Osnove hemije nafte i gasa. Predmet hemija nafte i gasa. Nafta i gas kao prirodni objekti, energenti i sirovine za preradu. Poreklo nafte Osnovna hemija nafte i gasa

UVOD Nafta je tekući zapaljivi mineral uobičajen u sedimentnoj ljusci Zemlje. Ulje je po sastavu složena mješavina ugljovodonika (alkana, cikloalkana, arena,...) i jedinjenja koja pored ugljika i vodonika sadrži i heteroatome - kisik, sumpor i dušik. Po izgledu, ulje je uljasta tečnost koja fluorescira na svjetlu. Boja ulja zavisi od sadržaja i strukture smolastih supstanci koje sadrži; Poznata su tamna (smeđa, gotovo crna), svijetla pa čak i bezbojna ulja.

UVOD Ulje je lakše od vode i gotovo nerastvorljivo u njoj. Viskoznost ulja je određena njegovim sastavom, ali je u svim slučajevima znatno veća od one vode. Nafta je zapaljiv materijal, njegova kalorijska vrijednost je veća od čvrstih gorivih minerala (ugalj, uljni škriljci, treset) i iznosi oko 42 MJ/kg. Za razliku od čvrstih fosilnih goriva, nafta sadrži malo pepela. Nafta je dobila ime po perzijskoj riječi nafata, što znači curenje ili curenje.

UVOD Porijeklo nafte jedan je od najsloženijih problema moderne nauke. Postoje teorije: organsko porijeklo nafte, abiogeno (zbog različitih hemijskih transformacija neorganskih supstanci). Posljednjih godina iznijele su se i hipoteze o kosmičkom, magnetskom i vulkanskom porijeklu nafte, ali one nisu dobile široku podršku.

n Značaj nafte za energetiku, transport i razne industrije je izuzetno velik. n Od nafte se proizvode sve vrste tečnih goriva (benzin, kerozin, dizel, gasne turbine, kotlovsko gorivo), maziva i specijalna ulja, masti, parafin, čađa (čađa), bitumen, petrolej koks i drugi komercijalni proizvodi.

n Laki alkani i alkeni dobijeni preradom nafte, tečni i čvrsti parafini, te pojedinačni aromatični ugljovodonici su vrijedne sirovine za dalju hemijsku preradu (petrokemijska sinteza). n Petrokemijskom sintezom dobijaju se sve vrste plastike, sintetičke smole i gume, sintetički deterdženti, pojedinačne organske kiseline, alkoholi, aldehidi i ketoni. n Korišćenjem naftnih sirovina oslobađa se velika količina prehrambenih proizvoda (žita, krompira, masti), koji su se prethodno trošili u tehničke svrhe.

1. Frakcijski sastav ulja Za sve pojedinačne supstance, tačka ključanja pri datom pritisku je fizička konstanta. Budući da je ulje mješavina velikog broja organskih tvari s različitim tlakovima zasićene pare, nemoguće je govoriti o tački ključanja ulja. Ulje i njegove proizvode karakteriziraju ne tačke ključanja, već temperaturne granice početka i kraja ključanja i prinos pojedinih frakcija destiliranih u određenim temperaturnim rasponima. Na osnovu rezultata destilacije procjenjuje se frakcijski sastav.

1. Frakcijski sastav ulja Prilikom proučavanja novih ulja, frakcijski sastav se određuje korištenjem standardnog aparata za destilaciju opremljenom kolonama za destilaciju. Ovo vam omogućava da značajno poboljšate jasnoću razdvajanja i izgradite krivulju pravih tačaka ključanja (TBC) na osnovu rezultata frakcionisanja u koordinatama temperatura - sadržaj frakcije.

Odabir frakcija do 200°C vrši se na atmosferskom pritisku, a ostatak, kako bi se izbjeglo termičko raspadanje, vrši se pod različitim vakuumima. Prema prihvaćenoj metodi, od početka ključanja do 300°C, frakcije od 10, a zatim od 50 stepeni se biraju do frakcija sa konačnom tačkom ključanja od 475 -550°C.

Destilacija naftnih derivata destiliranih do 300°C vrši se pod strogo standardnim uslovima pomoću uređaja bez rektifikacije u skladu sa GOST 2177-82. Ovom metodom se beleži početna tačka ključanja, temperature na kojima se destiluje 10, 50, 95 i 97,5% (vol.), kao i ostatak i gubici.

2. Elementarni sastav nafte Glavni elementi koji čine sve komponente ulja su ugljenik i vodonik. Sadržaj: ugljenik 83,5 - 87% vodonik 11,5 - 14%. Sva ulja sadrže sumpor, kiseonik i dušik. Azot 0,001 - 0,3%, kiseonik 0,1 - 1,0%, u nekim uljima sa visokim sadržajem smole može biti i više.

2. Elementarni sastav ulja Ulja značajno variraju u sadržaju sumpora: od 0,1 - 6,5%. Nafta sa polja Etzel (Njemačka) je jedinstvena, sadrži 9,6% sumpora. Zapravo, ovo ulje se gotovo u potpunosti sastoji od spojeva koji sadrže sumpor.

2. Elementarni sastav ulja U uljima su u vrlo malim količinama prisutni i drugi elementi, uglavnom metali - vanadijum, nikl, gvožđe, magnezijum, hrom, titan, kobalt, kalijum, kalcijum, natrijum, itd. Detektovani su i fosfor i silicijum . Sadržaj ovih elemenata izražen je u malim dijelovima procenta. Germanij se nalazi u raznim naftnim derivatima u količinama od 0,15 - 0,19 g/t.

Tabela 1 Sadržaj pojedinih elemenata, smola i asfaltena u nekim uljima Sastav ulja % C H S O N smo- asfalls tena Arlanskaya 84, 12 12, 15 3, 04 0, 06 0, 33 16, 60 5, 80 Romashkinskaya 815, 80 1,61 0,09 0,17 10,24 4,00 Surukhanskaya (nafta) 86,70 12,50 0,26 0,14 9,00 0 Ustbalykskaya 85,37 12,69 1,53 0,22 012, Samoya 0,22 012, 3 12, 70 0, 63 0, 25 0, 10 10, 00 1, 36

3. Klasifikacija ulja i naftnih derivata n n On početna faza Tokom razvoja naftne industrije, glavni pokazatelj kvaliteta nafte bila je gustina. Ulja su podijeljena na laka (0,884). Laka ulja sadrže više frakcija benzina i kerozina i relativno malo sumpora i katrana. Teška ulja se odlikuju visokim sadržajem smolasto-asfaltenskih supstanci i heteroatomskih spojeva te su stoga malo upotrebljiva za proizvodnju ulja i daju relativno nizak prinos gorivnih frakcija.

3. Klasifikacija ulja i naftnih derivata n Predloženo je mnogo naučne klasifikacije ulja (hemijska, genetska, tehnološka itd.), ali još uvijek ne postoji jedinstvena međunarodna klasifikacija istih.

n n 3. 1. Hemijska klasifikacija Američki biro za rudarstvo je predložio varijantu hemijske klasifikacije, koja se zasniva na odnosu između gustine i sastava ugljovodonika lakih i teških delova nafte. Klasifikaciju koja odražava samo hemijski sastav nafte predložili su zaposlenici Instituta za istraživanje nafte Grozni (Grozny Research Institute). Ova klasifikacija se zasniva na dominantnom sadržaju jedne ili više klasa ugljovodonika u nafti. Postoji šest vrsta ulja: parafinsko, parafinsko-naftensko, parafinsko-naftenoaromatično, naftensko-aromatično i aromatično.

n n n U parafinskim uljima sve frakcije sadrže značajnu količinu alkana: benzinske frakcije - najmanje 50%, a frakcije ulja - 20% ili više. Količina asfaltena i smola je izuzetno mala. U parafinsko-naftenskim uljima i njihovim frakcijama prevladavaju alkani i cikloalkani, a sadržaj arena i smolasto-asfaltenskih supstanci je nizak.

n n n Naftenska ulja se odlikuju visokim (do 60% ili više) sadržajem cikloalkana u svim frakcijama. Sadrže minimalne količine čvrstih parafina, smola i asfaltena. Parafinsko-naften-aromatična ulja sadrže približno jednake količine ugljovodonika sve tri klase, čvrstih parafina ne više od 1,5%. Količina smola i asfaltena dostiže 10%.

n n Naftenska aromatična ulja karakteriziraju dominantni sadržaj ciklana i arena, posebno u teškim frakcijama. Alkani se nalaze u malim količinama samo u lakim frakcijama. Sastav ovih ulja uključuje oko 15 - 20% smola i asfaltena. Aromatična ulja karakterizira dominacija arena u svim frakcijama i visoka gustoća.

3. 2. Tehnološka klasifikacija U našoj zemlji je od 1991. godine na snazi ​​tehnološka klasifikacija ulja (tabela 2.) Ulja su podijeljena prema sljedećim pokazateljima na: 1) tri klase (I-III) prema sadržaju sumpora. u nafti (malosumporni, sumporni i visokosumporni), kao iu benzinu (niska temperatura - 180°C), mlaznom gorivu (120 - 240°C) i dizel gorivu (240 - 350°C); 2) tri vrste prema potencijalnom sadržaju frakcija destilovanih do 350°C (T 1 - T 3);

3. 2. Tehnološka klasifikacija 3) četiri grupe prema potencijalnom sadržaju baznih ulja (M 1 - M 4); 4) četiri podgrupe prema kvalitetu baznih ulja, procenjenom indeksom viskoznosti (I 1 - I 4); 5) tri vrste prema sadržaju parafina (P 1 - P 3). Karakteristike ulja prema ovoj klasifikaciji mogu se prikazati na digitalnom i alfanumeričkom prikazu.

Tabela 2 Tehnološka klasifikacija ulja (prema GOST 38.01197 -80) Klasa Sadržaj sumpora, % U ulju U benzinu (br. 1800 C) U mlaznom gorivu 1202400 C Tip U dizel gorivu 240 -3500 C Prinos frakcija do 3500 C % 1 Ne više od 0,50 Ne više od 0,10 Ne više od 0,20 1 Ne manje od 55,0 2 0,51 -2,0 Ne više od 0,10 Ne više od 0,25 Ne više od 1,00 2 45,0 -54,9 Više od 0,25 Više od 3 Manje od 1. Više od 2,0 Više od 0,10

Nastavak tabele. Ne više od 1.50 2 15 -24.9 Ne manje od 45.0 2 Od 90 do 95 3 15 -24.9 30 -44.9 3 Od 85 do 89.9 2 1.51 -6.00 4 Manje od 15. 0 Manje od 4 Manje od 0. 5 Manje od 0. 0

- Trenutno je Rusija usvojila novu klasifikaciju ulja prema GOST R 51858 -2002. Da bi se procijenili komercijalni kvaliteti ulja pripremljenih na poljima, 2002. godine razvijen je novi ruski GOST R 518580 -2002 u odnosu na međunarodne standarde i usvojen , prema čemu (tabela 4) se dijele (razvrstavaju): prema sadržaju ukupnog sumpora u četiri klase; po gustini na 200 C u pet tipova; prema sadržaju vode i hloridnih soli u tri grupe; prema sadržaju sumporovodika i lakih merkaptana u tri tipa.

Pored toga, vrsta ulja koje se isporučuje za izvoz određuje se, osim gustine na 150 C, dodatno i sljedećim pokazateljima: Simbol razred ulja sastoji se od četiri cifre koje odgovaraju oznakama klase, tipa, grupe i tipa ulja. Na primjer, ulje grade 2, 2 e, 1, 2 znači da je sumporovito, izvozno, srednje gustine, po kvalitetu pripreme polja odgovara 1. grupi a po sadržaju sumporovodika i svjetlosti merkaptani - do 2. vrste.

0 e Prinos frakcije u %, ne manji do temperature: 2000 C 3000 C 4000 C maseni udio parafina, %, ne više od 1 e 2 e 3 e - 4 e - 30 52 62 27 47 57 21 42 53 - - 6.0 - -

Tabela 4 Klasifikacija i zahtjevi kvaliteta za ulja pripremljena na poljima prema GOST R 51858 -2002 Indikator Maseni udio sumpora, %: do 0,6 – nisko sumporno 0,6 -1,80 – sumporno 1,80 -3,50 – visoko sumpor više od 3, 50 – posebno visokog sumpora klase 1 2 3 4 tip grupe tip

Tabela 4 Klasifikacija i zahtjevi kvaliteta za ulja pripremljena na poljima prema GOST R 51858 -2002 Klasa indikatora Gustina na 200 C, kg/m 3: Do 830 - ekstra lagano 830, 1 -850, 0 - lagano 850, 1 - 870, 0 – srednji 870, 1 -895, 0 – teški više od 895, 0 - bitumenski tip 0(0 e) 1(1 e) 2(2 e) 3(3 e) 4(4 e) tip grupe

Tabela 4 Klasifikacija i zahtjevi kvaliteta za ulja pripremljena u poljima prema GOST R 51858 -2002 Klasa indikatora tip grupa Maseni udio vode, %, ne više od 0,5 1,0 koncentracija hloridnih soli, mg/dm 3, ne više od 100 300 900 sadržaj mehaničkih nečistoća, mas.% , ne više od 0,05 pritisak zasićene pare: k. Pa 66,7 mm Hg. Art. 500 500 pogleda

Tabela 4 Klasifikacija i zahtjevi kvaliteta za ulja pripremljena na poljima prema GOST R 51858 -2002 Tip klase indikatora Maseni udio, ppm (ppm), ne više od: sumporovodik metil i etil merkaptani grupa tip 20 50 100 40 60 100

II. HEMIJSKI SASTAV I DISTRIBUCIJA GRUPANIH UGLJOVODONIČNIH KOMPONENTI MEĐU ULJNIM FRAKCIJAMA Većina važan indikator kvaliteta nafte, koja određuje izbor metode prerade, opseg i operativna svojstva nastalih naftnih derivata - hemijski sastav i njegovu raspodjelu po frakcijama. Izvorna (nativna) ulja sadrže u različitim omjerima sve klase ugljikovodika, osim nezasićenih (alkeni) spojeva: parafin (alkani), naftenska (cikloalkani), aromatična (areni) i hibridna - parafin-naften-aromatična.

1. Aciklični ugljovodonici 1. 1. Alkani Parafinski ugljovodonici - alkani (Cn. H 2 n+2) čine značajan deo grupnih komponenti ulja i prirodnih gasova svih polja. Njihov ukupni sadržaj u uljima iznosi 25-35% masenog udjela. (ne računajući otopljene gasove) i samo u nekim parafinskim uljima dostiže 40-50% mase. U uljima su najzastupljeniji alkani normalne strukture i izoalkani, pretežno monometil-supstituirani sa različitim pozicijama metilne grupe u lancu.

1. Aciklični ugljovodonici 1. 1. Alkani Kako se molekulska masa frakcija nafte povećava, sadržaj alkana u njima opada. Povezana nafta i prirodni gasovi su gotovo u potpunosti sastavljeni od alkana, dok se benzini za ravne pogone najčešće sastoje od 60-70% alkana. U frakcijama ulja njihov je sadržaj smanjen na 5-20% težinski.

Gasni alkani Alkani C 1 -C 4 metan, etan, propan, butan i izobutan, kao i 2, 2-dimetilpropan su u normalnim uslovima u gasovitom stanju. Svi su dio prirodnog, plinskog kondenzata i pridruženih plinova nafte. Prirodni gas se crpi iz čistih gasnih polja. Sastoje se uglavnom od metana (9399% mas.) sa malom primjesom njegovih homologa, neugljikovodičnih komponenti: sumporovodika, ugljičnog dioksida, dušika i rijetkih plinova (He, Ar, itd.).

Plinovi iz gasno-kondenzatnih polja i plinovi povezani s naftom razlikuju se od čistih plinova po tome što metan u značajnim koncentracijama prate njegovi plinoviti homolozi C 2 -C 4 i više. Zbog toga se nazivaju masnim gasovima. Od njih proizvode laki gasni benzin, koji je aditiv komercijalnom benzinu, kao i komprimovani tečni gasovi kao gorivo. Etan, propan i butan, nakon odvajanja, služe kao sirovina za petrohemiju.

Tečni alkani Alkani od C 5 do C 15 u normalnim uslovima su tečnosti koje su deo benzinskih (C 5 - C 10) i kerozinskih (C 11 - C 15) frakcija ulja. Istraživanja su pokazala da tečni alkani C 5 - C 9 imaju uglavnom normalnu ili blago razgranatu strukturu.

Čvrsti alkani. Alkani C 16 i više u normalnim uslovima su čvrste supstance koje su deo naftnih parafina i cerezina. Prisutna su u svim uljima, najčešće u malim količinama (do 5% masenog udjela) u otopljenom ili suspendiranom kristalnom stanju. U parafinskim i visokoparafinskim uljima njihov sadržaj raste na 10 - 20% težinski. Naftni parafini su mješavina pretežno alkana različite molekularne težine, koje karakterizira lamelarna ili trakasta kristalna struktura.

Čvrsti alkani. Prilikom destilacije loživog ulja u frakcije ulja ulaze čvrsti alkani C 18 - C 35 molekulske mase 250 - 500. Alkani višeg topljenja C 36 - C 55 - cerezini, koji se od parafina razlikuju po svojoj finokristalnoj strukturi, većoj molekulskoj težini (500-700) i tačka topljenja (65 - 88 °C umjesto 45 - 54 °C za parafine). Istraživanja su utvrdila da se čvrsti parafini sastoje pretežno od alkana normalne strukture, a cerezini uglavnom od cikloalkana i arena sa dugim alkilnim lancima normalne i izostrukture. Ceresini su također dio prirodnog zapaljivog minerala – ozokerita.

1. 2. Nezasićeni ugljovodonici (alkeni, dialkeni) Nezasićeni ugljovodonici (olefini) sa opšta formula Cn. H 2 n za alkene i Cn. H 2 n-2 za dialkene obično nije prisutan u prirodnim uljima i prirodnim plinovima. Nastaju u hemijskim procesima prerade nafte i njenih frakcija (termički i katalitički kreking, koksovanje, piroliza itd.). U gasovima ovih procesa, sadržaj C 1 C 4 olefina je 20 - 60% mas. To uključuje etilen, propilen, buten-1, buten-2 (cis- i transform), izobutilen, butadien. Tečni alkeni (C 5 - C 18) normalne i izo strukture su uključeni u sastav lakih i teških destilata sekundarnog porekla.

1. 2. Nezasićeni ugljovodonici (alkeni, dialkeni) Svi alkeni, posebno dialkeni, imaju povećanu reaktivnost u reakcijama oksidacije, alkilacije, polimerizacije itd. Prisustvo alkena C 5 i više u naftnim derivatima (goriva, ulja) umanjuje njihove performanse svojstva (od - za oksidaciju i smolu). Istovremeno su vrijedna sirovina za petrohemijsku sintezu u proizvodnji plastike, gume, deterdženata itd. Sadržaj nezasićenih ugljovodonika u frakcijama nafte procjenjuje se takozvanim jodnim brojem (I.N.), koji karakterizira dodatak. broja grama joda na 100 g naftnih derivata tokom njihove interakcije, posebnom tehnikom.

2. Ciklični ugljovodonici 2. 1. Cikloalkani Naftenski ugljovodonici - cikloalkani (ciklani - c - Cn. H 2 n) - su deo svih frakcija nafte, osim gasova. U prosjeku, u uljima raznih vrsta sadrže od 25 do 80% mas. Benzinske i kerozinske frakcije ulja predstavljene su uglavnom homolozima ciklopentana i cikloheksana, uglavnom sa kratkim (C 1 – C 3) alkil-supstituiranim ciklanima. Frakcije visokog ključanja sadrže pretežno policiklične homologe naftena sa dva do četiri identična ili različita prstena zglobne ili kondenzovane strukture.

2. Ciklični ugljovodonici 2. 1. Cikloalkani Raspodjela naftenskih ugljovodonika među frakcijama nafte je vrlo raznolika. Njihov sadržaj obično raste kako frakcije postaju teže i pada samo u frakcijama ulja s najvećom vrelinom. U nekim uljima nafteni su raspoređeni gotovo ravnomjerno među frakcijama. Raspodjela cikloalkana prema vrsti strukture određena je hemijskim sastavom ulja i temperaturnim granicama frakcija. Većinu ulja karakterizira prevlast mono- i biciklana nad ostalim naftenima, posebno u njihovim frakcijama niskog ključanja. Sa povećanjem tačke ključanja frakcija, udio naftena sa veliki broj ciklusa, a monociklani se kontinuirano smanjuju.

Naftenski ugljovodonici su najvišeg kvaliteta sastavni dio motorna goriva i ulja za podmazivanje. Monociklični naftenski ugljovodonici daju motornim benzinima, mlaznim i dizel gorivima visoke performanse i predstavljaju kvalitetniju sirovinu u procesima katalitičkog reforminga. Kao dio ulja za podmazivanje, nafteni pružaju malu promjenu viskoziteta s temperaturom (tj. visok indeks ulja). Sa istim brojem atoma ugljika, nafteni se, u poređenju sa alkanima, odlikuju većom gustinom i, što je posebno važno, nižom tačkom tečenja.

2. 2. Arene Aromatični ugljovodonici su areni sa empirijskom formulom Cn. Hn+2 -2 Ka (gdje je Ka broj arenskih prstenova) - nalaze se u uljima, po pravilu, u manjim količinama (15 - 50% mas.) nego alkani i cikloalkani, a predstavljeni su homolozima benzena u benzinske frakcije i derivati ​​policikličkih arena s Ka brojem do 4 ili više u srednjim frakcijama goriva i ulja.

2. 2. Arene U benzinskim frakcijama ulja identifikovani su svi teoretski mogući homolozi benzena C 6 - C 9 sa dominacijom termodinamički stabilnijih izomera sa brojem alkil supstituenata u približno sledećem omjeru: C 6: C 7 : C 8: C 9 = 1: 3 : 7: 8. Štaviše, među C 8 arenima odnos etilbenzena i količine ksilena (dimetilbenzena) je 1: 5, a među C 9 arenima propilbenzen, metil-etilbenzen i trimetilbenzen sadržani su u omjeru 1:3:5.

C 10 areni, kao i najjednostavniji hibridni ugljovodonik - indan, pronađeni su u benzinu u malim količinama. Homolozi benzena C 10 i više, naftalena, tetralina i njihovih derivata identifikovani su u kerozin-gasuljnim frakcijama ulja. U frakcijama nafte pronađeni su fenantren, antracen, piren, krizen, benzantracen, benzfenantren i brojni njihovi derivati, kao i hibridni ugljovodonici sa različitim kombinacijama benzenskih i naftenskih prstenova. .

Aromatični ugljovodonici su vrijedne komponente u motornim benzinima (sa visokim oktanskim brojem), ali su nepoželjni u mlaznim i dizel gorivima. Monociklični areni sa dugim visećim izoparafinskim lancima daju uljima za podmazivanje dobra svojstva viskozitet-temperatura. U tom smislu, policiklični areni bez bočnih lanaca su vrlo nepoželjni i moraju se ukloniti iz ulja.

Pojedinačni aromatični ugljovodonici: benzol, toluen, ksileni, etilbenzol, izopropilbenzol i naftalen su vrijedne sirovine za mnoge procese petrohemijske i organske sinteze, uključujući tako važne grane petrohemijske industrije kao što su proizvodnja sintetičke gume, plastike, sintetičkih vlakana, exploline boje i farmaceutske supstance.

4. Heteroatomska jedinjenja nafte Heteroatomska (sadrže sumpor, azot i kiseonik) i mineralna jedinjenja sadržana u svim uljima su nepoželjne komponente, zavisnost: laka ulja sa visokim sadržajem jer naglo narušavaju kvalitet dobijenih naftnih derivata, komplikuju obrade (katalizatori otrova, oprema za povećanje korozije, itd.) i zahtijevaju korištenje procesa hidrogenacije.

4. Heteroatomska jedinjenja nafte Postoji potpuno prirodna simetrija između sadržaja heteroatomskih jedinjenja i gustine ulja: laka ulja su siromašna heterospojevima i, obrnuto, teška ulja su njima bogata. Uočen je i određeni obrazac u njihovoj raspodjeli među frakcijama: heteroatomska jedinjenja su koncentrirana u frakcijama i ostacima visokog ključanja.

4. 1. Jedinjenja koja sadrže sumpor n. O količini sumpornih jedinjenja u uljima sudi se na osnovu rezultata određivanja ukupnog sadržaja sumpora, izraženog u procentima. n. Ovakva analiza je indirektna i ne daje tačnu sliku sadržaja, raspodjele po frakcijama i molekularne strukture spojeva sumpora u uljima. n. Približno se može pretpostaviti da je količina spojeva koji sadrže sumpor u ulju 10 - 12 puta veća od količine sumpora utvrđene analizom.

4. 1. Jedinjenja koja sadrže sumpor n n. Očigledno, za frakcije niskog ključanja ovaj koeficijent je nešto niži, a za visokomolekularne ostatke može doseći i do 15. n. Sumpor je najčešći heteroelement u uljima i naftnim derivatima. n. Njegov sadržaj u uljima kreće se od stotinki do 5-6% masenog udjela. , rjeđe do 14% mase.

