Ev / Çıbanların tedavisi/ Petrol kimyasının temelleri_Ders notları. Kitap: “Petrol ve gaz kimyası. Ders Kitabı Petrol ve gaz kimyasını çalışmanın amacı

Petrol kimyasının temelleri_Ders notları. Kitap: “Petrol ve gaz kimyası. Ders Kitabı Petrol ve gaz kimyasını çalışmanın amacı

Rusya Federasyonu Eğitim ve Bilim Bakanlığı

Federal eyalet bütçesi eğitim

yüksek mesleki eğitim kurumu

"Ufa Devlet Petrolü

Teknik Üniversite"

USNTU'nun Oktyabrsky'deki şubesi

Bilgi Teknolojileri Bölümü,

matematik ve fen

“Petrol ve Gaz Kimyası” dersi için V. R. Zailalova ders kitabı

USPTU Yazı İşleri ve Yayın Konseyi tarafından onaylandı

öğretim yardımı olarak

İnceleyenler:

Bilimsel, teknik ve bilgi işbirliği için jeolojik ve jeofizik işletmeler derneği “Geoinformtekhnologiya” (Genel Müdür, Profesör, Doktor) teknik bilimler Yu.A. Gutorov).

Doçent, Teknik Bilimler Adayı A. M. Gilmanova (ITME Bölümü, Oktyabrsky'deki USPTU Şubesi).

Zailalova V.R.

Z 17 “Petrol ve Gaz Kimyası” dersi ders kitabı. – Ufa: USNTU Yayınevi, 2014. –132 s.

Bu ders kitabı Federal Devlet Eğitim Standardı-3'e uygun olarak derlenmiştir ve "Petrol ve Gaz Mühendisliği" alanındaki her türlü çalışmadaki öğrencilere yöneliktir. Petrol ve Gaz Kimyası ders programının tüm ana bölümlerini kapsar. "Hidrokarbonların sınıflandırılması" bölümü, hidrokarbonların bileşimini, yapısını, fiziksel ve kimyasal özelliklerini ve üretimini kısaca özetleyen tablo halinde sunulmaktadır. Kılavuz, kurs sınavını geçmeye bağımsız olarak hazırlanmanıza olanak tanır.

Petrol Teknik Üniversitesi, 2014

giriiş

Petrol bir kayadır. Killer, kireç taşları, kaya tuzu vb. ile birlikte tortul kayaçlar grubuna aittir. Kayanın yer kabuğunu ve Yerkürenin daha derin iç kısımlarını oluşturan katı bir madde olduğunu düşünmeye alışkınız. Sıvı kayaların ve hatta gazlı kayaların olduğu ortaya çıktı. Yağın en önemli özelliklerinden biri yanma kabiliyetidir. Bir dizi tortul kayaç aynı kaliteye sahiptir: turba, kahverengi ve taş kömürü, antrasit. Kayalar birlikte özel bir aile oluşturur. kostobiyolitler(Yunanca "kaustos" - yanıcı, "bios" - hayat, "döküm" - taş, yani yanıcı organik taş kelimelerinden). Bunlar arasında kostobiyolitler, kömür serilerinden ve petrol serilerinden ayrılır; ikincisine bitüm adı verilir. Buna petrol de dahildir.

Petrol genellikle gözenekli kayalarda (kireç taşları, kumtaşları) birikimler şeklinde bulunur. Ne yazık ki, petrolün yataklardan tamamen çıkarılması mümkün değildir. Birincil üretim olarak adlandırılan üretim, doğal basınçta gerçekleştirilir ve petrolün% 25-30'una kadar çıkarılmasına izin verir; ikincil üretim, saha geliştirme verimliliğini biraz artırır (% 35'e kadar) ve su pompalanarak gerçekleştirilir ( bazen buhar). Şu anda tüm dünyada petrol geri kazanımının arttırılmasına yönelik araştırmalar yoğun bir şekilde yürütülmektedir. Üçüncül üretim, yüzey aktif maddelerin, polimer çözücülerin, CO2 tedarikinin ve termal yöntemlerin (yerinde yanma olarak adlandırılan) kullanımı gibi bunlardan bahsedilmesi gereken yeni yöntemler kullanılarak ilave petrol geri kazanımını içerir. Üçüncül madenciliğin uygulanmasının büyük ekonomik öneme sahip olduğu açıktır.

İnsan toplumunun gelişim tarihi, üretici güçlerin gelişiminin iki aşamasından geçmiştir ve üçüncü aşamaya girmektedir. Bunlardan ilki, insanın gıda üretiminin kontrolünü ele geçirmesine ve insanın hayatta kalmasının artmasına olanak sağladı. İkincisi, niteliksel olarak yeni bir enerji temeli sağladı ve kas gücünden makine kullanımına geçişe neden oldu. Bu enerji tabanının temeli petroldü. İnsanlığın üçüncü aşamaya girdiğine tanık oluyoruz. Bilim aynı zamanda toplumun üretici gücü haline geliyor ancak petrol, enerji tabanının yapısında belirleyici bir rol oynamaya devam edecek.

Şu anda petrolün kullanımına yönelik üç ana yön belirlenmiştir: enerji hammaddelerinin elde edilmesi, belirli özelliklere sahip malzemelerin elde edilmesi ve kimyasal ve farmasötik ürünlerin üretilmesi. Pek çok endüstrinin ve taşımacılığın gelişimi artık petrole bağlı. Petrolden elde edilen ürünler ve şeylerden oluşan bir dünyada doğuyoruz ve yaşıyoruz. İnsanlık tarihinde Taş ve Demir dönemleri olmuştur. Kim bilir, belki tarihçiler, tıpkı gelecek gibi, dönem petrolümüze de termonükleer adını verecekler.

Petrol, yalnızca toplumun yeni bir üretici güçleri düzeyini değil, aynı zamanda organik kimya, petrol kimyası ve fiziksel kimyanın kesişme noktasında ortaya çıkan yeni bir bilim dalı olan petrokimyayı da yarattı. Petrokimya, petrolden, ilgili gazlardan, doğal gazlardan ve bunların ayrı ayrı bileşenlerinden kimyasal ürünler üreten, işleme endüstrisinin önemli bir dalı haline geldi. Petrokimyasallar dünyadaki tüm kimyasal ürünlerin dörtte birinden fazlasını oluşturmaktadır. Gelişmiş ülke ekonomilerinin petrol hammaddelerine yönelmesi, 20. yüzyılın ortalarında niteliksel bir sıçrama yaparak ağır sanayinin en önemli kollarından biri haline gelmesini mümkün kılmıştır.

İlk sentetik kauçuklarımız yalnızca gıda hammaddelerinden elde edilen alkolden yapıldı. Artık kauçuklar petrokimya hammaddelerinden sentezleniyor. Kauçuktan elde edilen kauçuk esas olarak otomobil, uçak ve tekerlekli araç lastiklerinde kullanılır.

Üretim teknolojisi başlangıçta gıda ürünlerinin kimyasal işlenmesine dayanan petrol hammaddelerinden birçok başka madde de üretilmektedir.

Petrokimyasallar yalnızca gıda ürünlerinden değil aynı zamanda önemli fonlardan da tasarruf sağlar. Kauçuklar için en önemli monomerlerden biri olan divinil, bütandan üretildiğinde, gıdada kullanılabilir alkolden üretildiğinde maliyetinin yaklaşık yarısı kadardır.

Ülkemizde 50'li yılların sonunda petrokimya hammaddeleri kullanılarak plastik ve sentetik reçinelerin yalnızca %15'i üretilirken, günümüzde bu oran %75'in üzerine çıkmıştır.

Petrokimyasallar ayrıca aromatik bileşikler, organik asitler, glikoller, kimyasal elyaf üretimi için hammaddeler ve gübreler de üretir. Son yirmi yılda petrokimya endüstrisi, daha önce karakteristik olmayan başka bir endüstri grubunu bünyesine kattı. Bu, yağın mikrobiyolojik mumunun alınması yöntemiyle protein ve vitamin konsantrelerinin üretilmesidir. Konsantre, yağ veya onun ayrı ayrı fraksiyonlarıyla beslenebilen mikroorganizmaların hücresel bir maddesidir. Uygun saflaştırmanın ardından bu konsantreler çiftlik hayvanlarının besisine uygundur.

Günümüzde sanayileşmiş ülkelerde üretilen ve satın alınan petrolün tamamı işlenmektedir. Ancak aynı zamanda, petrol ürünlerinin toplam kütlesinin yaklaşık% 90'ı yakıt ve yağlardır ve yalnızca% 10'u petrokimya hammaddeleridir. Bu nedenle, yağ sadece bir yakıt değil, aynı zamanda kesinlikle gerekli olan birçok yakıtın, özellikle de motor yakıtlarının temelidir. Ve onlara olan ihtiyaç artmaya başlıyor.

Toplumun ve onun üretici güçlerinin gelişimine ilişkin çok sayıda tahmin, başlangıç pozisyonlarının tüm tutarsızlığı ve çelişkili doğasıyla birlikte tek bir noktada birleşiyor - başta petrol olmak üzere doğal hammaddelerin tükenmesi, kalkınma eğilimlerinde belirleyici bir faktör haline gelecektir. çeşitli endüstriler.

Yenilenemeyen doğal kaynakların sağlanmasında yaklaşan kriz durumunu aşmanın iki yolu vardır:

doğal kaynakları ekonomik ve akıllıca kullanmak;

Geleneksel doğal hammaddelerin yerini alacak yeni hammadde kaynakları yaratmak.

PETROL VE GAZ KİMYASI

ÜZERİNDE. Swarovski

giriiş

1. PETROLÜN KÖKENİ

1 Mineral kökenli hipotezler

2 Petrolün organik kökeni hakkında fikirlerin geliştirilmesi

3 Petrol ve gazın oluşumuyla ilgili modern fikirler

4 Petrol hidrokarbonlarının ana sınıflarının oluşumu

PETROL VE GAZIN KİMYASAL YAPISI

1 Hidrokarbon bileşikleri

2 Heteroorganik bileşikler

3 Mikro Element

YAĞ DAĞITIMLI SİSTEMLER

1 Parafinik hidrokarbonlar

2 Naftenik hidrokarbonlar

3 Aromatik hidrokarbonlar

4 Reçineli-asfaltenli maddeler

Petrolün fiziko-kimyasal özellikleri

1 Yağ yoğunluğu

2 Yağ viskozitesi

3 Yağların reolojik özellikleri

5 Petrol gazı doyma basıncı

6 Yağın sıkıştırılabilirliği

7 Yağ hacimsel katsayısı

8 Yağların termal özellikleri

9 Yağların elektriksel özellikleri

10 Molekül ağırlığı

11 Kristalleşme, bulutlanma noktası, akma noktası

12 Flaş, ateşleme ve otomatik ateşleme noktaları

13 Optik özellikler

14 Petrol içeren bir rezervuardaki petrol özelliklerindeki farklılıklar

PETROL GAZININ ÖZELLİKLERİ

GİRİİŞ

Petrol uzun zamandır insanlık tarafından bilinmektedir. Babil ve Bizans'ta yangın çıkarıcı karışım olarak kullanılmıştır. İÇİNDE Antik Mısır Roma'da ve Dicle ve Fırat nehirleri arasında yolların, su kemerlerinin ve diğer yapıların yapımında bağlayıcı ve su yalıtım malzemesi olarak kullanılmıştır. 18. yüzyılın sonlarından itibaren petrol rafinerisinin bir ürünü olan gazyağı ev ve sokakların aydınlatılmasında kullanılmaya başlanmış, 19. yüzyıldan itibaren içten yanmalı motorların icadıyla birlikte petrol ürünleri evlerde ana yakıt türü haline gelmiştir. çeşitli araçlar.

Diğer fosil yakıt türlerinden farklı olarak, petrol nispeten kolay bir şekilde çıkarılır, taşınır (boru hatları aracılığıyla) ve oldukça basit bir şekilde çeşitli amaçlar için geniş bir ürün yelpazesine işlenir. Bu nedenle, dünyanın çoğu ülkesinde petrolün yakıt ve enerji kompleksinin yarısından fazlasını oluşturması şaşırtıcı değildir.

Devletlerin ekonomileri diğer ürünlerden çok petrole bağımlıdır. Bu nedenle petrol, endüstriyel üretiminin başlangıcından günümüze kadar yoğun rekabetin konusu olmuş, birçok uluslararası çatışma ve savaşın sebebi olmuştur. Doğal gaz da petrol gibi öncelikle bir enerji yakıtıdır. Dünyada üretilen petrolün büyük bir kısmı (%80 - 90) işleniyor Farklı türde yakıtlar ve yağlayıcılar. Bunun sadece %10'u kimya endüstrisinin ihtiyaçlarına gidiyor.

Petrol kimyasının gelişiminin tarihi, kimya yağının bir bilim olarak doğuşuna katkıda bulunan D. I. Mendeleev, N. D. Zelinsky, V. V. Markovnikov, K. V. Kharichkov, V. N. Ipatiev, A. A. Letny ve diğerlerinin çalışmalarıyla ilişkilidir. Oluşumu 20'li yılların sonlarında - 30'lu yılların başında, profesör (daha sonra akademisyen) S. N. Nametkin'in “Petrol Kimyası” dersini verdiği Moskova Madencilik Akademisi'nin duvarları içinde gerçekleşti. 1932 yılında aynı isimle bir kitap yayımlandı.

Petrol kimyası alanındaki temel, geleneksel araştırmalar aşağıdaki alanları içerir. Birincisi, petrol fraksiyonlarının ve bireysel bileşenlerin pratik uygulamasının yanı sıra yeni petrol ve gaz sahalarının araştırılmasında jeokimyasal problemlerin çözülmesi amacıyla petrollerin bileşimini inceleyen analitik bir yöndür. Petrolün potansiyel kimyasal bileşiminin bilgisi, en uygun yağın seçilmesinde belirleyici öneme sahiptir. teknolojik şema işlenmesi. Al'a göre yağlarda modern analitik ve organik kimya yöntemlerinin kullanılması. A. Petrov yaklaşık 1000 ayrı bileşik tanımladı.

Araştırmanın ikinci yönü, P, V, T koşullarına ve ayrı ayrı yağ bileşenlerinin kimyasal etkileşimine bağlı olarak yağ sistemlerinin özelliklerini incelemektir. Petrol sistemleri, üretim, taşıma, işleme ve kullanım sırasında, petrol bileşenlerinin kimyasal dönüşümlerinin mümkün olduğu yüksek sıcaklık ve basınçlarda olabilir.

Petrol kimyasında petrol sistemlerine moleküler çözeltiler olarak yaklaşımın oldukça uzun bir süre hakim olduğunu ve hala korunduğunu belirtmek gerekir. Bugüne kadar petrol sistemlerindeki birçok olay ve teknolojik hesaplamalar temel alınarak yorumlanmıştır. fiziksel yasalar moleküler çözümler için oluşturulmuş (Raoult-Dalton, Henry, Newton, Darcy yasaları vb.). Ancak petrol sistemlerinin moleküler yapısına ilişkin fikirler her zaman petrol sistemlerinin gerçek davranışını tanımlamamakta ve gerçekliğe karşılık gelmemektedir.

Kolloidal kimya açısından petrol, dış koşulların toplamına bağlı olarak moleküler bir çözeltinin veya dağılmış bir sistemin özelliklerini sergileyen karmaşık, çok bileşenli bir karışımdır. Dağınık petrol sistemleri (VDS), motor yakıtlarından koklara kadar hemen hemen tüm doğal hidrokarbon hammaddelerinin yanı sıra farklı türdeki petrol ürünlerini içerir. Çeşitli KDV'nin dağınık yapısını dikkate alan bu yaklaşım, petrol üretimi, nakliyesi ve rafinasyonu gibi teknolojik süreçlerin yanı sıra petrol ürünlerinin bu yöntemlerle yoğunlaştırılamayan özelliklerinin önemli maddi maliyetler olmadan optimize edilmesini mümkün kılar. diğer yöntemler.

Bugüne kadar biriktirilen deneysel materyaller, petrolün dağılmış yapısını daha fazla göz ardı etmenin, petrol geri kazanımını düzenleme olanaklarını önemli ölçüde sınırladığını ikna edici bir şekilde kanıtlıyor. Elbette bu yaklaşımın olağanüstü karmaşıklığını gözden kaçırmak mümkün değil. Petrol kimyası alanındaki uzmanların, yağın yapısı üzerinde normal koşullar altında çalışarak henüz bir fikir birliğine varmamış olmaları gerçeğinde yatmaktadır. Ve çoğu zaman, petrol ve kaya arasındaki temas farklı koşullar altında meydana gelir: formasyon içi suyun varlığında, yüksek sıcaklık ve basınçların olduğu bir bölgede.

Taşıma sırasında, dış koşullardaki değişikliklerin (örneğin sıcaklık, basınç, katkı maddelerinin konsantrasyonu) bir sonucu olarak, yağın makromoleküler organizasyonunda, doğal olarak değişimi etkileyen toplanma durumundaki bir değişikliğe kadar çok sayıda değişiklik meydana gelebilir. Bir borudan geçerken hidrodinamik direncinde. Genellikle polimer katkı maddeleri kullanılarak elde edilen yağın hidrodinamik direncinin azaltılması arzu edilir; ancak katkı maddelerinin SDS bileşenleri ile etkileşimleri bilimsel olarak henüz araştırılmamıştır.

Petrol rafinasyonu ve petrol ürünlerinin kullanımı sırasında, hem toplanma durumunda hem de bazı durumlarda fazların kimyasal bileşiminde değişikliklerle faz dönüşümleri meydana gelir. Stres-gerinim durumundaki faz geçişlerinin dış faktörlerin yardımıyla düzenlenmesi: petrol ürünlerinin optimal bileşiminin benimsenmesi de dahil olmak üzere çeşitli doğadaki kuvvet alanları ve katkı maddeleri, petroteknolojik süreçlerin parametrelerini etkilemenin etkili bir yolu olarak ortaya çıkıyor ve Petrol ürünlerinin özellikleri. Ancak petrol rezervleri ne yazık ki sınırlıdır ve gelişmiş sahalar bir süre sonra tükenmektedir. İnsanlığın elinde bulunan yenilenemeyen ve sınırlı hidrokarbon kaynakları, enerji sorununun ciddiyetini artırmaktadır. Tahminlere göre, ham petrol üretimi önümüzdeki yüzyılın ikinci - üçüncü on yıllarında zirveye ulaşacak ve petrole eşlik eden doğal gaz rezervleri ve gaz kondensatlarının sıkıntısı 2010 gibi erken bir zamanda hissedilmeye başlayacak.

