Углеводороды нефти: компоненты, состав, структура
Углеводороды – важнейшая составная часть любой нефти. Концентрация природных углеводородов в нефти разного вида не одинакова: от 100 (газовый конденсат) до 30 %. В среднем углеводороды составляют 70 % массы этого топлива.
Углеводороды в составе нефти
В составе нефтей определено около 700 углеводородов своеобразного строения. Все они разнообразны по составу и строению, но при этом хранят информацию о составе и строении веществ, составляющих основу липидов древних бактерий, водорослей и высших растений.
Углеводородный состав нефти включает:
Алканы (алифатические предельные углеводороды)
Алканы – важнейшие и хорошо изученные углеводороды любой нефти. В состав нефти входят углеводороды алканы от С1 до С100. Их количество колеблется в пределах от 20 до 60 % и зависит от типа нефти. По мере возрастания молекулярной массы фракции, концентрация алканов снижается во всех типах.
Если циклические углеводороды разного строения встречаются в нефти одинаково часто, то среди алканов обычно преобладают структуры определенного строения. Причем строение, как правило, не зависит от молекулярного веса. Это значит, что в разных типах нефти присутствуют определенные гомологические ряды алканов: алканы нормального строения, монометилзамещенные с разным положением метильной группы, реже – ди- и триметилзамещенные алканы, а также тетраметилалканы изопреноидного типа. Алканы характерного строения составляют почти 90 % от всей массы алканов нефти. Этот факт позволяет хорошо изучить алканы в различных, в том числе высококипящих, фракциях нефти.
Алканы разных фракций
При температуре от 50 до 150 °С выделяется фракция I, в которую входят алканы с количеством углеродных атомов от 5 до 11. Алканы имеют изомеры:
Поэтому фракция I теоретически может включать около 300 углеводородов. Конечно, не все изомеры присутствуют в нефти, однако число их велико.
На рисунке представлена хроматограмма алканов С5 – С11 нефти сургутского месторождения, на которой каждый пик соответствует определенному веществу.
При температуре 200-430 °С выделяются алканы фракции II состава С12 – С27. На рисунке представлена хроматограмма алканов фракции II. На хроматограмме показаны пики нормальных и монометилзамещенных алканов. Цифры указывают на положение заместителей.
При температуре >430°С выделяются алканы фракции III состава С28 – С40.
Изопреноидные алканы
К изопреноидным алканам относят разветвленные углеводороды с правильным чередованием метильных групп. Например, 2,6,10,14-тетраметилпентадекан или 2,6,10-триметилгексадекан. Изопреноидные алканы и алканы с неразветвленной цепью составляют преобладающую массу биологического исходного материала нефти. Конечно, вариантов изопреноидных углеводородов гораздо больше.
Для изопреноидов характерна гомологичность и неравновесность, то есть для разных нефтей характерен свой набор этих соединений. Гомологичность является следствием разрушения более высокомолекулярных источников. В изопреноидных алканах можно выявить «провалы» в концентрациях каких-либо гомологов. Это следствие невозможности разрыва их цепи (образования этого гомолога) в том месте, где находятся метильные заместители. Эту особенность используют для определения источников образования изопреноидов.
Циклоалканы (нафтены)
Нафтены – предельные циклические углеводороды нефти. Во многих нефтях они преобладают над другими классами углеводородов. Их содержание может колебаться от 25 до 75 %. Присутствуют во всех фракциях. По мере утяжеления фракции, их содержание растет. Различают нафтены количеством циклов в молекуле. Нафтены делят на две группы: моно- и полициклические. Моноциклические бывают пяти- и шестичленные. Полициклические могут включать и пяти- и шестичленные кольца.
Низкокипящие фракции содержат преимущественно алкилпроизводные циклогексана и циклопентана, причем в бензиновых фракциях преобладают метильные производные.
Полициклические нафтены содержатся в основном во фракциях нефти, выкипающие при температуре более 300 °С, а содержание их во фракциях 400-550 °С достигает 70-80 %.
Ароматические углеводороды (арены)
Их делят на две группы:
Техническое значение углеводородного состава нефти
Состав веществ существенно влияет на показатели качества нефти.