4. 1. Jedinjenja koja sadrže sumpor n. Raspodjela sumpora među frakcijama ovisi o prirodi ulja i vrsti spojeva sumpora. n. Po pravilu, njihov sadržaj raste od niskog do visokog ključanja i dostiže maksimum u ostatku vakuumske destilacije ulja, katrana. n. U uljima su identifikovana jedinjenja koja sadrže sumpor: n 1) sledeće vrste elementarnog sumpora i vodonik sulfida nisu direktno organsko sumporna jedinjenja, već se pojavljuju kao rezultat njihovog uništenja;

4. 1. Jedinjenja koja sadrže sumpor n 2) merkaptani - tioli, koji, kao i vodonik sulfid, imaju kisela svojstva i najjaču korozivnu aktivnost; n 3) alifatski sulfidi (tioeteri) - neutralni na niskim temperaturama, ali termički nestabilni i raspadaju se pri zagrevanju iznad 130-160°C sa stvaranjem vodonik sulfida i merkaptana; n 4) mono- i policiklični sulfidi – termički najstabilniji.

4. 1. Jedinjenja koja sadrže sumpor n. Elementarni sumpor se nalazi u otopljenom stanju (do 0,1% po težini) u uljima povezanim sa naslagama krečnjaka. n. Ima jaku korozivnu aktivnost, posebno prema obojenim metalima, posebno prema bakru i njegovim legurama. n. Vodonik sulfid (H 2 S) se u sirovim naftama nalazi rjeđe iu znatno manjim količinama nego u prirodnim plinovima, plinskim kondenzatima i uljima.

4. 1. Jedinjenja koja sadrže sumpor n. Merkaptani (tioli) imaju strukturu RSH, gdje je R ugljikovodični supstituent svih vrsta (alkani, ciklani, areni, hibridi) različite molekularne težine. n. Tačka ključanja pojedinačnih alkil merkaptana C 1 - C 6 je 6 - 140 ° C na atmosferskom pritisku. n. Imaju jak neprijatan miris.

4. 1. Jedinjenja koja sadrže sumpor n. Ovo svojstvo se koristi u praksi opskrbe plinom za upozorenje na neispravnost plinovoda. n. Etil merkaptan se koristi kao odorant za kućne gasove. n. Otkriven je sljedeći obrazac: merkaptan sumpor u uljima i plinskim kondenzatima koncentriran je uglavnom u glavnim frakcijama.

Elementarni sumpor, vodonik sulfid i merkaptani, kao vrlo agresivna jedinjenja sumpora, najnepoželjnije su komponente ulja. Moraju se potpuno ukloniti u procesima prečišćavanja svih komercijalnih naftnih derivata.

n. Sulfidi (tioeteri) čine najveći dio sumpornih spojeva u gorivim frakcijama nafte (od 50 do 80% ukupnog sumpora u ovim frakcijama). n. Naftni sulfidi se dijele u dvije grupe: dialkil sulfidi (tioalkani) i ciklični dialkil sulfidi RSR" (gdje su R i R" alkil supstituenti). n. Tioalkani se nalaze uglavnom u parafinskim uljima, a ciklični - u naftenskim i naftensko-aromatičnim.

n. Tioalkani C 2 -C 7 imaju niske tačke ključanja (37 -150°C) i tokom destilacije ulja završavaju u benzinskim frakcijama. n. Kako se temperatura ključanja uljanih frakcija povećava, količina tioalkana se smanjuje, a oni praktično izostaju u frakcijama iznad 300°C. n. U nekim lakim i srednjim frakcijama ulja RSSR disulfidi su nađeni u malim količinama (manje od 15% ukupnog sumpora u ovim frakcijama) n. Zagrevanjem stvaraju sumpor, vodonik sulfid i merkaptane.

n. Monociklički sulfidi su peto- ili šesteročlani heterocikli sa atomom sumpora. n. Osim toga, u uljima su identificirani policiklički sulfidi i njihovi različiti homolozi, kao i tetra- i pentaciklički sulfidi. n. U srednjim frakcijama mnogih ulja, tiociklani preovlađuju u odnosu na dialkil sulfide. n. Među tiociklanima, monociklični sulfidi su uobičajeni. n. Prilikom destilacije ulja policiklički sulfidi uglavnom završavaju u frakcijama ulja i koncentrišu se u ostacima nafte.

n. Sva jedinjenja nafte koja sadrže sumpor, osim niskomolekularnih merkaptana, hemijski su neutralna na niskim temperaturama i po svojstvima su bliska arenima. n. Još nisu našle industrijsku primjenu zbog niske efikasnosti metoda za njihovu izolaciju od ulja. n. U ograničenim količinama sulfidi se izoluju iz srednjih (kerozinskih) frakcija nekih ulja za naknadnu oksidaciju u sulfone i sulfonske kiseline. n. Jedinjenja sumpora u uljima se trenutno ne ekstrahuju, već se uništavaju procesima hidrogenacije.

n. Nastali sumporovodik se pretvara u elementarni sumpor ili sumpornu kiselinu. n n. Istovremeno, posljednjih godina u mnogim zemljama svijeta razvijaju se i intenzivno se uvode veliki industrijski procesi za sintezu sumpornih jedinjenja sličnih jedinjenjima nafte, koja imaju veliku ekonomsku vrijednost. n. Među njima, merkaptani su od najvećeg industrijskog značaja.

n. Metil merkaptan se koristi u proizvodnji metionin proteinskog aditiva za stoku i živinu. n. Etil merkaptan je miris gorivih gasova. n. Tioli C 1 - C 4 su sirovine za sintezu agrohemikalija, koriste se za aktivaciju (sumporizaciju) nekih katalizatora u preradi nafte. n. Tioli od butil merkaptana do oktadecil merkaptana koriste se u proizvodnji aditiva za maziva i transformatorska ulja, za rezanje i hlađenje emulzija koje se koriste u hladnoj obradi metala, u proizvodnji deterdženata i sastojaka za gumene smjese. n

n. Tioli C 8 -C 16 se koriste u procesima polimerizacije gume i plastike. radikalni regulatori u proizvodnji lateksa, n. Među regulatorima polimerizacije najveća vrijednost imaju tercijarni dodecil merkaptan i normalni dodecil merkaptan. n. Merkaptani se koriste za sintezu flotacijskih reagenasa, fotografskih materijala, boja za posebne namjene, u farmakologiji, kozmetici i mnogim drugim oblastima.

n. Sulfidi služe kao komponente u sintezi boja, njihovi produkti oksidacije - sulfoksidi, sulfoni i sulfonske kiseline - koriste se kao efikasni ekstraktanti rijetkih metala i flotacijski reagensi polimetalnih ruda, plastifikatori i biološki aktivne tvari. n. Obećavajuća je upotreba sulfida i njihovih derivata kao komponenti raketnih goriva, insekticida, fungicida, herbicida, plastifikatora, kompleksnih agenasa, itd. n. Posljednjih godina naglo se povećala upotreba polifenilen sulfidnih polimera. n. Odlikuje ih dobra termička stabilnost, sposobnost održavanja odličnih mehaničkih svojstava na visokim temperaturama, odlična hemijska otpornost i kompatibilnost sa širokim spektrom punila.

n. Tvrdi premazi od polifenil sulfida lako se nanose na metal, pružajući pouzdanu zaštitu od korozije. n. Tiofen i 2-metiltiofen su efikasni uklanjači jedinjenja mangana iz motora karburatora kada se mangan ciklopentadienilkarbonil koristi kao sredstvo protiv detonacije. n. S obzirom na prisustvo značajnih resursa jedinjenja koja sadrže sumpor u uljima, problem njihove ekstrakcije i racionalne upotrebe u nacionalnoj ekonomiji je izuzetno aktuelan.

4. 2. Jedinjenja koja sadrže azot Sva ulja sadrže azot u malim količinama (manje od 1%) u obliku jedinjenja koja imaju bazična ili neutralna svojstva. Većina ih je koncentrirana u frakcijama visokog ključanja i ostacima destilacije ulja. Dušične baze se mogu izolovati iz ulja tretiranjem razblaženom sumpornom kiselinom. Njihov broj u proseku iznosi 30-40% zbira svih azotnih jedinjenja.

4. 2. Jedinjenja koja sadrže azot Azotne baze nafte su heterociklična jedinjenja sa atomom azota u jednom (ređe u dva) prstena, sa ukupnim brojem prstenova do tri. n. Oni su uglavnom homolozi piridina, kinolina i, rjeđe, akridina.

4. 2. Jedinjenja koja sadrže dušik n Neutralna dušična jedinjenja čine većinu (ponekad i do 80%) jedinjenja koja sadrže dušik u ulju. Predstavljeni su homolozima pirola, benzpirola - indola i karbazola. Sa povećanjem tačke ključanja uljnih frakcija povećava se sadržaj neutralnih jedinjenja u njima i smanjuje sadržaj bazičnih azotnih jedinjenja (tablica 5). U kiselim ekstraktima frakcija gasnog ulja pronađeni su homolozi pirolkinolina i karbazolekinolina koji sadrže dva atoma dušika, od kojih jedan ima bazičnu funkciju, a drugi neutralan.

Tabela 5. Raspodjela dušikovih jedinjenja Frakcija Ntot. ,% mas. Ulje 300 -350 0 C 350 -400 0 C 450 -500 0 C 0,64 0,04 0,15 0,49 1,03% mase, od ukupnog N N osnovno N neutralno 31 100 53 33 34 69 0 47 67

I osnovna i neutralna jedinjenja dušika su prilično termički stabilna i nemaju primjetan utjecaj na performanse naftnih derivata. Dušične baze se koriste kao dezinficijensi, inhibitori korozije, jaki rastvarači, aditivi mazivim uljima i bitumenima, antioksidansi itd. Međutim, procesi u preradi naftnih sirovina pokazuju negativna svojstva – smanjuju aktivnost katalizatora, uzrokuju katranje i tamnjenje naftnih derivata.

4. 3. Jedinjenja koja sadrže kisik Najveći dio kisika u uljima sadržan je u asfaltno-smolastim tvarima, a samo oko 10% otpada na kiseli (naftne kiseline i fenoli) i neutralni (estri, ketoni) kisik- koji sadrže spojeve. Koncentrisani su uglavnom u frakcijama visokog ključanja. Naftne kiseline (Cn. Hm. COOH) uglavnom su predstavljene ciklopentanskim i cikloheksankarboksilnim (naftenskim) kiselinama i kiselinama mešovite naftenoaromatske strukture. Identifikovani naftni fenoli uključuju fenol (C 6 H 5 OH), krezol (CH 3 C 6 H 4 OH), ksilenole ((CH 3)2 C 6 H 3 OH) i njihove derivate.

4. 3. Jedinjenja koja sadrže kiseonik Aceton, metiletil-, metilpropil-, metilizopropil-, metilbutil- i etil-izopropilketoni i neki drugi RCOR ketoni izolovani su iz benzinske frakcije nekih ulja." Pronađeni su ciklički ketoni i fluorenon. u frakcijama ulja sa srednjim i visokim ključanjem (ACOR, gdje je AC ostatak naftnih kiselina) i eterima visoke molekularne težine (R"OR) i alifatske i cikličke strukture, na primjer, kao što su benzofurani, koji se nalaze u visokovrijednim frakcije i ostaci.

U benzinskim frakcijama ulja u malim količinama nalaze se samo alifatične kiseline normalne i blago razgranate strukture. Kako se temperatura ključanja njihovih frakcija povećava, u njima se pojavljuju alifatske kiseline vrlo razgranate strukture, na primjer izoprenoidnog tipa, kao i naftenske kiseline. Potonji čine glavni udio (do 90%) svih spojeva koji sadrže kisik u srednjim i uljnim frakcijama.

n Od svih kiseonikovih jedinjenja ulja, samo su naftenske kiseline i njihove soli – naftenati, koje imaju dobra svojstva čišćenja, od industrijskog značaja. Stoga se otpad od alkalnog prečišćavanja naftnih destilata - tzv. sapun naft - koristi u proizvodnji deterdženata za tekstilnu proizvodnju.

n n Tehničke naftne kiseline (asidol), izdvojene iz kerozina i destilata lakih ulja, koriste se kao rastvarači za smole, gume i anilinske boje; za impregnaciju pragova; za vlaženje vune; u proizvodnji obojenih lakova itd. Natrijeve i kalijeve soli naftenskih kiselina služe kao demulgatori u dehidrataciji ulja. Kalcijum i aluminijum naftenati su zgušnjivači maziva, a soli kalcijuma i cinka su disperzantni aditivi za motorna ulja. Bakrene soli štite drvo i tekstil od bakterijske razgradnje.

5. Smolasto-asfaltenske supstance u uljima i naftnim ostacima CAB su složena višekomponentna, isključivo polidisperzna po molekularnoj težini, mješavina ugljovodonika visoke molekulske mase i heterospojeva, uključujući, pored ugljika i vodonika, sumpor, dušik, kisik i metale kao npr. vanadij, nikl, gvožđe, molibden, itd. n Izolacija pojedinačnih CAB-ova od ulja i čvrstog otpada je izuzetno teška. Njihova molekularna struktura još nije precizno utvrđena.

5. Smolasto-asfaltenske supstance u uljima i ostacima ulja Smolasto-asfaltenske supstance (CAB) koncentrisane su u ostacima teških ulja (HOR) - lož ulje, polukatran, bitumen, ostaci pucanja itd. Ukupni sadržaj CAB u uljima zavisi od po njihovoj vrsti i gustoći kreće se od udjela procenta do 45%, au TNO dostiže i do 70% mase.

5. Smolasto-asfaltenske supstance u uljima i naftnim ostacima Trenutni nivo znanja i sposobnosti instrumentalnih fizičko-hemijskih metoda istraživanja (npr. n-d-M metoda, difrakcija rendgenskih zraka, EPR i NMR spektroskopija, elektronska mikroskopija, rastvorljivost itd.) dozvoljavaju samo daju probabilističku predstavu o strukturnoj organizaciji, utvrde količinu kondenzovanih naftensko-aromatskih i drugih karakteristika i grade prosječne modele hipotetičkih molekula smola i asfaltena.

Na osnovu toga izdvajaju se sledeće uslovne grupe: 1) rastvorljive u niskomolekularnim (slabim) rastvaračima (izooktan, petrolej eter) - ulja i smole (malteni ili - frakcija u hemiji koksa). Smole se ekstrahuju iz maltena adsorpcionom hromatografijom (na silika gelu ili aluminijum oksidu); 2) nerastvorljiv u alkanima male molekulske mase C 5 -C 8, ali rastvorljiv u benzenu, toluenu, tetrahloridu ugljenika - asfaltenima (ili -frakciji); 3) karbeni (ili 2-farkcija) nerastvorljivi u benzinu, toluenu i ugljen-tetrahloridu, ali rastvorljivi u ugljen-disulfidu i kinolinu; 4) nerastvorljiv u bilo kojim rastvaračima - karboidi (ili 1-frakcija).

Nema karbena i karboida u uljima i izvornom teškom lož ulju (tj. nije podvrgnuto termičkom razaranju). Pojam "ulja" obično označava visokomolekularne ugljovodonike molekularne težine 300 - 500 mješovite (hibridne) strukture. Pomoću hromatografskog odvajanja, parafin-naftenski i aromatični ugljovodonici se izoluju iz frakcija nafte, uključujući lake (monociklične), srednje (biciklične) i policiklične (tri ili više ciklične). Najvažnije su smole i asfalteni, koji se često nazivaju komponentama koje stvaraju koks i stvaraju složene tehnološke probleme pri preradi čvrstog otpada.

Smole su viskozne, sjedeće tekućine ili amorfne čvrste tvari od tamno smeđe do tamno smeđe boje s gustinom od otprilike jedne ili nešto više. To su ravni kondenzovani sistemi koji sadrže pet do šest prstenova aromatične, naftenske i heterociklične strukture, povezanih alifatskim strukturama.

Asfalteni su amorfne, ali kristalne čvrste tvari tamno smeđe ili crne boje s gustoćom nešto većom od jedinice. Zagrijavanjem se ne tope, već prelaze u plastično stanje na temperaturi od oko 300°C, a na višim temperaturama se razlažu sa stvaranjem plinovitih i tekućih tvari i čvrstog ostatka – koksa. Za razliku od smola, oni formiraju prostorne, uglavnom kondenzirane, kristalne strukture. asfalteni se manifestuju osnovnim pokazateljima kao što su rastvorljivost u niskomolekularnim alkanima, odnos C:H, molekulska masa, koncentracija paramagnetnih centara i stepen aromatičnosti.

n Smole stvaraju prave otopine u uljima i destilatima goriva, a asfalteni u HFO su u koloidnom stanju. n Rastvarači za asfaltene u uljima su aromatični ugljovodonici i smole. n Zahvaljujući međumolekularnim interakcijama, asfalteni mogu formirati saradnike supramolekularnih struktura.

n Dakle, pri niskim koncentracijama u benzenu i naftalenu (manje od 2 odnosno 16%, respektivno), asfalteni su u molekularnom stanju. n Pri višim koncentracijama u rastvoru se formiraju saradnici koji se sastoje od mnogo molekula. n Upravo je sposobnost formiranja asocijacija odgovorna za neslaganje od 1-2 reda veličine u rezultatima određivanja molekularne težine asfaltena, ovisno o metodi njenog određivanja.

n Odnos smola i asfaltena u uljima i lož ulju veoma varira - (7 - 9) : 1 u ostacima direktne destilacije, (1 - 7) : 1 - u oksidisanim ostacima (bitumeni). n Karbeni i karboidi se pojavljuju u čvrstom otpadu kao rezultat termodestruktivnih procesa. n Vjeruje se da su karbeni linearni polimeri molekula asfaltena s molekulskom težinom od (100-185) hiljada, rastvorljivi samo u ugljičnom disulfidu i kinolinu. n Karboidi su umreženi trodimenzionalni polimer (kristalit), zbog čega nisu rastvorljivi ni u jednom od poznatih organskih rastvarača.

n n Svi CAB-ovi negativno utječu na kvalitetu ulja za podmazivanje (pokvare boju, povećavaju stvaranje ugljika, smanjuju mazivost, itd.) i moraju se ukloniti. Kao dio naftnog bitumena, imaju niz vrijednih tehničkih svojstava i daju im kvalitete koji im omogućavaju široku upotrebu. Glavne oblasti njihove upotrebe: putne površine, hidroizolacioni materijali, građevinarstvo, proizvodnja krovnih proizvoda, bitumensko-asfaltenskih lakova, plastike, smole, koksa, veziva za briketiranje uglja, jonoizmenjivači praha itd. U tabeli 6 prikazan je elementarni sastav nativ smole i asfalteni izolovani iz ulja sa poznatih polja u Rusiji.

Tabela 6 Elementarni sastav nativnih smola i asfaltena nekih ruskih ulja, % mas. Uljne smole CH S Asfalteni N O C H S N O Bavlin 84, 52 9, 48 2, 6 0, 69 2, 76 83, 5 7, 76 3, 78 1, 15 3, 81 -skaya 8, 70 83, 86 7 , 68 2, 02 1, 60 3, 16 9, 19 1, 76 1, 69 2, 43

6. Glavni pravci prerade nafte i gasnog kondenzata n n Tri su glavna pravca prerade nafte: 1) gorivo; 2) mazut i 3) petrohemijski ili kompleksni (gorivo-petrohemijski ili lož-ulje-petrokemijski).

6. Glavni pravci prerade ulja i plinskih kondenzata n n U smjeru goriva, ulje i plinski kondenzat se uglavnom prerađuju u motorna i kotlovska goriva. Rafinacija nafte u rafinerijama goriva može biti duboka ili plitka.

Glavni pravci prerade nafte i gasnih kondenzata n n Tehnološka šema rafinerija sa plitkom preradom odlikuje se malim brojem tehnoloških procesa i malim asortimanom naftnih derivata. Prinos motornih goriva prema ovoj shemi ne prelazi 55 - 60% težine. i ovisi uglavnom o frakcijskom sastavu prerađene naftne sirovine. Prinos kotlovskog goriva je do 30 - 35% masenog udjela.

Glavni pravci prerade nafte i gasnog kondenzata n n n Kada dubinska obrada nastoje postići što veći prinos visokokvalitetnih motornih goriva uključivanjem ostataka atmosferske i vakuumske destilacije, kao i rafinerijskih plinova, u njihovu proizvodnju. Prinos kotlovskog goriva u ovoj opciji je sveden na minimum. Dubina prerade nafte doseže do 70-90% mase.

n n Prema mazutnoj opciji prerade nafte, uz motorna goriva dobijaju se i razne vrste mazivih ulja. Za proizvodnju potonjeg obično se biraju ulja s visokim potencijalnim sadržajem uljnih frakcija, uzimajući u obzir njihovu kvalitetu.

n Petrohemijska i kompleksna prerada nafte uključuje, uz goriva i ulja, proizvodnju sirovina za petrohemiju (aromatični ugljovodonici, parafini, sirovine za pirolizu i dr.), au nekim slučajevima i proizvodnju komercijalnih proizvoda petrohemijske sinteze.

n Izbor određenog pravca, odnosno šema prerade naftnih sirovina i asortimana proizvedenih naftnih derivata determinisan je prvenstveno kvalitetom nafte, njenim pojedinačnim gorivnim i naftnim frakcijama, zahtevima za kvalitetom komercijalnih naftnih derivata, kao i kao potrebe datog ekonomskog regiona za njih.

n Industrija prerade nafte je grana teške industrije koja uključuje rafinaciju nafte i plinskih kondenzata i proizvodnju visokokvalitetnih komercijalnih naftnih derivata: motornih i energetskih goriva, ulja za podmazivanje, bitumena, petrolej koksa, parafina, rastvarača, elementarnog sumpora, termalno plinsko ulje, petrohemijske sirovine i roba široke potrošnje.

n Industrijska prerada kondenzata nafte i gasa u savremenim rafinerijama (rafinerijama) nafte odvija se kroz složenu višestepenu fizičku i hemijsku preradu u pojedinačnim ili kombinovanim velikim tehnološkim procesima (instalacije, radionice) za proizvodnju različitih komponenti ili asortimana komercijalnih naftnih derivata.

Klasifikacija procesa za preradu nafte, gasnih kondenzata i gasova n n Rafinerijski tehnološki procesi se obično klasifikuju u sledeće dve grupe: fizičke i hemijske. 1. Fizički (transfer mase) procesi postižu razdvajanje nafte na sastavne komponente (gorivo i frakcije nafte) bez hemijskih transformacija i uklanjanje (ekstrakciju) iz frakcija nafte, naftnih ostataka, naftnih frakcija, gasnih kondenzata i gasova nepoželjnih komponenti ( policiklički aromatični ugljovodonici, asfalteni, vatrostalni parafini), jedinjenja bez ugljovodonika.

n n n Fizički procesi prema vrsti prijenosa mase mogu se podijeliti na sljedeće tipove: 1. 1 gravitacijske električne jedinice za odsoljavanje (EDU); 1. 2 - atmosfersko-cevna rektifikaciona, atmosfersko-vakumska cevasta, gasna frakcionaciona postrojenja (AT, ABT, HFC, itd.);

n n n 1. 3 - ekstrakcija (desfaltiranje, selektivno prečišćavanje, deparatizacija kristalizacijom); 1. 4 - adsorpcija (deparatizacija zeolita, čišćenje kontakta); 1. 5 - jedinice za frakcionisanje apsorpcionog gasa (AGFU, prečišćavanje od H 2 S, CO 2).

n n 2. U hemijskim procesima, rafinacija naftnih sirovina se vrši putem hemijskih transformacija kako bi se dobili novi proizvodi koji nisu sadržani u originalnim sirovinama. Hemijski procesi koji se koriste u savremenim rafinerijama dijele se na: 2. 1 - termičke; 2. 2 - katalitički.

n n Toplotni procesi prema vrsti hemijskih reakcija koje nastaju mogu se podeliti na sledeće tipove: 2. 1. 1 - termički destruktivni (termičko pucanje, visbreking, koksovanje, piroliza, pečenje, proizvodnja čađe, itd.); 2. 1. 2 - termalno-oksidativni (proizvodnja bitumena, gasifikacija koksa, uglja i dr.). U termodestruktivnim procesima nastaju pretežno reakcije raspadanja (pucanja) molekula sirovine u niskomolekularne, kao i reakcije kondenzacije sa stvaranjem proizvoda visoke molekulske mase, kao što su koks, smola i dr.

n n n Katalitički procesi prema vrsti katalize se mogu klasifikovati u sledeće tipove: 2. 2. 1 - heterolitički, koji se odvijaju mehanizmom kisele katalize (katalitičko krekiranje, alkilacija, polimerizacija, proizvodnja estera itd.); 2. 2. 2 - hemolitički, koji se odvija kroz mehanizam redoks (elektronske) katalize (proizvodnja vodonika i sinteza gasova, metanola, elementarnog sumpora);

n 2. 2. 3 - hidrokatalitička, koja se odvija mehanizmom bifunkcionalne (kompleksne) katalize (hidrotretman, hidrodesulfurizacija, hidrokreking, katalitički reforming, izomerizacija, hidrodearomatizacija, selektivna hidrodeparatizacija, itd.).

Glavne faze prerade nafte n n n Od trenutka kada nafta i naftni proizvodi dobijeni iz nje stignu u rafineriju nafte, prolaze kroz sljedeće glavne faze: 1. Priprema nafte za preradu 2. Primarna rafinacija nafte 3. Sekundarna prerada nafte 4. Prečišćavanje naftnih derivata

Priprema ulja za rafinaciju Kako bi se osigurale visoke performanse postrojenja za preradu nafte, potrebno ih je snabdjeti uljem sa udjelom soli ne većim od 6 g/l i vodom od 0,2%. Zbog toga je nafta koja ulazi u rafineriju podvrgnuta dodatnoj dehidraciji i odsoljavanju.