Petrol rezervlerinin tükenmesi, petrol geri kazanım faktörünü artırarak, taşıma süreçlerini optimize ederek ve petrol rafinasyon derinliğini artırarak, petrol ürünlerinin çevresel özelliklerini dikkate alarak rasyonel kullanımını sağlayarak, petrolün daha ekonomik kullanılması ihtiyacına yol açmaktadır; bu, kapsamlı olmadan imkansızdır. yağın bileşimi, yapısı ve özelliklerinin fiziksel ve kimyasal çalışmaları.

1. PETROLÜN KÖKENİ

Petrolün kökeni hakkındaki modern fikirlerin kökenleri 18. - 19. yüzyılın başlarında ortaya çıktı. M.V. Lomonosov (1757), petrolün organik kökeni hipotezinin temellerini attı ve oluşumunu “yeraltı ateşinin” “fosil kömürler” üzerindeki etkisiyle açıkladı, bunun sonucunda ona göre asfaltlar, yağlar ve “ taş yağları” oluştu. Petrolün mineral kökenli olduğu fikri ilk kez 1805 yılında A. Humboldt tarafından dile getirilmiştir.

Kimyanın gelişimi, M. Berthelot (1866), G. Biasson (1871) tarafından gerçekleştirilen hidrokarbonların (HC'ler) inorganik sentezi üzerine deneyler, mineral kökenli hipotezin geliştirilmesinde başlangıç noktası olarak hizmet etti. 1867 yılına kadar petrolün organik kökeni hakkındaki fikirlere bağlı kalan D.I. Mendeleev, 1877'de suyun metal karbürlerle etkileşimi nedeniyle yağın yüksek sıcaklıklarda büyük derinliklerde oluştuğuna göre, mineral kökenine ilişkin iyi bilinen bir hipotezi formüle etti. .

Geçtiğimiz yüzyılda, petrolün kökeni sorununa ışık tutan çok sayıda kimyasal, jeokimyasal ve jeolojik veri birikti. Şu anda bilim adamlarının çoğunluğu - kimyagerler, jeokimyacılar ve jeologlar - petrolün organik oluşumu hakkındaki en makul fikirleri değerlendiriyor, ancak hala petrol oluşumunun mineral hipotezini tercih eden bilim adamları var.

1.1 Petrolün mineral kökenine ilişkin hipotezler

Petrolün mineral kökenine ilişkin tüm hipotezler, yağın hidrokarbon, oksijen, kükürt ve nitrojen içeren bileşenlerinin basit başlangıç maddelerinden (C, H2, CO, CO2, CH4) sentezi fikri ile birleştirilmiştir. Yüksek sıcaklıklarda H2O ve radikaller ve sentez ürünlerinin derin kayaların mineral kısmı ile etkileşimi.

Mendeleev D.I., hidrokarbon oluşum sürecinin temelinin, derin kayaların metal karbürlerinin yüzeyden büyük derinliklere kadar çatlaklardan nüfuz eden suyla etkileşimi olduğuna inanıyordu.

Süreç diyagramı şu şekilde sunuldu:

FeC + ZH20 = Fe2O3 + C2H6

veya genel biçimde şunu yazabiliriz:

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

D.I. Mendeleev'e göre gaz halinde oluşan hidrokarbonlar, daha sonra yer kabuğunun soğuk üst kısmına yükseldi, burada yoğunlaşıp gözenekli tortul kayalarda biriktiler. O zamanlar derin kayalarda metal karbürler henüz bilinmiyordu. Şu anda Mendeleev'in varsayımı doğrulandı; derin kayalarda bir dizi elementin (FeC, TiC, Cr2C3, WC, SiC) karbürleri bulundu. Ancak büyük kümeler oluşturmazlar; Bunlar kayalardaki küçük (milimetrenin kesirleri kadar) nadir ve dağınık maden yataklarıdır. Bu nedenle doğada bilinen büyük miktarlardaki hidrokarbonların oluşum sürecini bu konumlardan açıklamak oldukça zordur. Artık suyun yüzeyden çatlaklardan çok derinlere akamayacağına da şüphe yok. Ancak bu şart değildir; belirli koşullar altında derin kayaların sıvı fazı su içerir, dolayısıyla prensipte karbürlerle etkileşimi mümkündür. Basit hidrokarbonların oluşumu da oldukça mümkündür, ancak bunun büyük miktarlarda mümkün olması pek mümkün değildir.

1892'de N. A. Sokolov, petrolün kozmik kökenine dair bir hipotez öne sürdü. Özü, basit maddelerden hidrokarbonların aynı mineral sentezine iner, ancak Dünya oluşumunun ilk kozmik aşamasında.

Ortaya çıkan hidrokarbonların bir gaz kabuğu içinde olduğu ve soğudukça yer kabuğunu oluşturan kayalar tarafından emildiği varsayıldı. Daha sonra soğuyan magmatik kayalardan salınan hidrokarbonlar, yerkabuğunun üst kısmına yükseldi ve burada birikimler oluşturdu. Bu hipotez, kuyruklu yıldızların kuyruklarında karbon ve hidrojenin, meteorlarda ise hidrokarbonların varlığına ilişkin gerçeklere dayanıyordu. Modern verilere göre Jüpiter ve Titan atmosferinin yanı sıra gaz ve toz bulutlarında da C2H2, C2H4, C2H6, C3H8, HCN, C2N2 keşfedildi. Göktaşlarında katı karbonlu maddeler, normal alkanlar ve amino asitler bulundu. Ancak bunların kökeni belirsizdir.

Petrolün mineral kökenini destekleyenlerin bir takım argümanları termodinamik hesaplamalara dayanmaktadır. Chekalyuk E.B., yüksek sıcaklıktaki sentezin termodinamik olarak denge karışımlarının oluşumuna yol açtığını varsayarak, bazı izomerik hidrokarbonlar arasındaki ilişkilerden yağ oluşumunun sıcaklığını belirlemeye çalıştı. Bu şekilde hesaplanan petrol oluşum sıcaklığı 450-900°C olup, bu da Dünya'nın üst mantosunun 100-160 km'lik derin bölgesinin sıcaklığına karşılık gelmektedir. Ancak aynı yağlar için diğer izomer çiftleri kullanılarak yapılan hesaplamalar, yer kabuğu ve manto koşulları altında tamamen gerçekçi olmayan farklı sıcaklık değerleri (-100 ila 20.000°C arası) verir. Artık yağların izomerik hidrokarbonlarının dengesiz sistemler olduğu kanıtlanmıştır. Öte yandan, çok yüksek basınç (onbinlerce paskal) bölgesindeki hidrokarbonların termodinamik özelliklerinin hesaplanması, çok uzun vadeli tahminlere başvurma ihtiyacı nedeniyle oldukça koşulludur.

Dünyanın derin koşullarında, C ve H2'nin varlığında CH4'ün, homologlarının ve bazı yüksek moleküler ağırlıklı bileşiklerin sentezi oldukça mümkündür ve meydana gelir. Ancak şu ana kadar, doğal yağ gibi hidrokarbonlar, nitrojen, kükürt ve oksijen içeren bileşiklerden oluşan bir sistemin böylesine karmaşık ve düzenli bir bileşiminin mineral sentezi olasılığını açık bir şekilde kanıtlayabilecek yeterli teorik veya deneysel veri yoktur. optik aktiviteye sahiptir ve organizmaların canlı maddeleri ve tortul kayaların biyoorganik maddeleri ile moleküler ve izotopik seviyelerde birçok özellik açısından çok benzerdir.

Mineral hipotezinin jeolojik kanıtı - derin kristalli kayalarda, gazlarda ve volkanlardan çıkan magmalarda metan ve bazı petrol hidrokarbonlarının varlığı, bazı derin faylar boyunca petrol ve gaz belirtileri vb. - dolaylıdır ve her zaman bir mineral hipotezinin varlığına izin verir. çift yorumlama. Yerkabuğunun içine giren derin kayalar, tortul kayaları eritir ve içlerinde bulunan biyojenik organik maddeyle birlikte asimile eder; Volkanik menfezler aynı zamanda bazen bölgesel olarak petrol ve gaz taşıyan tortul tabakalardan da geçer; dolayısıyla içlerinde bulunan CH4 ve diğer bazı petrol hidrokarbonları yalnızca mineral sentezinin bir sonucu olarak değil, aynı zamanda yakalanan biyojenik kaynakların termal olarak yok edilmesi sırasında da oluşmuş olabilir. organik madde tortul kayaçlar veya magmatik kayaçlar soğuduktan sonra petrolün tortul kayaçlara girmesi. Ancak ana kanıt, birçok hidrokarbon ve hidrokarbon olmayan petrol bileşiğinin kimyasal ve jeokimyasal parametrelerinin, organizmaların canlı maddesinin benzer bileşenleri ve modern çökeltilerin ve eski tortul kayaların biyojen organik maddesinin benzer bileşenleri ile büyük benzerliğidir.

1.2 Petrolün organik kökenine ilişkin fikirlerin geliştirilmesi

M.V. Lomonosov'un, yüksek sıcaklıkların tortul kayaçların biyojenik organik maddesi üzerindeki etkisinin bir sonucu olarak petrol oluşumuna ilişkin parlak tahmini, 2010'da onay almaya başladı. XIX sonu- Deneysel kimyasal ve jeolojik araştırmalar yapılırken 20. yüzyılın başı.

Engler (1888) ringa balığı yağını damıtırken kahverengi yağlar, yanıcı gazlar ve su elde etti. Yağların hafif fraksiyonu gs'den C9'a kadar hidrokarbonlar içerirken >300°C'lik fraksiyon parafinler, naftenler, olefinler ve aromatik hidrokarbonlar içeriyordu. Hayvansal yağlardan yağ oluşumuna dair bir hipotez ortaya çıktı. 1919'da N.D. Zelinsky, neredeyse tamamı bitki materyalinden oluşan, yüksek lipit içeriğine sahip planktonik alg kalıntıları olan göl sapropel siltini damıttı. Bu durumda kok, katran, gaz ve pirojenetik su elde edildi. Gaz CH4, CO2, H2 ve H2S'den oluşuyordu. Reçine benzin, gazyağı ve ağır katranlı maddeler içeriyordu. Benzinde alkanlar, naftenler ve arenler bulundu; kerosende baskın olan siklik polimetilen hidrokarbonlar. Sonuçta ortaya çıkan hidrokarbon karışımı birçok açıdan doğal yağa benziyordu; ağır fraksiyonlar optik aktiviteye sahipti.

Optik aktivite, canlı madde, onun dönüşüm ürünleri ve doğal yağların ortak temel özelliklerinden biridir. Hidrokarbonların mineral sentezi sırasında, eşit miktarda sol ve sağ yönlü moleküller içerdikleri için optik aktiviteye sahip olmayan rasemik karışımlar ortaya çıkar, bu da termodinamik açısından avantajlıdır (böyle bir karışım maksimum entropi ile karakterize edilir) . Aksine, yaşayan doğa ayna asimetrisiyle karakterize edilir: tüm biyojenik amino asitler solaktır, şekerler ise sağ yönlü ayna izomerleridir. Organik moleküllerin optik asimetrisi, canlı maddenin veya onun ölüm sonrası dönüşümünün ürünlerinin varlığını iddia etmek için yeterli bir temeldir. Bu konumlardan optik olarak aktif yağ, mineral sentezinin değil, yalnızca biyosferin bir ürünü olabilir. Yağların optik aktivitesi esas olarak triterpanlar ve steranlar gibi hidrokarbonlarla ilişkilidir.

Planktonik alglerden organik maddenin damıtılmasıyla optik olarak aktif petrol benzeri ürünlerin üretimi, bitkisel materyalden petrolün kökeni hipotezinin temelini oluşturdu. Jeolojik araştırmalar da buna katkıda bulundu. Petrol yataklarını ararken ve keşfederken, 19. yüzyıldan beri jeologlar, petrol yataklarının, petrol kaynağı çökeltileri olarak adlandırılan, sapropelik organik madde bakımından zengin eski deniz çökeltileriyle sık sık ilişkilendirildiğini fark etmeye başladılar.

A. D. Arkhangelsky (1927) ve P. D. Trask'ın (1926-1932) çalışmalarıyla başlayarak, modern çökeltilerin ve eski tortul kayaçların organik maddesine ilişkin çalışmalar başladı. I. M. Gubkin'in araştırmanın yönü üzerinde önemli bir etkisi vardı. Sedimanter katmanlardaki petrol yataklarının geniş bölgesel dağılımının, petrol oluşumu için olası her türlü egzotik kaynağın (hayvansal yağlar, deniz otu birikimleri vb.) atılmasını ve petrolün kaynağının yalnızca deniz yosunu olabileceğinin dikkate alınmasını gerekli kıldığını vurguladı. karışık bitki ve hayvan kökenli tortul kayaçlarda yaygın olarak bulunan dağınık organik madde. Ancak daha sonra, küçük planktonik alg kalıntılarından oluşan sapropelik malzemenin genellikle baskın olduğu ortaya çıktı. Sedimanter killi kayalardaki ortalama konsantrasyonu %1'den biraz daha azdır, ancak genellikle endüstriyel yağ içeriğiyle ilişkilendirilen bazı bitümlü şeyllerde bu oran %5-6'ya ve bazen de %10-20'ye kadar çıkar.

Kaynağı karasal bitki örtüsü olan hümik organik madde, esas olarak hidrokarbon gazı yataklarının bulunduğu kıtasal kömür içeren çökeltilerde dağılır, ancak kural olarak petrol birikintisi yoktur. Hümik maddenin genellikle çok az lipit maddesi içermesi ve sıcaklık arttıkça yalnızca kuru metan gazı üretmesi nedeniyle bu anlaşılabilir bir durumdur.

Deniz planktonik organizmaları ve çamur bakterileri üzerinde yapılan araştırmalar, bunların hidrokarbonların kolaylıkla oluşturulabileceği önemli miktarda lipit materyali (bazen %40'a kadar) ve ayrıca %0,06'ya kadar az miktarda hidrokarbon içerdiklerini göstermiştir. Deniz siltlerinin organik maddesinde halihazırda %3-5'e kadar bitümlü maddeler ve %0,5'e kadar hidrokarbonlar bulunmuştur. Ayrıca, petrol - alkanlar, naftenler ve arenlerin karakteristik tüm sınıfları tarafından temsil edilirler. Doğru, petrolün aksine, henüz benzin fraksiyonlarının hafif hidrokarbonlarını içermiyorlar.

2-3 km'ye kadar suya dalma ve 100-150 ° C'ye kadar sıcaklıklara maruz kalan tortul kayaların sapropelik organik maddesinin incelenmesi, bunun zaten% 10-20'ye kadar bitümlü maddeler (yağlar, reçineler, asfaltenler) içerdiğini gösterdi. %10-12 hidrokarbonlar, %2-3'e kadar düşük kaynama noktalı (C6-C14) dahil. Petrol hidrokarbonlarının tüm ana sınıflarını içerirler - alkanlar, izoalkanlar, naftenler ve arenler. Yağların karakteristik özelliği olan nitrojen, kükürt ve oksijen içeren bileşikler de vardır.

Ayrıntılı çalışmalar, N.B. Vassoevich tarafından mikro-petrol olarak adlandırılan tortul kayaçların dağınık organik maddesinin hidrokarbonları ile yataklarından elde edilen yağlar arasında artan benzerlikleri ortaya çıkardı.

Yağlardaki canlı maddelerden miras alınan biyomoleküllerin keşfi önemliydi. Bunlar, her şeyden önce, nitrojen atomu aracılığıyla metallerle (genellikle V ve Ni) karmaşık bileşikler oluşturan dört pirol halkasından oluşan porfirinlerdir. Bitki klorofilinden oluştukları şüphe götürmez. Toprak altı derinliğinin artması ve sıcaklığın artmasıyla birlikte, termal olarak kararsız oldukları için yağlardaki porfirin içeriği azalır. Bu nedenle porfirinlerin mineral sentez ürünleriyle birlikte yüksek sıcaklık bölgelerinden petrole girme ihtimalini hayal etmek kesinlikle imkansızdır.

klorofil vanadil porfirin Formüllerde Pht, fitol anlamına gelir.

Önemli "biyojenik işaretler" ("biyobelirteçler"), canlı maddenin karakteristik özelliği olan birçok izoprenoid hidrokarbondur, özellikle fitan (C20) ve görünümü klorofil molekülünün çevresel bir yapısal elemanı olan fitol ile ilişkili ön ek (C19). Pristan bazı hayvanların vücudunda da “hazır” formda bulunur.

C20H42 hidrokarbonunun teorik olarak 366 binden fazla izomere sahip olabilmesi ilginçtir, ancak yağlarda bunlardan yalnızca biri gözle görülür miktarlarda mevcuttur - yapısı canlı maddenin karakteristiği olan fitan.

Tortuların ve yağların organik maddelerindeki pek çok “biyobelirteç”, steranlar ve triterpanlar, özellikle de hopanlar gibi polisiklik hidrokarbonlarla temsil edilir. Bunların birçoğu şüphesiz, en basit siyanobakterilerden gelişmiş memelilere kadar tüm canlı organizmalarda bulunan ve önemli biyokimyasal öneme sahip olan steroidler ve triterpenoidler gibi karakteristik biyomoleküllerin türevleridir. Bunlara kolesterol, fitosterol vb. dahildir.

Canlı madde ve yağların steroidleri ve steranları, triterpenoidleri ve triterpanları (hopanları) arasındaki moleküler yapıdaki büyük benzerlik nedeniyle bunların varlığı, yağın organik oluşumunun güvenilir bir göstergesidir.

Stereokimyasal özellikler açısından, petrol steranları ve triterpanlar, termal dönüşüm sırasında biyomoleküllerin bir veya birkaç kiral merkezinin mekansal yapısındaki değişikliklerle ilişkili olan orijinal biyolojik bileşiklerden hala biraz farklıdır. Pentasiklik triterpenler öncelikle karasal bitkilerde bulunur; Deniz tortul kayalarının organik maddesinde ve yağlarda, tetrasiklik hidrokarbonlar yaygındır - steranlar (hopanlar), jeolojik zaman boyunca deniz çökeltilerinde sapropelik organik maddenin birikmesi sırasında ana biyoüreticilerden biri olan mavi-yeşil planktonik alglerin karakteristiğidir. .

Kalıtsal biyojenik yapılar aynı zamanda normal alkanları da içerir (C17 ve üzeri). Yağlardaki içeriği 10-15'e, bazen de% 30'a ulaşır. Biyojenik yağ asitlerinden n-alkan oluşumunun kanıtı, düşük dönüştürülmüş yağlarda tek sayıda karbon atomuna sahip n-alkanların çift karbon atomlarına göre daha yaygın olmasıdır. Canlı madde ve ondan oluşan çökeltilerin organik maddesi her zaman çift sayıda karbon atomuna sahip yağ asitlerinin baskınlığı ile karakterize edilir. "Çift" yağ asitleri dekarboksile edildiğinde, örneğin palmitik asit durumunda "tek" hidrokarbonlar oluşur:

C1bH32O2 -> C15Hz2 + CO2.