2. Нафтены (циклопарафины) наряду с изопарафинами положительно влияют на качество дизельного топлива и смазочных масел. Их высокое содержание в тяжелой бензиновой фракции приводит к высокому выходу и высокому октановому числу продуктов.
3. Ароматические углеводороды ухудшают экологические свойства топлива, но обладают высоким октановым числом. Поэтому при переработке нефти другие группы углеводородов превращают в ароматические, но количество их, в первую очередь бензола, в топливе строго регламентируется.
Методы исследования углеводородного состава нефти
Для технических целей достаточно установление состава нефти по содержанию в ней отдельных классов углеводородов. Фракционный состав нефти важен для выбора направления переработки нефти.
С целью определения группового состава нефти применяют различные методы:
Для научных целей важно определить точно, какие углеводороды в нефти содержатся или преобладают.
Для выявления отдельных молекул углеводородов используют газожидкостную хроматографию с использованием капиллярных колонок и установления температуры, хромато-масспектрометрию с компьютерной обработкой и построением хроматограмм по отдельным характеристическим фрагментным ионам (масс-фрагментография или масс-хроматография). Используются также спектры ЯМР на ядрах 13С.
Современные схемы анализа состава углеводородов нефти включают предварительное разделение на две или три фракции с разными температурами кипения. После этого каждую из фракций разделяют на насыщенные (парафиново-нафтеновые) и ароматические углеводороды с помощью жидкостной хроматографии на силикагеле. Далее ароматические углеводороды следует разделить на моно-, би- и полиароматические с помощью жидкостной хроматографии с использованием оксида алюминия.
Источники углеводородов
Природные источники углеводородов нефти и газа – биоорганические молекулы разных соединений, в основном их липидные компоненты. Ими могут быть:
Липидные компоненты растений по химическому составу очень схожи, однако, определенные вариации молекул позволяют определить преимущественное участие тех или иных веществ в образовании данной нефти.
Все липиды растений разделяют на два класса:
Существуют соединения, состоящие из элементов, принадлежащих к обоим классам, например, воск. Молекулы воска являются сложными эфирами высших насыщенных или непредельных жирных кислот и циклических изопреноидных спиртов – стеролов.
Типичными представителями липидных природных источников углеводородов нефти являются следующие соединения:
Реликтовые и преобразованные углеводороды
Все углеводороды нефти делят на две группы:
Реликтовые углеводороды, входящие в состав нефти, подразделяются на две группы:
Реликтов изопреноидного строения значительно больше, чем неизопреноидного.
Выделено свыше 500 реликтовых углеводородов нефти, и их число увеличивается с каждым годом.
Источник
Углеводороды
Углеводороды (hydrocarbon) – это органические соединения, состоящие из углерода и водорода.
Углеводороды служат фундаментальной основой органической химии: молекулы любых других органических соединений рассматривают как их производные.
Соотношения между углеродом и водородом в углеводородах колеблются в широких пределах (10-90 %).
Соединения углеводородов отличаются друг от друга количеством атомов углерода и водорода, строением углеродного скелета и типом связей между атомами.
Большинство углеводородов в природе встречаются в сырой нефти.
Кроме того, основными источниками углеводородов являются природный газ, сланцевый газ, попутный нефтяной газ, горючие сланцы, уголь, торф.
Алкены (олефины) относятся к непредельным углеводородам общей формулы CnH2n.
В молекуле алкена кроме σ-связей содержится одна π-связь.
Первый представитель гомологического ряда – этилен С2Н4, поэтому алкены называют также «этиленовыми углеводородами».
Диеновые углеводороды содержат в молекуле 2 двойные связи.
Общая формула СnН2n-2.
Первым представителем ряда является бутадиен СН2=СН–СН=СН2.
Алкинами называются углеводороды общей формулы CnH2n-2, молекулы которых содержат тройную связь.
Первый представитель гомологического ряда – ацетилен С2Н2, поэтому алкины называют также «ацетиленовыми углеводородами».
Молекулы циклоалканов содержат циклы разной величины, атомы углерода в которых связаны между собой только σ-связью.
Общая формула СnH2n.
Циклоалкены содержат одну двойную связь и имеют общую формулу СnН2n-2.