Priprema ulja za rafinaciju Svrha – uklanjanje soli i vode iz nafte prije nego što se preda na rafinaciju. Učinkovito odsoljavanje može značajno smanjiti koroziju procesne opreme u postrojenjima za preradu nafte, spriječiti deaktivaciju katalizatora i poboljšati kvalitetu goriva, naftnog koksa, bitumena i drugih proizvoda.

Sirovine i proizvodi. Sirovina je ulje koje sadrži vodu i soli. Proizvodi – osoljeno i dehidrirano ulje koje sadrži 3-4 mg/l soli i do 0,1% mas. vode. Ovaj naknadni tretman se izvodi u električnim jedinicama za odsoljavanje ELOU

Rice. 24. Šematski dijagram postrojenja za električnu desalinizaciju; 1, 5 - pumpa; 2 - grijač; 3 - taložnik; 4 - električni dehidrator prve faze; 6 - drugi stepen električni dehidrator I - sirova nafta; II-demulgator; III - ispuštanje vode; IV - snabdijevanje alkalnom vodom; V - desaljeno i dehidrirano ulje.

PRIMARNA PRERADA ULJA Prerada nafte počinje njenom destilacijom. Tokom destilacije, povećanjem temperature, iz nafte se oslobađaju ugljovodonici koji ključaju u različitim temperaturnim rasponima.

1. Atmosferska i vakuum destilacija ulja Svrha – razdvajanje ulja na frakcije za naknadnu preradu ili upotrebu kao komercijalni proizvod. Destilacija ulja se vrši pomoću atmosferskih cjevastih (AT) i atmosfersko-vakumskih cjevastih (AVT) jedinica. AT i AVT jedinice se često kombinuju sa jedinicama za odsoljavanje za preradu benzina. ulje i sekundarno

1. Atmosferska i vakuum destilacija nafte Sirovine i proizvodi. Sirovina je ulje desoljeno u ELOU jedinicama i jedinicama. Biljni proizvodi: n ugljovodonični gas – uklanja se iz postrojenja u gasovitom i tečnom (stabilizacione glave) obliku, šalje se na dalju preradu u postrojenja za frakcionisanje gasa, koristi se kao gorivo za peći rafinerije nafte;

n n n frakcija benzina - ključa u rasponu od 50 -180°C, koristi se kao komponenta komercijalnog motornog benzina, sirovina za jedinice katalitičkog reforminga i pirolize; podvrgava se sekundarnoj destilaciji kako bi se dobile uske frakcije; kerozinska frakcija - isparava u rasponu od 120 -315 °C, koristi se kao gorivo za mlazne i traktorske karburatorske motore, za rasvjetu, kao sirovina za jedinice za hidrotretman; dizelska frakcija (atmosfersko plinsko ulje) – ključa u rasponu od 180 -360°C, koristi se kao gorivo za dizel motore i sirovina za jedinice za hidrotretman;

n n n lož ulje - ostatak atmosferske destilacije - ključa iznad 350°C, koristi se kao kotlovsko gorivo ili sirovina za jedinice za hidrotretman i termički kreking; vakuumski destilati (vakumska gasna ulja) – ključaju se u opsegu od 350 -500°C, koriste se kao sirovine za katalitički kreking i hidrokreking; u rafineriji sa shemom prerade nafte dobije se nekoliko (2-3) vakuum destilata; Katran je ostatak atmosfersko-vakum destilacije nafte, kipi na temperaturama iznad 500°C, a koristi se kao sirovina za termički krekiranje, koksovanje i postrojenja za proizvodnju bitumena i ulja.

Da bi se dobile ove frakcije, koristi se proces koji se naziva rektifikacija, koja se izvodi u destilacionoj koloni. Destilacioni stub je vertikalni cilindrični aparat visine 20–30 m i prečnika 2–4 ​​m. Unutrašnjost kolone je podeljena na zasebne pregrade velikim brojem horizontalnih diskova, koji imaju rupe za prolaz ulje i tečne pare kroz njih.

2. Sekundarna destilacija benzina Svrha - razdvajanje frakcija dobijenih primarnom destilacijom na uže rezove, od kojih se svaki koristi za svoju svrhu. U rafineriji se sekundarnoj destilaciji podvrgavaju široka benzinska frakcija, dizel frakcija (prilikom prijema sirovina iz jedinice za ekstrakciju adsorpcionog parafina), naftne frakcije, slak itd. Proces se odvija u zasebnim postrojenjima ili blokovima koji su sastavni dio AT i AVT instalacija.

Sirovine i proizvodi. Sirovina je široka benzinska frakcija n. k. – 180°S. Proizvodi: n frakcija n. temperatura – 62°S – koristi se kao komponenta komercijalnog motornog benzina, sirovina za jedinice za izomerizaciju; n frakcija 62 -85°C – sirovina za jedinice katalitičkog reforminga koje proizvode benzol;

frakcija 85 -105°C – sirovina za jedinice katalitičkog reforminga koje proizvode toluen; n frakcija 105 -140°C – sirovina za jedinice katalitičkog reforminga koje proizvode ksilene; n frakcija 140 -180°C – komponenta komercijalnog benzina i kerozina, sirovina za katalitički reforming i jedinice za hidrotretman kerozina.

Transkript

1 Ministarstvo prosvjete i nauke Ruska Federacija Država obrazovne ustanove visoko stručno obrazovanje "Ufa State Petroleum Technical University" Studentska biblioteka USPTU KRATKI KURS PREDAVANJA IZ DISCIPLINE "HEMIJA NAFTE I GASA" Pod opštim uredništvom profesora S.S. Zlotskog i vanrednog profesora L.N. Zorina Ufa 2011

2 UDK 54 (0.75.8) BBK 24.1 K93 Odobreno od strane Uredničkog i izdavačkog vijeća USPTU kao nastavno sredstvo Autori: O.F. Bulatova, S.S. Zlotsky, L.N. Zorina, N.N. Mihajlova, M.N. ..Zzarov, L.I.Zzarov, Yu.I. , L.G.Sergeeva, F.B.Shevlyakov, I.N.Siraeva Recenzenti: direktor Instituta za preradu nafte, doktor tehničkih nauka, profesor E.G. Telyashev Viši predavač Katedra za "hemiju" Sterlitamak State Pedagogical Academy of Sterlitamak, Muzičko-pedagoška akademija, T3. predavanja iz discipline "Hemija nafte i gasa" / O.F.Bulatova i dr.; pod generalom ed. S.S. Zlotsky i L. N. Zorina - Ufa: Izdavačka kuća USPTU, str. ISBN Date su kratke beleške sa predavanja iz discipline „Hemija nafte i gasa“. Sadržaj predavanja odgovara državnim obrazovnim standardima. Kratki kurs predavanja odražava modularni princip obuke, ukazuje na sadržaj laboratorijske nastave i daje listu referenci za dodatno proučavanje gradiva. Kratki kurs Predavanja su namenjena studentima nehemijskih specijalnosti smera „Inženjering nafte i gasa“ u redovnom i vanrednom obliku studija. UDK 54 (0.75.8) BBK24.1 ISBN Državni naftni tehnički univerzitet Ufa, 2011 Autorski tim, 2011.

3 3 SADRŽAJ Uvod 4 Sadržaj discipline „Hemija nafte i gasa“ za studente nehemijskih specijalnosti: ST, GT, MT, BST, BMT, GB, GG 6 Predavanje 1. Opšte karakteristike nafte i gasa 9 Predavanje 2. Fizička svojstva ulja 12 Predavanje 3 Metode odvajanja ugljovodonika i određivanje sastava nafte i gasa 15 Predavanje 4. Alkani sadržani u uljima i gasovima 18 Predavanje 5. Cikloalkani sadržani u uljima 21 Predavanje 6. Aromatični ugljovodonici sadržani u ulju724c Predavanje Alkeni, alkadieni, alkini koji nastaju prilikom prerade nafte 27 Predavanje 8. Jedinjenja koja sadrže kiseonik u uljima 30 Predavanje 9. Jedinjenja sumpora i azota sadržana u uljima 33 Predavanje 10. Smole, asfalteni sadržani u uljima prerade ulja 36 Predavanje 1 Osnove ulja 31. Predavanje 12. Termokatalitičke transformacije naftnih ugljovodonika 42 Predavanje 13. Oksidacija ugljovodonika. Glavni petrokemijski proizvodi koji sadrže kiseonik. 45 Predavanje 14. Metode prečišćavanja nafte, gasa i naftnih derivata 48 Test pitanja 51 Lista preporučene literature 52

4 4 UVOD Relativno nedavno (od 2001. godine) disciplina „Hemija nafte i gasa“ je uvrštena u nastavni plan i program studenata koji studiraju na smeru „Nafta i gasna tehnika“. To je potpuno opravdano i opravdano, jer se od visokokvalifikovanih stručnjaka, budućih odgovornih rukovodilaca gorivnog i energetskog kompleksa, traži da posjeduju informacije i pouzdano razumiju fizičke i fizičko-hemijske aspekte naftne industrije, uključujući proizvodnju i upotrebu ciljani krajnji proizvodi i materijali na bazi ugljikovodičnih sirovina. Treba istaći da je naziv ove discipline „Hemija nafte i gasa“ donekle zastareo i da je sada u nomenklaturi VKS zamenjen opštijim i potpunijim „Petrohemija“. U stvari, sadržaj kursa uključuje pitanja vezana za hemiju i naftnu tehnologiju u širem smislu: fizička hemija rezervoara; tehnička i primijenjena hemija bušenja; priprema, transport i skladištenje ugljikovodičnih sirovina i dr. Treba napomenuti da klasičnom kursu „Hemija nafte i gasa” - „Petrohemija” prethode specijalne discipline kao što su „Hemija”, „Organska hemija”, „Analitička hemija”, „Fizička koloidna hemija”. Studenti nafte i gasa u svom prtljagu imaju samo osnovni predmet “Opšta i neorganska hemija” u kojem se vrlo površno govori o organskim jedinjenjima i naftnim ugljovodonicima. S tim u vezi, nastavni materijal iz discipline „Hemija nafte i gasa“ je namenjen studentima koji nemaju detaljna hemijska znanja. Kratki kurs predavanja, uz posebna pitanja, sadrži opšte obrazovne podatke (nomenklaturu, fizičko-hemijske karakteristike i karakteristike najčešćih ugljovodonika itd.). Ovaj priručnik, koji je pripremio tim nastavnika sa Katedre za opštu i analitičku hemiju, ima za cilj da olakša i pojednostavi razumevanje fizičkih, hemijskih i hemijsko-tehnoloških aspekata predmeta „Hemija nafte i gasa” - „Petrohemija” za studenti nehemijskih specijalnosti. Sažetak svakog od 14 predavanja uključuje osnovne odredbe, termine, formule i definicije. Data su testna pitanja i data su 2 4 izvora, gdje je detaljnije i detaljnije predstavljen ovaj dio. Postoji proširena lista preporučene obrazovne literature i navedena su glavna pitanja koja se predaju na test ili ispit. Ovaj priručnik ne zamjenjuje postojeće udžbenike i radionice, već, naprotiv, pruža detaljnije i detaljnije upoznavanje i proučavanje dijelova programa iz osnovnih udžbenika. Istovremeno, jednostavnost i dostupnost udžbenika, po našem mišljenju, omogućava studentima da se unaprijed upoznaju sa temama i sadržajem predavanja, bolje zamisle okvire predmeta i međusobno povežu pojedine dijelove programa. Autori su vodeći nastavnici katedre u kratkom, apstraktnom obliku

5 5 sumirao i sistematizovao glavne parametre, ciljeve i zadatke svakog predavanja. Ovo omogućava studentima da minimiziraju izgubljeno vrijeme i koncentrišu se na ključna pitanja i odredbe ove discipline. Vjerujemo da će priručnik biti koristan i zanimljiv svim studentima, bez izuzetka, koji studiraju disciplinu „Hemija nafte i plina“ na 1. godini, a da će biti tražen i kod mladih nastavnika početnika i istraživača za pripremu za predavanja, laboratorijske i praktične nastave. Ovaj priručnik preporučujemo nastavnicima, nastavnicima srednjih škola, tehničkih škola, fakulteta, kao i srednjoškolcima zainteresovanim za dubinsko proučavanje hemije nafte i gasa.

6 Sadržaj discipline „Hemija nafte i gasa“ za studente nehemijskih specijalnosti: ST, GT, MT, BST, BMT, GB, GG Učionička nastava: predavanja-28 časova, laboratorijska nastava-24 časa RGR (domaći zadatak ili testovi) -3, test - 0, ispit 1 Tema Pitanja koja se proučavaju na predavanju Broj predavanja nema priručnika Sadržaj laboratorijske nastave RGR kontrolne tačke 1 Modul 1 “Sastav i opšta svojstva ulja” Predavanja-6 sati, praktična nastava-0 sati, laboratorijske nastave-4 Dio 1.1 Nafta i gas kako prirodni objekti energija i sirovine za predavanje 1 prerada. Hipoteze o porijeklu nafte. Elementarni i grupni sastav ulja. Klasifikacija ulja 1.2 Fizička svojstva ulja. Gustina, molekulska težina, Predavanje 2 viskozitet, tačka stinjavanja, tačka zamućenja, kristalizacija. Karakteristike opasnosti od požara ulja i gasova, tačka paljenja, paljenje, samozapaljenje, granice eksplozije. Oktanski i cetanski brojevi 1.3 Metode odvajanja nafte i gasa: destilacija, rektifikacija, Predavanje 3 1.2 Određivanje grupnog sastava ulja i naftnih derivata. metode ekstrakcije, apsorpcije, adsorpcije, kristalizacije, difuzije. Kromatografske metode za odvajanje i analizu nafte i plina Voda u naftnim derivatima. Metode za određivanje sastava nafte i gasa. Primarna destilacija nafte 2 Modul 2 “Ugljovodonici nafte i gasa” Predavanja-8 sati, praktična nastava-0 sati, laboratorijska nastava-8 sati, 2.1 Alkani nafte i gasa. Sastav i struktura. Fizičko-hemijsko predavanje 4 svojstva alkana. Parafini i cerezini i njihov utjecaj na procese proizvodnje nafte 2.2 Cikloalkani nafte. Sastav i struktura. Obrasci njihove distribucije po frakcijama nafte Predavanje 5. Fizička i hemijska svojstva RGR-0 RGR-0 3 Sastav, nomenklatura i hemijska svojstva organskih jedinjenja nafte i gasa. Alkanski ugljovodonici 4 Sastav, nomenklatura i hemijska svojstva organskih jedinjenja nafte i gasa. Naftenski ugljovodonici 6 6

7 7 7 Tema Pitanja koja se proučavaju na predavanju Broj predavanja prema priručniku 2.3 Arene. Sastav, raspodjela po frakcijama ulja. Struktura, fizička i hemijska svojstva. Pravila orijentacije u reakcijama elektrofilne supstitucije u aromatičnom prstenu. Primena arena u organskoj sintezi Predavanje 6 Sadržaj laboratorijske nastave 5 Sastav, nomenklatura i hemijska svojstva organskih jedinjenja nafte i gasa. Aromatični ugljovodonici 2.4 Alkeni, dieni i alkini nastali tokom prerade nafte. Predavanje 7 6 Sastav, nomenklatura i hemikalije Izolacija i svojstva, upotreba u petrohemijskoj sintezi svojstava organskih jedinjenja nafte i gasa. Nezasićeni ugljovodonici 3 Modul 3 “Heteroatomska i neugljovodonična jedinjenja nafte” Predavanja - 6 sati, laboratorijske nastave - 4 sata, RGR Jedinjenja koja sadrže kiseonik. Naftne kiseline i fenoli. Fizičko-hemijska svojstva naftnih kiselina, kiselinski broj. Utjecaj spojeva koji sadrže kisik na procese proizvodnje nafte i svojstva naftnih derivata Predavanje Jedinjenja sumpora. Glavne vrste jedinjenja sumpora, njihova distribucija među frakcijama nafte. Fizička i hemijska svojstva jedinjenja sumpora. Njihov utjecaj na procese proizvodnje nafte i svojstva naftnih derivata, porijeklo jedinjenja sumpora u nafti. 3.3 Jedinjenja dušika. Sadržaj dušika u uljima i uljnim frakcijama. Azotne baze, neutralna jedinjenja, porfirini. Utjecaj jedinjenja dušika na procese proizvodnje nafte i kvalitetu naftnih derivata 3.4 Predavanje 9 Smole, asfalteni. Sastav, struktura, svojstva. Izolacija smola i Predavanje 10 naftni asfalteni. Utjecaj smola i asfaltena na procese proizvodnje i prerade nafte. Neorganske komponente ulja. Osnovni metali koji se nalaze u uljima, njihov uticaj na procese proizvodnje i prerade nafte 7 Sastav, nomenklatura i hemijska svojstva organskih jedinjenja nafte i gasa. Jedinjenja koja sadrže kiseonik 8 Sastav, nomenklatura i hemijska svojstva organskih jedinjenja nafte i gasa. Jedinjenja koja sadrže sumpor RGR kontrolne tačke 8 Sastav, nomenklatura i hemijska svojstva organskih jedinjenja Nomenklatura KR-1. odnosima nafte i gasa. Jedinjenja nafte i gasnih ugljovodonika koji sadrže azot KR-2 Hemijska svojstva ugljovodonika nafte i gasa

8 8 Tema Naziv predmeta na predavanju Broj predavanja u priručniku 8 Sadržaj laboratorijske nastave RGR kontrolne tačke 4 Modul 4 “Procesi pripreme i prerade nafte i gasa” Predavanja - 8 sati, praktična nastava - 0 sati, laboratorijska nastava - 8 sati, RGR Osnove prerade nafte. Termički kreking, piroliza, koksovanje. Dehidrogenacija, ciklizacija, aromatizacija 4.2. Termokatalitičke transformacije naftnih ugljovodonika. Kataliza i katalizatori. Katalitičko kreking, katalitičko reformiranje. Hemijske osnove procesa, katalizatori, industrijske primjene 4.3 Oksidacija naftnih ugljovodonika i njihovih derivata. Glavni petrokemijski proizvodi koji sadrže kiseonik 4.4 Metode prečišćavanja nafte, gasa i naftnih derivata. Hidrogenacija i hidrodesulfurizacija Predavanje 11 9.10 Termičke transformacije naftnih ugljovodonika. Hemija termičkog krekinga alkana, alkena, cikloalkana i aromatičnih ugljovodonika. Predavanje 12 Termokatalitičke transformacije naftnih ugljovodonika. Hemija katalitičkog krekinga alkana, alkena, cikloalkana i aromatičnih ugljovodonika. Predavanje 13 Predavanje 14 DZ-1. Osnove prerade nafte

9 9 Predavanje 1. Opšte karakteristike nafte i gasa M.N.Nazarov Ključne reči: izvori energije, sirovine za proizvodnju, hipoteze o poreklu, elementarni sastav, klasifikacija. Nafta je složena mješavina ugljikovodika i organskih spojeva sumpora, dušika i kisika. Trenutno su nafta i gas glavni izvori energije u većini zemalja svijeta. U Rusiji je kompleks goriva i energije jedan od temelja ekonomije. Od nafte se proizvode benzin, kerozin, dizel, mlazno i ​​druge vrste goriva. Druga važna oblast je upotreba nafte i gasa kao sirovina za proizvodnju širokog spektra proizvoda iz petrohemijske, građevinske i drugih industrija: polimernih materijala, plastike, sintetičkih vlakana i gume, maziva i specijalnih ulja, deterdženata, lakova, boje, rastvarači, bitumen, koks i mnogi drugi. U tom smislu, nafta i plin su danas nezamjenjivi prirodni objekti. Najvažniji zadaci industrije prerade nafte su povećanje dubine prerade nafte i poboljšanje kvaliteta naftnih derivata. Nafta i gas su glavna izvozna roba i glavni izvor prihoda ruske privrede. Hipoteze o poreklu nafte 1) neorganska 2) kosmička 3) organska Autor jedne od neorganskih teorija je D.I.Mendeljejev. Prema ovoj teoriji, prva organska jedinjenja nastala su kao rezultat interakcije metalnih karbida koji se nalaze u Zemljinom jezgru sa vodom koja je prodirala kroz pukotine: CaC 2 + 2H 2 O Ca(OH) 2 + C 2 H 2 Al 4 C H 2 O 4A1(OH) 3 + 3CH 4 Pod uticajem visokih temperatura, ugljovodonici i voda su isparili, podigli se do spoljašnjih delova Zemlje i kondenzovali u visoko propusnim sedimentnim stenama. Prema kosmičkoj teoriji, nafta je nastala od ugljenika i vodonika tokom formiranja Zemlje. Kako je temperatura planete opadala, ugljovodonici su se apsorbovali i kondenzovali u zemljinoj kori. Najrasprostranjenija je organska teorija. Njegova suština je da je nafta proizvod razgradnje biljnih i životinjskih ostataka, taloženih u početku u obliku morskog mulja.

10 10 Glavni organski materijal za naftu su biljni i životinjski mikroorganizmi koji se razvijaju u hidrosferi. Mrtvi ostaci takvih organizama nakupljaju se na dnu uvala. Istovremeno se u more unose razne mineralne tvari. Organski materijal se na kraju skuplja na dnu rezervoara i postepeno tone sve dublje i dublje. Gornji sloj takvog mulja naziva se pelogen, a djelomično pretvoreni mulj u svojoj većoj debljini naziva se sapropel. Prema modernim konceptima, organska materija zakopana u morskom mulju je izvorna supstanca ulja. U takozvani sapropelit kaustobioliti spadaju i škriljci, sapropelitni ugljevi itd. Treset, mrki ugalj, kameni ugalj, antracit su humusni kaustobioliti (humusni ostaci kopnene vegetacije). Razlaganje mrtvih biljnih i životinjskih organizama u morskom mulju pod uticajem O 2 i bakterija dovodi do stvaranja: 1) tečnih i gasovitih proizvoda; 2) sedimenti otporni na hemijska i baktericidna dejstva. Ovi sedimenti se postepeno akumuliraju u sedimentnim slojevima. Po svojoj hemijskoj prirodi, oni su mješavina proizvoda transformacije proteina. Daljnje transformacije ovog početnog organskog materijala u naftu odvijaju se u odsustvu O 2. Formiranje nafte je veoma spor proces koji se odvija milionima godina pod uticajem povišene temperature (C), povišenog pritiska (atm) i biohemijskog dejstva. aktivnost mikroorganizama. Elementarni sastav ulja. Glavni elementi koji čine ulje su C i H. Sadržaj C se kreće od 82-87%, H%, S-0,1-5%. Sadržaj N i O u većini ulja ne prelazi desetine procenta. Nafta se prvenstveno sastoji od mješavine metana (alkan), naftenskih (cikloalkan) i aromatičnih ugljovodonika. Osim toga, ulja sadrže kisik, sumpor i dušikove spojeve. Kiseonička jedinjenja ulja uključuju naftenske kiseline, fenole i asfaltno smole. Jedinjenja sumpora su H 2 S, merkaptani, sulfidi, tiofeni, tiofani, jedinjenja azota homolozi piridina, hidropiridina i hidrohinolina. Komponente ulja takođe uključuju gasove, vodu i mineralne soli rastvorene u njemu. Sadržaj gasova (C 1 -C 4) u ulju kreće se od desetina do 4%, H 2 O od 0,5 do 10% i više, mineralnih soli od 0,1 do 4000 mg/l i više. Osim toga, minerali se nalaze u uljima u obliku otopina soli organskih kiselina, u složenim spojevima itd. Sastav mineralnih komponenti određen je u pepelu koji se dobija pri sagorevanju ulja. Sadržaj pepela ne prelazi desetine procenta, računajući po N. U pepelu je pronađeno do 20 različitih elemenata (Ca, Fe, Si, Zn, Cu, Al, Mo, Ni, V, Na, Sn, Ti, Mn, Sr, Pb, Co, Ag, Ba, Cr, itd.), čiji se sadržaj kreće od do %.