Bu birincil genetik özelliklerin, hem kaynak kayaların organik maddesinde hem de petrol yataklarında yaklaşık olarak aynı "çift" ve "tek" n-alkan konsantrasyonuna kadar kademeli olarak yumuşatılması, ikincil reaksiyonlar nedeniyle yeraltındaki derinlik ve sıcaklık arttıkça meydana gelir. .

Böylece, moleküler düzeydeki birçok özelliğe ve "biyobelirteçlerin" varlığına dayanarak, organizmaların canlı maddeleri, tortul kaynak kayaların organik maddeleri ve birikintilerdeki yağlar arasında bir bağlantının izi sürülebilir. Canlı maddelerden miras alınan biyojenik moleküler yapıların toplam miktarı bazen yağlarda kütlelerinin %30'una ulaşır.

Sedimanter kayaçların ve yağların organik maddesindeki "biyobelirteçlerin" bileşimi ve dağılımına ilişkin ayrıntılı bir çalışma, yalnızca petrolün organik kökenini doğrulamayı değil, aynı zamanda petrol hidrokarbonlarının oluştuğu belirli birikintileri belirlemeyi de mümkün kılar. mevduat oluşumu sırasında bunları. Bu sorun aynı zamanda tortul kayaçların ve yağların organik maddesinin bitümlü bileşenlerinin benzer fraksiyonlarındaki karbon izotop bileşiminin benzerliğiyle de başarılı bir şekilde çözülmektedir.

Dünyanın tortul katmanlarında organik maddenin büyük miktarda dağılmış petrol hidrokarbonu (mikro-petrol) içerdiği ortaya çıktı - yaklaşık 1014 ton, bu da keşfedilen ve tahmin edilen tüm dünya petrol rezervlerinden en az 100 kat daha fazla. alanlar. Sonuç olarak, tüm petrol sahalarının oluşumu için, dağılmış petrol hidrokarbonlarının uygun jeolojik koşullarda (antiklinal tuzaklardaki gözenekli katmanlarda) gazlar ve sularla birlikte göçü sırasında toplam miktarlarının% 1'inden fazlasının birikmemesi yeterliydi.

Petrolün tortul tabakalarda eşit olmayan bir şekilde dağıldığı bilinmektedir ve bu, oluşumunun organik kavramı açısından da anlaşılabilir bir durumdur. Petrolün kaynağı olan organik madde, jeolojik zaman boyunca çökeltilerde düzensiz bir şekilde birikmiştir. Devoniyen, Jura-Kretase ve Tersiyer yataklarındaki birikiminin maksimumu şuna karşılık gelir: maksimum kütleler bu çağın kaynak çökeltilerinde ortaya çıkan dağılmış petrol hidrokarbonları ve açık alanlardaki maksimum petrol rezervleri.

Dolayısıyla tüm kimyasal, jeokimyasal ve jeolojik veriler şüphesiz petrolün organik kökenini göstermektedir.

1.3 Petrol ve gazın oluşumuna ilişkin modern fikirler

Sapropel şeyllerinin 150-170°C'ye ısıtıldığında organik maddenin zayıf termal ayrışmasının başladığı ve ekstraktiflerin veriminde artışa yol açtığı bilinmektedir; 200°C'de gözle görülür şekilde daha fazlası oluşur ve 370-400°C'de 1 saat ısıtıldıktan sonra şeylin organik maddesinin %60-80'e kadarı çözünür hale gelir. Petrol hidrokarbonlarının tüm ana sınıflarının yanı sıra gazları (CO2, CH4, H2S) ve pirojenetik suyu içeren çok sayıda asfalt reçineli madde oluşur.

Prensip olarak, aynı termal (veya termokatalitik) ayrışma süreci, doğal koşullar altında, sapropelik organik madde içeren çökeltiler, üzerlerinde biriken daha genç çökeltilerin altına daldırıldığında meydana gelir. Yalnızca doğal koşullarda son derece yavaş ilerler; çökelti çökme oranı genellikle 50-100 ila 300 m/milyon arasındadır. yıllar.

Ortaya çıkan petrol yataklarının çoğunun dağılımı ve 150-160 ° C'ye kadar sıcaklık ile karakterize edilen 2-3 km derinliğe iniş, 10 ila 60 milyon yıllık bir süre içinde gerçekleşir. Sapropelik organik maddenin 60-400 bin yıl boyunca 1°C'lik bir sıcaklık artışıyla termal dönüşümünün bu kadar yavaş doğal "teknolojik" sürecini hayal etmek zordur, ancak araştırmalar bunun doğal koşullar altında aslında çok yaygın olarak gerçekleştiğini doğrulamaktadır. birçok çöküntü, kalın birikmiş tortu katmanlarıyla doludur.

Ayrıntılı jeolojik ve jeokimyasal çalışmalar bu sürecin birbirini takip eden aşamalarının izlenmesini mümkün kılmaktadır (Şekil 1.1). Daldırma işleminin ilk aşamasında (sıcaklık 50-70°C'ye yükseldiğinde 1,5-2 km'ye kadar), esas olarak periferik oksijenin ortadan kaldırılması nedeniyle oksijen kaybı nedeniyle kerojendeki karbon ve hidrojen içeriği artar. organik maddenin moleküler yapısının fonksiyonel gruplarını içerir.

Pirinç. 1.1. Tortul kayaçların (a - c) organik maddesinin ve petrol ve gaz nesillerinin (d) artan daldırma derinliği (H) ve sıcaklık (T) ile dönüşümü: C - organik maddedeki karbon içeriği; H - hidrojen, B - bitüm; ∑Н-yağ üretimi; ∑CH4 - metan üretimi; Vn - petrol üretim hızı; VM - metan üretim hızı

Bitümlü maddelerin ve yüksek molekül ağırlıklı petrol hidrokarbonlarının konsantrasyonu neredeyse hiç artmaz. Organik maddede henüz düşük kaynama noktalı hidrokarbonlar bulunmamaktadır. Organik maddenin gaz fazının bileşiminde, bu aşamada oluşan karbondioksitin, önemsiz miktarda metan ve homologlarının içeriği ile baskınlığı vardır.

Bu aşamadaki organik maddenin moleküler yapısı henüz önemli bir tahribat yaşamamaktadır, sürecin hiçbir süresinde, 400-600 milyon yıla kadar aktif yağ oluşumu meydana gelmemektedir. 50-70°C'ye kadar (muhtemelen 90°C'ye kadar) sıcaklıklarda, organik maddenin moleküler yapısının tahrip edilmesine yönelik reaksiyonların aktivasyonu için eşiğe henüz ulaşılmamıştır ve herhangi bir jeolojik zaman, bu eksikliği telafi edemez. sıcaklık. Daha derin bir bölgede (90-100-150°C'ye kadar sıcaklıklarda 2,5-3 km'ye kadar), sapropelik organik maddenin termal dönüşüm sürecinin yönü temelden değişir. Kerojendeki karbon içeriğindeki hafif bir değişiklikle hidrojen içeriği gözle görülür şekilde azalır; yüksek moleküler ağırlıklı petrol hidrokarbonları (C15-C45) dahil olmak üzere genel olarak kloroform bitümün konsantrasyonu hızlı ve önemli ölçüde artar ve maksimuma ulaşır; benzin fraksiyonlarının (C6-C14) düşük kaynama noktalı hidrokarbonları oluşur ve maksimum konsantrasyonlarına ulaşır. Organik maddenin gaz fazında metan homologlarının konsantrasyonu maksimuma ulaşır (C2 - C5); CH4 içeriği hala önemsizdir.

Bu aşama, genel olarak bitümün baskın kısmının ve petrol hidrokarbonlarının hızlı oluşumunun jeolojik anlamında, N. B. Vassoevich tarafından petrol oluşumunun ana aşaması (MPP) olarak adlandırılır. 150-160°C'ye kadar olan sıcaklık bölgesinde, petrol oluşumunun ana aşaması, 10-20 milyon yıllık "genç" çökeltilerde ve hatta çok daha eski çökeltilerde bile tam olarak gerçekleşmeyi başardı. Görülebileceği gibi, jeolojik zaman ölçeğinde doğal koşullarda bitüm ve petrol hidrokarbonlarının oluşumu ile kerojenin moleküler yapısının oldukça aktif bir şekilde yok edilmesi süreci, laboratuvar koşullarına göre 2-2,5 kat daha düşük bir sıcaklıkta gerçekleştirilir. Görünüşe göre birkaç milyon yıldan fazla olmayan bir zaman dilimi.

Kızılötesi spektrometri verilerine göre, yıkımdan sonra kerojenin moleküler yapısı, önce karboksilik asitler, ketonlar ve aldehitlerin fonksiyonları ve ardından CH2 gruplu uzun zincirli yapılar ile önemli miktarda lipit bileşeninin kaybıyla karakterize edilir. Elementel bileşimi ve moleküler yapısı itibarıyla “sapropelik” görünümünü kaybeden ve hidrojen açısından fakir hümik organik maddeden neredeyse hiç farklı olmayan kerojenin artık kısmının aromatizasyonunda ve polikondensasyonunda bir artış vardır.

HFN'nin büyük miktarlarda (başlangıçtaki kerojen kütlesinin% 30'undan fazlası) ortaya çıkması sırasında oluşan çözünür bitümlü bileşenler,% 80-82'lik bir karbon (C) içeriği,% 9,5-11'lik bir hidrojen (H) ile karakterize edilir, yani. bileşim olarak sapropel şeyllerinin termal ayrışması sırasında oluşan bitüme yakındırlar (%C 81-82,5, H %9,1-9,5). Oluşan bitümün yarısından fazlası (%60-80'e kadar) reçineler ve asfaltenler, %20-40'a kadar hidrokarbonlar, n-alkanların payının %10-30'a kadar olduğu ve izoalkanlar ve siklanlar %20-60'a kadar, arenalar ise %20-50'ye kadardır. Düşük kaynama noktalı hidrokarbonların önemli bir kısmı siklanlara aittir (siklopentanlar baskındır); n-alkanların ve arenlerin oranı küçüktür. Derinlik ve artan sıcaklıkla birlikte n-alkanların, arenlerin ve sikloheksanların oranı gözle görülür şekilde artar ve siklopentanlar azalır. Bu bölgedeki genç çökeltilerden yaşlı çökeltilere doğru alkanların oranında bir artış, siklan ve arenlerin oranında ise bir azalma izlenebilmektedir. Alkanlar arasında bazen önemli bir oran (%50'ye kadar) izoalkanlardır.

HFN'de oluşan asfalt reçineli maddeler ve petrol hidrokarbonlarının karışımı, elementel ve grup bileşimi açısından, A.F. Dobryansky tarafından sapropelik maddelerin yağa dönüşümünde bir ara aşama olarak kabul edilen asfaltlara benzer. Doğal verilerden kaydedilen petrol oluşumu tablosu bu görüşlerle tamamen örtüşüyor gibi görünüyor. Bununla birlikte, petrol oluşum sürecinin ilerleyişi A. F. Dobryansky'nin varsaydığından farklı şekilde gelişir.

Katı kerojenden oluşum büyük miktar düşük kaynama noktalı olanlar da dahil olmak üzere asfalt reçineli maddeler ve petrol hidrokarbonlarının yanı sıra gazlar (C1, C2 - C5, CO2, H2S, N2) hacimde çoklu bir artışa eşlik eder. Sonuç olarak, üstteki çökeltilerin yükü altında sıkışan killi kayalarda, bitişik gözenekli suya doymuş kumtaşlarındaki normal hidrostatik basınçtan 20-30 MPa daha yüksek olan anormal derecede yüksek basınçlar ortaya çıkar. Kritik basınca ulaşıldığında, mikro çatlakların oluşması ve sıkıştırılmış petrol ve gaz hidrokarbonlarının suya doymuş kumtaşlarına salınmasıyla killi kayaların sıvı kırılması periyodik olarak meydana gelir ve burada birikimleri petrol birikimleri oluşturur.

Artan derinlik ve sıcaklıkla katlanarak artan üretim oranının göç oranını aşması nedeniyle derin bölgede 2,5-3 km'ye kadar kerojendeki bitümlü madde ve hidrokarbon konsantrasyonunda hızlı bir artış kaydedilmiştir. killi kayalardan hidrokarbonlar. Başlangıçtaki lipit materyalinin konsantrasyonu azaldıkça, hidrokarbon üretim hızı önemli ölçüde azalır ve bunların göç hızı artar, zaten hidrokarbon oluşum hızını aşar, bu da önce büyümenin durmasına ve ardından hızlı bir düşüşe yol açar. organik maddedeki bitüm ve petrol hidrokarbonlarının konsantrasyonu 2,5-3 km'den daha derindir (bkz. Şekil 1.1).

Bitüm miktarındaki hızlı azalmanın bir diğer nedeni, sıcaklığın daha da artmasıyla birlikte hidrokarbonların ana kısmının göç kaybı sonrasında reçinelerin ve asfaltenlerin fiziksel özelliklerinin ve faz durumunun değişmesidir. Düşük kaynama noktalı petrol hidrokarbonları ve gazlarının oluşumuyla termal tahribat yaşayan asfalt reçinesi bileşenlerinin önemli bir kısmı, yine çözünmeyen bir duruma dönüşerek çözünmeyen kerojenin bir parçası haline gelir. Küçük miktarlarda kalan bitüm esas olarak hidrokarbonlarla temsil edilir; burada derinlik ve sıcaklık arttıkça alkan ve aren miktarı artar ve siklan miktarı azalır.

Hidrokarbonlar killi petrol kaynağı kayalardan bitişik gözenekli suya doymuş kumtaşları katmanlarına göç ettiğinde, ortaya çıkan asfalt reçineli maddeler, petrol ve gaz hidrokarbon karışımının kromatografik ayrımı meydana gelir. Ortaya çıkan bitümlü maddeleri içeren kil tabakası doğal bir kromatografik kolondur. Rolü en hareketli gaz ve düşük kaynama noktalı petrol hidrokarbonlarının oynadığı kumtaşına doğru ne kadar eluent geçerse, asfalt reçineli maddelerin ve hidrokarbonların birincil karışımı, bileşenlerin o kadar eksiksiz ayrılmasıyla karakterize edilir. Geleneksel yağda olduğu gibi reçine ve asfalten içeriği %5-10'u aşmayan bir petrol hidrokarbon karışımı kum rezervuarına taşınır. Bu, özünde zaten gerçek yağdır.

Neruchev S.G. tarafından belirlenen gaz pompalama periyodunun sonunda kerojendeki bitüm ve hidrokarbon konsantrasyonlarında bitümün kromatografik ayrılmasıyla birlikte görülen önemli düşüş, petrolün buradan göç ettiği petrol kaynağı birikintilerinin objektif bir teşhis işareti olarak hizmet eder. Jeolojik geçmişteki rezervuar katmanları. Bu değişikliklerin niceliksel analizi, oluşan ve göç eden petrolün kütlesini ve yataklardaki olası rezervlerini belirlemeyi mümkün kılar.

Sapropelik organik maddenin termal dönüşümünün denge hesaplamaları ve elde edilen deneysel verilere dayanarak petrol hidrokarbonlarının göç süreçleri, petrol oluşumunun teorik niceliksel bir modelinin oluşturulmasını mümkün kılmıştır (bkz. Şekil 1.1). Petrol oluşumunun ana aşaması karakterize edilir azami hız Genellikle 2-3 km derinlikte, 80-90 ile 150-160°C arasındaki sıcaklıklarda petrol hidrokarbonları üretilir. Jeotermal eğimin düşük olduğu ve derinlikle birlikte sıcaklığın yavaş bir şekilde arttığı HFN, daha derin bir bölgede, yaklaşık 6-8 km'ye kadar gerçekleşmektedir. Oluşan bitümlü maddelerin ve petrol hidrokarbonlarının toplam miktarı %30'u aşmaktadır ve gözenekli rezervuar katmanlarına göç eden petrol miktarı, sapropelik organik maddenin başlangıç kütlesinin %20'sine ulaşmaktadır.

Petrolün killi petrol kaynak kayalarından suya doymuş gözenekli formasyonlara doğru yüzdürülmesi, yavaş yavaş formasyonların en yüksek alanlarında (antiklinal yapılarda) birikimlerin (birikimlerin) oluşmasına yol açar. Petrol oluşumu ve yataklarının oluşumu süreci burada sona ermektedir. Artan sıcaklıkla birlikte petrol kaynağı birikintilerinin daha fazla batırılmasıyla, artık kerojende karbon içeriğinde önemli bir artış (%95-97'ye kadar) ve hidrojen içeriğinde (%0,5-1'e kadar) bir azalma gözlenir. Metamorfoza uğrayan kerojenin kütlesinde gözle görülür bir kayıp var. Ampirik verilere göre, 3-6 km'lik derin bölgede (200-260°C'ye kadar sıcaklıklarda), organik maddenin bileşimindeki metanın petrol hidrokarbonlarına oranı onlarca kat artmaktadır. Organik maddedeki CH4 içeriğinde maksimuma hızlı bir artış ve ardından bir azalma kaydedilmiştir. Teorik denge hesaplamalarına göre, bu aşamada metanın ana kısmı oluşur - başlangıçtaki organik madde kütlesinin% 12'sine kadar, bu nedenle gaz oluşumunun ana aşamasının (MFG) adını almıştır. Sedimanter kayaçların bu derin bölgesinde önemli miktarda metan oluşması, önce gaz yoğunlaşması ve ardından kuru metan gazı birikintileri ile değiştirilen petrol birikintilerinin derinliğinin artmasıyla miktarın azalmasını ve ardından tamamen yok olmasını belirler. Bu bölgedeki artık sapropelik organik madde yoğun bir metamorfizmaya uğrar ve sonunda kristalin bir grafit karbon kafesi oluşur.

HFN'nin ortaya çıktığı bölge, yoğunluğu 820-840 kg/m3 olan yağlar ile karakterize edilir, 200°C'ye kadar fraksiyonların verimi yaklaşık %25-30, alkanların içeriği %25-40, siklanlar 30- %50 ve arenler %10-30. Yağlarda genç birikintilerden yaşlıya doğru, hafif fraksiyonların veriminde bir artış, siklan içeriğinde bir azalma ile alkan ve aren oranında bir artış vardır.

GOR bölgesinin altındaki ana kayalarla birlikte daha yüksek sıcaklıkların olduğu bölgeye batan petrol, daha hafif hale gelir ve düşük kaynama noktalı hidrokarbonlar bakımından zenginleşir; Hidrokarbonlarda alkanların ve daha az ölçüde arenlerin oranı artar ve siklan konsantrasyonunda gözle görülür bir düşüş olur.