Углеводороды, имеющие кратные связи, легко вступают в реакции присоединения по месту разрыва π-связей.
Ароматические углеводороды (арены) – углеводороды общей формулы CnH2n-6.
Первые представители ароматических углеводородов были выделены из природных источников и обладали своеобразным запахом, поэтому и получили название «ароматические».
Важнейшим представителем ароматических углеводородов является бензол С6Н6.
В молекуле бензола 6 атомов углерода, соединяясь σ-связями, образуют правильный шестиугольник.
В результате сопряжения 6 свободных р-электронов образуется единое π-электронное облако над и под плоскостью кольца.
Природные источники углеводородов
Каменный уголь – плотная осадочная порода черного, иногда сepo-черного цвета, дающая на фарфоровой пластинке черную черту.
Каменный уголь представляет собой продукт глубокого разложения остатков растений, погибших миллионы лет назад (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений).
В органическом веществе угля содержится 75-92 % углерода, 2,5-5,7 % водорода, 1,5-15 % кислорода.
Международное название элемента углерода происходит от лат. carbō («уголь»).
Нефть – смесь углеводородов от светло-бурого до черного цвета с характерным запахом.
Нефть намного легче воды и в ней не растворяется.
В зависимости от происхождения нефть может содержать большое количество алифатических, циклических или ароматических углеводородов.
Так, например, бакинская нефть богата циклоалканами и содержит сравнительно небольшое количество алифатических предельных углеводородов.
Значительно больше алканов в грозненской, ферганской, а также нефти штата Пенсильвания (США).
Пермская нефть содержит ароматические углеводороды.
В небольших количествах в состав нефти могут входить также кислородсодержащие соединения, как, например, альдегиды, кетоны, эфиры и карбоновые кислоты.
Источник
Углеводороды нефти
Нефть — это важное полезное ископаемое, которое используется и как топливо, и как промышленное сырье. Возьмите в руки смартфон, посмотрите в окно, посмотрите на стены, на мебель, на одежду — все это производные нефти. Лаки, краски, удобрения, парфюмерия, вся пластмасса, даже асфальт — это все производные нефти. Но мне бы хотелось, чтобы сейчас мы поговорили о нефти не как о топливе и промышленном сырье, а как об источнике фундаментальных знаний о жизни нашей планеты, чтобы мы изучили ее состав на молекулярном уровне.
Рекомендуем по этой теме:
Микробиолог Александра Пошибаева о поиске новых месторождений нефти, неорганической теории ее происхождения и роли прокариот и эукариот в образовании углеводородов
Как известно, нефть и газ залегают на различных глубинах, иногда они выходят на поверхность земли. Нефть и газ находятся не в озерах, не в огромных пустотах под землей, а в породах-коллекторах, которые имеют большую пористость, чтобы туда могло войти много нефти, и проницаемость, чтобы эта нефть могла оттуда выйти. В качестве аналога можно представить обычную губку, наполненную водой. Чтобы нефть сохранилась в породах, необходимо наличие вышезалегающих непроницаемых слоев, которые называются породами-покрышками. Породами-коллекторами могут служить известняки, песчаники, а породами-покрышками — соляные и глинистые толщи.
Считается, что нефть и газ образовались в нефтегазоматеринских толщах, то есть таких породах, где находится огромное количество органического вещества. Откуда взялось это органическое вещество? Многие горные породы, а именно осадочные породы, образовались в результате осадков, например, морского ила или глубоководной глины. В этих осадках происходило захоронение колоссальных количеств биомассы. Трудно представить, какое количество органического вещества накапливается и осаждается в Мировом океане каждый день. Можно только предположить, сколько осадилось его за всю геологическую летопись нашей планеты.
При определенных условиях в нефтегазоматеринских толщах могут образоваться нефть и газ. По мельчайшим трещинами, по пустотам они могут мигрировать в вышележащие слои пород-коллекторов, причем в определенных геологических структурах земной коры могут образоваться колоссальные скопления нефти и газа. Сохранность таких скоплений обеспечивается наличием вышезалегающих непроницаемых пород-покрышек. Нефти залегают в древних породах. Например, возраст самой древней породы, в которой была найдена нефть, более одного миллиарда лет. Есть и молодые нефти, залегающие в породах, которым сотни и десятки миллионов лет.