11 11 Teži dio ulja sadrži smolaste asfaltenske tvari. Ovo je složena mješavina jedinjenja najveće molekularne težine, koja su heteroorganska jedinjenja sa složenom hibridnom strukturom, uključujući sumpor, kisik, dušik i neke metale. Mlada ulja s visokim sadržajem aromatičnih spojeva najbogatija su smolasto-asfaltenskim tvarima. Klasifikacija ulja Ulja se mogu klasifikovati po sadržaju ugljovodonika različite strukture (hemijska klasifikacija), po sadržaju sumpora i po kvalitetu dobijenih naftnih derivata (tehnološka klasifikacija). Hemijska klasifikacija ulja zasniva se na grupnom sastavu ugljikovodika frakcije koja ključa unutar C. U zavisnosti od prevlasti ugljovodonika bilo koje klase (iznad 50%) u ovoj frakciji, ulja se dijele na 3 glavna tipa: metan ( M), naftenski (N), aromatični (A). Kada ova frakcija sadrži više od 25% ugljovodonika drugih klasa nafte, dijele se na mješovite vrste: metanonaftenske (M-N), naftenometanske (N-M), aromatično-konaftenske (A-N), naftenoaromatske (NA) itd. Prema tehnološkoj klasifikaciji ulja, u zavisnosti od sadržaja sumpora u njemu, dele se u 3 klase: 1) sa niskim sadržajem sumpora, sa sadržajem S od 0 do 0,5%; 2) sumporni, sa sadržajem S od 0,5 do 2%; 3) sa visokim sadržajem sumpora, sa sadržajem S većim od 2%. Osim toga, ulja se dijele na tipove na osnovu prinosa lakih frakcija destiliranih do C; grupe na osnovu potencijalnog sadržaja baznog ulja; podgrupe prema indeksu viskoznosti baznih ulja; vrste - prema sadržaju parafina u ulju. Test pitanja 1 Nafta i gas kao izvori energije i sirovina za preradu. 2 Hipoteze o porijeklu nafte. 3 Elementarni i grupni sastav ulja. 4 Vrste klasifikacije ulja. Spisak preporučene literature 1 Syrkin A.M., Movsumzade E.M. Osnove hemije nafte i gasa. - Ufa: Izdavačka kuća USNTU, C Ryabov V.D. Hemija nafte i gasa - M.: Izdavačka kuća FORUM, C. Virzhichinskaya S.V., Digurov N.G., Siyushin S.A. Hemija i tehnologija nafte i gasa: udžbenik. priručnik.- M.: Izdavačka kuća "FORUM", str.6-11,

12 12 Predavanje 2. Fizička svojstva ulja M.N. Nazarov Ključne reči: gustina, molekulska masa, viskozitet, tačka stinjavanja, zamućenost, kristalizacija, tačka paljenja, paljenje, samozapaljenje, granice eksplozije, oktanski i cetanski broj. Fizička svojstva ulja i njihovih frakcija zavise od njihovog hemijskog sastava, strukture i odnosa pojedinih komponenti. Budući da se ulje i njegove frakcije sastoje od velikog broja različitih tvari, njihova svojstva mogu se izraziti samo prosječnim karakteristikama. Praktične potrebe dovele su do potrebe da se nafta i njene frakcije karakterišu korišćenjem značajnog broja indikatora. Gustina (ρ) je vrijednost definirana kao omjer mase tvari i zauzete zapremine (kg/m3). Relativna gustina (ρ 20 4) - odnos gustine dotične supstance i gustine standardne supstance (najčešće vode na 4 0 C). Tipično, određivanje gustine se vrši na 20 0 C - u Rusiji, 15,56 0 C (60 0 F) - u SAD-u i Engleskoj. Ako se određivanje gustine vrši pri bilo kojoj drugoj vrijednosti temperature, tada se koristi korekcija (γ): p 20 4 = p t 4 + γ(t - 20), gdje je γ koeficijent volumetrijskog širenja (referentna informacija); t je temperatura na kojoj je određena gustina. U prosjeku, relativna gustina ulja kreće se od 0,82 do 0,90. Tipično, gustoća opada s povećanjem temperature i raste s povećanjem geološke starosti i dubine pojave nafte. Gustoća parafina je manja od gustine arena. Sadržaj lakih frakcija u ulju utječe na gustinu više od sadržaja smole. Razlika u gustoći između lakih i srednjih frakcija je značajnija nego između srednjih i teških (smole). Viskoznost je svojstvo tečnosti (gasova) da se odupru kretanju jednog dela tečnosti u odnosu na drugi. Postoje dinamički (Pa s); kinematička (m 2 /s); uslovni viskozitet. Dinamička viskoznost (ν) je otpor tekućine kada se dva njena sloja površine od 1 m 2 svaki, smještena na udaljenosti od 1 m, kreću jedan u odnosu na drugi brzinom od 1 m/s, pod uticajem primenjene sile od 1 N. Recipročna vrijednost dinamičke viskoznosti naziva se fluidnost (φ). Kinematički viskozitet (η) jednak je omjeru dinamičke viskoznosti i gustoće tekućine na temperaturi određivanja. Uslovni viskozitet je vrijednost koja se izražava omjerom vremena protoka određenog volumena naftnog proizvoda i vode iz standardnog uređaja (viskozimetra). Viskoznost značajno zavisi od

13 13 temperatura - kako temperatura raste, viskoznost se smanjuje, tako da je uvijek naznačena temperatura na kojoj je mjerenje obavljeno. Normalni alkani imaju najravniju krivulju viskozitet-temperatura, a areni najstrmiju. Viskoznost razgranatih alkana je nešto veća od viskoznosti njihovih izomera normalne strukture i malo se mijenja sa smanjenjem temperature. Prisustvo cikličkih fragmenata u molekulama ugljikovodika povećava viskozitet i njegovu promjenu s temperaturom. Viskoznost alkana ima najniže vrijednosti. Molekularna masa je najvažnija fizičko-hemijska karakteristika supstance. Odnosi se na tačku ključanja i dio je kombinovanih indikatora. Molekularna težina sirovih ulja je u rasponu od g/mol. Molekularna težina frakcija raste sa povećanjem tačke ključanja. Molekularna masa naftnih derivata određuje se različitim metodama: krioskopskim; ebulioskopski; osmometrijski. Koriste se i empirijske formule u kojima je molekulska težina povezana s drugim karakteristikama. Najčešća empirijska formula je Voinovova formula: Mcp = a + bt cp + ct 2 cp, gdje su a, b, c konstante za svaku klasu ugljikovodika. Za alkane ima oblik Mcp = .3t cp + 0.001t 2 cp. Tačka stinjavanja, tačka zamućenja i tačka kristalizacije. Stvrdnjavanje naftnih derivata ili taloženje pojedinih komponenti tokom hlađenja je krajnje nepoželjno. Temperatura kristalizacije je temperatura na kojoj se formiraju centri kristalizacije u jednoj ili više tačaka zapremine, koji rastu usled kristalizacije materijala na njima od okruženje. Kristalizacija je praćena zamućenjem. Tačka zamućenja je temperatura na kojoj se pojavljuju "oblaci" malih kristala. Tačkom tečenja se smatra temperatura na kojoj frakcija ohlađena u epruveti ne mijenja svoj nivo kada je epruveta nagnuta Karakteristike opasnosti od požara Tačka paljenja je minimalna temperatura na kojoj pare naftnog proizvoda formiraju smjesu sa zrakom koji može nakratko stvoriti plamen kada se u njega unese vanjski izvor paljenja. Bljesak je slaba eksplozija koja je moguća unutar strogo definiranih granica koncentracije u mješavini ugljovodonika i zraka. Gornju granicu eksplozivnosti karakterizira maksimalna koncentracija organske pare u smjesi sa zrakom, iznad koje je paljenje i sagorijevanje uz unošenje vanjskog izvora paljenja nemoguće zbog nedostatka kisika.

14 14 Donja granica eksplozivnosti nalazi se pri minimalnoj koncentraciji organske materije u vazduhu, ispod koje je sagorevanje nemoguće, jer je količina toplote koja se oslobađa na mestu lokalnog paljenja nedovoljna da bi se reakcija odvijala u celoj zapremini. Temperatura paljenja je minimalna temperatura na kojoj pare ispitivanog proizvoda, kada se uvedu vanjski izvor paljenja, formiraju stabilan, beskonačni plamen. Temperatura paljenja je uvek viša od tačke paljenja, često prilično značajno - za nekoliko desetina stepeni. Temperatura samopaljenja je minimalna temperatura na kojoj se pare naftnih proizvoda pomiješane sa zrakom zapale bez vanjskog izvora paljenja. Temperatura samopaljenja je nekoliko stotina stepeni viša od tačke paljenja. Detonacija je posebna nenormalna priroda sagorijevanja goriva u motoru. Otpornost na udarce procjenjuje se oktanskim brojem, koji je konvencionalna mjerna jedinica brojčano jednaka procentu (po zapremini) izooktana u njegovoj smjesi s n-heptanom, koji je ekvivalentan otpornosti na udarce ispitivanom gorivu u standardnim uvjetima ispitivanja. Motorna svojstva dizel goriva ocjenjuju se cetanskim brojem, procentom (volumenskim) cetana u mješavini sa α-metilnaftalenom, ekvivalentnim po samozapaljenju ispitnom gorivu, kada se uporede goriva u standardnim ispitnim uvjetima. Test pitanja 1 Gustina ulja, molekulska masa, viskozitet. 2 Kristalizacija, tačka zamućenja, tačka stinjavanja. 3 Karakteristike opasnosti od požara ulja i naftnih derivata. 4 Oktanski i cetanski brojevi. Spisak preporučene literature 1 Syrkin A.M., Movsumzade E.M. Osnove hemije nafte i gasa. - Ufa: Izdavačka kuća USNTU, C Ryabov V.D. Hemija nafte i gasa - M.: Izdavačka kuća FORUM, C. Virzhichinskaya S.V., Digurov N.G., Siyushin S.A. Hemija i tehnologija nafte i gasa: udžbenik. priručnik.- M.: Izdavačka kuća "FORUM", str.11-31,

15 15 L.G.Sergeeva Predavanje 3. Metode odvajanja ugljovodonika i određivanje sastava nafte i gasa Ključne reči: destilacija, rektifikacija, refluks, ekstrakcija, kristalizacija, molekularna difuzija, adsorpcija, apsorpcija, hromatografija. Ulje je složena mješavina tekućih organskih tvari u kojoj su otopljeni različiti čvrsti ugljikovodici, smolaste tvari i povezani plinovi. Razdvajanje složenih smjesa na jednostavnije naziva se frakcioniranje. Metode razdvajanja se zasnivaju na razlici fizičkih, površinskih i hemijskih svojstava odvojenih komponenti. Za razdvajanje ulja u uske homogene grupe koriste se sljedeće metode: destilacija (atmosferska destilacija i rektifikacija, vakuum destilacija i azeotropna destilacija); adsorpcija (adsorpcija i hromatografija); apsorpcija (ekstrakcija) i kristalizacija. Najčešći načini frakcioniranja su destilacija. To uključuje destilaciju i rektifikacija. Suština atmosferske destilacije je da se smjesa kontinuirano zagrijava, dok se njene komponente postupno destiliraju od niskog ključanja do visokog ključanja. Kako se temperatura ključanja komponenti povećava, tako se povećava i temperatura zagrijavanja smjese koja se odvaja. Odabirom frakcija u unaprijed određenim temperaturnim intervalima i mjerenjem njihove količine, možete dobiti ideju o frakcijskom sastavu ulja. Pod frakcijskim sastavom nafte ili naftnih derivata podrazumijeva se kvantitativni sadržaj supstanci u ulju koje ključaju u određenim temperaturnim granicama. Atmosferska destilacija se koristi za grubo razdvajanje u široke frakcije. Prilikom fabričke prerade ulja biraju se sledeće frakcije ili destilati: 1) benzin (početna tačka ključanja do C); 2) benzin (C); 3) kerozin (C); 4) gasno ulje (C). Od ovih destilata naknadno se proizvode laki naftni proizvodi. Ostatak nakon odabira frakcija do C naziva se lož ulje. Lož ulje se destilira u uljne frakcije pod vakuumom kako bi se spriječilo njegovo termičko raspadanje. Frakcije se ne biraju po tački ključanja, već po viskoznosti. Uljni destilati, kako im raste viskoznost, dijele se na solarne destilate, transformatorske destilate, vretenaste destilate, mašinske destilate, autodestilate i cilindrične destilate. Ostatak nakon destilacije lož ulja naziva se katran ili polukatran, ovisno o njegovoj viskoznosti. U skladu sa elementarnim sastavom, glavnina komponenti ulja su ugljovodonici (RH). Samo tri klase ugljovodonika su praktično prisutne u benzinskoj frakciji: alkani, cikloalkani i areni

16 16 serija benzena. Bi- i triciklički ugljovodonici čine značajan udio frakcija kerozina i plinskog ulja. U sirovim naftama nema nezasićenih ugljovodonika sa nezasićenim vezama. Osim RH, dio ulja niske molekularne težine sadrži heteroatomska organska jedinjenja: kiseonik (fenoli), sumpor (sulfidi, merkaptani) i ponekad azot (amini). Njihova količina je mala u dijelu ulja s niskim ključanjem, uglavnom su koncentrirani u frakcijama koje ključaju iznad C (mazut). Za preciznije odvajanje komponenti bliskog ključanja koristi se destilacija sa refluks kondenzatorom (rektifikacija). Suština rektifikacije je da tečna i parna faza, pokušavajući da uspostave termičku ravnotežu, razmjenjuju toplinu. Tečna para iz tikvice ulazi u refluks kondenzator, gdje se kondenzira, a dio kondenzata se vraća kroz refluks kondenzator dolje u tikvicu. Ovaj dio kondenzata naziva se refluks. Kao rezultat izmjene topline zagrijane pare sa hladnijim refluksom, najisparljivije komponente isparavaju iz tečne faze, a najmanje isparljive komponente kondenziraju iz para. Tako se procesi isparavanja i kondenzacije dešavaju više puta na površinskim izbočinama refluks kondenzatora, što osigurava visok stepen odvajanja komponenti početne smeše. Metode destilacije također uključuju azeotropnu destilaciju. Azeotropi su mješavine dvije međusobno rastvorljive tečnosti čija je tačka ključanja ili niža od tačke ključanja komponente niskog ključanja ili viša od tačke ključanja komponente visokog ključanja. Suština azeotropne destilacije je sljedeća: treća, vodotopiva, neugljovodonična komponenta se dodaje u smjesu koja se odvaja. U prisustvu ove supstance, originalne komponente azeotropa različito menjaju pritisak pare kada se zagrevaju, tj. imaju različite tačke ključanja. Ako se treća komponenta približi hlapljivosti smjese koja se odvaja, tada formira azeotrop s jednom od komponenti smjese (azeotropna destilacija). Ako je isparljivost treće komponente niska, ona ostaje u tečnoj fazi i zadržava jednu od izdvojenih supstanci (ekstrakciona destilacija). Molekularna difuzija se koristi za odvajanje supstanci s najvećom temperaturom ključanja. Metoda se zasniva na razlikama u molekularnoj težini i ovisi o relativnoj brzini isparavanja molekula. Metode adsorpcije. Suština metode je da se pojedine komponente mješavine mogu selektivno i sekvencijalno sorbirati na jednom ili drugom sorbentu (apsorberu) i na taj način odvojiti od ukupne smjese. Zatim se ove komponente desorbiraju nepromijenjene u obliku zasebnih frakcija i mogu se zasebno proučavati. Desorpcija se odvija obrnutim redoslijedom od adsorpcije. hromatografija. Adsorpcijska hromatografija je proces odvajanja tvari na čvrstim adsorbentima po boji. Postoje sljedeće vrste metoda hromatografske analize: gas

17 17 adsorpcija, tečnost-adsorpcija, gas-tečnost. Gasna adsorpciona hromatografija koristi se za analizu gasa i zasniva se na adsorpciji gasnih komponenti smeše na čvrstim apsorberima. Tečna adsorpciona hromatografija je metoda za odvajanje tečnih smeša pomoću čvrstih adsorbenata (silika gel). Plinsko-tečna hromatografija se razlikuje od adsorpcione hromatografije po tome što se ne koristi kao stacionarna faza u koloni za odvajanje. čvrsti adsorbens, ali neka nehlapljiva tekućina nanesena na inertni velikoporozni nosač koji nema svojstva adsorpcije. Apsorpcija. Suština metode je volumetrijska apsorpcija plinova ili para tekućinom (apsorbentom), što dovodi do stvaranja otopine. Apsorpcija se koristi za odvajanje gasova. Za izolaciju komponente, otopina apsorbenta (apsorbenta) s otopljenim plinom u njemu se šalje na desorpciju. Ekstrakcija je proces ekstrakcije pojedinih komponenti iz sirovina tretiranjem selektivnim rastvaračem (ekstratantom). Kao rezultat ekstrakcije nastaju dvije faze koje se ne miješaju: ekstrakt i rafinat. Ekstrakt sadrži otapalo i visoko topive komponente sirovine. Rafinat sadrži preostali dio sirovine i mali dio rastvarača otopljenog u njemu. Ekstrakt i rafinat treba lako odvojiti jedan od drugog kada stoje. Kristalizacija. Ova metoda se koristi za odvajanje supstanci sa visokim tačkama topljenja, tj. čvrsti ugljovodonici rastvorljivi u ulju. Kristalizacija se provodi zamrzavanjem iz otopina u odgovarajućem rastvaraču. Rastvarač takođe mora delovati kao talog za supstance koje se odvajaju kristalizacijom. Trebalo bi da rastvara komponente sa visokim topljenjem mnogo gore od onih sa niskim taljenjem. Test pitanja 1 Metode odvajanja po tačkama ključanja. 2 Metode razdvajanja zasnovane na razlikama u rastvorljivosti. 3 Metode odvajanja na osnovu razlika u temperaturama smrzavanja. 4 Metode razdvajanja zasnovane na razlikama u adsorpcionom kapacitetu. Spisak preporučene literature 1 Syrkin A.M., Movsumzade E.M. Osnove hemije nafte i gasa. - Ufa: Izdavačka kuća USNTU, C Ryabov V.D. Hemija nafte i gasa - M.: Izdavačka kuća FORUM, C. Virzhichinskaya S.V., Digurov N.G., Siyushin S.A. Hemija i tehnologija nafte i gasa: udžbenik. priručnik.- M.: Izdavačka kuća "FORUM", C

18 18 Predavanje 4. Alkani sadržani u uljima i gasovima L.N. Zorina Ključne reči: alkani, parafini, cerezini, halogenacija, nitracija, sulfohlorisanje, oksidacija, dehidrogenacija, termička dekompozicija, kompleksiranje, klatratna jedinjenja. Alkani su ugljovodonici serije C n H 2n+2. Po imenu prvog člana ove serije, metana (CH4), alkani se često nazivaju metanskim ugljovodonicima. Prisutni su u svim uljima i jedan su od njegovih sastavnih dijelova. Neravnomjerno su raspoređeni među frakcijama, koncentrirajući se uglavnom u naftnim plinovima i frakcijama benzina i kerozina, au frakcijama nafte njihov sadržaj naglo opada. Alkani su obično prisutni u ulju u sva tri agregatna stanja: gasovito, tečno i čvrsto. Plinoviti plinovi (C 1 -C 4: metan, etan, propan, butan, izobutan, kao i 2,2-dimetilpropan neopentan) čine najveći dio prirodnog i pratećeg plina koji prati naftu, a nalaze se u nafti u otopljenom stanju. Tečni alkani (C 5 - C 15) čine većinu benzinskih i kerozinskih frakcija nafte, a u uljima su predstavljeni ugljovodonicima normalne strukture i izomerama razgranatog lanca. Čvrsti alkani (C 16 i više) su dio naftnog parafina i cerezina. Njihov sadržaj u uljima kreće se od desetina do 5%. Oni su u otopljenom ili suspendiranom kristalnom stanju. Na hladnoći je njihova rastvorljivost u nafti i naftnim frakcijama niska, pa se parafini pri izlasku na površinu talože u bušotinama i poljskim i naftovodima, što otežava rad i transport nafte. Naftni parafini su mješavina pretežno alkana različite molekularne težine, a glavna komponenta cerezina su naftenski ugljovodonici koji sadrže bočne lance normalne i izostrukture u molekulima. Na istoj tački topljenja, cerezini se razlikuju od parafina po većoj molekularnoj težini, gustoći i viskoznosti. Parafini se lako kristaliziraju u obliku ploča, cerezini - u obliku malih iglica. Metan ugljovodonici su praktično nerastvorljivi u vodi, visoko rastvorljivi u eteru, aromatičnim ugljovodonicima (benzen, toluen, itd.), njihova gustina je manja od gustine vode. Tačke ključanja i topljenja ovise o veličini molekula i povećavaju se u homolognom nizu s povećanjem molekularne težine. Među izomerima, ugljovodonici normalne strukture imaju najveće tačke ključanja i gustine. Alkani su odlični kaloričnu vrijednost(ΔN sagorijevanje, MJ/kg za CH 4 56, C 4 H 10 50, C 8 H 18 48). Alkani spadaju među najmanje reaktivna organska jedinjenja, ali nisu hemijski inertni. Pod određenim uslovima ulaze u oksidacione reakcije,

19 19 halogenacija, nitracija, sulfohloracija, dehidrogenacija. Hemijske transformacije metanskih ugljikovodika mogu se dogoditi ili zbog apstrakcije atoma vodika s njihovom naknadnom zamjenom drugim atomima ili grupama, ili zbog prekida lanca atoma ugljika (reakcije supstitucije i cijepanja). Halogenacija je jedna od najkarakterističnijih reakcija alkana. Slobodni fluor reagira s alkanima eksplozivno, hlorom pod utjecajem svjetlosti, zagrijavanjem (300 0 C) ili u prisustvu katalizatora: CH 4 + Cl 2 Cl + HCl Cl + Cl 2 CH 2 Cl 2 + HCl metil hlorid CH 2 Cl 2 + Cl 2 CHCl 3 + HCl hloroform metilen hlorid CHCl 3 + Cl 2 CCl 4 + HCl ugljen tetrahlorid Derivati ​​hlora nižih akana koriste se kao rastvarači za masti, smole, gume itd. Halidni derivati ​​alkana se široko koriste za alkilaciju aromatičnih ugljovodonika (Friedel-Craftsova reakcija): + C 4 H 9 Cl AlCl 3 C 4 H 9 + HCl Hloridni derivati ​​alkana koriste se za proizvodnju alkohola: C 5 H 12 + Cl 2 C 5 H 11 Cl + HCl C 5 H 11 Cl + KOH C 5 H 11 OH + HCl amil alkohol Nitracija. Kada se alkani tretiraju razblaženom azotnom kiselinom, atomi vodonika se zamenjuju nitro grupom (nitracija u tečnoj fazi). Nitracija u parnoj fazi (C) se koristi u industriji: R H + HO - NO 2 R - NO 2 + H 2 O Sulfohlorisanje i sulfoksidacija Sulfohloracija: R H + SO 2 + Cl 2 R - SO 2 Cl + HCl alkan sulfon hlorid Sulfoksidacija: 2R - H + 2SO 2 + O 2 2R - SO 2 OH alkansulfonska kiselina Reakcije se javljaju na svjetlu ili u prisustvu katalizatora. Dobiveni spojevi se koriste u sintezi surfaktanata (R - SO 2 - ONa). Oksidacija. Visokotemperaturna oksidacija alkana u višku kiseonika dovodi do njihovog potpunog sagorevanja do CO 2 i H 2 O. Takva oksidacija se dešava u motorima svih tipova. Prilikom niskotemperaturne tečne faze oksidacije kisikom u prisustvu Mn soli nastaje mješavina zasićenih kiselina. Ovaj proces se koristi u industriji za dobijanje COOH iz butana i frakcija ulja niskog ključanja, kao i u proizvodnji C12C18 masnih kiselina oksidacijom čvrstih alkana.

20 20 Prilikom oksidacije u gasnoj fazi na niskim temperaturama nastaju alkoholi, aldehidi, ketoni i kiseline: [O] R - RCH 2 OH [O] O [O] O R - C R - C H O OH [O] R - CH 2 - R" R CH (OH)R" [O] R C R" Na visokim temperaturama iu prisustvu katalizatora, alkani se dehidrogeniraju i podvrgavaju se termičkom cijepanju. Dehidrogenacija: C n H 2n+2 H 2 + C n H 2n Termičko cijepanje: C n H 2n+2 C m H 2m+2 + C p H 2P (gdje je n = m + p) Kompleksacija Ugljovodonike metana karakterizira stvaranje klatratnih jedinjenja (inkluzivna jedinjenja), u kojima su „gosti“ molekule plina ( CH 4, C 3 H 8, itd. ), a „domaćini“ su molekule vode koje formiraju kristalni okvir. Molekuli plina smješteni su u šupljine kristalne rešetke molekula vode i drže se u njima van der Waalsovim silama. Broj molekula vode po molekulu gasa kreće se od 6 do 17 (C 3 H 8 17 H 2 O) Alkani normalne strukture, počevši od heksana, formiraju komplekse sa ureom (NH 2 - CO - NH 2). , zbog vodoničnih veza, formiraju spiralne heksagonalne kanale prečnika 0,49 nm, u koje ulaze molekuli n-alkana prečnika 0,38–0,42 nm, koji se koriste u industriji za deparasiranje ulja ureom. Test pitanja 1 Opće karakteristike alkana. 2 Fizička svojstva alkana. 3 Hemijska svojstva alkana. Područja primjene derivata alkana. Spisak preporučene literature 1 Syrkin A.M., Movsumzade E.M. Osnove hemije nafte i gasa. - Ufa: Izdavačka kuća USNTU, C Ryabov V.D. Hemija nafte i gasa - M.: Izdavačka kuća "FORUM", C Hemija nafte i gasa: udžbenik za univerzitete / ur. Proskuryakova A.E. i Drabkina E.E. - Sankt Peterburg: Hemija, Poglavlje 7.