Petrol yüzeye yaklaştıkça hafif kısımlarını kaybeder, ağırlaşır ve oksitlenir. Tortularda gelişen mikrobiyolojik oksidasyon süreçleri yağın bozulmasına neden olur. Bu tür hiperjenik olarak değiştirilmiş yağların belirtileri, gözle görülür derecede artan yoğunluk, düşük benzin fraksiyonları içeriği, yüksek asfalt reçineli madde içeriği, neredeyse tamamen n-alkan kaybı ve siklanların baskınlığıdır.

1.4 Neti hidrokarbonların ana sınıflarının oluşumu

Petrol, organik maddenin jeokimyasal tarihinin çeşitli aşamalarında oluşan hidrokarbonları içerir. Hidrokarbonların ilk kaynağı organizmaların canlı maddelerindeki biyosentezleridir. Petrol hidrokarbonlarının ikinci kaynağı, tortu diyajenezi aşamasında meydana gelen orijinal organik maddenin mikrobiyal işlenmesi sürecidir. Sürecin yönü, biyomoleküllerin sedimentte ve jeokimyasal çevre koşullarında (Eh, pH) mikrobiyal enzimatik yıkıma karşı farklı dirençleri ile belirlenir. Organizmaların ölü maddelerinin biyomolekülleri, kısmen hidrokarbon oluşumuyla birlikte, çökelti içinde belirli koşullar altında daha stabil olan bileşiklere dönüştürülür. Alkoller ve aldehitler hidrokarbonlara dönüştürülebilir; siklik terpenoidlerin siklanlara ve arenlere dönüşümü mümkündür. Üçüncüsü ve şimdi açıkça görüldüğü gibi, hidrokarbonların ana kaynağı, petrol oluşumunun ana aşamasının ortaya çıkması sırasında 90-160°C'de termal (veya termokatalitik) yıkımı sırasında esas olarak organik maddenin lipit bileşenlerinden oluşan oluşumdur. .

Petrol hidrokarbonlarının bileşimi bir dizi faktörden etkilenir:

-çökeltilerin başlangıçtaki organik maddesinin özellikleri;

-çökeltilerdeki organik maddenin dönüşümü sırasındaki jeokimyasal koşullar (Eh, pH);

-yüksek sıcaklık bölgesinde petrol için organik madde kaynağının katagenetik (termal) dönüşüm derecesi;

-yatakların oluşumu sırasında ve uzun jeolojik zaman boyunca varlıkları sırasında petroldeki ikincil değişiklikler (göç sırasında hidrokarbonların fiziksel farklılaşması, yüksek sıcaklıklara uzun süre maruz kalma, yataklardaki oksidatif süreçler vb.).

Belirli bir yağdaki hidrokarbonların bileşimi birçok faktörün etkisi altında oluşur ve asıl faktörü belirlemek her zaman kolay değildir.

Alkanlar. Yağdaki yüksek molekül ağırlıklı n-alkanlar için üç olası ana oluşum kaynağı vardır: canlı organizmalarda sentezlenen n-alkanlar; canlı maddenin mumlarının bir parçası olan yüksek molekül ağırlıklı alifatik monohidrik alkoller ve daha yüksek monobazik doymuş yağ asitleri.

Bitkisel veya hayvansal yağların sabunlaştırılamayan kısmı genellikle yüzde onda biri kadardır ve hidrokarbonlardan ve alkollerden oluşur. Yapıları ve kökenleri itibarıyla bu hidrokarbonlar, safsızlık olarak eşlik ettikleri ilgili yağ asitleriyle açıkça ilişkilidir. Bazıları k-alkanlara, bazıları ise izoprenoid olanlara aittir.

Tek sayıda karbon atomuna sahip n-alkanlar CH3(CH2)nCH3 canlı maddelerde yaygındır. Biyosentetik kökenli yüksek moleküllü n-lkanların bazıları, tortuların orijinal organik maddesinden doğrudan petrol yoluyla miras alınır. Kaynak organik maddeye bağlı olarak bazı özgüllükleri vardır. Kemosentetik bakterilerde, yaklaşık olarak aynı sayıda çift ve tek karbon atomuna sahip C12-C31 n-alkanlar bulundu; fotosentetik bakterilerde - n-alkanlar C14-C29. Mavi-yeşil algler, C15 - C20 n-alkanlarını içerir ve bunların %80'inden fazlası C17 hidrokarbonları ve daha yüksek molekül ağırlığıdır; tuhaflık faktörü - 1-5 arasında. İçin yüksek bitkiler karakteristik n-alkanlar daha yüksek moleküler ağırlığa sahiptir - tek ila çift hidrokarbonların kütle oranı 10'dan fazla olan C25, C27 ve C29 ağırlıklı C23 - C35. Hidrokarbonların bu özellikleri genellikle deniz oluşumuyla ilişkili yağlarda kendini gösterir. planktonojenik organik maddeden veya yüksek karasal bitki örtüsünün kalıntılarının önemli bir rol oynadığı kerojenden. Sediment diyajenezi aşamasında yağ asitlerinin, alkollerin ve aldehitlerin enzimatik biyokimyasal dönüşümü sırasında belirli miktarda n-alkan oluşur. Bununla birlikte, yağ oluşumunun ana aşamasının ortaya çıkması sırasında yüksek sıcaklıklarda (100-150°C) çok daha fazla sayıda oluşur, esas olarak aşağıdaki şemaya göre yüksek monobazik doymuş yağ asitlerinin dekarboksilasyonu nedeniyle:

R-COOH -> CO2 + .RH.

Ortaya çıkan hidrokarbon, orijinal asitten bir eksik karbon atomu içerir. Ve "çift" yağ asitleri esas olarak canlı maddelerde yaygın olduğundan (örneğin, oleik C18H34O2, stearik C18H36O2), oluşan n-alkanlarda "tek" hidrokarbonlar baskındır, bu durumda C17H36.

N-alkanların oluşumu için bir diğer önemli mekanizma, yüksek yağ asitlerinin, karbon zincirinin iki katına çıkmasıyla alifatik ketonlara dönüştürülmesi ve ardından bunların hidrokarbonlara indirgenmesiyle ilişkilidir. A.I. Bogomolov, örneğin stearon ve palmitonun n-pentatriakontana (C35H72) ve gentriakontana (C31H64) dönüştürülmesi reaksiyonunu şemaya göre gerçekleştirdi:

C17H35-CO- C17H35 + 4[H] --> C17H35-CH2- C17H35, -H2O

katalizör olarak kilin varlığında, harici bir hidrojen kaynağı olmadan, yalnızca reaktanlar sisteminde bulunan hidrojenin yeniden dağıtım reaksiyonlarının bir sonucu olarak. 200°C'de n-alkanların verimi yaklaşık %30 ve n-gentriakontanın verimi %27 idi.

N-alkanların oluşumuna yönelik kaynaklar ayrıca alkoller, doymamış yağ asitleri ve muhtemelen amino asitler olabilir.

Dallanmış alkanların kaynaklarından biri biyosentetik hidrokarbonlardır; bunların arasında 2-metilalkanlar CH3CH(CH2)nCH3 ve 3-metilalkanlar CH3CH2CH(CH2)nCH3 canlı maddelerde yaygındır.

СНз CH3

tek sayıda karbon atomunun baskın olduğu. Yağ oluşumunun ana aşamasının, lipitlerin yoğun termal tahribatıyla ortaya çıkması sırasında önemli miktarda dallanmış alkan oluşur. Bu reaksiyonlar hem doymuş hem de doymamış hidrokarbonlar üretir. A.I. Bogomolov'a göre ortaya çıkan alkanlar, katalitik etki altında bir dizi dönüşüme uğrayarak dallanmış alkanlara yol açar. Steroid yapıya sahip hidrokarbonlardan alkil radikallerinin çıkarılmasıyla da oluşabilmektedirler.

Belirli bir dallanmış alkan grubu, izoprenoid alkanlar (izoprenanlar) olarak adlandırılan, metil gruplarının düzenli değişimine sahip yağların karakteristiği olan C10-C40 hidrokarbonlardır. Kaynakları bir dereceye kadar doğrudan biyosentetik izoprenoid hidrokarbonlardır. uçucu yağlar canlı madde, ancak esas olarak izoprenoid bir yapıya sahip olan oksijen türevleri: kayaların organik maddesinin moleküler yapısının bir parçası olan alkoller, aldehitler, ketonlar, esterler, karboksilik asitler.

İzoprenoid yapı, alifatik olanlar da dahil olmak üzere tüm terpen bileşiklerinin temelini oluşturur. Terpenlerin kendileri, iki izoprenoid birimi içeren C10H16 bileşimindeki bileşiklerdir; üç birimin birleşimi seski-terpenlerin karakteristiğidir; Diterpenler dört izoprenoid birimden oluşur. Canlı maddelerde bulunan alifatik monoterpenler esas olarak mirsen ve osimen ile temsil edilir.

Ancak doğada daha sık olarak monoterpenlerin oksijen içeren türevleri bulunur, örneğin dehidrasyon üzerine karşılık gelen izoprenoid hidrokarbonun oluşabileceği alkol geraniol. Diterpenler, canlı organizmalara özgü birçok bileşiği içerir. Alifatik diterpenler, tüm yeşil bitkilerin klorofilinin bir parçası olan doymamış alkol fitolünden (C2oH39OH) oluşan fitan (C20H42) ve önek (C19H40) gibi petrole özgü izoalkanları içerir.

İzoalkan pristan da birçok deniz hayvanının vücudunda doğrudan bulunur.

İzoalkanların oluşumundaki ilk aşamanın fitolün fitadien oluşumu ile dehidrasyonu olduğu varsayılmaktadır. Daha sonra hidrojen orantısız hale geldiğinde ve dien doygun hale geldiğinde fitan oluşur. Aynı zamanda, karbon zincirinin tahrip olması ve daha az sayıda karbon atomuna sahip izoprenoid hidrokarbonların oluşmasıyla ilişkili başka reaksiyonlar da meydana gelir.

Sikloalkanlar. Sikloalkanlar (naftenler), ilk olarak V.V. Markovnikov tarafından yağda keşfedilen, doğal yağların çok karakteristik özelliği olan bir hidrokarbon sınıfıdır. Yağdaki içerikleri %25 ile %75 arasında değişmektedir.

Yağdaki sikloalkanların kaynağı, küçük bir ölçüde, monosiklik limonen, a-pinen, kamfen gibi canlı maddenin bazı biyosentetik hidrokarbonları, polisiklik hidrokarbonlar gibi doğrudan olabilir. β- karoten:

Bununla birlikte, yağdaki sikloalkanların daha önemli bir kaynağı, alkol işlevlerine sahip çeşitli siklik terpenlerin (monoterpenler (CloH16), seskiterpenler (C15H24), diterpenler (C20H32), triterpenler (CzoH48) ve tetraterpenlerin (C40H64)) oksijen içeren türevleridir. ve organizmaların canlı maddelerinde yaygın olarak bulunan ketonlar ve asitler.

Bunlardan sikloalkanların oluşumu, fonksiyonel oksijen gruplarının kaybı ve hidrojenin orantısızlık reaksiyonlarının bir sonucu olarak, canlı maddenin orijinal terpenoidlerinin moleküler yapısının temelinin neredeyse tamamen korunmasıyla meydana geldi. Bu işlemler sonucunda oluşan çeşitli sikloalkanlardan, örneğin steranlar ve hopanlardan, petrolün organik kökenini gösteren “kimyasal fosiller” veya “biyobelirteçler” ele alınırken zaten bahsedilmişti.

Örneğin siklik alkol kolesterolünden hidrokarbon kolestan oluşur:

Aynı şemaya göre, diğer siklanlar oluşturuldu - canlı maddede serbest formda veya yağ asidi esterleri formunda bulunan steroidlerden steroller ve triterpenler (C27 - C35).

Sikloalkanların oluşumunun daha önemli bir başka kaynağı, doymuş siklik hidrokarbonların oluşumuyla doymamış yağ asitlerinin dehidrasyon siklizasyonuyla ilişkilidir.

Ortaya çıkan sikloalkenlerden daha ileri dönüşümler, naftenik ve naftenik-aromatik hidrokarbonları verir.

Sikloalkanların oluşumu için böyle bir mekanizmanın olasılığı, A.I. Bogomolov tarafından oleik asidin bir alüminosilikat katalizörü ile 200°C'ye ısıtılmasıyla deneysel olarak incelenmiştir. Bu durumda, alifatik, alisiklik ve aromatik olmak üzere çeşitli sınıflardan C5'ten C40'a kadar hidrokarbonlar elde edildi. Oluşan sikloalkanlar arasında, sıradan doğal yağlarda olduğu gibi, beş ve altı üyeli halkalara ve köprü tipine sahip izomerler baskındı. Bi- ve trisiklik sikloalkanlar da keşfedildi.

Arenalar. Aromatik yapılar organizmaların canlı maddeleri için tipik değildir; yağlarda ise içerik aromatik hidrokarbonlar 10-20, bazen %35'e kadar çıkıyor.

Canlı maddede aromatik yapılar, ligninde (hidroksifenilpropan türevleri), bazı amino asitlerde ve ayrıca hidrokinonlarda (E, K vitaminleri) ayrı aromatik halkalar formunda bulunur. Petrol için organizmaların kaynak materyalindeki payları çok küçüktür, bu nedenle çökeltilerin, kayaların ve yağların sapropelik organik maddesinde aren oluşumu, esas olarak diyajenez aşamalarında çökeltilerde meydana gelen organik maddenin ikincil dönüşüm süreçleriyle ilişkilendirilmelidir. ve özellikle yüksek sıcaklıkların olduğu bölgede katagenez.

Kısmen, arenalar, karotenoidler gibi polien bileşiklerinin, yapısı aromatik çekirdekler içeren steroid bileşikleri, benzokinonların yanı sıra hidrokinonlar ve naftokinonlardan dönüşümü nedeniyle taze çamurdaki organizmaların ölümünden hemen sonra oluşur:

A.I. Bogomolov'un doymamış yağ asitlerinin termokatalizi ve sapropel şeyllerinin organik maddesinin 200°C'de termal ayrışması üzerine yaptığı deneylerinde, arenlerin %15 ila %40 arasında değiştiği bir hidrokarbon karışımının oluşumu kaydedildi ve bunlar doğal yağların karakteristik özelliği olan her türlü aren yapısıyla temsil edilmiştir.

Doymamış yağ asitleri, katalizör olarak kil varlığında dönüştürüldüğünde, ilk önce doymuş beş üyeli ve altı üyeli ketonlar ve yoğunlaşmamış naftenler oluşur. Doymuş siklik ketonların daha fazla dönüşümü, örneğin sikloheksanon için dehidrasyon yoğunlaşma reaksiyonuyla ilerler, örneğin aşağıdaki gibi:

Bu, naftenik-aromatik yapıya sahip bir hibrit hidrokarbon olan dodekahidrotrifenilen üretir.

İncelenen materyaller, doğal yağlarda tüm ana hidrokarbon sınıflarının oluşumunun kısmen canlı maddedeki hidrokarbonların biyosentezi sürecinden kaynaklandığını, ancak esas olarak biyojen sapropelik organik maddenin lipit materyalinin termal veya termokatalitik dönüşümünden kaynaklandığını göstermektedir. Petrol oluşumunun ana aşamasının tezahürü sırasında katajenez bölgesindeki tortul kayaçlar.

2. PETROL VE GAZIN KİMYASAL YAPISI

Doğal petrol sistemlerinin kimyasal bileşimi bilgisi, petrol karışımlarının üretimi, taşınması ve işlenmesi süreçlerine karşılık gelen çeşitli termobarik koşullar altında faz durumlarını ve faz özelliklerini tahmin etmek için bir başlangıç noktası görevi görür. Karışımın türü (yağ, gaz yoğuşması veya gaz) aynı zamanda kimyasal bileşimine ve rezervuardaki termobarik koşulların kombinasyonuna da bağlıdır. Kimyasal bileşim, petrol sistemi bileşenlerinin belirli koşullar altında (moleküler veya dağınık) olası durumunu belirler.

Petrov Al. Yağların kimyasal bileşimi üzerine bir dizi iyi bilinen monografi yazan A., yağlarda C1-C40 bileşimine sahip 1000'e kadar ayrı hidrokarbonun tanımlandığını iddia ediyor.

Petrol sistemleri, dış koşullara bağlı olarak moleküler veya dağılmış durumda olabilen çeşitli bileşenlerle ayırt edilir. Bunların arasında, sonuçta ilişkisel olayları ve normal koşullar altında petrol sistemlerinin ilk dağılımını belirleyen çeşitli moleküller arası etkileşimlere (IMI) en çok ve en az eğilimli olanlar vardır.

Petrolün kimyasal bileşimi elementel ve materyal olmak üzere ikiye ayrılır.

Yağ bileşiminin ana elemanları karbon (%83,5-87) ve hidrojendir (%11,5-14). Ayrıca yağ şunları içerir:

% 0,1 ila 1-2 arasında bir miktarda kükürt (bazen içeriği% 5-7'ye ulaşabilir; birçok yağda neredeyse hiç kükürt yoktur);

0,001 ila 1 (bazen %1,7'ye kadar) miktarında nitrojen;

oksijen (saf formda bulunmaz, ancak çeşitli bileşiklerde bulunur) %0,01 ila %1 veya daha fazla bir miktarda, ancak %3,6'yı aşmaz.

Yağda bulunan diğer elementler demir, magnezyum, alüminyum, bakır, kalay, sodyum, kobalt, krom, germanyum, vanadyum, nikel, cıva, altın ve diğerleridir. Ancak içerikleri %1'den azdır.

Maddi açıdan petrol esas olarak hidrokarbonlardan ve heteroorganik bileşiklerden oluşur. İkincisi arasında, moleküller arası etkileşimlere en yatkın bileşiklerin konsantresi olarak kabul edilebilecek reçine-asfalten maddelere (CAB) asıl dikkat gösterilmelidir.

2.1 Hidrokarbon bileşikleri

Hidrokarbonlar (HC'ler), karbon ve hidrojenden oluşan organik bileşiklerdir. Petrol esas olarak aşağıdaki hidrokarbon sınıflarını içerir.

Alkanlar veya parafinik hidrokarbonlar - doymuş (marjinal) hidrokarbonlar Genel formül CnH2n+2. Yağdaki içeriği% 2 - 30-70'dir. Normal yapıya sahip alkanlar (n-alkanlar - pentan ve homologları), izo-yapı (izoalkanlar - izopentan vb.) ve izoprenoid yapı (izoprenler - pristan, fitan vb.) vardır.

Petrol, C1'den C4'e kadar gaz halindeki alkanları (çözünmüş gaz formunda), sıvı yağ fraksiyonlarının büyük kısmını oluşturan sıvı alkanlar C5 - C16'yı ve ağır yağa dahil olan C17 - C53 bileşimindeki katı alkanları ve daha fazlasını içerir. fraksiyonlardır ve katı parafinler olarak bilinirler. Katı alkanlar tüm yağlarda bulunur, ancak genellikle küçük miktarlarda - onda bir ila% 5 (ağırlık), nadir durumlarda -% 7-12'ye (ağırlık) kadar. Tomsk bölgesinde, Chkalovskoye sahasından elde edilen petrol, %18'e kadar katı parafin içerir.