Нефти бывают разные. У одних нет легкой фракции, например у бензина и керосина. Бывают тяжелые нефти — это остаточные нефти, из которых мигрировали легкие углеводороды или биодеградированные нефти. Исследование углеводородов нефти на молекулярном уровне помогает решать как теоретические вопросы, связанные с происхождением нефти, так и практические вопросы, связанные с поиском и разведкой новых нефтяных месторождений и промышленным освоением уже разрабатываемых месторождений. Всеми этими вопросами занимается органическая геохимия.
Эта дисциплина возникла в 1960-е годы. Ее целью является изучение на молекулярном уровне особенностей состава и строения органических молекул земной коры, морей и океанов. Причем если биогеохимия — это геохимия живого вещества, то органическая геохимия занимается изучением мертвого органического вещества, которое захоранивалось в осадочных породах. Исследуются как современные соединения, так и соединения, которые были накоплены сотни миллионов лет тому назад. В нашей стране существует несколько крупных школ. Это школа академика Алексея Эмильевича Конторовича в Новосибирске и школа профессора Александра Александровича Петрова в Москве, а сейчас его ученика профессора Гурама Николаевича Гордадзе.
Из каких соединений состоит нефть? В основном это углеводороды, а также смолы и асфальтены. Подробно остановимся на наиболее изученном классе углеводородов — это углеводороды нефти. Дело в том, что все нефти мира от самых древних до самых молодых содержат один и тот же набор углеводородов. Это насыщенные углеводороды, то есть алканы, циклоалканы и углеводороды алмазоподобного строения, а также ароматические углеводороды. Причем кроме углеводородов алмазоподобного строения превалируют углеводороды-биомаркеры — соединения, сохранившие черты строения, свойственные исходным биоорганическим молекулам. Например, нормальные алканы образовались из нормальных и насыщенных жирных кислот. А изо- и антеизоалканы образовались из изо- и антеизокислот за счет процесса декарбоксилирования. То есть происходит только декарбоксилирование, то есть отщепление COH-группы, а сам углеводородный фрагмент остается неизменным.
Рекомендуем по этой теме:
Три вопроса про нефть
Эксперты исследовательских институтов Канады, Австралии и Великобритании отвечают на главные вопросы о нефти
Изопренаны — это углеводороды, содержащие изопреновые кирпичики 2-метилбуто-1,3-диен. Считается, что они образовались из фитола — спирта, являющегося боковой цепочкой хлорофилла, который находится у растений. Интересно отметить, что только в самых древних нефтях мира обнаружены 12 и 13 метилалканы. Об их происхождении пока известно лишь то, что алканы такого строения в нефтях более молодого возраста не обнаружены. Помимо этого, в нефтях есть и циклические углеводороды-биомаркеры, моноциклы, циклопентаны, циклогексаны, бициклы, декалины, гидринданы, трициклы хелантаны, тетрациклы стераны и пентациклы терпаны. А также углеводороды алмазоподобного строения: адамантаны, диамантаны, триамантаны, тетрамантаны.
В нефтях континентального генезиса наблюдается превалирование углеводородов ряда циклогексана стерана состава 29 C и присутствует терпан или анан. А в нефтях морского генезиса превалируют углеводороды ряда циклопентана стерана состава 27 C, а терпан или анан вовсе отсутствуют. Что касается углеводородов алмазоподобного строения, для них характерно то, что они выдерживают очень высокие температуры и не подвергаются биодеградации. В то время как на ранних стадиях биодеградации бактериями сначала съедаются нормальные алканы, потом изоалканы, затем циклоалканы и даже ароматические углеводороды.
Таким образом, изучая углеводородный состав нефтей и органического вещества пород на молекулярном уровне, мы можем сделать следующие важные выводы. Какое исходное органическое вещество было для данной нефти — морское или континентальное. В каких литолого-фациальных условиях эта нефть образовалась. Иными словами, в каких породах нефть образовалась — глинистых или карбонатных. Например, мы можем сказать о том, какова степень солености вод в конкретном бассейне осадконакопления, окислительно-восстановительные условия. Мы можем определить степень преобразованности нефти, то есть зрелости.