21 21 Predavanje 5. Cikloalkani nafte L.G. Sergejeva Ključne reči: nafteni, cikloalkani, cikloparafini, reakcije supstitucije, adicija, oksidacija. Ulje sadrži naftenske ugljovodonike ciklične strukture C n H 2n cikloalkane (cikloparafine). Markovnikov V.V. nazvao ih naftenima. Na primer: CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 H 2 CH2 C CH2 CH 2 CH- CH 2 CH 2 metilciklopentan cikloheksan Kasnije su nafteni počeli da se shvataju ne samo kao monociklični, već i kao policiklični ugljovodonici naftnog porekla: H 2 C CH CH 2 H 2 C CH 2 CH 2 H 2 C CH CH 2 biciklo-nonane Po opšti sadržaj Nafteni prevladavaju u mnogim uljima nad drugim klasama ugljikovodika. Razna ulja sadrže od 25 do 75% cikloparafina. Nafteni su dio svih ulja i prisutni su u svim frakcijama. Njihov sadržaj raste kako frakcije postaju teže. Najjednostavniji cikloalkani - ciklopropan, ciklobutan i njihovi homolozi - nisu pronađeni u uljima. Monociklični nafteni serije C n H 2n su u uljima široko zastupljeni derivatima ciklopentana i cikloheksana. Njihova struktura je raznolika, jer su za njih moguće 4 vrste izomera: izomerizam prstena, izomerizam položaja bočnih lanaca, izomerizam strukture bočnih lanaca i stereoizomerizam (cis- i trans-): CH C 2 H 5 CH C 2 H 5 CH 2 CH C 2 H 5 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 1,2-dietilciklopentan CH 2 CH C 2 H 5 1,3-dietilciklopentan H H H cis-1,4-dimetilcikloheksan H trans-1,4- dimetilcikloheksan Trenutno u benzinskim frakcijama raznih Više od 50 pojedinačnih predstavnika ove klase ugljovodonika otkriveno je u uljima. Dakle, benzin i dijelom kerozin sadrže uglavnom monociklične naftene ciklopentanskog i cikloheksanskog niza sa kratkim

22 22 bočni lanci. U prosjeku, ciklopentanski prsten dominira nad cikloheksanskim prstenom. Većina policikličnih naftena ima kondenzovanu strukturu. Broj atoma ugljika u bočnim lancima naftena može varirati - od 3 do 10 u srednjim frakcijama i od 20 do 28 u frakcijama ulja visokog ključanja. Ciklični ugljikovodici visoke molekularne težine s velikim brojem atoma ugljika u bočnom lancu ispravnije se klasificiraju ne kao nafteni, već kao parafin-cikloparafinski ugljikovodici. Policiklični nafteni sa dugim parafinskim lancima imaju visoku tačku topljenja i stoga čine deo cerezina. Nomenklatura. Naziv cikloalkana nastaje dodavanjem prefiksa ciklo- imenu odgovarajućeg acikličkog ugljovodonika sa istim brojem ugljikovih atoma: CH 2 CH 2 CH 2 H 2 C CH 2 H 2 C CH 2 CH 2 H 2 C CH H 2 2 C CH 2 ciklopropan ciklobutan ciklopenten Supstituenti i položaj dvostrukih veza označeni su brojevima tako da se dobije minimalna kombinacija brojeva: CH 2 H 2 C CH 2 H 2 C CH C 2 H etilciklopenten Radi praktičnosti, prstenovi su označeni geometrijskim oblicima: trokut, kvadrat, itd. Ako molekula sadrži prstenaste izomere, naziv se može dobiti na osnovu nomenklature alifatskih ugljovodonika CH 2 diciklopropilmetan Fizička svojstva. Tačka ključanja cikloparafina više temperature parafinsko ključanje. Cikloalkani u velikoj mjeri određuju sastav nafte i svojstva naftnih derivata, međutim, nafteni se ne izoliraju iz nafte, već se dobivaju sintetički, na primjer Wurtz reakcijom, tj. dehalogenacija dihalogenih derivata ugljovodonika: CI CH 2 Zn CH ZnCl 2 CI CH 2 C 1,3 - dihloropropan ciklopropan Hemijska svojstva. Ciklopentan i cikloheksan se ponašaju hemijski slično pentanu i heksanu. Ciklopropan i ciklobutan više

23 23 su aktivni, lako ulaze u reakcije adicije sa otvaranjem prstena i stvaranjem acikličnih (linearnih) proizvoda: H 2 Ni, 80 0 C Br 2 CCl 4 HJ CH 2 H CH 2 Br CH 2 H CH 2 CH 2 H CH 2 CH 2 Br CH 2 CH 2 Cikloheksan, kada se zagrije na istim katalizatorima, ali bez vodika, dehidrogenira se u aromatični ugljovodonik - benzen (reakcija Zelinsky): J -3H 2 Pd, Pb, C Ovo je jedan od naj važne reakcije koje se dešavaju u industrijskom procesu frakcija aromatizacije benzina. Cikloalkane karakteriziraju i reakcije supstitucije slobodnih radikala u ciklusu: Br + Br C h + Cl C bromociklopentan + HBr Cl + HCl hlorcikloheksan Kada su izloženi jakim oksidantima, cikloparafini formiraju dvobazne karboksilne kiseline sa istim brojem atoma ugljika: [O ] HOOC(CH 2) 4 COOH adipinska kiselina Oksidacijski proizvodi se koriste u proizvodnji sintetičkih vlakana i plastifikatora. Test pitanja 1 Struktura cikloalkana. Nomenklatura. 2 Fizička svojstva. Sadržaj u uljima. 3 Hemijska svojstva. Spisak preporučene literature 1 Syrkin A.M., Movsumzade E.M. Osnove hemije nafte i gasa. - Ufa: Izdavačka kuća USNTU, C Ryabov V.D. Hemija nafte i gasa - M.: Izdavačka kuća FORUM, C. Virzhichinskaya S.V., Digurov N.G., Siyushin S.A. Hemija i tehnologija nafte i gasa: udžbenik. priručnik.- M.: Izdavačka kuća "FORUM", C

24 24 L.Z.Rolnik Predavanje 6. Aromatični ugljovodonici sadržani u uljima Ključne reči: monociklički areni, policiklički kondenzovani aromatični ugljovodonici, elektrofilna supstitucija, adicija, oksidacija, organska sinteza Najveći deo monocikličnih arena u ulju je predstavljen polimetil-benzenom supstituisanim Ukupan sadržaj monocikličnih arena u uljima: u frakciji do C%; u C% frakciji (zajedno sa derivatima benzena, frakcija gasnog ulja kerozina sadrži naftalen i njegove homologe, odnosno biciklične kondenzirane aromatične ugljovodonike); u frakciji > C nalazi se mala količina (uglavnom policiklični aromatični ugljovodonici sa 3,4,5 kondenzovanim benzenskim prstenovima). Struktura arena prisutnih u frakcijama ulja je sljedeća: Opšta formula: CnH 2n-6 CnH 2n-12 CnH 2n-18 R R R derivati ​​benzena R R derivati ​​naftalena R derivati ​​antracena i fenantrena R 2 Fizička svojstva Prema njihovom agregacijskom stanju, monociklički areni su tečnosti sa različitim temperaturama ključanja. Kondenzovani policiklični areni su čvrste materije sa različitim tačkama topljenja. Gustine i indeksi prelamanja arena su veći od onih odgovarajućih alkana i cikloalkana. Hemijska svojstva I Reakcije elektrofilne supstitucije u prstenu. Oni se odvijaju relativno lako prema sljedećoj shemi:

25 25 Cl 2 -HCl HNO 3.H 2 SO 4 (k) -H 2 O R Cl R R Cl + (halogenacija) R NO 2 + (nitriranje) R H 2 SO 4 (k) -H 2 O NO 2 R + R SO 3 H (sulfonacija) R"Cl AlCl 3 SO 3 H R + R R" (alkilacija) R"CH=CH 2 Al Cl 3 R" R + R CH R" (alkilacija) CH R" gdje je R=, R"- Alk Postoje određena pravila orijentacije u reakcijama elektrofilne supstitucije u aromatičnom nizu: mesto ulaska drugog supstituenta u benzenski prsten je određeno prirodom postojećeg supstituenta.Supstituenti su dve vrste: 1) davanje elektrona; 2) povlačenje elektrona Supstituenti koji doniraju elektrone uključuju: -, -OH,- NH 2,-Cl(-F,-Br, -I). Oni promovišu elektrofilnu supstituciju u orto- i para-položajima benzenskog prstena i nazivaju se supstituenti prve vrste: OH Supstituenti koji povlače elektrone uključuju: -NO 2, -SO 3 H, -COH, -COOH. Oni promovišu elektrofilnu supstituciju na meta položaju benzenskog prstena i nazivaju se supstituenti drugog vrsta: NE 2

26 26 II Reakcije adicije se teško odvijaju u teškim uslovima prema sledećoj šemi: R R H 2, pritisak Cl 2, h R Cl III Reakcije oksidacije. Nesupstituisani benzeni se teško oksidiraju u teškim uslovima. Alkilbenzeni se lako oksidiraju na α-jedinici bočnog lanca, formirajući odgovarajuće karboksilne kiseline prema šemi: [O] Cl Cl Cl COOH Cl Cl [O] COOH + CO 2 C 2 H 5 COOH Primjena arena u organskim sinteza Monociklični areni, kao i naftalen i njegovi derivati ​​su vrijedne hemijske sirovine za petrohemijsku i organsku sintezu. Koriste se za proizvodnju sintetičke gume, plastike, sintetičkih vlakana, eksploziva, anilinskih boja i farmaceutskih proizvoda. Test pitanja 1 Raspodjela aromatičnih ugljovodonika među frakcijama ulja. 2 Glavni predstavnici arena u uljima. 3 Fizička i hemijska svojstva arena. Spisak preporučene literature 1 Syrkin A.M., Movsumzade E.M. Osnove hemije nafte i gasa. - Ufa: Izdavačka kuća USNTU, C Ryabov V.D. Hemija nafte i gasa - M.: Izdavačka kuća FORUM, C. Virzhichinskaya S.V., Digurov N.G., Siyushin S.A. Hemija i tehnologija nafte i gasa: udžbenik. priručnik.- M.: Izdavačka kuća "FORUM", C

27 27 Predavanje 7. O.F. Bulatova Alkeni, alkadieni i alkini nastali pri preradi nafte Ključne reči: nezasićeni ugljovodonici, alkeni, dieni, alkini, kreking, reakcija polimerizacije, polimeri, bromni broj. Ranije se vjerovalo da alkeni ili nisu sadržani u uljima ili su sadržani u neznatnim količinama. Krajem 80-ih godina pokazalo se da u brojnim uljima iz Istočnog Sibira, Tatarstana i drugih regiona Rusije sadržaj alkena može doseći i do % mase ulja. Nezasićeni ugljikovodici (alkeni i diolefini) sadržani su u proizvodima termičke i termokatalitičke obrade naftnih frakcija (u plinovima i tekućim produktima termičkog i katalitičkog krekinga, pirolize, koksovanja itd.). Alkeni su nezasićeni ugljovodonici koji sadrže C=C dvostruku vezu. Ranije su ova jedinjenja nazivana olefinima. Opšta formula alkena je C n H 2n. Najjednostavniji predstavnik alkena je etilen C 2 H 4. Nezasićeni ciklični ugljovodonici sa jednom dvostrukom vezom nazivaju se cikloalkeni ili cikloolefini (opšta formula C n H 2n-2). Dienski ugljovodonici (diolefini) imaju dvije dvostruke veze (opšta formula C n H 2n-2). Alkini su nezasićeni ugljovodonici koji u molekulu sadrže trostruku vezu C C. Najjednostavniji predstavnik alkina je acetilen C 2 H 2, zbog čega se često nazivaju acetilenskim ugljovodonicima. Opšta formula alkina je C n H 2n-2. Ime svih alkena formirano je od imena odgovarajućeg alkana sa završetkom -ane zamijenjenim -ene. Glavni lanac je onaj koji sadrži dvostruku vezu. Položaj dvostruke veze označen je brojem koji odgovara atomu ugljikovodika od kojeg počinje dvostruka veza. Numeracija se provodi tako da atom ugljika od kojeg počinje dvostruka veza dobije najmanji broj. Kada postoje dvije ili tri dvostruke veze u molekulu ugljovodonika, završetak je označen sa -dien ili -trien, što ukazuje na položaj svake od ovih veza. U imenima alkina, završetak -an je zamijenjen sa -in. Za prvog člana homolognog niza zadržano je trivijalno ime acetilen. Ponekad se neki alkini nazivaju derivati ​​acetilena: metilacetilen, dimetilacetilen. Uz sve ostale stvari jednake, prema IUPAC nomenklaturi, najmanji broj se daje atomima na dvostrukoj vezi, a ne na trostrukoj. Fizička svojstva. Alkeni C 2 -C 4 u normalnim uslovima su gasovi, alkeni C 5 -C 17 su tečnosti, a sledeće su čvrste materije. Gustina alkena je nešto veća od odgovarajućih alkana. Alkeni su slabo rastvorljivi u vodi, ali bolji od alkana. Dobro se rastvaraju u organskim rastvaračima.

Metode za klasifikaciju ulja. Osobine sastava i svojstva ulja iz glavnih naftnih i gasnih provincija PREDAVANJE 4 Ulje je složena mješavina tekućih organskih tvari u kojoj su otopljene različite čvrste tvari.

Izvori ugljovodonika Prirodni gas Povezani naftni gas Nafta Kameni ugalj Sastav prirodnog gasa: CH4 C2H6 C4H10 C5H12 N2 i ostali gasovi 80-97% 0,5-4,0% 0,1-1,0% 0-1,0% 2 13% Prednosti u odnosu na

SADRŽAJ PREDGOVOR................................................................ .... 3 UVODNI DIO ........................................ .... 6 kratak opis naftne komponente.......... 9 Hemijska klasifikacija

Predavanje 1 Elementarni sastav ulja i prirodnih gasova Uprkos činjenici da se nafta javlja u različitim geološkim uslovima, njen elementarni sastav varira u uskim granicama. Odlikuje se obaveznim

Zadaci A27 iz hemije 1. Polimer sa formulom se dobija iz 1) toluena 2) fenola 3) propilbenzena 4) stirena Stiren (vinilbenzen ili fenileten) je derivat benzena koji ima nezasićeni

Kvantitativne karakteristike ulja PREDAVANJE 1 Ulje je složenog hemijskog sastava i predstavlja mešavinu ugljovodonika i drugih jedinjenja. Glavne komponente nafte su metan, naftenska i aromatična

Predavanje 6 Naftni alkani Alkani zauzimaju izuzetno važno mjesto među naftnim ugljovodonicima. Dakle, prirodni gasovi su predstavljeni gotovo isključivo alkanima. Ukupan sadržaj alkana u uljima je 40-50%

Predavanje 6 Hemijski procesi prerade nafte Kao rezultat frakcione destilacije nafte, moguće je iz njega izdvojiti 5-25% benzina i do 20% kerozina. Relativno mali prinos ovih proizvoda i stalno raste

Tema 4.5. Karakteristične hemijske osobine aromatičnih ugljovodonika: benzol i toluen Plan 4.5.1. Karakteristične hemijske osobine benzena. 4.5.2. Karakteristične hemijske osobine toluena. Metodički

2 1. Hemija prirodnih energenata Zahtjevi za goriva. Vrste goriva. Agregatno stanje goriva. Koncept standardnog goriva. Pojava nafte u utrobi zemlje. Ekstrakcija ulja. Priprema

Hemija procesa katalitičkog reforminga Katalitička reforma je složen proces koji uključuje različite transformacije ugljovodonika. Direktne benzinske frakcije služe kao sirovina za katalizator

Alkani Nastavnik hemije Opštinska obrazovna ustanova Licej 6 Drobot Svetlana Sergejevna Definicija Sadržaj Homologni niz metana Struktura molekule metana Nomenklatura Izomerizam Priprema Fizička svojstva Hemijska svojstva

Predavanje 10 Arene Hemijska svojstva i upotreba Reakcije adicije Arene se s velikim poteškoćama podvrgavaju reakcijama adicije, koje zahtijevaju visoke temperature, ultraljubičasto zračenje i katalizatore.

Predavanje 11 Nezasićeni ugljovodonici Nezasićeni ili nezasićeni ugljovodonici su ugljovodonici u čijoj molekuli se nalaze atomi ugljovodonika koji troše više od

VNM-15-01,05,07 Odbrana laboratorijskog rada 1) Test pitanja za laboratorijski rad 1 “Primarna destilacija nafte” 1. Definisati pojam “prirodni gas”. Opišite sastav prirodnog gasa.

Zadaci B6 iz hemije 1. Interakcija 2-metilpropana i broma na sobnoj temperaturi na svjetlu 1) odnosi se na reakcije supstitucije 2) odvija se radikalnim mehanizmom 3) dovodi do preferencijalnog

PROGRAM ZA HEMIJU TEORIJA STRUKTURE MATERIJE. OSNOVNI ZAKONI HEMIJE Teorija strukture atoma materije. Molekula. Hemijski element. Supstanca. Molekularne i strukturne formule. Sastav atomskih jezgara. Struktura

1. Reverzibilnost hemijskih reakcija. Hemijska ravnoteža. Promena hemijske ravnoteže Hemijske reakcije mogu biti reverzibilne ili ireverzibilne. Reverzibilno hemijska reakcija ovo je reakcija koja se dešava

ORGANSKA HEMIJA TEMA 2. GLAVNE KLASE ORGANSKIH JEDINJENJA 2.2. NEZASIĆENI UGLJOVODONICI 2.2.1. ALKENI NEZASIĆENI UGLJOVODONICI NEZASIĆENI UGLJOVODONICI Ugljikovodici otvorenog lanca, u molekulima

Opcija 1 1. Koje svojstvo ukazuje na to da ugljovodonik pripada zasićenim jedinjenjima? 1) Ugljovodonici ne prolaze kroz reakcije adicije. 2) Molekul ugljikovodika sadrži samo s-veze. 3) Ugljovodonik

1. kvartal Organske tvari su tvari koje sadrže ugljik. Grana hemije koja proučava spojeve ugljenika naziva se organska hemija. Supstance koje imaju isti sastav i istu molekularnost

Cikloalkani. Nomenklatura Struktura Izomerizam Fizička svojstva Hemijska svojstva Priprema Ugljovodonici su organska jedinjenja koja sadrže samo dva elementa: ugljenik i vodonik. Ugljovodonici

Olimpijski zadatak „Linija znanja: Nafta i gas“ Uputstvo za rešavanje zadatka: I. Pažljivo pročitajte uputstva za odeljak II. Pažljivo pročitajte pitanje III. Tačan odgovor (samo brojevi)

Predavanje 4 Smolasto-asfaltne supstance Smolasto-asfaltne supstance su složena mešavina komponenata ulja najveće molekularne mase, čiji sadržaj dostiže 10-50% težinski. U visoko koncentriranom

PRIRODNA NAUKA. HEMIJA. ORGANSKA KEMIJA. Ugljovodonici Ugljovodonici Ugljovodonici su organska jedinjenja koja sadrže vodonik i ugljenik. Opća formula CxNy Postoji određena

Ishodi učenja (ovladane vještine, stečena znanja) PK OK Naziv teme 1 2 - pojmovi organske hemije; - prirodna, vještačka i sintetička organska jedinjenja; - osnovne odredbe

Svojstva ulja i sastav nafte Rafinacija nafte Hemijski eksperiment Verifikacioni test Sastav ulja Sastav ulja uključuje oko 1000 supstanci, 80-90% - ugljovodonici: Alkani (koji čine polovinu svih ugljovodonika

Klasa zadatka Opcija Koncentrirana sumporna kiselina dodana je kristalnoj kuhinjskoj soli, što je rezultiralo stvaranjem kisele soli i oslobađanjem plina. Nastali gas je reagovao sa rastvorom

Nomenklatura Struktura Izomerizam Fizička svojstva Hemijska svojstva Priprema Ugljovodonici su organska jedinjenja koja sadrže samo dva elementa: ugljenik i vodonik. Sadrži ugljovodonike

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE RUJSKE FEDERACIJE Federalna državna budžetska obrazovna ustanova visokog stručnog obrazovanja "Tjumenski državni univerzitet za naftu i gas"

Nezasićeni ugljovodonici Dvostruka veza je kombinacija σ- i π-veza (iako je predstavljena sa dvije identične linije, njihovu nejednakost uvijek treba uzeti u obzir). σ veza se javlja tokom aksijalnog

Tjumenj 203 2. Ciljevi i zadaci discipline. Ciljevi discipline: 3 Disciplina Naftni proizvodi i petrohemijski proizvodi spadaju u E.R.00 nacionalno-regionalnu (univerzitetsku) komponentu i ima za cilj: -

AROMATIČNI UGLJOVODONIKI Benzen C6H6 je osnivač aromatičnih ugljovodonika. Svaki od šest atoma ugljika u svojoj molekuli je u stanju sp 2 hibridizacije i vezan je za dva susjedna atoma

1 Alkani: n 2n+2 Metode za pripremu alkana 1. Prirodni izvori prirodni gas, ugalj, nafta. Metan nastaje djelovanjem anaerobnih (koji se razvijaju bez pristupa zraka) mikroba na biljnu organsku tvar.

Raspored predavanja iz organske hemije za studente gr. HE-15-08 (grupa ekološkog profila, smjer 08.03.2002.) u jesenjem semestru školske 2016-2017. godine (1. dio Hemija ugljovodonika). Volume

Ulaznica 1. 1. Predmet organska hemija. Sigma veza, pi veza. Prvo, drugo i treće valentno stanje atoma ugljika (vrste hibridizacije) Ulaznica 2. 1. Butlerovljeva teorija strukture organskih supstanci

1 Alkeni (C n H 2n) Fizička svojstva alkena Prva tri člana su gasovi (to su homolozi etilena C 2 C 4) etilen, propilen, butilen. Počevši od pektena i C 17 tečnosti, više čvrstih materija. Homolozi normalnog

Predavanje 4. Osnovi organske hemije Predavač: doc. odjelu OHHT Ph.D. Abramova Polina Vladimirovna e-mail: [email protected] PREDMET PREDAVANJA I. Predmet organska hemija. II. Teorija hemijske strukture organskog

Okvirno tematsko planiranje Osnovni nivo obrazovanja 10. razred (2 časa sedmično, ukupno 70 časova; od toga) čas Datum Naziv teme Naziv časa Karakteristike osnovnih aktivnosti učenika (na

Testni programi iz hemije Predmet i zadaci hemije. Mjesto hemije među prirodnim naukama. Atomsko-molekularna nauka. Molekule. Atomi. Konstantnost sastava supstance. relativno atomsko i relativno

Alkoholi su organska jedinjenja čije molekule sadrže jednu ili više hidroksilnih grupa povezanih sa ugljikovodičnim radikalom. Klasifikacija alkohola 1. Prema broju hidroksilnih grupa u

2 3 1. Ciljevi savladavanja discipline Ciljevi savladavanja discipline (modula) su: temeljna obuka studenata iz oblasti hemije nafte i gasa, koja se sastoji od razvijanja teorijskih znanja studenata

Opštinska budžetska obrazovna ustanova „Srednja škola 37 sa detaljnim izučavanjem pojedinačnih predmeta“ RAZGLEDAN I USVOJEN na sednici nastavničke opštine Zapisnik 2 od „02.

Laboratorijski rad 4 ARENAS Eksperiment 1. Dobijanje benzola iz benzojeve kiseline i proučavanje njegovih svojstava 1. Napišite jednačinu za reakciju stvaranja benzena. 2. Koje stanje agregacije ima benzen? Izvucite zaključak

Ulaznica 1 1. Periodični zakon i periodični sistem hemijski elementi D.I. Mendeljejev na osnovu ideja o strukturi atoma. Značaj periodičnog zakona za razvoj nauke. 2. Zasićeni ugljovodonici,

Program rada Obrazac F SO PSU 7.18.2/06 Ministarstvo obrazovanja i nauke Republike Kazahstan Pavlodarski državni univerzitet im. S. Toraigyrova Odsek za hemiju i hemijske tehnologije RAD

ORGANSKA KEMIJA TEMA 4. JEDINJENJA KOJA SADRŽE KISENIK 4.1. ALKOHOLI I FENOLI 4.1.2. FENOLI FENOLI su organska jedinjenja aromatičnog niza, u čijim molekulima su hidroksilne grupe vezane za atome

Ispitna pitanja za studente doktorskih studija specijalnosti 6D072100 „Hemijska tehnologija organskih supstanci” 1. Pomeranje ravnoteže. Le Chatelierov princip. 2. Fazno stanje reagenasa i produkta reakcije

10. Hemijska svojstva i metode proizvodnje ugljovodonika Alkani C n H 2n+2 U molekulima alkana atomi ugljika su u sp 3 hibridnom stanju i formiraju samo jednostruke (jednostavne) σ veze. Hemijski

"Nezasićeni ugljovodonici" Nezasićeni ugljovodonici su ugljovodonici koji sadrže višestruke veze u ugljeničnom skeletu molekula. Dvostruke i trostruke veze nazivaju se višestrukim. Na nezasićene ugljovodonike

2. ALKENI. DIEN UGLJOVODONIKI 2.1. Alkeni Fizička svojstva. Prva tri alkena su gasovi, od pentena do njegovog homologa koji sadrži sedamnaest atoma ugljenika, tečnosti, zatim čvrste materije. Alkeni su loši

Minimum iz hemije za učenike 10. razreda. Udžbenik: Gabrielyan O.S. Hemija 10. razred. Udžbenik za opšteobrazovne ustanove. M.: Drfa, 2013. Vrste i oblici kontrole: 1) prezentacija obavljenog posla kod kuće

Degtyareva M.O. LNIP C n H 2n alkeni (etilenski ugljovodonici) - nezasićeni ugljovodonici, čije molekule sadrže dvostruku vezu SP 2 - hibridizacija + S 2 P SP 2 P P Formiranje veza tokom SP 2 - hibridizacija

10. razred OBJAŠNJENJE Ovaj program rada akademski predmet„Hemija“ za učenike 10. razreda opšteobrazovne ustanove razvijena je na osnovu autorskog programa hemije za opšte obrazovanje

Program rada iz hemije 10 “a” (osnovni nivo) Program rada je izrađen na osnovu autorskog programa O.S. Gabrielyan, što odgovara federalnoj komponenti državnog standarda

Kratki zapisi predavanja “Hemija nafte i gasa”

Kratke beleške sa predavanja za kurs

Hemija nafte i gasa

Almati 2010

Almati 2010

Predavanje 1

Tema: Razvoj industrije nafte i gasa u svetu i Kazahstanu. Elementarni sastav ulja

Provjerene svjetske rezerve nafte iznose oko 140 milijardi tona, a najveći dio svjetskih rezervi - oko 64% - nalazi se na Bliskom i Srednjem istoku. Amerika je na drugom mjestu, sa oko 15%. Najbogatije zemlje naftom su Saudijska Arabija (25% dokazanih svjetskih rezervi), Irak (10,8%), UAE (9,3%), Kuvajt (9,2%), Iran (8,6%) i Venecuela (7,3%) - sve su članice OPEC-a, na koje otpada oko 78% svjetskih rezervi. Dokazane rezerve zemalja ZND, uključujući Kazahstan, čine oko 6% svjetskih, SAD - oko 3%, Norveške - oko 1%.

