.)

Водород (11-14% масс.)

Сера (3-4% масс.)

остальное – азот, кислород и другие элементы.

Углеводороды, содержащиеся в нефти, имеют различный состав и структуру. Присутствие тех или иных групп углеводородов зависит от месторождения нефти и существенно влияет на конечные свойства.

Нефть содержит в основном три группы углеводородов:

1. Парафиновые углеводороды (алканы). Это углеводороды, имеющие формулу С_nH_2n+2.

Парафиновые углеводороды имеют следующие особенности:

- высокая теплота сгорания

- высокие температуры застывания

Молекула парафина может иметь разветвленную структуру (изопарафин) или линейную (нормальный, или н-парафин). структура молекул парафинов влияет на их свойства: изопарафины устойчивы к окислению, что способствует повышению детонационной стойкости бензинов, а н-парафины, наоборот, легко окисляются, что может улучшить свойства дизельного топлива.

На свойства моторных и трансмиссионных масел парафины из-за высокой температуры застывания влияют отрицательно, поэтому масла подвергают депарафинизации.

Эти углеводороды имеют молекулу циклической структуры с общей формулой C_nH_2n.

Нафтеновые углеводороды имеют следующие особенности:

- высокая химическая прочность

- низкая температура плавления

- высокая устойчивость к окислению, и как следствие, высокая детонационная стойкость

- хорошие смазывающие и вязкостно-температурные свойства

Это углеводороды, молекулы которых содержат бензольные кольца. Общая формула аренов с одним кольцом C_nH_2n-6, с двумя кольцами (нафталины) C_nH_2n-18, с тремя кольцами (антрацены) C_nH_2n-12.

Особенности ароматических углеводородов:

- высокая устойчивость к окислению

- высокая нагарообразующая способность

- агрессивность к резине

- низкая теплота сгорания

- высокая гигроскопичность (впитывание влаги)

Кроме углеводородов, в нефти содержатся соединения, влияющие на свойства топлив и масел, получаемых после переработки.

1. Сернистые соединения. Различают активные и неактивные сернистые соединения.

К активным относятся соединения, которые способны корродировать металл при нормальных условиях. Это элементарная сера S, сероводород H₂S, и меркаптаны RSH (R – углеводородный радикал, например C₂H₅SH). Присутствие активных сернистых соединений в конечных нефтепродуктах не допускается.

К неактивным сернистым соединениям относятся сульфиды. В нормальных условиях они не опасны, так как не вызывают коррозии, однако при сгорании образуют сернистый и серный ангидриды, которые в соединении с водой дают сернистую и серную кислоты. Поэтому содержание неактивных сернистых соединений в конечных нефтепродуктах ограничено.

2. Кислородные соединения. Эти соединения представлены органическими кислотами, эфирами, фенолами и др. Такие соединения повышают скорость сгорания. Органические кислоты сильно корродируют цветные металлы (свинец, цинк).

3. Асфальтено-смолистые вещества. К ним относят высокомолекулярные соединения гибридной структуры, в состав которых входят азот, сера, кислород, металлы.

Асфальтено-смолистые вещества разделяют на несколько фракций, в зависимости от их склонности к растворению.

Кабоиды - практически не растворяются.

Карбены – растворяются в сероуглероде.

Асфальтены – растворяются в бензоле, хлороформе

Мальтены – растворимые в низкокипящих насыщенных углеводородах.

Данные вещества вредны, так как загрязняют детали двигателя, образуя нагары и лаки.

Дата добавления: 2015-06-30