В исходном органическом веществе для нефти находятся термодинамически слабоустойчивые углеводороды. В процессе созревания органического вещества эти соединения преобразуются в более термодинамически устойчивые углеводороды. То есть мы можем проследить эволюцию органического вещества в конкретном бассейне осадконакопления. Мы можем сказать о биодеградации нефти. И наконец, изучая углеводородный состав нефтей на молекулярном уровне, мы можем сказать о геологическом возрасте данной нефти. А под геологическим возрастом мы подразумеваем возраст тех нефтематеринских толщ, которые эту нефть генерировали.
Все перечисленные выводы имеют большое значение в нефтегазопоисковой, нефтегазопромысловой геохимии. А какое будущее у исследований углеводородов на молекулярном уровне? Это, безусловно, проведение междисциплинарных комплексных исследований совместно с геологами, химиками, микробиологами, палеонтологами. Важно изучать не только нефти, но и рассеянное органическое вещество пород.
Рекомендуем по этой теме:
Директор Центра добычи углеводородов Сколтеха Михаил Спасенных о нетрадиционных источниках нефти и методах их разработки
Мы исследовали нефти и органическое вещество пород в нижнекембрийских отложениях на юге Восточной Сибири. Промышленная значимость этих нефтеносных толщ очень велика. До недавнего времени считалось, что источниками этой нефти являются более древние толщи. Предполагалось, что эта нефть мигрировала в вышележащие слои. Однако в результате комплексных исследований мы показали, что это не так, а именно: порода, которая содержит в себе нефть, то есть порода-коллектор, является одновременно нефтегазоматеринской. То, что раньше геологи считали просто природным резервуаром для нефти, то есть породой-коллектором, может являться той породой, в которой образуется эта нефть. Учитывая, что породы такого типа широко распространены в этом регионе, обнаружение новых месторождений в этих отложениях возрастает в несколько раз.
Таким образом, изучение углеводородного состава нефтей и рассеянного органического вещества имеет огромное значение при поисках, разведке и разработке нефтяных месторождений. Помимо этого, изучение углеводородного состава нефтей помогает нам ответить на вопросы, связанные с эволюцией жизни на нашей планете.
Источник
Нефть
Нефть – горючая, маслянистая жидкость, преимущественно темного цвета, представляет собой смесь различных углеводородов
Химический состав нефти
В нефти встречаются следующие группы углеводородов:
Основные характеристики нефти: вес, сладость ( сернистость), плотность и вязкость.
Сладость
Плотность
Вязкость
Пластовые условия
природная жидкая смесь разнообразных углеводородов с небольшим количеством других органических соединений; ценное полезное ископаемое, залегающее часто вместе с газообразными углеводородами (попутные газы, природный газ).
Соединения нефти
Все углеводороды могут быть подразделены на алифатические (с открытой молекулярной цепью) и циклические, а по степени ненасыщенности углеродных связей – на парафины и циклопарафины, олефины, ацетилены и ароматические углеводороды.
Парафиновые углеводороды
Парафиновые углеводороды (общей формулы CnH2n + 2) относительно стабильны и неспособны к химическим взаимодействиям.
Соответствующие олефины (CnH2n) и ацетилены (CnH2n – 2) обладают высокой химической активностью: минеральные кислоты, хлор и кислород реагируют с ними и разрывают двойные и тройные связи между атомами углерода и переводят их в простые одинарные; возможно, благодаря их высокой реакционной способности такие углеводороды отсутствуют в природной нефти.
Соединения с двойными и тройными связями образуются в крекинг-процессе при удалении водорода из парафиновых углеводородов во время деструкции последних при высоких температурах.
Циклопарафины
Ароматические углеводороды
Сернистые соединения.
Кислородные соединения.
Азотсодержащие соединения.
Зола содержит кремнезем, алюминий, известь, оксиды железа и марганца. Используя такие методы, как экстракция растворителем, иногда выгодно получать соединения ванадия из сажи, образующейся при сгорании ванадийсодержащей нефти.
Однако, как правило, использование нефтяной золы ныне весьма ограничено.