Saha koşullarına ve rezervuar yatağının bileşen bileşimine bağlı olarak alanın türü belirlenir - gaz, gaz-yoğuşma veya petrol. Saf gaz yataklarının ana bileşenleri düşük moleküllü alkanlardır - metan, etan, propan ve bütan (n- ve izo-yapılar) normal koşullar altında (0,1 MPa ve 20°C) ayrı ayrı gazlardır. Alkanlar petrol doğal gazlarında hakimdir.

Alkanlara ek olarak, doğal gazlar karbon oksit (CO) ve karbondioksit (CO2), hidrojen sülfür (H2S), nitrojen (N2) ve ayrıca atıl gazlar - He, Ar, Ne, Xe içerebilir. Saf gaz yataklarında neredeyse hiç yoğuşma yoktur (Tablo 2.1).

Formasyondaki basınçta izotermal bir azalma sırasında, doğal gazın ağır bileşenleri sıvı faz (yoğuşma) halinde salınırsa, bu tür karışımlara gaz-yoğuşma adı verilir. Bu durumda yoğuşmanın bir kısmı kayanın içinde geri dönülemez biçimde kaybolabilir. Gazdaki yoğuşma içeriği (C5 ve üstü), bileşimine ve rezervuar koşullarına (sıcaklık ve basınç, 25-40 MPa'ya ulaşan) bağlıdır.

Bir depozitoyu gaz yoğuşma alanı olarak sınıflandırmanın niceliksel kriteri, rezervuar koşulları altında 1 m3 yoğuşmanın çözündüğü normal koşullar altında gaz miktarına (m3) eşit olan gaz yoğuşma faktörüdür. Gaz yoğuşma faktörü 104'ü aşmayan birikintiler genellikle gaz yoğuşması olarak sınıflandırılır.

Tablo 2.1.

Çeşitli birikintilerden gelen gazların kimyasal bileşimi

Alan CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 CO2 diğer bileşenler

Saf gaz alanları

Urengoyskoe 95,1 1,1 0,3 0,07 0,03 0,4 3,0

düşüş eğilimi 98,3 0,3 0,10,15 - 0,1 1,0

Saratovskoye 94,7 1,8 0,20,1 - 0,2 3,0

Gaz yoğunlaşma alanları

Orenburgskoe 84,8 4,5 1,40,3 1,5 1,15 9,0

Vuktylskoe 79,8 8,7 3,91,8 6,4 0,1 4,3

Leningradskoe 86,9 6,0 1,61,0 0,5 1,2 2,8

İlgili gazlar gaz ve petrol sahaları

Romaşkinskoe 39,0 20,0 18,56,2 4,7 0,1 11,5

Nebit-Dagskoe 85,7 4,0 3,52,0 1,4 2,1 1,3

Mukhanovskoe 30,1 20,2 23,6 10,6 4,8 1,5 9,2

Rezervuardaki yağ da gaz içerir. Yağdaki çözünmüş gaz miktarı “gaz içeriği” (Go) değeri ile karakterize edilir. Rezervuar yağlarının gaz içeriği bir ile birkaç yüz m3/t arasında değişir. İlgili petrol gazları, petrol yüzeye çıktığında, doyma basıncı (Psat) atmosfer basıncını aştığı sürece petrolden salınır. Saha uygulamasında ticari yağ, rezervuar yağının, üretilen karışımın ayrılmasından (ve suyun ayrılmasından) ve standart (veya hayır) koşullara getirilmesinden sonra sıvı halde kalan kısmı olarak kabul edilir. İçerisindeki gaz içeriği %1'den azdır.

Metandan heksatrikontan C36H74'e kadar normal yapıdaki tüm alkanlar petrolden ve doğal gazlardan izole edilmiştir, ancak yağlardaki n-alkanların C65-C68'e kadar uzanan sürekli bir homolog seri oluşturduğuna ve diğer verilere göre bile C78'e.

Kural olarak, yağlardaki n-alkanların maksimum hacimsel içeriği n-heksan (%1,8) ve n-heptanda (%2,3) meydana gelir ve daha sonra içerik yavaş yavaş azalarak tritriakontan C33H68 için %0,09'a ulaşır.

Diğer verilere göre, derinden dönüştürülmüş yağların neredeyse tamamı, maksimum C10-C14'e sahip n-alkan dağılım eğrilerinin tek modlu görünümü ve yüksek moleküler ağırlıklı n-alkanların konsantrasyonlarında eşit bir azalma (Al.A'ya göre) ile karakterize edilir. .Petrov). Fraksiyonların kaynama noktasının artmasıyla n-alkan içeriğinde azalma eğilimi vardır.

Yağ her türlü alkan izomerini içerir: mono-, di-, tri-, tetra-sübstitüe edilmiş. Bunlardan tek dallı monosübstitüe olanlar baskındır. Metil ile ikame edilmiş alkanlar, azalan dereceye göre düzenlenir: 2-metil ile ikame edilmiş alkanlar > 3-metil ile ikame edilmiş alkanlar > 4-metil ile ikame edilmiş alkanlar.

2, 6, 10, 14, 18 vb. pozisyonlarda metil gruplarına sahip yağlarda izoprenoid tipi dallı alkanların keşfi 60'lı yıllara kadar uzanır.Çoğunlukla C9-C20 bileşimine sahip yirmiden fazla bu tür hidrokarbon keşfedildi. Herhangi bir yağdaki en yaygın izoprenoid alkanlar fitan C20H42 ve pristan C19H40'tır; bunların içeriği %1,0 -1,5'e ulaşabilir ve yağ oluşumunun oluşumuna ve yüz koşullarına bağlıdır.

Böylece, tüm doğal karışımların ve petrol ürünlerinin bileşimine çeşitli oranlarda alkanlar dahil edilir ve karışımdaki fiziksel durumları - moleküler bir çözelti veya dağılmış sistem biçiminde - bileşim, bileşenlerin bireysel fiziksel özellikleri ile belirlenir. ve termobarik koşullar.

Yağların bileşiminde katı hidrokarbonlar, alkanlarla birlikte aromatik ve naftenik hidrokarbonlar içeren çok bileşenli karışımlardır. Böylece Tuymazinsky yağının damıtılmış kısmından (300-400°C) izole edilen katı hidrokarbonlar %50 n-alkanlardan, %47,1 normal yapıdaki yan zincirlere sahip naftenik hidrokarbonlardan ve %2,9 normal yapıdaki yan zincirlere sahip aromatik hidrokarbonlardan oluşur. Aynı yağın fraksiyonlarının kaynama noktası arttıkça katı alkanların içeriği azalır.

Bir alkan molekülündeki karbon atomları kovalent bir bağ yoluyla bağlanır. σ- sabit uzunlukta (gaz fazındaki serbest izole edilmiş moleküller için) bağlar SS bağlantıları, 0,154 nm'ye eşittir ve C-C bağları arasındaki bağ açısı 112°'ye eşittir. Gaz fazındaki n-alkanların moleküler parametreleri, moleküldeki karbon atomlarının sayısı arttıkça bir miktar değişir (Tablo 2.2).

Tablo 2.2.

Serbest n-alkan moleküllerinin geometrik boyutları

n-AlkanC-C bağ uzunluğu, nmLength S-N bağlantıları, nmAçı SSS, derece açısı SSN, derece

CH4 - 0,1107

С2Н6 0,1534 0,1122 - 111,0

С3Н8 0,1532 0,1107 112,0

S4Çıplak 0,1531 0,1107 112,0 110,3

S5H12 0,1531 0,1118 112,9 110,4

С6НН 0,1533 0,1118 111,9 109,5

S7N16 0,1534 0,1121 112,6 109,8

S16N34 0,1542 0,1130 114,6 110,4

M. Shakhparonov'a göre, tespit edilen farklılıklar enerjik olarak "olumsuz" olanların yok edilmesinden ve C-H-C tipi "uygun" molekül içi hidrojen bağlarının oluşmasından kaynaklanmaktadır.

Aynı zamanda kristal alan kuvvetlerinin moleküller arası hidrojen bağlarının oluşması sonucunda konformasyonu ve moleküler parametreleri önemli ölçüde değiştirebildiği bilinmektedir. Yoğun maddede iç dönme bariyerleri, konformer entalpi farklılıkları, çekirdekler arası mesafeler ve bağ açıları gibi moleküler parametrelerin değerleri, serbest moleküller için gözlenenlerden farklı olmalıdır. Şu anda, n-alkan moleküllerinin serbest ve yoğunlaştırılmış hallerindeki geometrik yapısındaki fark hala tam olarak anlaşılamamıştır.

Yapısal-mekanik yaklaşım çerçevesinde n-alkanlar, moleküllerinin terminal metil gruplarının bağımsız rotasyonel izomerizmine maruz kalma yeteneğine göre sınıflandırılır. Bu sınıflandırmaya göre C8-C9 alkanlardan başlayarak n-alkanların kısa zincirli (C8-C17), orta zincirli (C18-C40) ve uzun zincirli (C40-C100) molekülleri ayırt edilir. orta ve son grupların göreceli olarak ilişkisiz hareketlerine sahip karmaşık sistemler. Aşırı soğutma sırasında ön kristalleşme koşulları altında belirli bir sıcaklığa ulaşıldığında genellikle kinetik hareketliliğini kaybeden bir molekülün kritik zincir uzunluğunun bilinmesi, molekülün bağımsız parçalardan oluştuğunu düşünmemize olanak tanır.

Yapısal-mekanik yaklaşımda n-alkan molekülleri arasındaki dispersiyon etkileşimi, kristalleşme noktalarında sınırlayıcı bir değere ulaşan dispersiyon etkileşim merkezlerinin sayısı ile belirlenir. Bu tür fikirler çerçevesinde, karbon (n) atomlarının sayısı arttıkça çift ve tek n-alkanların alternatif kristalleşme sıcaklıklarının uzun zamandır bilinen gerçeği açıklanmaktadır (Şekil 2.1).

Pirinç. 2.1. Bir n-alkan serisinin komşu üyeleri için kaynama (1) ve kristalleşme (2) sıcaklık farkı ∆T'nin n karbon atomu sayısına bağımlılığı

N-alkanların p'deki tek izomerleri için< 20 в результате расклинивающего влияния концевых СН3-групп наблюдается уменьшение числа центров дисперсионного взаимодействия в точках кристаллизации, что приводит к понижению температур кристаллизации. Для газообразных УВ, т.е., п < 4 ∆Т не определялись.

Kristal halinde, n-alkan molekülleri paralel olarak düzenlenir. Sıcaklık arttıkça ve moleküller arası etkileşimin enerjisi azaldıkça, n-alkanların moleküler zincirleri arasındaki mesafeler artarken, tercih edilen paralel yönelim korunur. Erime noktasında, moleküler zincirler arasındaki mesafeler aniden değişir; sıcaklığın daha da artmasıyla birlikte, moleküler zincirler, moleküller tam bir dönme özgürlüğü kazanana kadar aktif olarak birbirinden ayrılır. Sıvı n-alkanların yapısal çalışmaları, sabit bir sıcaklıkta, n-alkanların en yakın molekülleri arasındaki denge mesafesinin (0,56 nm), n arttıkça kısalma eğiliminde olduğunu ve bunun moleküller arası etkileşimlerdeki bir artışla ilişkili olduğunu göstermektedir.

Petrol sistemlerindeki alkanlar moleküler veya ilişkili hallerde olabilir. Sıvı haldeki n-alkanların moleküler yapısının küçük açılı X-ışını saçılımını kullanan bir çalışma, bunların ilişkilerinin, normal koşullar altında dispersiyon etkileşim kuvvetleri ve örneğin n-heptan gibi ortaklar kullanılarak moleküllerin yüzeyi boyunca meydana geldiğini gösterdi. 130-200 Ả boyutlarında disk veya plaka formundadır.

Sıcaklık ne kadar düşük olursa, birleşimdeki molekül sayısı da o kadar fazla olur. Dolayısıyla, 20°C'de (yani kristalizasyon sıcaklığının 2°C üzerinde) heksadekanda bileşikteki molekül sayısı 3'tür ve -50°C'de (yani kristalizasyon sıcaklığının 6°C üzerinde) n-oktanda - 31'dir. Bu, moleküllerin termal hareketinin zayıflaması ve zincir uzunluğunun artmasıyla alkanların moleküler etkileşim enerjisindeki artışla açıklanmaktadır.

Sikloalkanlar veya naftenik hidrokarbonlar doymuş alisiklik hidrokarbonlardır. Bunlar arasında CnH2n genel formülüne sahip monosiklik, bisiklik - CnH2n-2, trisiklik - CnH2n-4, tetrasiklik - CnH2n-6 yer alır.

Toplam içerik açısından, birçok yağdaki sikloalkanlar diğer hidrokarbon sınıflarına göre üstündür: içerikleri %25 ile %75 (ağırlıkça) arasında değişir. Petrolün tüm fraksiyonlarında bulunurlar. Genellikle kesirler ağırlaştıkça içerikleri artar. Yağdaki naftenik hidrokarbonların toplam içeriği, moleküler ağırlığı arttıkça artar. Tek istisna, aromatik hidrokarbon miktarındaki artışa bağlı olarak sikloalkan içeriğinin azaldığı yağ fraksiyonlarıdır.

Petroldeki monosiklik hidrokarbonlardan esas olarak beş ve altı üyeli naftenik hidrokarbon serileri vardır. Monosiklik naftenlerin yağ fraksiyonları arasındaki dağılımı ve özellikleri, orta ve yüksek kaynama noktalı fraksiyonlarda bulunan polisiklik naftenlere kıyasla çok daha kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Yağların düşük kaynama noktalı benzin fraksiyonları ağırlıklı olarak siklopentan ve siklohekzanın alkil türevlerini içerir [%10 ila %86 (kütle)] ve yüksek kaynama noktalı fraksiyonlar izoprenoid yapıdaki alkil ikame edicileri olan (melez hidrokarbonlar olarak adlandırılan) polisikloalkanlar ve monosikloalkanlar içerir.

Yağlardaki polisiklik naftenlerden yalnızca 25 ayrı bisiklik, beş trisiklik ve dört tetra- ve pentasiklik naften tanımlanmıştır. Bir molekülde birkaç naftenik halka varsa, ikincisi kural olarak tek bir polisiklik blok halinde yoğunlaştırılır.

Bisikletler C7-C9 çoğunlukla içeriğinin oldukça yüksek olduğu belirgin bir naftenik tipteki yağlarda bulunur. Bu hidrokarbonlar arasında aşağıdakiler bulunmuştur (içerik sırasına göre): bisikloheptan (pentalan), bisiklooktan, bisiklooktan, bisiklononan (hidrindan), bisikloheptan (norbornan) ve bunların en yakın homologları. Yağlardaki trisiklanlardan alkilperhidrofenantrenler hakimdir; bunların arasında (1-4) tipi bileşikler tanımlanmıştır: R = C1, C2; R =C1-C3; R = C2-C4.

yağ kristalizasyon yatağı hidrokarbon

Petrol tetrasiklanlar esas olarak siklopentanoperhidrofenantren türevleri - C27-C30 steranlar (5-7) ile temsil edilir:

Petrol pentasiklanları arasında hopan (8), lupan (9), fridelane (10) vb. serisi hidrokarbonlar bulunur.

Çok sayıda halkaya sahip polisikloalkanların tanımlanması hakkında güvenilir bilgi bulunmamakla birlikte, yapısal grup ve kütle spektral analizine dayanarak, döngü sayısı beşten fazla olan naftenlerin varlığını önermek mümkündür. Bazı verilere göre yüksek kaynama noktalı naftenler moleküllerinde 7-8 kadar döngü barındırır.

Sikloalkanların kimyasal davranışlarındaki farklılıklar genellikle aşırı gerinim enerjisinin varlığına bağlıdır. Döngünün boyutuna bağlı olarak, sikloalkanlar küçük (C3, C4 - yağlarda siklopropan ve siklobütan bulunmamasına rağmen), normal (C5-C7), orta (C8-C11) ve makrosikllere (C12 ve üzeri) ayrılır. . Bu sınıflandırma, döngünün boyutu ile içinde ortaya çıkan ve stabiliteyi etkileyen stresler arasındaki ilişkiye dayanmaktadır. Sikloalkanlar ve her şeyden önce bunların çeşitli türevleri, halka boyutlarındaki değişikliklerle yeniden düzenlenmelerle karakterize edilir. Böylece sikloheptan alüminyum klorür ile ısıtıldığında metilsikloheksan oluşur ve 30-80°C'de sikloheksan metilsiklopentana dönüştürülür. Beş ve altı üyeli karbon halkaları, daha küçük ve daha büyük halkalardan çok daha kolay oluşur. Bu nedenle yağlarda diğer sikloalkan türevlerine göre çok daha fazla sikloheksan ve siklopentan türevleri bulunur.

Alkil ikameli monosikloheksanların geniş bir sıcaklık aralığında viskozite-sıcaklık özelliklerine ilişkin bir çalışmaya dayanarak, ikame edicinin uzadıkça moleküllerin ortalama birleşme derecesini azalttığı bulunmuştur. Sikloalkanlar, aynı sayıda karbon atomuna sahip n-alkanlardan farklı olarak daha yüksek sıcaklıklarda ilişkili bir durumdadır.

Arenler veya aromatik hidrokarbonlar, molekülleri siklik hidrokarbonlar içeren bileşiklerdir. π- Birleşik sistemler. Yağdaki içerikleri %10-15 ila %50 (ağırlıkça) arasında değişir. Bunlar arasında monosiklik: benzen ve homologları (toluen, o-, m-, p-ksilen, vb.), bisiklik: naftalin ve homologları, trisiklik: fenantren, antrasen ve bunların homologları, tetrasiklik: piren ve homologları ve diğer.

400 yağa ilişkin verilerin genelleştirilmesine dayanarak, en yüksek aren konsantrasyonlarının (%37) naftenik baz (tipi) yağların karakteristiği olduğu ve en düşük konsantrasyonların (%20) parafin tipi yağların karakteristiği olduğu gösterilmiştir. Petrol arenleri arasında molekül başına üçten fazla benzen halkası içermeyen bileşikler baskındır. 500°C'ye kadar kaynayan damıtıklardaki aren konsantrasyonları, kural olarak, aşağıdaki bileşik serilerinde bir veya iki büyüklük mertebesinde azalır: benzenler >> naftalenler >> fenantrenler >> krizenler >> pirenler >> antrasenler.