Najveća naftna polja na svijetu prikazana su u tabeli 1:

№	Polje	Zemlja	Početne nadoknadive rezerve milijardi tona
1	Gavar	Saudijska Arabija	10,2
2	Burgan	Kuvajt	9,9
3	Bolivar	Venecuela	4,4
4	Safaniya	Saudijska Arabija	4,1
5	Rumaila	Irak	2,7
6	Ahvaz	Iran	2,4
7	Kirkuk	Irak	2,2
8	Maroon	Iran	2,2
9	Gachsaran	Iran	2,1
10	Ata-Jari	Iran	1,7

Predavanje 2

Tema: Ugljovodonici nafte i gasa
Nafta sadrži ugljovodonike nastale u različitim fazama geohemijske istorije organske materije. Hemijski ili grupni sastav ulja karakteriziraju grupe ugljikovodika prisutnih u svim uljima. U pravilu, to su sljedeće grupe veza:

• 
  parafin (metan) ugljovodonici (alkani)
• 
  naphthenic ugljovodonici (cikloalkani)
• 
  aromatično ugljovodonici (arene)
• 
  hibrid ugljovodonici (parafin-nafteno-aromatični)

Molekularni sastav ulja

Dio ulja niske molekularne težine

1. Parafini (alkani) WITH n H 2 n +2 – (zasićeni, zasićeni ugljovodonici, alkani) su hemijski najstabilniji. Pri atmosferskom pritisku, alkani s brojem atoma ugljika:

C 1 - C 4 - gasoviti,
C 5 - C 16 - tečnosti,

C 16 - čvrste materije.

2. Naphthenes- ciklična jedinjenja koja u pravilu sadrže više od 4 atoma ugljika. Ulja uglavnom sadrže ciklopentan C5H10, cikloheksan C6H12 i njihove homologe (od 25 do 75%).

Srednje molekularni dio ulja

3. Arene(aromatični ugljovodonici): WITH n H 2 n -6 - monociklični aromatični ugljovodonici, WITH n H 2 n -8 - biciklički miješani ugljovodonici, WITH n H 2 n -12 - biciklični aromatični ugljovodonici.

Dio ulja visoke molekularne težine

4. Teške arene- složeni policiklični aromatični ugljovodonici sa tri, četiri i pet kondenzovanih

benzenskih prstenova, mnogi kompleksni areni su hibridne prirode.

5. Asfalt i smole- spojevi najveće molekularne težine, koji istovremeno uključuju sve sastavne dijelove nafte, gotovo se ne razlikuju od ostataka rafiniranja teške nafte. Asfalteni se rastvaraju u benzinu, smole se ne rastvaraju.

Predavanje 3

Predmet: Ugljovodonici nastali tokom prerade nafte
Alkenes C n H 2 n nezasićeni ugljovodonici sa dvostrukom vezom

Dehidrogenacija alkana

Hidrogenacija

Hidratacija

alkadieni:

alkini:

sp-hibridizacija ugljika kod trostruke veze

Predavanje 4

Tema: Hemijska svojstva ugljovodonika nafte i gasa
Parafinski ugljovodonici (alkani) sa opštom formulom C n H 2n+2 - Najčešći ugljikovodici su nafta i prirodni plin. Hemijski su najstabilniji. Svi alkani normalne strukture od CH 4 do C 33 H 68 su izolovani iz nafte i gasa. Osim njih, u malim količinama nalaze se i razgranati alkani.

Oni su podvrgnuti intenzivnoj termičkoj destrukciji sa stvaranjem razgranatih alkana; mogu formirati i nezasićene i zasićene ugljovodonike. Parafinski ugljikovodici su uglavnom koncentrirani u naftnim plinovima i frakcijama benzina i kerozina. U uljnim destilatima njihov sadržaj naglo opada na 5-20% masenog udjela. U nekim uljima parafini su gotovo potpuno odsutni u frakcijama visokog ključanja.

Naftenski ugljovodonici - cikloalkani (ciklani ) sa opštom formulom WITH n N 2 nčine većinu nafte. Najjednostavniji ciklani - ciklopropan, ciklobutan i njihovi homolozi - nisu pronađeni u uljima. Ciklopentan i ciklooktan su tekućine na uobičajenim temperaturama, dok su njihovi viši predstavnici čvrste tvari. Hemijska svojstva cikloparafina su slična parafinima. Karakteriziraju ih supstitucijske reakcije. Nafteni su dio svih ulja, prisutni su u svim frakcijama i po ukupnom sadržaju prevladavaju nad ostalim klasama ugljovodonika.

Ugljovodonici mješovite strukture su složeni policiklični areni sa tri, četiri i pet spojenih benzenskih prstena; mnogi kompleksni areni su hibridne prirode. Jasno je da kombinacija ovih elemenata može biti izuzetno raznolika, a broj izomera je ogroman.

Smolasto-asfaltenske supstance u uljima i naftnim ostacima su složene višekomponentne mješavine različite polidisperzne strukture. Koncentrisani su u teškim frakcijama - mazut, katran i polukatran. Sadržaj smolasto-asfaltenskih supstanci u uljima ovisi o njihovom sastavu i može doseći do 45% i do 70% u ostacima. Smolasto-asfaltenske tvari se gotovo ne razlikuju od ostataka prerade teške nafte.

Predavanje 5

Predmet: Neugljovodonična jedinjenja nafte i gasa
Jedinjenja koja sadrže kiseonik u većini ulja rijetko iznose više od 10%. Predstavljaju ih kiseline, etri, fenoli itd. Sadržaj kiseonika u frakcijama nafte raste sa povećanjem tačke ključanja. Do 90-95% kiseonika dolazi iz smola i asfaltena.
Jedinjenja koja sadrže dušik dijele se u dvije velike grupe: dušične baze i neutralna dušična jedinjenja.

Neutralna azotna jedinjenja nafte predstavljena su aril derivatima pirola i amida kiselina. Sa povećanjem tačke ključanja naftnih frakcija, sadržaj neutralnih azotnih jedinjenja u njima raste, a sadržaj bazičnih jedinjenja opada.
Jedinjenja sumpora neravnomjerno raspoređeni u uljima. Obično se njihov sadržaj povećava s povećanjem temperature ključanja. Sumpor je najčešći heteroelement u uljima i naftnim derivatima.

U uljima se sumpor nalazi u obliku otopljenog elementarnog sumpora, vodonik sulfida, merkaptana, sulfida, disulfida i derivata tiofena, a istovremeno sadrži atome sumpora, kisika i dušika u različitim kombinacijama.
Mineralna jedinjenja predstavljaju soli koje formiraju metali i kiseline, metalni kompleksi, kao i koloidno dispergovane mineralne supstance.

Elementi koji čine ove tvari često se nazivaju mikroelementima, njihov sadržaj se kreće od 2 do 10%.

Sastav ulja uključuje mnoge metale, uključujući alkalne i zemnoalkalne metale, metale podgrupe bakra, cinka, bora, vanadijuma, kao i tipične nemetale.

Predavanje 6

Predmet: Sadržaj nečistoća u uljima
Nafta dobijena direktno iz bušotina naziva se sirovo. Prilikom napuštanja rezervoara ulja, ulje sadrži čestice stijene, vodu, kao i soli i gasove otopljene u njoj. Ove nečistoće izazivaju koroziju opreme i ozbiljne poteškoće pri transportu i preradi naftnih sirovina. Dakle, za izvoz ili isporuku u rafinerije nafte udaljene od proizvodnih mjesta, neophodna je njegova industrijska prerada: iz njega se uklanjaju voda, mehaničke nečistoće, soli i čvrsti ugljovodonici i oslobađa se plin.

Najvažnije karakteristike sirove nafte su: gustina, sadržaj sumpora, frakcijski sastav , iviskozitet Isadržaj vode, hloridnih soli Imehaničke nečistoće .

Gustina. Jedno od glavnih svojstava nerafinisanog ulja je njegovo gustina, što zavisi od sadržaja teških ugljovodonika kao što su parafini i smole. Da bi se izrazio koristi se kao relativna gustina, izraženo u g/cm 3, i gustina izražena u American Petroleum Institute - API jedinicama, mjereno u stepenima.

Relativna gustina = masa jedinjenja / masa vode,
API= (141,5/relativna gustina) - 131,5,

Sadržaj sumpora. Jedinjenja sumpora u ulju su po pravilu štetne nečistoće. Otrovni su, neugodnog mirisa, pospješuju taloženje smola, au kombinaciji s vodom izazivaju intenzivnu koroziju metala. U tom pogledu posebno su opasni sumporovodik i merkaptani. Vrlo su korozivni i uništavaju obojene metale i željezo. Stoga je njihovo prisustvo u komercijalnom ulju neprihvatljivo.

Sadržaj vode. U toku proizvodnje i prerade nafta se dva puta miješa sa vodom: pri izlasku iz bušotine velikom brzinom zajedno sa pratećom formacijskom vodom i tokom procesa odsoljevanja, tj. ispiranje slatkom vodom radi uklanjanja kloridnih soli. U nafti i naftnim derivatima voda može biti sadržana ili u obliku jednostavne suspenzije, u kom slučaju se lako taloži tokom skladištenja, ili u obliku stabilne emulzije, u kom slučaju je potrebno pribjeći posebnim metodama dehidracije.

Predavanje 7

Tema: Svojstva nafte i naftnih derivata
Viskoznost. Razlikovati dinamičan (apsolutno), kinematička Irelativno viskozitet ulja.

Dinamički viskozitet izražava se vrijednošću otpora u Pa na međusobno kretanje dva sloja tekućine površine 1 m 2, pri relativnoj brzini kretanja od 1 m/s pod utjecajem primijenjene sile od 1 N. Koristeći dinamički viskozitet, proračunom se određuju vrijednosti racionalnih protoka bušotine.

Kinematički viskozitet predstavlja omjer dinamičkog viskoziteta i njegove gustine na istoj temperaturi. SI jedinica kinematičke viskoznosti je m 2 /s. Podaci o kinematičkoj viskoznosti koriste se u proračunima procesa.

Relativni viskozitet izraženo kao omjer apsolutne viskoznosti ulja i viskoziteta vode.

Molarna masa (MM.) koristi se za analizu sastava grupe. Ovisnost B.P. Voinova:

M = a + bt + ct 2

gdje je t prosječna molekularna tačka ključanja frakcije, a,b,c - koeficijenti.

Za karakterizaciju temperaturnih svojstava naftnih derivata uvedeni su indikatori kao što su donja i gornja granica eksplozivnosti, tačke paljenja, tačke paljenja, tačke samozapaljenja i zamućenja.

Temperatura ključanja. Tačka ključanja ugljikovodika ovisi o njegovoj strukturi. Što više atoma ugljika sadrži molekul, to je viša tačka ključanja.

Tačka smrzavanja i topljenja. Tačka tečenja i tačka topljenja različitih vrsta ulja nisu iste. Ulja su obično tečne prirode, ali se neka od njih zgusnu kada se malo ohlade.

Predavanje 8

Tema: Klasifikacija ulja. Oktanski broj

Vrsta ulja	Ime	Indikator gustine na 20 o C, kg/m 3
0	0izuzetno lagan	Ne više od 830,0
1	Lagana	830,1-850,0
2	Prosjek	850,1-870,0
3	Teška	870,1-895,0
4	Bitumenski	Više od 895.0

Naziv indikatora	Norma za grupno ulje
	1 gr.	2 gr.	3 gr.
1.Maseni udio vode, % ne više	0,5	0,5	1,0
2. Koncentracija hloridnih soli, mg/dm 3, ne više
3. Maseni udio mehaničkih nečistoća, %, ne više
4. Pritisak zasićene pare, kPa (mm Hg), dosta
5. Sadržaj organohlornih jedinjenja, ppm -1 ( strm)	Nije standardizovan. Potrebna je definicija

Za razliku od prethodno postojećih tehničkih standarda, novi GOST po prvi put predviđa određivanje organoklornih spojeva, sumporovodika i lakih merkaptana.

Ako prema jednom od pokazatelja ulje spada u grupu sa manjim brojem, a prema

Detonacija – radi se o spontanom paljenju mješavine zraka i goriva, što narušava pravilan tok procesa sagorijevanja, što dovodi do pada snage i povećanja toksičnosti izduvnih plinova.

Utvrđeno je da je u drugim identičnim uslovima najveća sklonost detonaciji različita n-heptan, a najmanji je 2,2,4-trimetilpentan (izooktan) Ovi ugljovodonici su uzeti kao referentni pri određivanju oktanskog broja. Prihvaćeno je da je oktanski broj izooktana 100, a n-heptana –0.

Trenutno se koriste sve gore navedene metode. Glavne karakteristike detonacijskih karakteristika pojedinih grupa ugljikovodika koje čine benzin su sljedeće:

Alkani normalne strukture : Počevši od pentana, ugljovodonike ove serije karakteriše veoma nizak oktanski broj, a što je veća njihova molekulska masa, to su niži oktanski brojevi. Postoji skoro linearna veza s njihovom molekulskom težinom.

Razgranati alkani : grananje molekula granične serije naglo povećava njihovu otpornost na detonaciju, na primjer, oktan ima oktanski broj 20, a 2,2,4 ima oktanski broj 100 za trimetilpentan (izooktan).

Alkenes : pojava dvostruke veze u molekulu ugljikovodika normalne strukture uzrokuje značajno povećanje otpornosti na detonaciju u odnosu na odgovarajuće zasićene ugljovodonike.

Cikloalkani : prvi predstavnici serije ciklopentana i cikloheksana imaju dobru otpornost na detonaciju, posebno za ciklopentan. Ovi ugljovodonici su vrijedne komponente benzina. Prisustvo bočnih lanaca normalne strukture u ciklopentanskim i cikloheksanskim ugljovodonicima dovodi do smanjenja njihovog oktanskog broja.

Arenas : gotovo svi najjednostavniji areni iz serije benzena imaju oktanske brojeve od oko 100 ili više. Arene i aromatizirani benzini, zajedno s razgranatim alkanima, najbolje su komponente visokooktanskih benzina.

A.M.Syrkin, E.M. Movsumzade

OSNOVE

HEMIJA NAFTE I GASA

Ufa 2002

Ufa State Petroleum Technical

univerzitet

A.M. Syrkin, E.M. Movsumzade

OSNOVE HEMIJE NAFTE I GASA

Tutorial

UDK 665.6 (075.8)

BBK 6 P 7.43

Odobreno od strane uredničkog i izdavačkog vijeća USPTU

kao nastavno pomagalo.

Recenzenti:

zamjenik direktor Instituta za organsku hemiju UC RAN,

Doktor hemijskih nauka, profesor I.B. Abdrakhmanov

Direktor Državnog jedinstvenog preduzeća "Neftekhimpererabotka" doktor tehničkih nauka, profesor E.G. Teljašev

Profesor Katedre za razvoj i eksploataciju naftnih i gasnih polja, doktor tehničkih nauka Zeigman Yu.V.
P 95 Syrkin A.M., Movsumzade E.M.

Osnovi hemije nafte i gasa: Udžbenik. dodatak. – Ufa: Iz USNTU, 2002. – 109 str.

ISBN 5–7831–0495–7

U udžbeniku se razmatraju glavne hipoteze o poreklu nafte, fizičko-hemijska svojstva ulja, njihove klasifikacije, svojstva i reakcije glavnih klasa jedinjenja koja čine naftu i gas. Razmatraju se metode prerade nafte i gasa za dobijanje različitih naftnih derivata - motornih goriva, maziva i petrokemijskih proizvoda, kao i načini industrijske upotrebe naftnih komponenti.

Udžbenik je namijenjen studentima specijalnosti „Naftno-gasno inženjerstvo“.

UDK 665.6 (075.8)

BBK 6 P 7.43

ISBN 5–7831–0495–7

© Ufa State Petroleum

Tehnički univerzitet, 2002
© Syrkin A.M., Movsumzade E.M., 2002

Edukativno izdanje
Syrkin Alik Mihajlovič

Movsumzade Eldar Mirsamedovich

Osnove hemije nafte i gasa

Urednik A.A. Sinilova

Potpisano za objavljivanje 30.10.02. Ofset papir br. 2. Format 60x84 1/16

Tip slova Times. Sito štampa. Condition-beke l. 7.0. Academic ed. l. 6.2

Tiraž 300 primjeraka. Red

Štamparija Ufa State Oil Technical

univerzitet

Adresa izdavača i štamparije:

450062, Ufa, ul. Kosmonavtov, 1

Predgovor
Jedan od najvažnijih zadataka kursa hemije nafte i gasa je proučavanje sastava ulja i prirodnih gasova korišćenjem fizičkih i fizičko-hemijskih metoda istraživanja. Hemija nafte se takođe bavi proučavanjem fizičko-hemijskih svojstava ugljovodonika i neugljikovodičnih komponenti nafte u vezi sa njihovom strukturom.

Sastav nafte i gasova zavisi od geoloških i geohemijskih uslova nastanka i pojave nafte. Stoga je proučavanje hemijskog sastava ulja veoma važno za razumevanje geohemijskih procesa transformacije ulja u zemljinoj kori. Sastav ulja određuje, zauzvrat, metode njihove proizvodnje i transporta, smjerove i značajke njihove prerade kako bi se dobili različiti proizvodi.

Prilikom proučavanja ulja utvrđuje se: elementarni hemijski sastav, grupni sastav, tj. sadržaj različitih klasa i grupa jedinjenja u uljima, pojedinačni hemijski sastav pojedinih jedinjenja i izotopski sastav ulja.

1. 
   Opće karakteristike nafte i plina

Ulje je međusobno konjugirana otopina ugljovodonika i heteroatomskih organskih jedinjenja. Mora se naglasiti da nafta nije mješavina tvari, već otopina ugljovodonika i heteroatomskih organskih jedinjenja. To znači da se pri proučavanju ulja mora pristupiti rješenju.

Ulje nije samo otopljena supstanca u otapalu, već uzajamno rješenje najbližih homologa i drugih spojeva jedno u drugom. Konačno, rješenje se naziva konjugirano u smislu da, rastvarajući se jedna u drugoj, strukture najbliže strukturi formiraju sistem koji predstavlja ulje kao cjelinu.

Ako je poremećeno konjugirano međusobno otapanje najbližih komponenti, tada se i uljni sistem može djelomično urušiti. Na primjer, ako se srednje frakcije uklone iz nafte destilacijom, onda kada se glavne frakcije lakog benzina kombinuju sa zaostalim teškim frakcijama, do rastvaranja možda neće doći, a neke od smolastih supstanci će precipitirati - sistem konjugatne interakcije će biti poremećen.

Sama nafta je tečni fosilni mineral koji se nalazi u poroznim sedimentnim stijenama zemljine kore, u pukotinama, pukotinama i drugim prazninama matičnih stijena (granita, gnajsa, bazalta itd.)

Ulje je tamno smeđa, ponekad gotovo bezbojna, a ponekad čak i crna tekućina.

Nafta je fosilno gorivo zajedno sa ugljem, mrkim ugljem i škriljcem, koji se nazivaju kaustoboliti. Za razliku od ostalih fosilnih goriva, nafta se sastoji od gotove mješavine različitih ugljovodonika, dok je za dobijanje ugljovodonika iz čvrstih fosilnih goriva potrebna posebna termičku obradu. Stoga je nafta najvrednija sirovina za proizvodnju raznih motornih goriva i mazivih ulja, kao i proizvoda petrokemijske sinteze.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

HEMIJA NAFTE I GASA

NA. Swarovskaya

Uvod

1. POREKLO NAFTE

1.1 Hipoteze mineralnog porijekla

1.4 Formiranje glavnih klasa naftnih ugljovodonika

2. HEMIJSKI SASTAV NAFTE I GASA

2.1 Jedinjenja ugljovodonika

2.2 Heteroorganska jedinjenja

2.3 Mikroelementi

3. SISTEMI DISPERZOVANI ULJEM

3.1 Parafinski ugljovodonici

3.2 Naftenski ugljovodonici

3.3 Aromatični ugljovodonici

3.4 Smolasto-asfaltenske supstance

4. fizička i hemijska svojstva ulja

4.1 Gustina ulja

4.2 Viskozitet ulja

4.3 Reološka svojstva ulja

4.5 Pritisak zasićenja uljnog gasa

4.6 Kompresibilnost ulja

4.7 Volumetrijski koeficijent ulja

4.8 Toplotna svojstva ulja

4.9 Električna svojstva ulja

4.10 Molekularna težina

4.11 Kristalizacija, tačka zamućenja, tačka stinjavanja

4.12 Tačke blica, paljenja i samopaljenja

4.13 Optička svojstva

4.14 Razlike u svojstvima nafte unutar naftnog ležišta

5. SVOJSTVA NAFTNOG GASA

UVOD

Nafta je odavno poznata čovječanstvu. Korišćen je u Vavilonu i Vizantiji kao zapaljiva mešavina. U starom Egiptu, Rimu i između rijeka Tigris i Eufrat koristio se kao vezivo i hidroizolacijski materijal u izgradnji puteva, akvadukta i drugih objekata. Od kraja 18. veka proizvod prerade nafte, kerozin, počinje da se koristi za osvetljenje domova i ulica, a od 19. veka, izumom motora sa unutrašnjim sagorevanjem, naftni derivati ​​postaju glavna vrsta goriva za razna vozila.

Za razliku od drugih vrsta fosilnih goriva, nafta se relativno lako vadi, transportuje (putem cjevovoda) i vrlo jednostavno prerađuje u širok spektar proizvoda za različite namjene. Stoga nije iznenađujuće da u većini zemalja svijeta nafta čini više od polovine gorivno-energetskog kompleksa.

Ekonomije država ovise o nafti više nego o bilo kojem drugom proizvodu. Stoga je nafta od početka svoje industrijske proizvodnje do danas bila predmet velike konkurencije i uzrok mnogih međunarodnih sukoba i ratova. Prirodni gas, kao i nafta, je prvenstveno energent. Većina svjetske nafte (80-90%) se prerađuje u različite vrste goriva i maziva. Samo oko 10% od toga ide za potrebe hemijske industrije.

Istorija razvoja hemije nafte povezana je sa radovima D. I. Mendeljejeva, N. D. Zelinskog, V. V. Markovnikova, K. V. Haričkova, V. N. Ipatijeva, A. A. Letnyja i drugih, koji su doprineli rađanju hemijske nafte kao nauke. Njegovo formiranje dogodilo se kasnih 20-ih - ranih 30-ih godina u zidinama Moskovske rudarske akademije, gdje je profesor (kasnije akademik) S. N. Nametkin predavao predmet "Naftna hemija". Godine 1932. objavljena je knjiga istog naslova.

Osnovna, tradicionalna istraživanja u oblasti hemije nafte obuhvataju sledeća područja. Prvi je analitički smjer koji proučava sastav ulja u svrhu praktične primjene naftnih frakcija i pojedinih komponenti, kao i rješavanja geohemijskih problema u potrazi za novim nalazištima nafte i plina. Poznavanje potencijalnog hemijskog sastava ulja od presudnog je značaja za izbor optimalne tehnološke šeme za njegovu preradu. Koristeći savremene metode analitičke i organske hemije u uljima prema Al. A. Petrov je identifikovao oko 1000 pojedinačnih jedinjenja.

Drugi pravac istraživanja je proučavanje svojstava uljnih sistema u zavisnosti od P, V, T-uslova i hemijske interakcije pojedinih komponenti ulja. Tokom proizvodnje, transporta, prerade i upotrebe, naftni sistemi mogu biti na povišenim temperaturama i pritiscima, kada su moguće hemijske transformacije naftnih komponenti.

Treba napomenuti da je u hemiji nafte pristup naftnim sistemima kao molekularnim rastvorima dominirao dosta dugo i još uvek je očuvan. Do sada su se mnoge pojave u naftnim sistemima i tehnološkim proračunima tumačile na osnovu fizikalnih zakona uspostavljenih za molekularna rješenja (Raoult-Dalton, Henry, Newton, Darcy zakoni, itd.). Međutim, ideje o molekularnoj strukturi naftnih sistema ne opisuju uvijek stvarno ponašanje naftnih sistema i odgovaraju stvarnosti.

Sa stanovišta koloidne hemije, ulje je složena višekomponentna mešavina koja u zavisnosti od ukupnosti spoljašnjih uslova ispoljava svojstva molekularnog rastvora ili dispergovanog sistema. Na ulje disperzovanim sistemima(PDV) se odnosi na gotovo sve vrste prirodnih ugljikovodičnih sirovina, kao i na različite vrste naftnih derivata - od motornih goriva do koksa. Ovakav pristup, zasnovan na razmatranju disperzivne strukture različitih PDV-a, omogućava da se, bez značajnih materijalnih troškova, optimizuju oni tehnološki procesi proizvodnje, transporta i prerade nafte, kao i svojstva naftnih derivata koja se ne mogu intenzivirati. druge metode.