Источник
Соединения в составе сырой нефти
Природная маслянистая горючая жидкость известная как нефть имеет сложный и разнообразный состав определяющий её качество. Состав сырой нефти представляющий собой жидкость находящуюся в недрах Земли включает углеводороды, органические соединения и небольшое количества металла.
Компоненты состава сырой нефти
Хотя углеводороды обычно являются основным компонентом состава сырой нефти, их количество может варьироваться от 50% до 97% в зависимости от типа горючей жидкости и способа ее добычи. Органические соединения, такие как азот, кислород и сера, обычно составляют от 6 до 10% сырой нефти, в то время как металлы, такие как медь, мышьяк, никель, ванадий и железо, составляют менее 1% от общего состава.
Нефть состоит из следующих основных элементов:
Неорганические соли хлорида магния, хлоридов натрия и других минеральных веществ также сопровождаются с сырой нефтью из скважины либо из-за воды пласта или воды и химических веществ, закачиваемых во время бурения и добычи.
Типы углеводородов в сырой нефти
Существуют три основных типа углеводородов в сырой нефти: парафины или алканы (15-60%), нафтены или циклоалканы (30-60%), ароматические или арены (3-30%).
Парафиновые углеводороды
Общая молекулярная формула (CnH2n+2), С-углерод, H-водород, где n-число атомов углерода в этом соединении. Гомологичные ряды этих углеводородов называются алканами. Алканы относительно неактивны по сравнению с ароматическими веществами и олефинами. При комнатной температуре алканы не подвергаются воздействию концентрированной дымящей серной кислоты, концентрированных щелочей или мощных окислителей, таких как хромовая кислота. Алканы проводят реакции замещения медленно с хлором в солнечном свете и с бромом в присутствии катализатора.
Парафины выпускаются как обычные, так и изопарафины. Нормальные парафины представляют собой соединения с прямой цепью, а изопарафины — разветвленные соединения.
Изопарафины более реактивны, чем обычные парафины, и желательны в моторном топливе.
Нормальные парафины могут быть преобразованы в изопарафины термическим или химическим путем. Это называется реакцией изомеризации.
Олефины эта серия известна как алкены: это ненасыщенные углеводороды, что означает наличие двойной связи между двумя атомами углерода в формуле. Родовая формула (CnH2n), и самый низкий член этого гомологичного ряда этилен, C2H4. Алкены бывают как жидкость так и газ: этилен, бутен, изобутен. Они обладают высокой реакционной способностью и могут сами реагировать на моноолефины.
Олефины не присутствуют в сырой нефти, но они образуются путем термического и каталитического разложения или дегидрирования обычных парафинов.
Олефины обычно нежелательны в готовых продуктах, потому что двойные связи реакционноспособны, а соединения легче окисляются и полимеризуются с образованием смол и лаков, поэтому их можно удалить абсорбцией в серной кислоте.
Нафтены или циклопарафины
Нафтены или циклопарафины: циклические насыщенные углеводороды с общей формулой, как олефины,(CnH2n), также известные как циклоалканы.
Поскольку они насыщены, они относительно неактивны, как парафины. Нафтены являются желательными соединениями для производства ароматических веществ и высококачественных базовых запасов смазочных масел.
Ароматические соединения
Не имеют отношения к запаху и является понятием, характеризующим структурные молекулы. Термин устоялся из-за приятного запаха этих веществ.
Ароматические соединения часто называемые бензолами, химически очень активны по сравнению с другими группы углеводородов. Их общая формула (CnH2n-6) при n ≥ 6.
Эти углеводороды подвергаются воздействию кислорода с образованием органических кислот.
Ароматические вещества также могут быть получены дегидрированием нафтенов в присутствии платинового катализатора.
Низшие ароматические соединения, такие как бензол, толуол и ксилолы, являются хорошими растворителями и инициаторами для многих нефтехимических продуктов.