Aşağıda, toplam aren içeriğinin çeşitli türlerdeki Rus yağları için tipik olan ortalama aren içeriği% olarak verilmiştir:

benzen 67 piren 2

naftalin 18 antrasen 1

fenantren 8 diğer arena 1

krizen ve benzfloren 3

Genel model, kaynama sıcaklığının artmasıyla birlikte aren içeriğinin artmasıdır. Aynı zamanda, daha yüksek yağ fraksiyonlarının bulunduğu alanlar, çok sayıda aromatik halkayla değil, moleküllerdeki alkil zincirlerinin ve doymuş halkaların varlığıyla karakterize edilir. C6-C9 arenlerin teorik olarak mümkün olan tüm homologları benzin fraksiyonlarında bulundu. En ağır petrol fraksiyonlarında bile, arenler arasında az sayıda benzen halkasına sahip hidrokarbonlar hakimdir. Dolayısıyla deneysel verilere göre mono-, bi-, tri-, tetra- ve pentaarenler damıtıklarda aromatik hidrokarbonların ağırlıkça sırasıyla %45-58, %24-29, %15-31, %1,5 ve %0,1'ine kadarını oluşturur 370 -535 °C çeşitli yağlar.

Petrol monoarenleri alkilbenzenler ile temsil edilir. Yüksek kaynama noktalı petrol alkilbenzenlerinin en önemli temsilcileri, benzen halkasında üçe kadar metil ve bir uzun doğrusal ikame edici içeren hidrokarbonlardır. α- metilalkil veya izoprenoid yapısı. Alkilbenzen moleküllerindeki büyük alkil ikame edicileri 30'dan fazla karbon atomu içerebilir.

Bisiklik yapıya sahip petrol arenleri (diarenler) arasındaki ana yer, toplam diarenlerin% 95'ini oluşturabilen ve bir molekülde 8'e kadar doymuş halka içerebilen naftalin türevlerine aittir ve ikincil yer bifenil türevlerine aittir. ve difenilalkanlar. Yağlarda ayrı ayrı tüm C11, C12 alkilnaftalenler ve birçok C13-C15 izomeri tanımlanmıştır. Yağlardaki bifenillerin içeriği, naftalinlerin içeriğinden çok daha düşüktür.

Naftenodiarenler arasında asenaften, floren ve bunun 1-4 konumlarında metal ikame edicileri içeren bir takım homologları yağlarda bulunmuştur.

Triarenler, yağlarda, moleküllerde 4-5'e kadar doymuş halka içerebilen fenantren ve antrasen türevleri (öncekinin keskin bir baskınlığı ile) ile temsil edilir.

Petrol tetraarenler arasında krizen, piren, 2,3- ve 3,4-benzofenantren ve trifenilen serisi hidrokarbonlar yer alır.

500°C'nin üzerinde kaynayan ve C20-C75 hidrokarbonları ile temsil edilen petrol arenaları, verilere göre (Tablo 2.3) yan alkil zincirlerinde 39 karbon atomuna kadar olan fraksiyonlar arasında dağılmıştır. Yan alkil zincirlerinde 22-40 karbon atomunun varlığında aynı fraksiyonda iki benzen ve üçe kadar naftenik halka içeren bisiklik hidrokarbonlar ortaya çıkar. Hafif aren fraksiyonunda üç benzen ve iki naftenik halkaya sahip trisiklik hidrokarbonların elüsyonu, yan alkil zincirlerinde 31-48 karbon atomunun varlığında mümkündür. Orta ve ağır aromatik fraksiyonlar, daha kısa yan zincirlere sahip arenler içerir. Yan zincirlerde 10-20 karbon atomuna sahip monosiklik ve bisiklik arenler ve yan zincirlerde 16-30 karbon atomuna sahip trisiklik olanlar, arenlerin orta fraksiyonunda bulunur. Daha da kısa yan zincirlere sahip olan arenler, arenin ağır fraksiyonunun bir parçası olarak elüsyona uğrar.

Arenlerin, özellikle polisiklik olanların moleküler etkileşimlere artan eğilimi, homolitik ayrışma sürecindeki düşük uyarma enerjisinden kaynaklanmaktadır. Antrasen, piren, krizen vb. gibi bileşikler düşük derecede değişim korelasyonu ile karakterize edilir π- Moleküller arasında elektronların değişim korelasyonunun ortaya çıkması nedeniyle IMV'nin yörüngeleri ve artan potansiyel enerjisi. Arenler bazı polar bileşiklerle oldukça kararlı moleküler kompleksler oluşturur.

Etkileşim π- Benzen halkasındaki elektronlar karbon-karbon bağlarının konjugasyonuna yol açar. Konjugasyon etkisinin bir sonucu olarak arenlerin aşağıdaki özellikleri ortaya çıkar:

tek ve çift C-C bağı arasında bir ara değer işgal eden, C-C bağ uzunluğuna (0.139 nm) sahip halkanın düz yapısı;

ikame edilmemiş benzenlerdeki tüm C-C bağlarının eşdeğerliği;

Çoklu bağlarda katılma reaksiyonlarına katılımla karşılaştırıldığında, çeşitli gruplarda bir protonun elektrofilik yer değiştirme reaksiyonlarına eğilim.

Hibrit hidrokarbonlar (ceresinler) karışık yapıdaki hidrokarbonlardır: parafin-naftenik, parafin-aromatik, naftenik-aromatik. Temel olarak bunlar, bir siklan veya aromatik çekirdek içeren uzun zincirli hidrokarbonların karışımına sahip katı alkanlardır. Petrol üretimi ve hazırlanması süreçlerinde parafin yataklarının ana bileşenidirler.

Tablo 2.3.

500°C'nin üzerinde kaynayan arenlerin katran fraksiyonlarına göre dağılımı

2.2 Heteroorganik bileşikler

Çeşitli yapı ve molekül ağırlıklarına sahip heteroorganik bileşikler (kükürt, oksijen ve nitrojen içeren), yağın damıtık ve kalıntı fraksiyonlarında çeşitli oranlarda mevcuttur. Ana kısmı reçine-asfalten maddeleri olan yüksek moleküler heteroorganik bileşiklerin doğasını ve bileşimini incelemek özellikle zordur. Yalnız elektron çiftleri sayesinde kükürt, oksijen ve nitrojenden oluşan heteroatomlar, petrol sistemlerinde ortakların oluşumunda bir koordinasyon merkezi görevi görebilir.

Kükürt içeren bileşikler, gaz kondensatı ve yağ sistemlerinin heteroatomik bileşenlerinin en temsili grubuna aittir. Petrol ve gaz sistemlerindeki toplam kükürt içeriği büyük ölçüde değişir: yüzde yüzde birlerden %6-8'e (ağırlıkça) veya daha fazlasına kadar. Astrahan, Karaçaganak (%0,9) ve diğer sahalardaki gaz yoğunlaşmaları için yüksek toplam kükürt içeriği tipiktir. Bazı yağlarda kükürt içeren bileşiklerin içeriği %40 (ağırlıkça) ve daha fazlasına ulaşır, bazı durumlarda yağ neredeyse tamamen bunlardan oluşur. Ağırlıklı olarak CAB'de konsantre olan diğer heteroatomlardan farklı olarak, damıtık fraksiyonlarında önemli miktarda kükürt bulunur. Kural olarak, düz akışlı fraksiyonlardaki kükürt içeriği, kaynama noktaları ve orijinal yağın toplam kükürt içeriği arttıkça artar.

Petrol ve gaz sistemlerinde az miktarda inorganik kükürt içeren bileşikler (elementel kükürt ve hidrojen sülfür) mevcuttur; bunlar ayrıca damıtma ve tahrip edici işleme süreçleri sırasında diğer kükürt içeren bileşiklerin yüksek sıcaklıklarda ayrışmasının ikincil ürünleri olarak da oluşabilmektedir. Petrolde bulunan kükürt içeren bileşikler arasında aşağıdakiler tespit edilmiştir (Petrol Kimya Enstitüsü, Tiflis Şubesi, Sibirya Şubesi, Rusya Bilimler Akademisi'ne göre).

Alifatik, alisiklik ve aromatik tiyoller (merkaptanlar) R-SH:

С6Н5Сn H2n+1SH Сn H2n+1 С6Н5SH C10H7SH

arenoalkanotiyoller tiyonaftoller

2. Aşağıdaki ana tiplerdeki tiyoesterler (sülfürler):

SR" C6H5-S-C6H5

tiaalkanlar, tiaalkenler, tiaalkinler diaril sülfürler

tisikloalkanlar alkilaril sülfürler ariltiyaalkanlar

(R,R" - doymuş ve doymamış alifatik hidrokarbon ikame edicileri).

Dialkil disülfürler R-S-S-R", burada R, R" alkil, sikloalkil veya aril ikame edicileridir.

Tiyofenler ve bunların türevleri olup, bunların en önemlileri aşağıdaki arenotiyofenlerdir:

alkilbenzotiyofenler alkilbenzonftotiyofenler alkildibenzotiyofenler

Yağlarda ve yağ fraksiyonlarında kükürt içeren bileşiklerin çeşitli gruplarının dağılımı aşağıdaki modellere tabidir.

Tiyoller hemen hemen tüm ham petrollerde, genellikle küçük konsantrasyonlarda bulunur ve kükürt içeren bileşiklerin toplam içeriğinin %2-10'unu (ağırlıkça) oluşturur. Gaz kondensatları esas olarak alifatik merkaptanlar C1-C3 içerir. Bazı petrol ve gaz yoğunlaşmaları ve bunların fraksiyonları, merkaptanların doğal konsantreleridir; bunların örnekleri, süper dev Hazar sahasının benzin fraksiyonlarıdır; %0,97 merkaptan dahil %1,24 (ağırlık) toplam kükürt içeren, Orenburg sahasından elde edilen 40-200°C'lik gaz yoğunlaşma fraksiyonu; hafif kerosen fraksiyonu 120-280°C Tengiz yağı, kükürt içeren bileşiklerin toplam içeriğinin %45-70'i merkaptan kükürt içerir. Aynı zamanda Hazar bölgesinin hidrokarbon hammaddelerindeki doğal tiyol rezervleri, bunların sentetik yollarla küresel üretim seviyesine tekabül etmektedir. Doğal tiyoller pestisitlerin (simetrik triazinlere dayalı) sentezi ve sıvılaştırılmış gazların kokulandırılması için umut verici hammaddelerdir. Rusya'nın kokulandırma amaçlı tiyollere yönelik muhtemel talebi şu anda 6 bin ton/yıldır.

Tiyoesterler, ham petrollerde kükürt içeren bileşiklerin miktarının %27'sini, orta fraksiyonlarda ise %50'sini oluşturur; ağır vakumlu gaz yağlarında sülfür içeriği daha düşüktür. Petrol sülfürlerini izole etme yöntemleri, kükürt atomunun yalnız elektron çiftinin alıcının serbest yörüngesine aktarılması nedeniyle donör-alıcı tipinde karmaşık bileşikler oluşturma yeteneklerine dayanmaktadır. Metal halojenürler, haloalkil ve halojenler elektron alıcısı olarak görev yapabilir. Petrol sülfitlerle kompleksleşme reaksiyonları ne yazık ki seçici olarak ilerlemez; Petrolün diğer heteroatomik bileşenleri de komplekslerin oluşumunda rol oynayabilir.

Dialkil disülfürler ham yağlarda bulunmaz; genellikle merkaptanların ılımlı koşullar altında oksidasyonu sırasında oluşurlar ve bu nedenle benzinde bulunurlar (%15'e kadar). Yağlardaki kükürt içeren bileşiklerin ana payı, standart yöntemlerle belirlenmeyen "artık" kükürttür. Bileşiminde tiyofenler ve türevleri hakimdir, bu nedenle daha önce "artık" kükürt "tiyofen" olarak adlandırılıyordu, ancak negatif iyon kütle spektrometresi kullanılarak daha önce tespit edilmemiş sülfoksitler, sülfonlar ve disülfan keşfedildi. Benzin fraksiyonlarında tiyofen türevlerinin içeriği düşüktür, orta ve özellikle yüksek kaynama noktalı fraksiyonlarda toplam kükürt içeren bileşiklerin %50-80'ine ulaşır. Tiyofen türevlerinin göreceli içeriği, kural olarak, petrol sisteminin aromatiklik derecesine denk gelir. Kükürt içeren bileşiklerin (özellikle yüksek kaynama noktalı fraksiyonlardan) izole edilmesinde ortaya çıkan zorluklar, arenlerin ve tiyofenlerin kimyasal özelliklerinin benzerliğinden kaynaklanmaktadır. Kimyasal davranışlarının benzerliği, bir kükürt heteroatomunun dahil edilmesinin bir sonucu olarak ortaya çıkan tiyofenlerin aromatikliğinden kaynaklanmaktadır. π- aromatik altılıya elektronik sistem. Bunun sonucu, petrol tiyofenlerinin yoğun moleküller arası etkileşimlere girme eğiliminin artmasıdır.

Bunlar arasında geleneksel olarak asidik ve nötr nitelikteki maddeler ayırt edilir. Asit bileşenleri karboksilik asitleri ve fenolleri içerir. Nötr oksijen içeren bileşikler ketonlar, asit anhidritler ve amidler, esterler, furan türevleri, alkoller ve laktonlarla temsil edilir.

Yağlarda asitlerin varlığı, hidrokarbonlara kıyasla yüksek kimyasal aktiviteleri nedeniyle uzun zaman önce keşfedilmiştir. Petroldeki keşiflerinin tarihi aşağıdaki gibidir. Aydınlatma amaçlı yüksek kaliteli gazyağı üretilirken alkali (asit-baz saflaştırması) ile muamele edildi ve emülsifiye etme yeteneği yüksek maddelerin oluşumu gözlendi. Daha sonra emülgatörlerin damıtılmış fraksiyonlarda bulunan asitlerin sodyum tuzları olduğu ortaya çıktı. Alkalilerin sulu ve alkollü çözeltileri ile ekstraksiyon, yağlardan asidik bileşenlerin ekstraksiyonu için hala klasik bir yöntemdir. Şu anda asitleri ve fenolleri izole etmeye yönelik yöntemler aynı zamanda fonksiyonel gruplarının (karboksil ve hidroksil) bazı reaktiflerle etkileşimine de dayanmaktadır.

Karboksilik asitler, oksijen içeren petrol bileşiklerinin en çok çalışılan sınıfıdır. Petrol asitlerinin fraksiyona göre içeriği, aşırı bağımlılığa göre değişir; bunların maksimumu, kural olarak, hafif ve orta yağ fraksiyonlarına düşer. Kromatografi-kütle spektrometresi kullanılarak çeşitli petrol asitleri tanımlandı. Bunların çoğu monobaziktir (RCOOH), burada R, hemen hemen herhangi bir hidrokarbon ve heteroorganik petrol bileşiği parçası olabilir. Asitlerin ve yağların grup bileşimlerinin birbirine karşılık geldiği uzun süredir bilinmektedir: metan yağlarında alifatik asitler, naftenik yağlarda ise naftenik ve naftenoaromatik asitler baskındır. C1'den C25'e kadar doğrusal yapıya sahip, bazıları dallanmış yapıya sahip alifatik asitler keşfedildi. Ayrıca petrol asitlerinde n-alkanoik ve dallanmış asitlerin oranı, yağlarda karşılık gelen hidrokarbonların oranıyla örtüşür.

Alifatik asitler öncelikle n-alkanoik asitlerle temsil edilir. Dallanmış asitlerden ana zincirde bir metil ikame edicisi içerenler daha yaygındır. Bu tipteki tüm düşük izomerler C7'ye kadar yağlarda bulunur. Alifatik asitlerin bir diğer önemli grubu izoprenoid yapıdaki asitlerdir; bunların arasında pristanik asit (C19) ve fitanik asit (C20) hakimdir.

Alisiklik (naftenik) petrol asitleri monosiklokarboksilik asitlerdir - siklopentan ve sikloheksan türevleri; polisiklik olanlar 5'e kadar halka içerebilir (Kaliforniya yağı verileri). Monosiklik asit moleküllerindeki COOH grupları doğrudan halkaya bağlanır veya alifatik ikame edicilerin ucunda bulunur. Bir halkada en fazla üç (çoğunlukla metil) ikame edici bulunabilir; bunların en yaygın konumları 1, 2'dir; 13; 1, 2, 4; 1, 1, 3 ve 1, 1, 2, 3.

Yağlardan izole edilen tri-, tetra- ve pentasiklik asit molekülleri esas olarak birlikte yoğunlaşan sikloheksan halkalarından oluşur.

Yağlarda sikloheksan halkalı heksasiklik naftenik asitlerin varlığı tespit edilmiştir. Yağlardaki aromatik asitler benzoik asit ve türevleriyle temsil edilir. Yağlarda birçok homolog polisiklik naftenoaromatik asit serisi keşfedildi ve Samotlor yağında monoaromatik steroid asitler tanımlandı.

Oksijen içeren bileşikler arasında petrol asitleri en yüksek yüzey aktivitesiyle karakterize edilir. Hem düşük reçineli hem de yüksek reçineli yağların yüzey aktivitesinin, asidik bileşenlerin (asitler ve fenoller) çıkarılmasından sonra önemli ölçüde azaldığı tespit edilmiştir. Güçlü asitler, reolojik özelliklerinin incelenmesiyle gösterildiği gibi, yağ bileşenlerinin oluşumunda rol oynar.

Fenoller asitlerden çok daha kötü incelenmiştir. Batı Sibirya alanlarından elde edilen yağların içeriği 40 ila 900 mg/l arasında değişmektedir. Batı Sibirya yağlarında C6 serisinde fenol konsantrasyonları artıyor<С7 << С8<С9. В нефтях обнаружены фенол, все крезолы, ксиленолы и отдельные изомеры С9. Установлено, что соотношение между фенолами и алкилфенолами колеблется в пределах от 1: (0,3-0,4) до 1: (350-560) и зависит от глубины залегания и возраста нефти. В некоторых нефтях идентифицирован β- naftol. Molekül içi hidrojen bağları oluşturma eğilimleri nedeniyle yağlarda bağlı durumda bulunan o-fenilfenoller gibi bileşiklerin olduğu öne sürülmüştür. Heteroorganik petrol bileşiklerinin bileşenlerinin antioksidan kapasitesi incelendiğinde, fenolik bileşik konsantrelerinin en aktif doğal inhibitörler olduğu bulunmuştur.

Kaliforniya yağlarının nötr oksijen içeren bileşiklerinde, en basit C3-C6 alkil ketonların tümü, asetofenon ve bunun nafteno ve aren türevleri, florenon ve en yakın homologları bulundu. Esas olarak dialkil ketonlardan oluşan Samotlor yağından elde edilen keton konsantresinin verimi %0,36 iken, keton ekstraksiyon derecesi sadece %20'dir; bu, bu yöntem kullanılarak ekstrakte edilemeyen büyük molekül ağırlıklı ketonların varlığını gösterir. Batı Sibirya yağlarında ketonlar incelendiğinde, metan yağlarında alifatik ketonların baskın olduğu ve naftenik yağlarda siklan ve aromatik ikame edicilerin bulunduğu C19-C32 ketonları içerdikleri bulunmuştur.