Do sada akumulirani eksperimentalni materijal uvjerljivo dokazuje da daljnje zanemarivanje dispergirane strukture nafte značajno ograničava mogućnosti regulacije povrata nafte. Naravno, ne može se ne primijetiti izuzetna složenost ovog pristupa. Ona leži u činjenici da stručnjaci iz oblasti hemije nafte još nisu došli do konsenzusa o strukturi nafte, proučavajući je u normalnim uslovima. I najčešće se kontakt nafte i stijena događa u različitim uvjetima: u prisutnosti intraformacijske vode, u zoni povišenih temperatura i pritisaka.

U toku transporta, kao rezultat promena spoljašnjih uslova (npr. temperature, pritiska, koncentracije aditiva), može doći do višestrukih promena u makromolekularnoj organizaciji ulja, sve do promene agregatnog stanja, što prirodno utiče na promenu u svom hidrodinamičkom otporu pri kretanju kroz cijev. Poželjno je smanjiti hidrodinamičku otpornost ulja, što se obično postiže primjenom polimernih aditiva, međutim, znanstveno, interakcije aditiva sa komponentama SDS-a još nisu proučavane.

Prilikom prerade nafte i upotrebe naftnih derivata dolazi do faznih transformacija sa promjenama kako agregatnog stanja, tako i, u nekim slučajevima, hemijskog sastava faza. Regulacija faznih prelaza u naponsko-deformisanom stanju uz pomoć eksternih faktora: polja sila i aditiva različite prirode, uključujući i usvajanje optimalnog mešanja naftnih derivata, pokazuje se kao efikasan način uticaja na parametre petrotehnoloških procesa i svojstva naftnih derivata. Međutim, rezerve nafte su, nažalost, ograničene, a razvijena polja se nakon nekog vremena iscrpe. Neobnovljivost i ograničeni resursi ugljikovodika kojima čovječanstvo raspolaže povećavaju ozbiljnost energetskog problema. Prema prognozama, proizvodnja sirove nafte će dostići vrhunac u drugoj - trećoj deceniji narednog veka, a manjak rezervi prirodnog gasa i gasnih kondenzata koji prate naftu počet će se osećati već 2010. godine.

Iscrpljivanje rezervi nafte dovodi do potrebe ekonomičnijeg korišćenja nafte povećanjem faktora povrata nafte, optimizacijom transportnih procesa i povećanjem dubine prerade nafte, racionalnom upotrebom naftnih derivata uzimajući u obzir njihova ekološka svojstva, što je nemoguće bez sveobuhvatnog fizičko-hemijske studije sastava, strukture i svojstava ulja.

1. POREKLO NAFTE

Poreklo modernih ideja o poreklu nafte nastalo je u 18. - ranom 19. veku. M.V. Lomonosov (1757) postavio je temelje hipotezi o organskom poreklu nafte, objašnjavajući njeno nastajanje uticajem „podzemne vatre“ na „fosilne ugljeve“, usled čega su, po njegovom mišljenju, asfalti, ulja i „ nastala su kamena ulja”. Ideju o mineralnom poreklu ulja prvi je izrazio A. Humboldt 1805. godine.

Razvoj hemije, eksperimenti o neorganskoj sintezi ugljovodonika (HC), koje su izveli M. Berthelot (1866), G. Biasson (1871), poslužili su kao polazna tačka za razvoj hipoteze o mineralnom poreklu. D.I. Mendeljejev, koji se do 1867. godine držao ideja o organskom poreklu nafte, 1877. je formulisao poznatu hipotezu o njegovom mineralnom poreklu, prema kojoj nafta nastaje na velikim dubinama na visokim temperaturama usled interakcije vode sa metalnim karbidima. .

Tokom proteklog vijeka nakupila se ogromna količina hemijskih, geohemijskih i geoloških podataka koji su rasvijetlili problem porijekla nafte. Trenutno, većina naučnika - kemičara, geohemičara i geologa - smatra najrazumnijim idejama o organskoj genezi nafte, iako postoje naučnici koji još uvijek preferiraju mineralnu hipotezu o njegovom nastanku.

1.1 Hipoteze o mineralnom porijeklu nafte

Sve hipoteze o mineralnom poreklu nafte objedinjuje ideja ​​sinteze ugljovodonika, komponenti ulja koje sadrže kiseonik, sumpor i azot iz jednostavnih polaznih supstanci - C, H2, CO, CO2, CH4, H2O i radikali na visokim temperaturama i interakcija produkata sinteze s mineralnim dijelom dubokih stijena.

Mendeleev D.I. je vjerovao da je osnova procesa stvaranja ugljikovodika interakcija metalnih karbida dubokih stijena s vodom, koja prodire kroz pukotine od površine do velikih dubina.

Dijagram procesa je predstavljen na sljedeći način:

2FeC + ZH20 = Fe2O3 + C2H6

ili u opšti pogled može se napisati:

MCm + mH20 --> MOm + (CH2)m.

Ugljovodonici su nastali u gasovitom stanju, prema D. I. Mendeljejevu, zatim su se podigli do hladnog gornjeg dela zemljine kore, gde su se kondenzovali i akumulirali u poroznim sedimentnim stenama. Metalni karbidi u to vrijeme još nisu bili poznati u dubokim stijenama. Trenutno je potvrđena Mendeljejevljeva pretpostavka; karbidi niza elemenata (FeC, TiC, Cr2C3, WC, SiC) pronađeni su u dubokim stijenama. Ali ne formiraju velike klastere; Riječ je o sitnim (djelićima milimetra) rijetkim i raspršenim mineralnim naslagama u stijenama. Stoga je proces stvaranja ugljovodonika u ogromnim količinama, koje su poznate u prirodi, vrlo teško objasniti sa ovih pozicija. Sada takođe nema sumnje da voda ne može teći sa površine kroz pukotine do velikih dubina. Ali to nije bitno; fluidna faza dubokih stijena pod određenim uvjetima sadrži vodu, tako da je u principu moguća njena interakcija s karbidima. Stvaranje jednostavnih ugljikovodika je također sasvim moguće, ali je malo vjerojatno da će to biti moguće u velikim količinama.

Godine 1892. N. A. Sokolov iznio je hipotezu o kosmičkom porijeklu nafte. Njegova se suština svodi na istu mineralnu sintezu ugljovodonika iz jednostavnih supstanci, ali u početnoj, kosmičkoj fazi formiranja Zemlje.

Pretpostavljalo se da su nastali ugljovodonici bili u gasnoj ljusci, a kako su se hladili, apsorbovale su ih stene formirane zemljine kore. Potom oslobođeni od rashladnih magmatskih stijena, ugljovodonici su se podigli do gornjeg dijela zemljine kore, gdje su formirali akumulacije. Ova hipoteza se zasnivala na činjenicama o prisustvu ugljika i vodika u repovima kometa i ugljovodonika u meteoritima. Prema savremenim podacima, C2H2, C2H4, C2H6, C3H8, HCN, C2N2 otkriveni su u atmosferi Jupitera i Titana, kao i u oblacima gasa i prašine. U meteoritima su pronađene čvrste ugljične tvari, normalni alkani i aminokiseline. Međutim, njihovo porijeklo je nejasno.

Brojni argumenti pristalica mineralnog porijekla nafte temelje se na termodinamičkim proračunima. Chekalyuk E.B. pokušao je odrediti temperaturu stvaranja nafte iz odnosa između nekih izomernih ugljikovodika, pretpostavljajući da sinteza na visokim temperaturama dovodi do stvaranja termodinamički ravnotežnih smjesa. Ovako izračunata temperatura stvaranja nafte bila je 450-900°C, što odgovara temperaturi duboke zone od 100-160 km unutar gornjeg plašta Zemlje. Međutim, za ista ulja proračuni pomoću drugih parova izomera daju različite temperaturne vrijednosti (od -100 do 20.000°C), koje su potpuno nerealne u uvjetima zemljine kore i plašta. Sada je dokazano da su izomerni ugljovodonici ulja neravnotežni sistemi. S druge strane, proračuni termodinamičkih svojstava ugljovodonika u oblasti veoma visokih pritisaka (desetine hiljada paskala) su veoma uslovni, zbog potrebe da se pribegne ekstrapolacijama veoma velikog dometa.

U dubokim uslovima Zemlje, u prisustvu C i H2, sinteza CH4, njegovih homologa i nekih jedinjenja veće molekularne težine je sasvim moguća i dešava se. Ali do sada nema dovoljno teorijskih ili eksperimentalnih podataka koji bi mogli nedvosmisleno dokazati mogućnost mineralne sinteze tako složenog i pravilnog sastava sistema jedinjenja koja sadrže ugljovodonike, azot, sumpor i kiseonik, kao što je prirodno ulje, koje ima optičku aktivnost i vrlo je sličan po mnogim karakteristikama na molekularnom i izotopskom nivou sa živom materijom organizama i bioorganskom materijom sedimentnih stijena.

Geološki dokazi o mineralnoj hipotezi - prisustvo tragova metana i nekih naftnih ugljovodonika u dubokim kristalnim stenama, u gasovima i magmama koje eruptiraju iz vulkana, manifestacije nafte i gasa duž nekih dubokih raseda, itd. - su indirektni i uvek dozvoljavaju dvostruko tumačenje. Duboke stijene koje prodiru u zemljinu koru tope se i asimiliraju sedimentne stijene sa biogenom organskom tvari prisutnom u njima; Vulkanski otvori prolaze i kroz sedimentne slojeve, ponekad regionalno naftu i gas, pa su CH4 i neki drugi naftni ugljovodonici koji se nalaze u njima mogli nastati ne samo kao rezultat mineralne sinteze, već i tokom termičke destrukcije zarobljene biogene organske materije. sedimentnih stijena ili kada je nafta ušla u sedimentne stijene, stijene nakon što se magmatske stijene ohlade. Ali glavni dokaz je velika sličnost hemijskih i geohemijskih parametara mnogih ugljikovodičnih i neugljikovodičnih spojeva nafte sa sličnim komponentama žive tvari organizama i biogene organske tvari modernih sedimenata i drevnih sedimentnih stijena.

1.2 Razvoj ideja o organskom poreklu ulja

Briljantna pretpostavka M.V. Lomonosova o nastanku nafte kao rezultat utjecaja povišene temperature na biogenu organsku tvar sedimentnih stijena počela je dobivati ​​potvrdu krajem 19. i početkom 20. stoljeća tijekom eksperimentalnih kemijskih i geoloških istraživanja.

Engler (1888) je destilacijom masti haringe dobio smeđa ulja, zapaljive plinove i vodu. Laka frakcija ulja sadržavala je ugljikovodike od gs do C9, dok je frakcija >300°C sadržavala parafine, naftene, olefine i aromatične ugljovodonike. Pojavila se hipoteza o stvaranju ulja iz životinjskih masti. Godine 1919. N.D. Zelinsky je destilirao jezerski sapropel mulj, koji se gotovo u potpunosti sastojao od biljnog materijala - ostataka planktonskih algi s visokim sadržajem lipida. U ovom slučaju se dobija koks, katran, gas i pirogenska voda. Gas se sastojao od CH4, CO2, H2 i H2S. Smola je sadržavala benzin, kerozin i teške katranske tvari. U benzinu su pronađeni alkani, nafteni i areni; ciklični polimetilenski ugljovodonici prevladavaju u kerozinu. Dobivena mješavina ugljovodonika bila je na mnogo načina slična prirodnom ulju; teške frakcije su imale optičku aktivnost.

Optička aktivnost je jedno od osnovnih svojstava koja su zajednička za živu materiju, njene produkte transformacije i prirodna ulja. Prilikom mineralne sinteze ugljovodonika nastaju racemske smjese koje nemaju optičku aktivnost, jer sadrže jednaku količinu lijevih i desnih molekula, što je povoljno sa stajališta termodinamike (takvu smjesu karakterizira maksimalna entropija) . Živu prirodu, naprotiv, karakterizira zrcalna asimetrija: sve biogene aminokiseline su ljevoruke, šećeri su desnoruki izomeri ogledala. Optička asimetrija organskih molekula dovoljna je osnova za tvrdnju o prisutnosti žive tvari ili produkta njene posthumne transformacije. Sa ovih pozicija, optički aktivno ulje može biti samo proizvod biosfere, a ne mineralne sinteze. Optička aktivnost ulja uglavnom je povezana sa ugljovodonicima kao što su triterpani i sterani.

Proizvodnja optički aktivnih naftnih derivata destilacijom organske tvari iz planktonskih algi poslužila je kao osnova za hipotezu o porijeklu ulja iz biljnog materijala. Tome su doprinijela i geološka istraživanja. Tragajući i istražujući naftna polja, geolozi su već u 19. stoljeću počeli primjećivati ​​čestu povezanost naftnih naslaga sa drevnim morskim sedimentima obogaćenim sapropelnom organskom tvari, koji su se nazivali sedimenti izvora nafte.

Počevši od radova A.D. Arkhangelskog (1927) i P.D. Traska (1926-1932), počela su proučavanja organske materije savremenih sedimenata i drevnih sedimentnih stijena. I. M. Gubkin je imao značajan utjecaj na smjer istraživanja. Naglasio je da široka regionalna distribucija naftnih naslaga u sedimentnim slojevima zahtijeva odbacivanje svih mogućih egzotičnih izvora za nastanak nafte (životinjske masti, nakupine morske trave, itd.) i smatrati da izvor nafte može biti samo rasprostranjena organska materija rasprostranjena u sedimentnim stijenama supstanca miješanog biljnog i životinjskog porijekla. Kasnije se pokazalo, međutim, da u njemu obično prevladava sapropelni materijal koji se sastoji od ostataka sitnih planktonskih algi. Njegova prosječna koncentracija u sedimentnim glinovitim stijenama je nešto manja od 1%, ali u nizu bitumenskih škriljaca, koji se često povezuju s industrijskim sadržajem nafte, iznosi do 5-6, a ponekad i do 10-20%.

Humusna organska tvar, čiji je izvor kopnena vegetacija, rasprostranjena je uglavnom u kontinentalnim ugljenonosnim sedimentima, u kojima se javljaju nalazišta ugljikovodičnih plinova, ali, u pravilu, nema naslaga nafte. Ovo je razumljivo, budući da humusna tvar obično ima vrlo malo lipidnog materijala, a kako temperatura raste, stvara samo suhi metan.

Istraživanja morskih planktonskih organizama i muljnih bakterija su pokazala da oni sadrže značajnu količinu lipidnog materijala (ponekad i do 40%), iz kojeg se lako mogu formirati ugljikovodici, kao i malu količinu samih ugljikovodika - do 0,06%. U organskoj tvari morskog mulja otkriveno je do 3-5% bitumenskih tvari i do 0,5% ugljikovodika. Štaviše, zastupljeni su svim klasama karakterističnim za naftu - alkani, nafteni i areni. Istina, za razliku od nafte, oni još ne sadrže lake ugljikovodike benzinskih frakcija.

Proučavanje sapropelne organske materije sedimentnih stijena koje su doživjele potapanje od 2-3 km i temperature do 100-150°C pokazalo je da već sadrži do 10-20% bitumenskih tvari (ulja, smole, asfalteni), do 10- -12% ugljovodonika, uključujući do 2-3% nisko ključajućih (C6-C14). Sadrže sve glavne klase naftnih ugljovodonika - alkane, izoalkane, naftene i arene. Postoje i jedinjenja koja sadrže dušik, sumpor i kiseonik karakteristična za ulja.

Detaljne studije otkrile su sve veće sličnosti između ugljikovodika dispergirane organske tvari sedimentnih stijena, koje je N. B. Vassoevich nazvao mikro-uljem, i ulja iz njegovih ležišta.

Otkriće biomolekula naslijeđenih iz žive tvari u uljima bilo je važno. To su, prije svega, porfirini, koji se sastoje od četiri pirolna prstena koji preko atoma dušika formiraju kompleksne spojeve s metalima (obično V i Ni). Njihovo formiranje iz biljnog hlorofila je van sumnje. Sa povećanjem dubine i povećanjem temperature u podzemlju, sadržaj porfirina u uljima opada, jer su termički nestabilna. Stoga je apsolutno nemoguće zamisliti mogućnost ulaska porfirina u naftu iz visokotemperaturnih zona zajedno s proizvodima mineralne sinteze.

hlorofil vanadil porfirin U formulama, Pht znači fitol.

Važni "biomarkeri" su mnogi izoprenoidni ugljovodonici karakteristični za živu materiju, posebno fitan (C20) i prefiks (C19), čija se pojava povezuje sa fitolom, perifernim strukturnim elementom molekula hlorofila. Pristan se takođe nalazi u „spremnom“ obliku u telu nekih životinja.

Zanimljivo je da ugljikovodik C20H42 teoretski može imati više od 366 hiljada izomera, ali u uljima je samo jedan od njih prisutan u primjetnim količinama - fitan, čija je struktura karakteristična za živu tvar.

Mnogi „biomarkeri“ u organskoj materiji sedimenata i ulja predstavljeni su policikličkim ugljovodonicima kao što su sterani i triterpani, posebno hopani. Mnogi od njih su nesumnjivo izvedeni iz tako karakterističnih biomolekula kao što su steroidi i triterpenoidi, koji se nalaze u svim živim organizmima, od najjednostavnijih cijanobakterija do viši sisari i imaju važan biohemijski značaj. To uključuje holesterol, fitosterol, itd.

Zbog velike sličnosti u molekularnoj strukturi između steroida i sterana, triterpenoida i triterpana (hopana) žive tvari i ulja, njihovo prisustvo je pouzdan pokazatelj organske geneze nafte.

U pogledu stereohemijskih svojstava, naftni sterani i triterpani se i dalje donekle razlikuju od izvornih bioloških jedinjenja, što je povezano sa promenama u prostornoj strukturi jednog ili više kiralnih centara biomolekula tokom termičke transformacije. Pentaciklički triterpeni se nalaze prvenstveno u kopnenim biljkama; U organskoj tvari morskih sedimentnih stijena i u uljima česti su tetraciklični ugljovodonici - sterani (hopani), karakteristični za plavo-zelene planktonske alge, koje su bile jedan od glavnih bioproizvođača tokom akumulacije sapropelne organske tvari u morskim sedimentima kroz geološko vrijeme. .

Naslijeđene biogene strukture također uključuju normalne alkane (od C17 i više). Njihov sadržaj u uljima doseže 10-15, a ponekad i 30%. Dokaz stvaranja n-alkana iz biogenih masnih kiselina je prevalencija n-alkana sa neparnim brojem atoma ugljika nad parnim u nisko transformisanim uljima. Živa tvar i organska tvar sedimenata nastalih od nje uvijek karakterizira prevlast masnih kiselina s parnim brojem atoma ugljika. Kada se "parne" masne kiseline dekarboksiliraju, nastaju "neparni" ugljikovodici, na primjer, u slučaju palmitinske kiseline:

C1bH32O2 --> C15Hz2 + CO2.

Postepeno izglađivanje ovih primarnih genetskih karakteristika do približno iste koncentracije „parnih“ i „neparnih“ n-alkana, kako u organskoj materiji izvornih stena tako iu naftnim naslagama, dešava se kako se dubina i temperatura u podzemnoj površini povećavaju usled sekundarnih reakcija. .

Dakle, na osnovu mnogih znakova na molekularnom nivou i prisutnosti "biomarkera", može se pratiti veza između žive tvari organizama, organske tvari sedimentnih izvornih stijena i ulja u naslagama. Ukupna količina biogenih molekularnih struktura naslijeđenih iz žive tvari ponekad doseže 30% njihove mase u uljima.

Detaljno proučavanje sastava i distribucije "biomarkera" u organskoj materiji sedimentnih stijena i u uljima omogućava ne samo da se potvrdi organsko porijeklo nafte, već i da se utvrdi za određena ležišta iz kojih su nalazišta naftni ugljovodonici došli. ih tokom formiranja naslaga. Ovo pitanje se također uspješno rješava sličnošću sastava izotopa ugljika u sličnim frakcijama bitumenskih komponenti organske tvari sedimentnih stijena i ulja.

Pokazalo se da u sedimentnim slojevima Zemlje organska tvar sadrži ogromnu količinu dispergiranih naftnih ugljovodonika (mikro-ulja) - oko 1014 tona, što je najmanje 100 puta više od svih otkrivenih i procijenjenih svjetskih rezervi nafte u polja. Shodno tome, za formiranje svih naftnih polja bilo je dovoljno da se tokom migracije dispergovanih naftnih ugljovodonika zajedno sa gasovima i vodama u povoljnim geološkim uslovima (u poroznim slojevima u antiklinalnim zamkama) ne akumulira više od 1% njihove ukupne količine.

Poznato je da je nafta neravnomjerno raspoređena u sedimentnim slojevima, a to je razumljivo i sa stanovišta organskog koncepta njenog nastanka. Organska tvar, izvor nafte, akumulirala se neravnomjerno u sedimentima tokom geološkog vremena. Maksimum njegove akumulacije u devonskim, jursko-krednim i tercijarnim sedimentima odgovara maksimalnim masama formiranih dispergiranih naftnih ugljovodonika u izvorišnim sedimentima ove starosti i maksimalnim rezervama nafte na otvorenim poljima.

Dakle, svi hemijski, geohemijski i geološki podaci nesumnjivo ukazuju na organsko porijeklo nafte.

1.3 Moderne ideje o formiranju nafte i gasa

Poznato je da kada se sapropel škriljci zagriju na 150--170°C, počinje slaba termička razgradnja organske tvari, što dovodi do povećanja prinosa ekstrakata; na 200°C nastaje ih znatno više, a na 370-400°C, nakon zagrijavanja od 1 sata, do 60-80% organske tvari škriljaca postaje rastvorljivo. Formira se mnogo asfaltno-smolastih supstanci koje sadrže sve glavne klase naftnih ugljovodonika, kao i gasove (CO2, CH4, H2S) i pirogensku vodu.

U principu, isti proces termičke (ili termokatalitičke) razgradnje odvija se u prirodnim uslovima kada se sedimenti koji sadrže sapropelnu organsku materiju urone ispod mlađih sedimenata koji se akumuliraju iznad njih. Samo u prirodnim uslovima odvija se izuzetno sporo, sa brzinom slijeganja nanosa obično od 50-100 do 300 m/milion. godine.

Spuštanje na dubinu od 2--3 km, koju karakteriše distribucija većine naslaga formirane nafte i temperatura do 150--160°C, odvija se u periodu od 10 do 60 miliona godina. Ovako veoma spor prirodni „tehnološki“ proces termičke transformacije sapropelne organske materije sa porastom temperature od 1°C tokom 60-400 hiljada godina teško je zamisliti, međutim, istraživanja potvrđuju da se u prirodnim uslovima on zapravo veoma široko realizuje u mnoge depresije, ispunjene debelim slojevima nagomilanih sedimenata.

Detaljna geološka i geohemijska istraživanja omogućavaju praćenje uzastopnih faza ovog procesa (slika 1.1). U početnoj fazi potapanja (do 1,5-2 km kada temperatura poraste na 50-70°C) povećava se sadržaj ugljika i vodika u kerogenu, uglavnom zbog gubitka kisika zbog eliminacije perifernog kisika- koji sadrže funkcionalne grupe molekularne strukture organske materije.

Rice. 1.1. Transformacija organske materije sedimentnih stijena (a - c) i generacije nafte i plina (d) sa povećanjem dubine uranjanja (H) i temperature (T): C - sadržaj ugljika u organskoj tvari; H - vodonik, B - bitumen; ?N--generacija ulja; ?CH4 - stvaranje metana; Vn-- brzina proizvodnje nafte; VM--brzina stvaranja metana

Koncentracija bitumenskih supstanci i naftnih ugljikovodika visoke molekularne mase gotovo se ne povećava. U organskoj materiji još nema ugljovodonika niskog ključanja. U sastavu gasne faze organske materije prevladava ugljični dioksid nastao u ovoj fazi sa neznatnim sadržajem metana i njegovih homologa.

Molekularna struktura organske tvari u ovoj fazi još nije doživjela značajnije uništenje; aktivno stvaranje ulja ne dolazi ni u jednom trajanju procesa, do 400-600 miliona godina. Na temperaturama do 50-70°C (vjerovatno čak i do 90°C), prag za aktiviranje reakcija razaranja molekularne strukture organske tvari još nije dostignut i nijedno najduže geološko vrijeme ne može nadomjestiti nedostatak temperatura. U dubljoj zoni (do 2,5--3 km na temperaturama do 90--100--150°C), smjer procesa termičke transformacije sapropelne organske tvari iz temelja se mijenja. Uz malu promjenu sadržaja ugljika u kerogenu, sadržaj vodika se primjetno smanjuje; koncentracija kloroform bitumena općenito, uključujući i naftne ugljovodonike visoke molekularne težine (C15--C45), raste brzo i značajno i dostiže maksimum; formiraju se ugljovodonici niskog ključanja benzinskih frakcija (C6--C14) i dostižu svoju maksimalnu koncentraciju. U gasnoj fazi organske materije koncentracija homologa metana dostiže maksimum (C2 - C5); sadržaj CH4 je još uvijek beznačajan.

Ovu fazu, u geološkom smislu brzog formiranja pretežnog dijela bitumena općenito i naftnih ugljovodonika, N. B. Vassoevich naziva glavnom fazom stvaranja nafte (MPP). U temperaturnoj zoni do 150--160°C, glavna faza nastajanja nafte uspjela je u potpunosti da se realizuje čak iu "mladim" sedimentima starosti od 10--20 miliona godina, a još više u mnogo starijim sedimentima. . Kao što se može vidjeti, prilično aktivan proces razaranja molekularne strukture kerogena sa stvaranjem bitumena i naftnih ugljovodonika u prirodnim uslovima na geološkoj vremenskoj skali ostvaruje se 2-2,5 puta nižoj temperaturi nego u laboratorijskim uslovima, tokom vremenski period, očigledno ne duži od nekoliko miliona godina.