Ароматические вещества из нефтепродуктов могут быть отделены экстракцией растворителями, такими как фенол, фурфурол и диэтиленгликоль.
| Виды углеводородов в сырой нефти | |||
| Тип углеводородов | Отличительная черта | Основные углеводороды | Особенности |
| Парафины (алканы) | Прямая углеродная цепь | Метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан | Температура кипения увеличивается по мере того, как число атомов углерода увеличивается. С количеством углерода 25-40 % парафины становится восковыми. |
| Изопарафины (изоалканы) | Разветвленная углеродная цепь. | Изобутан, изопентан, неопентан, изооктан | Число возможных изомеров возрастает в геометрической прогрессии по мере увеличения количества углерода атомы увеличиваются. |
| Олефины (алкены) | Одна пара углеродистых атомов | Этилен, пропилен, этен, пропен, бутен, пентен, гексен | Общая формула CnH2n. Олефины не присутствуют в сырой нефти, но образуются во время процесса. Нежелательно в готовом продукте из-за их высокой реактивности. Низкая молекулярная масса олефинов имеет хорошие антидетонационные свойства. |
| Циклоалканы (полиметиленовые углеводороды) | Насыщенные углеводороды содержат замкнутый углеродный цикл. | Циклопентан, метил-циклопентан, диметилциклопентан циклогексан, 1,2-диметилциклогексан | Общая формула CnH2n, имеющая циклическое строение. Средняя сырая нефть содержит около 50 % нафтенов. Нафтены-скромно хорошие компоненты бензина. |
| Ароматические или арены | 6 атомов углерода в кольце с тремя вокруг | Бензол, толуол, ксилол, этилбензол, кумол, нафталин | Ароматические вещества нежелательны в керосине и смазочном масле. Бензол является канцерогеном, следовательно, нежелательная часть бензина. |
Неуглеводороды или гетероатомные соединения
Общие гетероатомы в углеводородах — это атомы серы, кислорода, азота и металлов.
Соединения серы
Соединения серы присутствуют в сырой нефти в виде меркаптанов органических веществ, сернистые аналоги спиртов, имеющие общую формулу RSH, где R — углеводородный радикал Примерами циклических соединений серы являются тиофены и бензотиофены.
Газ сероводород
Газ сероводород (H2S) связан с сырой нефтью в растворенном виде и выделяется при нагревании. H2S вызывает коррозию при высоких температурах и в присутствии влаги.
Сырая нефть, содержащая большое количество H2S, называется кислой сырой нефтью. Сера, присутствующая в нефтяных топливных продуктах, также образует различные оксиды серы (SOx) при горении, которые являются сильными загрязнителями окружающей среды. H2S может быть удален из газов путем абсорбции в растворе с производными аммиака.
В легких дистиллятах сера может присутствовать в виде H2S, меркаптанов и тиофенов, но в более тяжелых фракциях сырой нефти 80-90% серы обычно присутствует в сложной кольцевой структуре углеводородов. В этой комбинации атом серы стабилен и не реагирует. В результате сера из более тяжелой нефти не может быть удалена без разрушительной реакции, такой как тяжелые термические или каталитические реакции.
В настоящее время сера извлекается при рафинировании и продается в виде продукта. Сера также оказывает отравляющее действие на различные катализаторы.
Соединения азота
Состав сырой нефти может включать соединения азота которые обычно встречаются в более тяжелых видах.
Соединения азота ответственны за цвет и цветовую нестабильность. В общем, чем более асфальтирована нефть, тем выше в ней содержание азота. Азот в нефтяных топливах вызывает образование оксидов азота (NOx), которые также являются сильными загрязнителями атмосферы. Азот может быть удален из нефтепродукты методом каталитического гидрирования.
Соединения азота более стабильны, чем соединения серы, и поэтому их труднее удалить, даже если они присутствуют в очень низких концентрациях.
Кислородные соединения
Сырая нефть может содержать кислородсодержащие соединения, такие как нафтеновые кислоты, фенолы и крезолы, которые ответственны за коррозионную деятельность. Кислород также действует на многие катализаторы. Кислород может быть удален каталитическим гидрированием.
Избыток кислородных соединений может даже привести к взрыву.
Металлы
Металлические соединения ванадия, никеля, свинца, мышьяка и др., также содержатся в сырой нефти.
Ванадий и никель встречаются в виде металлоорганических соединений в основном в более тяжелых фракциях сырой нефти, где атомы металлов распределены внутри соединения в сложной форме, называемой порфиринами.
Нефтяное топливо, содержащее эти металлические соединения, может повреждать горелки, трубопроводы и стенки камер сгорания.
Источник