Yağların serbest halde alkol içerdiği varsayılabilir; bağlandığında esterlerin bir kısmını oluştururlar. Heteroorganik petrol bileşikleri arasında, oksijen içeren bileşiklerin yoğun moleküller arası etkileşimlere girme eğilimi en çok araştırılanıdır.

Azot içeren bileşiklerin incelenmesi iki şekilde mümkündür - doğrudan ham petrolde ve bunların izolasyonu ve ayrılmasından sonra. İlk yol, nitrojen içeren bileşiklerin doğala yakın bir durumda incelenmesini mümkün kılar, ancak bu bileşiklerin düşük konsantrasyonu nedeniyle gözle görülür hataların meydana gelmesi mümkündür. İkinci yol bu tür hataların azaltılmasını mümkün kılar, ancak ayırma ve izolasyon sırasında petrole kimyasal maruz kalma sürecinde yapılarında değişiklik mümkündür. Yağdaki nitrojen içeren bileşiklerin ağırlıklı olarak siklik bileşiklerle temsil edildiği tespit edilmiştir. Alifatik nitrojen içeren bileşikler, yalnızca nitrojen heterosikllerin yok edilmesi sonucu oluştukları yıkıcı yağ rafinasyon ürünlerinde bulunur.

Azot içeren tüm petrol bileşikleri, kural olarak, arenlerin fonksiyonel türevleridir ve bu nedenle bunlara benzer bir moleküler ağırlık dağılımına sahiptirler. Bununla birlikte, arenlerden farklı olarak nitrojen içeren bileşikler, yüksek kaynama noktalı yağ fraksiyonlarında yoğunlaşır ve CAB'nin ayrılmaz bir parçasıdır. Yağda bulunan nitrojen atomlarının %95'e kadarı reçineler ve asfaltenlerde yoğunlaşmıştır. Reçinelerin ve asfaltenlerin izolasyonu sırasında, nispeten düşük molekül ağırlıklı nitrojen içeren bileşiklerin bile donör-alıcı kompleksleri formunda onlarla birlikte çökeldiği öne sürülmüştür.

Genel olarak kabul edilen asit-baz sınıflandırmasına göre, azot içeren bileşikler azotlu bazlara ve nötr bileşiklere ayrılır.

Azot içeren bazlar, görünüşe göre, petrol sistemlerinin bileşenleri arasında temel özelliklerin tek taşıyıcılarıdır. Asetik asit ortamında perklorik asitle titre edilen yağdaki nitrojen içeren bazların oranı %10 ila %50 arasında değişir. Şu anda, yağlarda ve petrol ürünlerinde piridin, kinolin ve diğer bazların 100'den fazla alkil ve aren yoğunlaştırılmış analogları tanımlanmıştır.

Güçlü bazik nitrojen içeren bileşikler, piridinler ve bunların türevleri ile temsil edilir:

Zayıf bazik nitrojen içeren bileşikler arasında pirol halkasında ikame ediciler olarak alkil, sikloalkil ve fenil gruplarına sahip anilinler, amidler, imitler ve N-sikloalkil türevleri yer alır:

Piridin türevleri çoğunlukla ham petrollerde ve düz üretim damıtıklarında bulunur. Fraksiyonların kaynama noktasında bir artışla birlikte, nitrojen içeren bileşiklerin içeriği genellikle artar ve yapıları değişir: eğer piridinler hafif ve orta fraksiyonlarda baskınsa, o zaman bunların poliaromatik türevleri daha ağır fraksiyonlarda hakim olur ve anilinler mevcut olur. Yüksek sıcaklıklarda ısıl işlem ürünlerinde daha büyük ölçüde. Hafif fraksiyonlarda azotlu bazlar hakimdir ve ağır fraksiyonlarda kural olarak nötr nitrojen içeren bileşikler hakimdir.

Moleküllerinde nitrojen atomu dışında heteroatom içermeyen ve yağdan izole edilen nötr nitrojen içeren bileşikler arasında indoller, karbazoller ve bunların naftenik ve kükürt içeren türevleri yer alır:

İzole edildiğinde nötr nitrojen içeren bileşikler, oksijen içeren bileşiklerle birleşir ve nitrojen içeren bazlarla birlikte ekstrakte edilir.

Bahsedilen tek fonksiyonlu bileşiklerin yanı sıra yağlarda aşağıdaki nitrojen içeren bileşikler de tespit edilmiştir:

Molekülde iki nitrojen atomu bulunan poliaromatik:

Bir halkada iki heteroatomlu (azot ve kükürt) bileşikler - tiyazoller ve benzotiyazoller ve bunların alkil ve naftenik homologları:

Farklı halkalarda iki heteroatomlu nitrojen ve kükürt içeren bileşikler: tiyofen içeren alkil-, sikloalkilindoller ve karbazoller.

Piperidonlar ve kinolonlar gibi nitrojen içeren bir heterosikl üzerinde karbonil grubuna sahip bileşikler:

Porfirinler. Vanadil VO2, nikel ve demir ile kompleks bileşikler olan porfirinlerin yapısı aşağıda tartışılacaktır.

Azot içeren petrol bileşiklerinin doğal yüzey aktif maddeler olarak önemi çok büyüktür; bunlar, CAB ile birlikte sıvı arayüzeylerindeki yüzey aktivitesini ve yağın kaya-yağ, metal-yağ arayüzlerinde ıslatma kabiliyetini büyük ölçüde belirler. Azot içeren bileşikler ve bunların türevleri - piridinler, hidroksipiridinler, kinolinler, hidroksikinolinler, imidazolinler, oksazolinler vb. - petrol üretimi, taşınması ve rafine edilmesi sırasında metal korozyonuna karşı önleyici özelliklere sahip, yağda çözünebilen doğal yüzey aktif maddelerdir. Pirol, indol, karbazol, tiazoller ve amidlerin homologları gibi nitrojen içeren petrol bileşikleri, daha zayıf yüzey aktif özelliklerle karakterize edilir.

Reçine-asfalten maddeleri (CAB). Heteroorganik yüksek molekül ağırlıklı petrol bileşiklerinin en temsili gruplarından biri CAB'dir. CAB'nin karakteristik özellikleri - önemli moleküler ağırlıklar, bileşimlerinde çeşitli heteroelementlerin varlığı, polarite, paramanyetizma, manyetik rezonans ve birleşmeye yönelik yüksek eğilim, polidispersite ve belirgin koloidal dağılım özelliklerinin tezahürü - yöntemlerin genellikle Analizde kullanılan düşük kaynama noktalı bileşenlerin çalışma için uygun olmadığı ortaya çıktı. İncelenen nesnenin özelliklerini dikkate alarak Sergienko S.R. 30 yılı aşkın bir süre önce, yüksek moleküllü petrol bileşiklerinin kimyasını petrol kimyasının bağımsız bir dalı olarak seçti ve temel çalışmalarıyla bu bilimin gelişimine büyük katkı sağladı.

60-70'li yıllara kadar araştırmacılar CAB'nin fizikokimyasal özelliklerini belirlediler (bazıları Tablo 2.4'te verilmiştir) ve enstrümantal yapısal analiz verilerine dayanarak ortalama asfalten ve reçine molekülünün yapısal formülünü sunmaya çalıştılar.

Bugün de benzer girişimlerde bulunuluyor. Çeşitli yerli ve yabancı yağların CAB numuneleri için element bileşimi, ortalama moleküler ağırlık, yoğunluk, çözünürlük vb. değerleri önemli sınırlar içerisinde değişiklik göstererek, doğal yağların çeşitliliğini yansıtmaktadır. Petrolde bulunan heteroelementlerin çoğu ve hemen hemen tüm metaller reçineler ve asfaltenlerde yoğunlaşmıştır.

CAB'deki nitrojen ağırlıklı olarak piridin (bazik), pirol (nötr) ve porfirin (metal kompleksi) tiplerinin heteroaromatik kısımlarında bulunur. Kükürt, molekülleri çapraz bağlayan heterosikllerin (tiyofen, tiyasiklan, tiyazol), tiyol gruplarının ve sülfit köprülerinin bir parçasıdır. Reçineler ve asfaltenlerdeki oksijen, hidroksil (fenolik, alkollü), karboksil, eter (basit, kompleks lakton), karbonil (keton, kinon) grupları ve furan halkaları şeklinde sunulur. Asfaltenlerin moleküler ağırlığı ile heteroelementlerin içeriği arasında belirli bir yazışma vardır (Şekil 2.2).

CAB hakkındaki mevcut fikir düzeyini karakterize edelim. Yen, asfaltenlerin evrensel doğasının, yalnızca kostobiyolitlerin (petroller ve katı yakıtlar) değil, aynı zamanda tortul kayaların ve meteoritlerin de bulunduğu doğal karbon kaynaklarının bir bileşeni olduğuna dikkat çekiyor.

Abraham tarafından önerilen hidrokarbon bazlı doğal kaynaklar sınıflandırmasına göre yağlar, %35-40 (ağırlık)'a kadar CAB içerenleri, doğal asfaltlar ve bitümler ise %60-75'e (ağırlık) kadar CAB içerenleri içerir. diğer verilere göre -% 42-81'e kadar. Petrolün daha hafif bileşenlerinin aksine, bunları gruplarına ayırmanın kriteri kimyasal yapılarının benzerliğiydi; bileşiklerin CAB adı verilen bir sınıfta birleştirilmesinin kriteri ise belirli bir solvent içindeki çözünürlüklerinin benzerliğiydi. Petrol ve yağ kalıntıları büyük miktarlarda petrol eteri ve düşük kaynama noktalı alkanlara maruz kaldığında, asfaltenler adı verilen, düşük arenlerde çözünebilen maddeler çökelir ve hidrokarbon kısmı ve reçinelerden oluşan diğer bileşenler - maltenler çözülür.

Pirinç. 2.2. Asfaltenlerin (M) moleküler ağırlığının Safanya (1), Cerro Negro (2), Boscan (4), Batiraman (5) ve Arab petrollerindeki ortalama toplam heteroelement içeriğine (O+N+S) bağlılığı hafif petrol (3) sahaları

Modern ağır yağ ayırma planları, ilk olarak Markusson tarafından önerilen klasik tekniklere dayanmaktadır. Karbon disülfürde ve diğer çözücülerde çözünmeyen maddeler karboidler olarak sınıflandırılır. Yalnızca karbon disülfürde çözünebilen ve karbon tetraklorür tarafından çökeltilen maddelere karbenler denir. Karboidler ve karbenler, kural olarak, yıkıcı petrol rafinerisinin ağır ürünlerinin bileşiminde yüzde birkaç oranında bulunur ve aşağıda ayrı olarak tartışılacaktır. Ham petrollerin bileşiminde ve birincil petrol rafinasyonu kalıntılarında pratik olarak bulunmazlar.

İzole edilen asfaltenlerin özellikleri aynı zamanda çözücüye de bağlıdır. Çözücülerin doğasındaki ve özelliklerindeki farklılıkların bir sonucu olarak, Arap yağlarından elde edilen asfaltenlerin moleküler ağırlığı, benzen içinde çözündüğünde, tetrahidrofurandakinden ortalama 2 kat daha yüksektir. (Tablo 2.5).

Tablo 2.5

Çözücü Çözücü parametresi Dielektrik Dipol momenti, Dielektriklik geçirgenlik

Tetrahidrofuran 9,1 7,58 1,75

Benzen 9,2 2,27 0

Petrol CAB'lerinin yapısı ve doğası hakkında fikir geliştirme sürecinde, kolloidal dağılımlı yapının genel fikri ile bağlantılı, ancak tek bir elementin yapısını değerlendirmeye yönelik metodolojik yaklaşımda farklılık gösteren iki ana aşama ayırt edilebilir. koloidal yapıya sahiptir. CAB moleküllerinin yapısı hakkındaki kimyasal fikirlerin ortaya çıktığı ilk aşamada, bilinmeyen bir bileşiğin yapısını tanımlamak için standart bir kimyasal yaklaşım kullanıldı. Reçine ve asfalten moleküllerinin moleküler ağırlığı, element bileşimi ve brüt formülü belirlendikten sonra CnH2n-zNpSgOr. Daha sonra z değeri hesaplandı. Reçineler için bu oran 40-50, asfaltenler için ise 130-140 idi. Çeşitli yerli ve yabancı yağların CAB numuneleri için bu tür çalışmaların sonuçlarının tipik bir örneği Tablo'da sunulmaktadır. 2.4. (bkz. tablo 1.4). Görülebileceği gibi, asfaltenler aynı kaynaktan gelen reçinelerden daha yüksek karbon ve metal içeriği ve daha düşük oranda hidrojen, daha büyük poliaromatik çekirdek boyutları, ayrıca büyük alifatik ikame edicilerin ortalama uzunluğunun daha kısa olması ve daha az sayıda bileşik içermesi nedeniyle farklılık gösterir. aromatik çekirdeklerle doğrudan yoğunlaşan asiklik parçalar.

İkinci aşama, asfaltenlerin yapısına ilişkin fiziksel fikirlerin geliştirilmesi ve asfaltenlerin birleşme eğilimini belirleyen nedenlerin analiz edilmesi aşaması olarak nitelendirilebilir. Aslında, molekül ağırlığının belirleme koşullarına bağımlılığının (bkz. Tablo 2.5) yanı sıra asfalten parçacıklarının boyutuna doğrusal bağımlılığının (Şekil 1.5) açıklanması, yapı hakkında niteliksel olarak yeni fikirler çerçevesinde mümkün hale geldi. asfaltenler.

1961'de T. Yen, "levhadan levhaya" asfalten yapısının sözde istif modelini önerdi. Model, asfalten bileşiminin hesaplanan yapısal parametrelerine karşılık gelme ihtiyacına değil, farklı moleküllerin poliaromatik parçalarının düzlemsel paralel yöneliminin temel olasılığına dayanıyordu. Moleküller arası etkileşimin bir sonucu olarak kombinasyonları ( π - π, verici-alıcı, vb.) etkileşimler, katmanlı istifleme yapılarının oluşumuyla meydana gelir ("istiflenme" terimi, moleküler biyolojide, moleküllerin birbiri üzerinde istif benzeri bir düzenlemesini belirtmek için benimsenmiştir).

Pirinç. 2.5. Asfalten parçacık boyutu (D) ile molekül ağırlığı (M) arasındaki korelasyon

Yen'in X-ışını kırınım verilerine dayanan modeline göre asfaltenler kristal yapıya sahip olup, 0,9-1,7 nm çapında, 0,36 nm aralıklı 4-5 katmandan oluşan istifleme yapılarıdır. Aromatik plakaların düzlemine normal olan istifleme yapılarının boyutu 1.6-2.0 nm'dir (Şekil 2.6). Düz çizgiler düz poliaromatik molekülleri, kesikli çizgiler ise moleküllerin doymuş parçalarını gösterir. Poliaromatik parçalar nispeten küçük, çoğunlukla tetrasiklik çekirdeklerden daha fazla olmayan çekirdeklerle temsil edilir. Alifatik fragmanlardan en yaygın olanı, başta metil olmak üzere kısa alkil grupları C1-C5'tir, ancak 10 veya daha fazla karbon atomu içeren doğrusal dallı alkanlar da mevcuttur. CAB molekülleri ayrıca 1-5 yoğunlaştırılmış halkaya sahip polisiklik doymuş yapılar, özellikle de bisikletler içerir.

Yen modeli çerçevesinde, asfaltenlerin moleküler ağırlığının izolasyon koşullarına ve çözücünün doğasına yukarıda bahsedilen bağımlılığı, asfaltenlerin çeşitli yapısal organizasyon düzeylerini varsayan bir ilişki ile kolayca açıklanabilir: moleküler olarak dağılmış bir durum ( I), asfaltenlerin ayrı katmanlar halinde bulunduğu; karakteristik boyutlarda istifleme yapılarının oluşumunun sonucu olan kolloidal durum (II); istifleme yapılarının toplanması sırasında ortaya çıkan dağılmış kinetik olarak kararlı durum (III) ve bir çökeltinin salınmasıyla birlikte dağılmış kinetik olarak kararsız durum (IV).

Pirinç. 2.6. Jen'in asfaltenlerin yapısına ilişkin modeli

Unger F.G. petrolde CAB'nin ortaya çıkışı ve varlığı sürecine ilişkin özgün bir bakış açısı dile getirdi. Ona göre CAB içeren yağlar ve yağ sistemleri, termodinamik olarak kararsız paramanyetik bağlantılı çözümlerdir. Bu tür çözeltilerin ortaklarının çekirdekleri, kararlı serbest radikallerin lokalize olduğu asfaltenlerden oluşur ve çekirdekleri çevreleyen solvasyon katmanları, diyamanyetik reçine moleküllerinden oluşur. Bazı diyamanyetik reçine molekülleri, uyarılmış üçlü duruma geçme ve hemolize uğrama yeteneğine sahiptir. Bu nedenle reçineler, L.G. Gurvich'in belirttiği şeyi açıklayan potansiyel bir asfalten kaynağıdır. reçinelerin asfaltenlere dönüştürülme kolaylığı.

Dolayısıyla sunulan fikirlerin yeniliği, CAB'nin doğasını açıklamada değişim etkileşimlerinin özel rolünün doğrulanmasıyla ilişkilidir. Patlama modelinin aksine, CAB parçacığının merkezi olarak simetrik bir yapıya sahip olduğu fikri geliştirilmektedir. İlk olarak asfaltenlerin yapısal biriminin yapısı için statik bir model öneren D. Pfeiffer ve R. Saal tarafından öne sürülmüştür. Buna göre, yapısal birimin çekirdeği yüksek moleküler ağırlıklı polisiklik hidrokarbonlardan oluşur ve aromatikliği giderek azalan bileşenlerle çevrelenir. Neumann G., Rehbinder'e göre polarite eşitleme kuralına uygun olarak, polar grupları yapısal birime ve hidrokarbon radikallerini dışarıya doğru dönüştürmenin enerji açısından faydalı olduğunu vurguladı.

Porfirinler doğal petrol kompleksi bileşiklerinin tipik örnekleridir. Koordinasyon merkezi olarak vanadyum (vanadil formunda) veya nikel içeren porfirinler (bkz. 11). Petrol vanadil porfirinleri esas olarak iki serinin homologlarıdır: porfin halkasının yan ikame edicilerinde farklı toplam karbon atomu sayısına sahip alkil ikameli porfirinler ve ek bir siklopenten halkasına sahip porfirinler. Metal porfirin kompleksleri doğal bitümlerde 1 mg/100 g'a kadar ve yüksek viskoziteli yağlarda 20 mg/100 g'a kadar mevcuttur. Ekstraksiyon ve jel kromatografi yöntemlerini kullanarak metal porfirin komplekslerinin KDV'nin kurucu kısımları arasındaki dağılımının doğasını incelerken, vanadil porfirinlerin% 40'ının dağılmış parçacıklarda (çekirdek ve solvasyon katmanının bileşiminde yaklaşık olarak eşit olarak) konsantre olduğu bulundu. ) ve geri kalanı ve nikel porfirinler dağınık ortamda bulunur.