Sudeći prema podacima infracrvene spektrometrije, molekularnu strukturu kerogena nakon destrukcije karakteriše gubitak značajne količine lipidnih komponenti, prvo sa funkcijama karboksilnih kiselina, ketona i aldehida, a zatim i dugolančanih struktura sa CH2 grupama. Povećava se aromatizacija i polikondenzacija zaostalog dijela kerogena, koji svojim elementarnim sastavom i molekularnom strukturom gubi „sapropelični“ izgled i gotovo se ne razlikuje od vodonikom siromašne humusne organske tvari.

Rastvorljive bitumenske komponente nastale tokom ispoljavanja HFN u velikim količinama (više od 30% početne mase kerogena) karakteriše sadržaj ugljenika (C) od 80-82%, vodonika (H) 9,5-11%, tj. po sastavu su slični bitumenu koji nastaje termičkom razgradnjom sapropelnih škriljaca (C 81--82,5%, H 9,1--9,5%). Više od polovine formiranog bitumena (do 60-80%) predstavljaju smole i asfalteni, do 20-40% - ugljovodonici, u kojima udeo n-alkana iznosi do 10-30%, a udio izoalkana i ciklana - do 20-60% i arena - do 20-50%. U sastavu ugljovodonika niskog ključanja značajan udio imaju ciklani (prevladavaju ciklopentani); udio n-alkana i arena je mali. Sa dubinom i porastom temperature, udio n-alkana, arena i cikloheksana primjetno raste, a ciklopentana opada. Od mladih do starijih sedimenata u ovoj zoni može se uočiti povećanje udjela alkana i smanjenje ciklana i arena. Među alkanima, ponekad značajan udio (do 50%) čine izoalkani.

Mješavina asfaltno-smolastih supstanci i naftnih ugljikovodika koja nastaje na HFN je po elementarnom i grupnom sastavu slična asfaltima, koje je A.F. Dobryansky smatrao međufazom u transformaciji sapropelnih tvari u naftu. Čini se da slika stvaranja nafte snimljena iz prirodnih podataka u potpunosti odgovara ovim pogledima. Međutim, daljnji tok procesa stvaranja nafte razvija se drugačije nego što je A. F. Dobryansky pretpostavio.

Formiranje iz čvrstog kerogena velike količine asfaltno-smolastih tvari i naftnih ugljikovodika, uključujući i one s niskim ključanjem, kao i plinova (C1, C2 - C5, CO2, H2S, N2) prati višestruko povećanje volumena. U glinovitim stijenama koje su zbijene pod opterećenjem gornjih sedimenata, kao rezultat, nastaju abnormalno visoki pritisci, koji za 20-30 MPa premašuju normalni hidrostatički tlak u susjednim poroznim pješčanicima zasićenim vodom. Kada se postigne kritični pritisak, periodično dolazi do fluidnog lomljenja glinovitih stijena sa stvaranjem mikropukotina i oslobađanjem komprimiranih ugljovodonika nafte i plina u pješčanike zasićene vodom, gdje njihovo nakupljanje stvara akumulacije nafte.

Brzo povećanje koncentracije bitumenskih tvari i ugljikovodika u kerogenu zabilježeno je u dubokoj zoni do 2,5-3 km zbog činjenice da brzina njihovog stvaranja, koja eksponencijalno raste s povećanjem dubine i temperature, premašuje stopu emigracije. ugljovodonika iz glinovitih stijena. Kako se koncentracija početnog lipidnog materijala smanjuje, brzina stvaranja ugljikovodika značajno opada, a brzina njihove emigracije raste, već premašujući brzinu stvaranja ugljikovodika, što dovodi prvo do prestanka rasta, a zatim do brzog rasta. pad koncentracije bitumena i naftnih ugljovodonika u organskoj materiji dublje od 2,5--3 km (vidi sliku 1.1).

Drugi razlog naglog smanjenja količine bitumena je promjena fizičkih svojstava i faznog stanja smola i asfaltena nakon emigracionog gubitka glavnog dijela ugljikovodika uz daljnje povećanje temperature. Značajan dio komponenti asfalt-smole, koji doživljava termičku destrukciju sa stvaranjem naftnih ugljikovodika niskog ključanja i plinova, ponovo prelazi u nerastvorljivo stanje, postajući dio nerastvorljivog kerogena. Bitumen koji ostaje u malim količinama predstavlja uglavnom ugljikovodici, u kojima se s povećanjem dubine i temperature povećava količina alkana i arena, a smanjuje količina ciklana.

Kada ugljovodonici emigriraju iz glinovitih stena izvora nafte u susjedne slojeve poroznih pješčenjaka zasićenih vodom, dolazi do hromatografskog odvajanja nastale mješavine asfaltno-smolastih supstanci, nafte i plinskih ugljovodonika. Glineni sloj sa nastalim bitumenskim supstancama je prirodna hromatografska kolona. Što više eluenta prolazi kroz njega prema pješčeniku, čiju ulogu imaju najpokretljiviji plin i ugljovodonici nafte niskog ključanja, to je potpunije odvajanje komponenti karakterizirano primarnom mješavinom asfaltno-smolastih tvari i ugljikovodika. U ležište pijeska se unosi mješavina naftnih ugljovodonika, u kojoj sadržaj smola i asfaltena ne prelazi, kao u konvencionalnoj nafti, 5-10%. Ovo je, u suštini, već pravo ulje.

Značajan pad koncentracija bitumena i ugljovodonika u kerogenu do kraja perioda pumpanja gasa, koji je ustanovio Neruchev S.G., praćen hromatografskim odvajanjem bitumena, služi kao objektivan dijagnostički znak ležišta nafte iz kojih je nafta emigrirala u slojevi rezervoara u geološkoj prošlosti. Kvantitativna analiza ovih promjena omogućava utvrđivanje mase nafte koja je nastala i emigrirala i njene vjerojatne rezerve u ležištima.

Bilansni proračuni termičke transformacije sapropelne organske materije i procesa emigracije naftnih ugljovodonika na osnovu dobijenih eksperimentalnih podataka omogućili su izradu teorijskog kvantitativnog modela nastanka nafte (vidi sliku 1.1). Karakterizirana je glavna faza stvaranja nafte maksimalna brzina stvaranje naftnih ugljovodonika, obično u opsegu dubine od 2--3 km na temperaturama od 80--90 do 150--160°C. Sa niskim geotermalnim gradijentom i polaganim porastom temperature sa dubinom, HFN se ostvaruje u dubljoj zoni, do otprilike 6-8 km. Ukupna količina nastalih bitumenskih supstanci i naftnih ugljikovodika prelazi 30%, a količina nafte koja emigrira u porozne slojeve ležišta dostiže 20% početne mase sapropelne organske tvari.

Plutanje nafte izvedeno iz glinovitih izvorišnih stijena u porozne formacije zasićene vodom postupno dovodi do stvaranja njenih akumulacija (nanosa) u najizdignutijim područjima formacija (na antiklinalnim strukturama). Ovdje se završava proces stvaranja nafte i formiranja njenih naslaga. Daljnjim slijeganjem naslaga izvora nafte sa porastom temperature, uočeno je značajno povećanje sadržaja ugljika (do 95-97%) i smanjenje sadržaja vodonika (do 0,5-1%) u zaostalom kerogenu. Primjetan je gubitak mase metamorfizirajućeg kerogena. Prema empirijskim podacima, u dubokoj zoni od 3-6 km (na temperaturama do 200-260°C) omjer metana i naftnih ugljovodonika u sastavu organske tvari raste nekoliko desetina puta. Zabilježeno je brzo povećanje do maksimuma, a zatim i smanjenje sadržaja CH4 u organskoj tvari. Prema proračunima teorijske ravnoteže, u ovoj fazi se formira glavni dio metana - do 12% početne mase organske tvari, zbog čega je dobio naziv glavne faze stvaranja plina (MFG). Generiranje značajne količine metana u ovoj dubokoj zoni sedimentnih stijena uvjetuje smanjenje količine, a zatim i potpuni nestanak sa povećanjem dubine naftnih naslaga, koje zamjenjuje najprije plinski kondenzat, a zatim naslage suhog gasa metana. Preostala sapropelična organska tvar u ovoj zoni prolazi kroz intenzivnu metamorfozu sa eventualnim formiranjem kristalne ugljične rešetke grafita.

Zonu ispoljavanja HFN karakterišu ulja gustine 820--840 kg/m3, prinos frakcija do 200°C je oko 25--30%, sadržaj alkana je 25--40%, ciklani 30--50% i areni 10--30%. Od mladih do starijih naslaga u uljima dolazi do povećanja prinosa lakih frakcija, povećanja udjela alkana i arena uz smanjenje sadržaja ciklana.

Potapajući zajedno sa stenama domaćinima ispod GOR zone u područje viših temperatura, nafta postaje lakša i obogaćena ugljovodonicima niskog ključanja; u ugljovodonicima se povećava udio alkana i, u manjoj mjeri, arena, uz primjetan pad koncentracije ciklana.

Kada se približi površini, ulje gubi svoje lake frakcije, postaje teže i oksidira. Mikrobiološki oksidacijski procesi koji se razvijaju u naslagama uzrokuju razgradnju nafte. Znakovi takvih hipergenski izmijenjenih ulja su primjetno povećana gustoća, nizak sadržaj benzinskih frakcija, visok sadržaj asfaltno-smolastih tvari, gotovo potpuni gubitak n-alkana i prevlast ciklana.

1.4 Formiranje glavnih klasa neti ugljovodonika

Nafta sadrži ugljovodonike nastale u različitim fazama geohemijske istorije organske materije. Prvi izvor ugljikovodika je njihova biosinteza u živoj tvari organizama. Drugi izvor naftnih ugljovodonika je proces mikrobne prerade izvorne organske materije, koji se javlja u fazi dijageneze sedimenta. Smjer procesa određen je različitom otpornošću biomolekula na mikrobnu enzimsku destrukciju u sedimentu i geohemijskim uvjetima sredine (Eh, pH). Biomolekule mrtve materije organizama se u sedimentu pretvaraju u jedinjenja koja su u datim uslovima stabilnija, delom sa stvaranjem ugljovodonika. Alkoholi i aldehidi se mogu pretvoriti u ugljovodonike; moguća je transformacija cikličkih terpenoida u ciklane i arene. Treći i, kako je sada postalo jasno, glavni izvor ugljovodonika je formiranje uglavnom iz lipidnih komponenti organske materije tokom njene termičke (ili termokatalitičke) destrukcije na 90-160°C tokom manifestacije glavne faze stvaranja nafte. .

Na sastav naftnih ugljovodonika utiču brojni faktori:

Osobine početne organske tvari sedimenata;

Geohemijski uslovi (Eh, pH) tokom transformacije organske materije u sedimentima;

Stepen katagenetske (termičke) transformacije organske supstance polaznog ulja u zoni povišenih temperatura;

Sekundarne promene u nafti tokom formiranja ležišta i tokom njihovog postojanja tokom dužeg geološkog vremena (fizička diferencijacija ugljovodonika tokom migracije, produženo izlaganje povišenim temperaturama, oksidativni procesi u ležištima, itd.).

Sastav ugljikovodika u određenom ulju formira se pod utjecajem mnogih faktora, a nije uvijek lako identificirati glavni.

Alkani. Za n-alkane visoke molekularne težine u ulju, postoje tri moguća glavna izvora formiranja: n-alkani sintetizirani u živim organizmima; alifatski monohidrični alkoholi velike molekularne težine, koji su dio voskova žive tvari, i više jednobazne zasićene masne kiseline.

Nesaponifibilna frakcija biljnih ili životinjskih masti obično iznosi desetine procenta i sastoji se od ugljovodonika i alkohola. Po strukturi i poreklu, ovi ugljovodonici su očigledno povezani sa odgovarajućim masnim kiselinama, uz koje su kao nečistoće. Neki od njih pripadaju k-alkanima, drugi izoprenoidnim.

n-alkani CH3(CH2)nCH3 sa neparnim brojem atoma ugljika rasprostranjeni su u živoj materiji. Neki od visokomolekularnih n-lkana biosintetskog porijekla direktno su naslijeđeni naftom iz izvorne organske tvari sedimenata. Ovisno o izvoru organske tvari, imaju određenu specifičnost. U hemosintetskim bakterijama, n-alkani C12--C31 nalaze se sa približno istim brojem parnih i neparnih atoma ugljika; u fotosintetskim bakterijama - n-alkani C14-C29. Plavo-zelene alge sadrže n-alkane C15 - C20, a više od 80% njih čine ugljovodonici C17 i veće molekulske mase; faktor čudnosti - unutar 1--5. Više biljke karakteriziraju n-alkani veće molekularne težine - C23 - C35 s prevlastom C25, C27 i C29 s masenim omjerom neparnih i parnih ugljovodonika većim od 10. Ova svojstva ugljovodonika često se manifestuju u uljima povezanim sa formiranje morske planktonogene organske tvari ili iz kerogena, u čemu su važnu ulogu imali ostaci više kopnene vegetacije. Određena količina n-alkana nastaje tokom enzimske biohemijske transformacije masnih kiselina, alkohola i aldehida u fazi dijageneze sedimenta. Međutim, mnogo veći broj njih nastaje na povišenim temperaturama (100--150°C) tokom manifestacije glavne faze stvaranja ulja, uglavnom zbog dekarboksilacije viših jednobaznih zasićenih masnih kiselina prema shemi:

R--COOH --> CO2 + .RH.

Dobiveni ugljikovodik sadrži jedan atom ugljika manje od izvorne kiseline. A pošto su „parne” masne kiseline uglavnom uobičajene u živoj materiji (na primjer, oleinska C18H34O2, stearinska C18H36O2), u nastalim n-alkanima prevladavaju „neparni” ugljovodonici, u ovom slučaju C17H36.

Drugi važan mehanizam za formiranje n-alkana povezan je sa konverzijom viših masnih kiselina u alifatske ketone uz udvostručenje ugljičnog lanca i njihovu kasniju redukciju u ugljikovodike. A.I. Bogomolov je izveo, na primjer, reakciju pretvaranja stearona i palmitona u n-pentatriakontan (C35H72) i gentriakontan (C31H64) prema shemi:

S17N35--SO-- S17N35 + 4[N] ----> S17N35--SN2-- S17N35, --N2O

u prisustvu gline kao katalizatora, bez eksternog izvora vodonika, samo kao rezultat reakcija preraspodjele vodonika koji se nalazi u sistemu reaktanata. Prinos n-alkana na 200°C bio je oko 30%, a n-gentriakontana 27%.

Izvori za stvaranje n-alkana mogu biti i alkoholi, nezasićene masne kiseline i, moguće, aminokiseline.

Jedan od izvora razgranatih alkana su biosintetski ugljovodonici, među kojima su u živoj materiji rasprostranjeni 2-metilalkani CH3CH(CH2)nCH3 i 3-metilalkani CH3CH2CH(CH2)nCH3.

sa prevlastom neparnog broja atoma ugljika. Značajna količina razgranatih alkana nastaje tokom manifestacije glavne faze stvaranja ulja sa intenzivnim termičkim uništavanjem lipida. Ove reakcije proizvode i zasićene i nezasićene ugljikovodike. Rezultirajući alkani, prema A.I. Bogomolovu, prolaze kroz niz transformacija pod katalitičkim djelovanjem, što dovodi do razgranatih alkana. Mogu nastati i zbog apstrakcije alkil radikala iz ugljikovodika sa steroidnom strukturom.

Posebnu grupu razgranatih alkana čine C10-C40 ugljovodonici karakteristični za ulja sa pravilnom smenom metilnih grupa - takozvani izoprenoidni alkani (izoprenani). Njihov izvor je, u određenoj mjeri, direktno iz biosintetskih izoprenoidnih ugljikovodika sadržanih u eteričnim uljima žive tvari, ali uglavnom iz njihovih derivata kisika koji imaju izoprenoidnu strukturu: alkohola, aldehida, ketona, estera, karboksilnih kiselina, koji su dio molekularne struktura organske materije stena.

Izoprenoidna struktura leži u osnovi svih jedinjenja terpena, uključujući alifatske. Sami terpeni su spojevi sastava C10H16 koji sadrže dvije izoprenoidne jedinice; kombinacija tri jedinice je karakteristična za seskvi-terpene; Diterpeni su izgrađeni od četiri izoprenoidne jedinice. Alifatski monoterpeni koji se nalaze u živoj materiji uglavnom su predstavljeni mircenom i ocimenom,

Ali češće se u prirodi nalaze derivati ​​monoterpena koji sadrže kisik, na primjer, alkoholni geraniol, iz kojeg se dehidracijom može formirati odgovarajući izoprenoidni ugljikovodik. Diterpeni uključuju mnoge spojeve karakteristične za žive organizme. Alifatski diterpeni uključuju izoalkane karakteristične za naftu, kao što su fitan (C20H42) i prefiks (C19H40), koji se formiraju od nezasićenog alkohola fitola (C2oH39OH), koji je dio hlorofila svih zelenih biljaka.

Izoalkan pristane se također nalazi direktno u tijelima mnogih morskih životinja.

Pretpostavlja se da je prva faza u formiranju izoalkana dehidracija fitola sa stvaranjem fitadiena. Zatim, kada je vodonik disproporcionalan i dien je zasićen, nastaje fitan. Istovremeno se javljaju i druge reakcije povezane s uništavanjem ugljikovog lanca i stvaranjem izoprenoidnih ugljikovodika s manjim brojem atoma ugljika.

Cikloalkani. Cikloalkani (nafteni) su klasa ugljikovodika vrlo karakteristična za prirodna ulja, koju je prvi otkrio V. V. Markovnikov u nafti. Njihov sadržaj u ulju kreće se od 25 do 75%.

Izvor cikloalkana u ulju, u maloj mjeri, može biti direktno iz nekih biosintetskih ugljikovodika žive tvari, kao što su monociklički limonen, a-pinen, kamfen, policiklički ugljikovodici kao što je beta-karoten:

Međutim, važniji izvor cikloalkana u ulju su derivati ​​različitih cikličkih terpena koji sadrže kisik (monoterpeni (CloH16), seskviterpeni (C15H24), diterpeni (C20H32), triterpeni (CzoH48) i tetraterpeni (C40H64) i ketoni koji su rasprostranjeni u živoj materiji organizama i kiselinama.

Do stvaranja cikloalkana iz njih došlo je kao rezultat gubitka funkcionalnih kisikovih grupa i reakcija disproporcioniranja vodika uz gotovo potpuno očuvanje osnove molekularne strukture izvornih terpenoida žive tvari. Različiti cikloalkani nastali kao rezultat ovih procesa, na primjer, sterani i hopani, već su spomenuti kada se razmatraju “hemijski fosili” ili “biomarkeri” koji ukazuju na organsko porijeklo nafte.

Iz cikličkog alkoholnog holesterola, na primer, formira se ugljikovodik holestan:

Po istoj shemi nastali su i drugi ciklani - steroli i triterpeni (C27 - C35) od steroida prisutnih u živoj tvari u slobodnom obliku ili u obliku estera masnih kiselina.

Drugi, značajniji izvor stvaranja cikloalkana povezan je sa dehidracijskom ciklizacijom nezasićenih masnih kiselina sa stvaranjem zasićenih cikličkih ugljovodonika.

Iz nastalih cikloalkena, daljnje transformacije daju naftenske i naftensko-aromatične ugljovodonike.

Mogućnost takvog mehanizma za formiranje cikloalkana eksperimentalno je proučavao A.I. Bogomolov zagrijavanjem oleinske kiseline na 200°C s aluminosilikatnim katalizatorom. U ovom slučaju su dobijeni ugljovodonici od C5 do C40 različitih klasa - alifatski, aliciklični i aromatični. Među nastalim cikloalkanima preovlađuju izomeri sa peto- i šesteročlanim prstenovima i tipom mosta, kao u običnim prirodnim uljima. Bi- i triciklični cikloalkani su također otkriveni.

Arenas. Aromatične strukture nisu tipične za živu materiju organizama, dok je u uljima sadržaj aromatičnih ugljovodonika 10-20, a ponekad i do 35%.

U živoj materiji aromatične strukture su sadržane u ligninu (derivati ​​hidroksifenilpropana), nekim aminokiselinama, kao i hidrokinoni (vitamini E, K) u obliku pojedinačnih aromatičnih prstenova. Njihov udio u izvornom materijalu organizama za naftu je vrlo mali, stoga bi nastanak arena u sapropeličnoj organskoj tvari sedimenata, stijena i ulja trebao biti povezan uglavnom sa sekundarnim procesima transformacije organske tvari koji se javljaju u sedimentima u fazama dijageneze. a posebno katageneza u zoni povišenih temperatura.

Djelomično, arene nastaju neposredno nakon odumiranja organizama u svježem mulju zbog transformacije polienskih jedinjenja kao što su karotenoidi, iz steroidnih jedinjenja, benzokinona, kao i hidrokinona i naftokinona, čija struktura sadrži aromatična jezgra:

U eksperimentima A. I. Bogomolova na termokatalizi nezasićenih masnih kiselina i termičkoj razgradnji organske materije sapropelnih škriljaca na 200°C uočeno je stvaranje mješavine ugljovodonika u kojoj se areni kretali od 15 do 40%, a oni bile su zastupljene svim vrstama arenskih struktura karakterističnih za prirodna ulja.

Kada se nezasićene masne kiseline pretvore u prisustvu gline kao katalizatora, prvo nastaju zasićeni petočlani i šestočlani ketoni i nekondenzirani nafteni. Dalja konverzija zasićenih cikličkih ketona odvija se reakcijom kondenzacije dehidratacije, za cikloheksanone, na primjer, kako slijedi:

U ovom slučaju nastaje dodekahidrotrifenilen - hibridni ugljovodonik naftensko-aromatske strukture.

Pregledani materijali pokazuju da je formiranje svih glavnih klasa ugljikovodika u prirodnim uljima djelomično posljedica procesa biosinteze ugljikovodika u živoj tvari, ali uglavnom zbog termičke ili termokatalitičke transformacije lipidnog materijala biogene sapropelne organske tvari sedimentne tvari. stijena u zoni katageneze tokom manifestacije glavne faze stvaranja nafte.

Slični dokumenti

Svrha discipline "Naftna hemija". Istorijat i glavni pravci razvoja hemije i fizike organskih supstanci. Karakteristike naftnih ugljikovodičnih grupa. Hipoteza o organskom porijeklu nafte iz organske tvari raspršene u sedimentnim stijenama.

sažetak, dodan 10.06.2011


Karakteristike fizičko-hemijskih svojstava nafte, njena proizvodnja, sastav i vrste frakcija tokom destilacije. Osobine prerade nafte, suština katalitičkog krekinga i koksovanja. Upotreba nafte i ekološki problemi rafinerija nafte.

prezentacija, dodano 16.05.2013


Opće informacije o ulju: fizička svojstva, elementarni i hemijski sastav, ekstrakcija i transport. Aplikacija i ekonomski značaj ulje. Porijeklo naftnih ugljovodonika. Biogeno i abiogeno porijeklo. Osnovni procesi stvaranja ulja.

sažetak, dodan 25.02.2016


Ciljevi i ciljevi prerade nafte. Opcije goriva, lož-ulja i petrohemije za preradu nafte. Priprema ulja za rafinaciju, njegova primarna destilacija. Metode reciklaže ulja. Prečišćavanje naftnih derivata. Naftni proizvodi.

kurs, dodan 05.10.2012


Elementarni i frakcijski sastav ulja. Kratke karakteristike komponenti: alkani, cikloalkani, aromatični ugljovodonici, kiseonik, sumpor i smolasto-asfaltenska jedinjenja. Napredna rafinacija nafte, termički i katalitičko krekiranje.

kurs, dodan 03.11.2011


Sastav i struktura ulja. Njegova fizička i hemijska svojstva. Karakteristike jedinjenja bez ugljovodonika. Kalkulacija specifični toplotni kapacitet ulje. Porfirini su posebna organska jedinjenja koja sadrže dušik. Metode za klasifikaciju ulja.

prezentacija, dodano 04.05.2014


Opći podaci o rezervama nafte i potrošnji. Hemijski sastav ulje. Metode prerade nafte za dobivanje goriva i ulja. Selektivno čišćenje polarnim rastvaračima. Uklanjanje parafinskih ugljikovodika visoke molekularne težine iz naftnih derivata.

sažetak, dodan 21.10.2012


Proučavanje osnovnih funkcija, svojstava i principa rada katalizatora. Značaj katalizatora u preradi nafte i gasa. Glavne faze prerade nafte, karakteristike upotrebe katalizatora. Osnove pripreme čvrstih katalizatora za preradu nafte.

sažetak, dodan 05.10.2010


Osnove metode jonske hromatografije. Korozivni efekat soli sadržanih u ulju. Odsoljavanje i dehidracija ulja. Potenciometrijska titracija. Komparativna analiza karakteristika potenciometrijskih i ionskih hromatografskih metoda.

kurs, dodato 06.06.2017


Pojam, sastav i ključne metode proizvodnje nafte. Glavni izvori soli u ulju. Konduktometrijska metoda za određivanje količine soli u gorivu. Metoda spektralne analize. Dielkometrijske i radioizotopske metode za mjerenje sadržaja soli u ulju.