Asfaltenlerdeki vanadil porfirinler, petrollerin yüzey aktivitesine önemli bir katkı sağlarken, asfaltenlerin içsel yüzey aktivitesi düşüktür. Bu nedenle, Başkurtya'dan gelen petroller üzerinde yapılan bir çalışma, petrollerin su ile arayüzeyindeki yüzey geriliminin, içlerindeki vanadil porfirin içeriği ile güçlü bir şekilde ilişkili olduğunu, içlerindeki asfalten içeriği ile korelasyon katsayısının ise nispeten düşük olduğunu göstermiştir (Şekil 2.7). .

Metalporfirinlerin petrolün dağılmış yapısı ve petrol sistemlerindeki faz geçiş koşulları üzerindeki etkisi daha az ölçüde incelenmiştir. Diğer heteroatomik bileşenlerle birlikte, petrol rafinasyonunun katalitik süreçleri üzerinde olumsuz etkilerinin olduğuna dair kanıtlar vardır. Ek olarak, SSS'deki faz geçişlerinin kinetiğini ve mekanizmasını güçlü bir şekilde etkilemeleri gerekir.

Pirinç. 2.7. Su sınırındaki arayüzey gerilimi a'nın izotermleri:

a - asfaltenlerin benzen çözeltileri: 1- porfirinli asfaltenler; 2-5 - porfirinler olarak asfaltenler sırasıyla bir, beş, yedi, on üç ekstraksiyondan sonra çıkarılır; b - Başkıristan yağları

2.3 Mikro elementler

Başlangıçta jeokimyacılar, petrolün kökenine ilişkin çeşitli teorilerin kanıtlarını araştırmak ve petrol sahalarının göç modellerini incelemek için petrollerin mikro element bileşimini incelediler. Yağlardaki elementlerin niceliksel ve niteliksel dağılımına ilişkin, ne yazık ki sistemleştirilmesi zor olan çok çeşitli deneysel veriler biriktirdiler. Daha sonra, metallerin petrol rafine etme işlemleri ve petrol ürünlerinin operasyonel özellikleri üzerindeki olumsuz etkileri belirlendiğinden ve belirli elementlerin, özellikle vanadyumun petrolden çıkarılmasının endüstriyel açıdan önem kazanması nedeniyle kimya teknoloji uzmanları bu tür araştırmalara ilgi gösterdi. Böylece, Hazar havzasının doğu kısmından alınan bazı bitüm numunelerinde ve yüksek viskoziteli doğal yağlarda vanadyum ve nikel içeriği, vanadyumun ağırlıklı olduğu 50 g/t'a ulaşmaktadır. Mikro element bileşimi ve yağ bileşenleriyle bağlantıların incelenmesi alanındaki mevcut niteliksel olarak yeni bilimsel araştırma düzeyi, metalin koordinasyon merkezi olarak hareket ettiği CAB yapısındaki metalporfirinlerin özel rolünün tanımlanmasından kaynaklanmaktadır.

Farklı kökenli yağlarda 60'tan fazla elementin mevcut olduğu ve bunların yaklaşık 30'unun metal olduğu tespit edilmiştir. Yağ demir, magnezyum, alüminyum, bakır, kalay, sodyum, kobalt, krom, germanyum, vanadyum, nikel, cıva, altın ve diğerlerini içerir. Ancak içerikleri %1'den azdır. Yağlarda içeriği %10-5'i aşan bireysel metaller arasında baskın olanlar şunlardır: V - %10-5-10-2; Ni - %10-4-10-3; Fe - %10-4-10-3; Zn - %10-5 -10-3; Hg - yaklaşık %10-5; B - %10-3-0,3; Na, K, Ca, Mg - %10-3-10-4. Yağlardaki metallerin toplam içeriği ortalama olarak %0,01 ila %0,04 (kütle) arasında değişir ve onlardan izole edilen CAB'de bazen yüzde onda birine ulaşabilir.

Batı Sibirya petrol katranının kromatografik fraksiyonları arasında ağır metallerin (vanadyum ve nikel) dağılımını incelerken, metal içeren bileşiklerin büyük kısmının reçineler ve asfaltenlerde yoğunlaştığı ve hidrokarbon fraksiyonlarının 1-3 ppm'ye kadar içerdiği bulunmuştur. metallerin (Tablo 2.6). Asfaltenlerdeki mikro elementlerin içeriği reçinelerden daha yüksektir. Yağlardaki reçinelerin ve artık fraksiyonların içeriği asfaltenlerinkinden çok daha fazla olduğundan, metallerin büyük kısmı hala reçinelerde yoğunlaşmıştır.

Yağ sistemleri, örneğin damıtma işlemi sırasında termolitik etkilere maruz kaldığında, reçinelerin yapısal ve fiziksel özelliklerinin yanı sıra mikro element bileşimlerinde de değişiklikler meydana gelir. Metal atomlarının ana kısmı (vanadyum hariç), termal olarak zayıf stabil, esas olarak aromatik olmayan molekül parçalarında bulunan kükürt ve oksijen içeren fonksiyonel gruplara (karboksil, sülfoksit vb.) Sahip reçinelere bağlanır.

Tablo 2.6.

Katranın kromatografik fraksiyonları arasında metalin dağılımı

Bu tür parçaların termolitik olarak yok edilmesi, metal atomlarının karşılık gelen kısmının reçine bileşiminden çıkarılmasına ve daha az polar ve daha fazla aromatik ligandlara sahip metal komplekslerinin oranında bir artışa yol açar.

Petrol ve yağ sistemlerinin kimyasal yapıları gereği metal içeren bileşikleri, asidik maddelere sahip metal tuzları, organoelement bileşikleri, poliligand kompleksleri veya π- aromatik veya heteroorganik bileşiklerle kompleksler.

Görünüşe göre, alkali ve alkalin toprak metallerinin baskın kısmı, yağda organik asitler, fenoller ve tiyoller içeren tuzlar formunda bulunur, bu da bunların suyla yıkama sırasında kolay hidrolizine ve yağdan uzaklaştırılmasına yol açar.

Tespit olasılıkları oldukça yüksek olmasına rağmen, yağda karbon-metal bağına sahip organometalik bileşiklerin varlığı kanıtlanmamıştır.

Metal içeren petrol bileşiklerinin en yaygın türü, ligandın çok çeşitli heteroorganik bileşiklerden herhangi bir molekül olabildiği poliligand komplekslerini ifade eder. Bu tür kompleksler, Fe, Co, V, Ni, Cr, Zn vb. metal atomunun heteroorganik bileşiklerin N, S, O atomları ile koordinasyonu ile oluşturulur. Komplekslerin gücü heteroatomun ve metalin doğasına göre belirlenir. Verici-alıcı etkileşimlerinin özgüllüğü nedeniyle, iki değerlikli cıva tuzları tercihen doymuş sülfürlerle ve tek değerlikli cıva tuzları arilsülfidlerle bir kompleks oluşturur; Titanyum, bazik nitrojen bileşikleriyle seçici olarak etkileşime girer ve diğer birçok hetero bileşikle çok daha zayıftır.

“Ham” yağlar ayrıca az miktarda mineral, su ve mekanik yabancı maddeler içerir.

3. YAĞ DAĞITIMLI SİSTEMLER

Fizikokimyasal mekaniğin amacı, fizikokimyasal ve mekanik faktörlerin birleşimine bağlı olarak, dağınık sistemlerde mekansal yapıların oluşum modellerini ve bu tür yapıların deformasyon ve yıkım süreçlerini oluşturmaktır.

Petrolle dağılmış bir sistemin (ODS) yapısal birimleri (ilk supramoleküler yapılar, bunların ara ve son tipleri), petrol parçacıklarının makromoleküllerinin doğası ve geometrik şekli, aralarındaki yüzey kuvvetleri, etkileşimi ile belirlenen karmaşık bir yapıya sahiptir. Dağınık fazın dağılım ortamı ve diğer faktörlerle ilişkisi.

Dispersiyon ortamı, polar ve polar olmayan bileşiklerin bir karışımından oluşur ve supramoleküler yapılarla etkileşime girer, bunun sonucunda supramoleküler yapının (ilişkili veya karmaşık) çevresinde solvasyon kabukları oluşur. Karmaşık bir yapının (molekül üstü yapı + çözünme katmanı) bu kadar dağılmış bir parçacığı bağımsız olarak var olma yeteneğine sahiptir ve karmaşık yapısal birim (CSU) olarak adlandırılır.

CSE, bir çözme kabuğuyla çevrelenmiş bir çekirdek olarak temsil edilir. CCE bir dispersiyon ortamında hareket edebilir, çünkü çözünme kabukları sayesinde, bileşenin çekirdeğini oluşturan asfalten veya yüksek moleküler ağırlıklı parafin (HMW) parçacıkları birbirine yapışmaz.

CCE çekirdeği, yüksek sıcaklıktaki MP makromolekülleri veya asfaltenler veya diğer yağ bileşenleri tarafından oluşturulan daha düzenli bir iç bölgedir.

Çözünme kabuğu, MSW'ye daha az eğilimli bileşiklerin çekirdeği oluşturan parçacıklar üzerinde adsorpsiyonu nedeniyle oluşur. Örneğin bir asfalten bileşeni için bunlar reçineler ve aromatik hidrokarbonlar olacaktır. Ara katman alkanları ve sikloalkanları içerecektir.

SCE'nin karakteristik bir özelliği, supramoleküler yapı ile solvasyon katmanı arasındaki ve solvasyon katmanı ile dispersiyon ortamı arasındaki yüzey enerjilerindeki farktır. SCE'ler dağılım ortamıyla etkileşime girebilir. Bu durumda 2 seçenek mümkündür: 1) Dağınık ortamın yüzey gerilimi, SCE'nin solvasyon katmanlarınınkinden daha azdır. Bu durumda telafi edilmemiş yüzey enerjisine sahip aktif bir SCE oluşur. Bu yüzey enerjisinin telafisi, 2 veya daha fazla aktifleştirilmiş SCE'nin füzyonu ile sağlanır ve buna supramoleküler yapının boyutunda bir artış eşlik eder. Supramoleküler yapının yüzey enerjileri ile dispersiyon ortamı arasındaki fark ne kadar büyük olursa, supramoleküler yapının boyutları o kadar hızlı artar ve SCE'deki solvasyon katmanının kalınlığı o kadar azalır; 2) Dispersiyon ortamının yüzey gerilimi, CCE solvasyon katmanınınkinden önemli ölçüde daha yüksektir. Bu durum düşük yüzey gerilimi değerlerine sahip hidrokarbonların CCE çözünme katmanından yer değiştirmesine neden olur. Yüksek değerlerde gg Çözünme katmanının kalınlığının azalması ve hidrokarbon bileşiminin değişmesinin yanı sıra, supramoleküler yapı tamamen yok olana kadar yok edilebilir.

CCE'ler serbestçe dağılmış sistemler (sollar) ve bağlı dağılmış sistemler (jeller) oluşturabilir. Serbestçe dağılmış bir sistemde, dağılmış fazın parçacıkları birbirine bağlı değildir ve dış kuvvetlerin (yerçekimi veya Brown hareketi) etkisi altında hareket edebilir. Sınırlı-dağılmış sistemlerin dağılmış fazı sürekli bir çerçeve oluşturur ( mekânsal yapı), bir dispersiyon ortamı içerir.

Petrolle dağılmış sistemler (serbest ve bağlı dağılmış) yapısal ve mekanik dayanıklılıkla karakterize edilir. SSS'nin yapısal-mekanik gücü, dış kuvvetlerin etkisine direnme yeteneği olarak anlaşılmaktadır. Ortaktaki BMC'nin makromolekülleri arasındaki ve sistemdeki ortaklar arasındaki etkileşim kuvveti ne kadar büyük olursa, SDS'nin yapısal ve mekanik gücü de o kadar yüksek olur.

Petrolle dağılmış sistemlerin yapısal ve mekanik mukavemeti esas olarak supramoleküler yapı etrafındaki solvasyon kabuğunun kalınlığı ile belirlenir. Bu tür kabuklar belirli bir esnekliğe sahiptir ve ayrılma basıncına neden olur, bu da SDS parçacıkları üzerinde onları birbirinden uzaklaştıracak ve birbirlerinden uzaklaştıracak şekilde etki eder. Çözünme kabuğunun kalınlığı ne kadar küçük olursa, SSS'nin yapısal ve mekanik mukavemeti de o kadar yüksek olur. (Metal bir cetvelle karşılaştırılabilir: ne kadar ince olursa esneklik o kadar yüksek olur. Aynı metalden yapılmış bir çubuğunkinden daha yüksektir).

Öte yandan, SSS'nin yapısal ve mekanik mukavemeti ne kadar yüksek olursa, sistemdeki SCE türleri (asfaltenler, reçineler, parafinler, polisiklik hidrokarbonlar) o kadar fazla olur.

SSS'nin yapısal ve mekanik gücü, yapısal viskozitedeki sapma derecesi ile değerlendirilir. M dinamik viskoziteden maksimum M dk.

Yapısal birimin yapısal-mekanik mukavemetinin değerine göre SDS aşağıdaki sıraya göre düzenlenir: jel ® sol ® SCE.

Sıcaklık sistemin (SMS) yapısal ve mekanik gücünü etkiler. Sıcaklık arttıkça MSP azalır ve sistem moleküler çözelti durumuna girdiğinde kaybolur.

Sıcaklık ayrıca dağılmış sistemin ayrılmaya karşı stabilitesini de etkiler. SSS'nin kinetik stabilitesi, dağılmış fazın, belirli bir süre boyunca bir dağılım ortamında SSE'nin düzgün bir dağılımını muhafaza etme yeteneği olarak anlaşılmaktadır.

Sistemlerin istikrarsızlığı, hedef süreçlerin uygulanmasını etkiler: üretim, taşıma, depolama ve katmanların ayrılmasına karşı koruma sağlamak için uygun teknik önlemlerin alınmasını gerektirir.

Kararsızlık, birbirleriyle moleküller arası etkileşimin etkisi altında birbirine yapışmaları nedeniyle dağılmış fazdaki parçacıkların genişlemesiyle kendini gösterir. Bu durumda kinetik stabilite kaybolur ve faz ayrımı meydana gelir; pıhtılaşma meydana gelir. Bu durumda fazlar arasındaki arayüz azalır. Bu süreç 2 aşamadan oluşur: 1) Gizli. İlk aşamada, ayrılık başlamadan önce birliktelikler büyür; 2) Açık. İkinci aşamada genişleyen parçacıklar çökelir.

3.1 Parafinik hidrokarbonlar

C33H68'e kadar normal yapıdaki tüm alkanlar yağdan izole edildi. C5 - C16 sıvıdır, C17 ve daha fazlası katıdır.

Teknolojik süreci uygularken, belirli koşullar altında ortak kurma eğilimleri dikkate alınmalıdır.

Yüksek molekül ağırlıklı (HM) alkanların moleküller arası etkileşimleri, 2-4 kJ/mol enerjili C-H...C tipi hidrojen bağları ve dağılım kuvvetlerinden kaynaklanır.

Sıcaklık azaldıkça parafin bileşenindeki hidrokarbon moleküllerinin sayısı artar, çünkü parafin zinciri zikzak şeklinden düzleştirilmiş, doğrusal bir şekle dönüşür ve bu durumda parafin molekülleri moleküller arası etkileşime (IMI) eğilimlidir ve moleküller üstü yapılar oluşturur.

İlişki oluşumunun başladığı sıcaklık, hidrokarbonların moleküler ağırlığının artmasıyla artar:

N-pentan - -60 ° İLE;

N-heksadekan - +80 ° İLE.

Sıcaklık ne kadar düşük olursa, bileşikteki hidrokarbon moleküllerinin sayısı da o kadar fazla olur:

20'de N-heksadekan ° C - 3 molekülleri.

-50'de N-oktan ° C - 31 molekül.

Bu durum, hidrokarbon moleküllerinin termal hareketinin azalan sıcaklıkla zayıflaması ve artan zincir uzunluğuyla alkanların MMV enerjisinin artmasıyla açıklanmaktadır. Alkanların MMV'sinin yoğunluğu, petrol sistemlerinde bulunan diğer sınıflardaki hidrokarbonlarla karşılaştırıldığında önemli ölçüde düşüktür.

Parafin supramoleküler yapılar bir yağ sisteminde yalnızca düşük sıcaklıklarda mevcut olabilir ve sıcaklık arttıkça tamamen parçalanır.

Parafin hidrokarbonların hidrokarbonlarla birleşme eğilimi şu şekilde belirlenir:

ü zincir uzunluğu;

ü içlerinde dalların varlığı;

ü parafin ve diğer yüksek hacimli hidrokarbonların konsantrasyonu ve bunların oranı;

ü parafin hidrokarbonların çözünürlüğü;

ü sistem sıcaklığı ve diğer faktörler.

3.2 Naftenik hidrokarbonlar (sikloalkanlar)

Yağlardaki naftenik hidrokarbonlar esas olarak hibrit yapıdaki hidrokarbonlar formunda bulunur. Hibrit hidrokarbonların yapısal birimleri, 5 ve 6 üyeli halkalara ek olarak parafin zincirleri ve aromatik halkalardır.

Naftenler, petroldeki diğer hidrokarbon sınıflarına göre daha baskın olabilir. İçerikleri ağırlıkça %25 ila %75 arasında değişir. En kararlı olanlar 5 ve 6 üyeli halkalardır: siklopentan, sikloheksan, metilsikloheksan, etilsikloheksan. Petrol sisteminde baskındırlar. Sikloalkanlar bisiklik olabilir: C8-C12, bunlar sıvıdır ve polisiklik: C13 ve daha fazlası, bunlar katıdır.

Aynı sayıda karbon atomuna sahip parafin hidrokarbonların aksine sikloalkanlar, daha yüksek sıcaklıkta ilişkili bir durumdadır. Bir bileşikteki molekül sayısı sıcaklığa ve yapıya bağlı olarak 2 ila 4-5 arasındadır.

3.3 Aromatik hidrokarbonlar

Çoğu durumda, yağdaki arenlerin içeriği alkanlara ve sikloalkanlara göre daha düşüktür. Arenalar, yağlarda çeşitli homolog serilerle temsil edilir: benzen serisinin monosiklik hidrokarbonları; bisiklik - naftalin serisi; tri- ve tetra-siklik hidrokarbonlar.

Monosiklik aromatik hidrokarbonlar en uzun parafin yan zincirlerine sahiptir: zincirdeki karbon atomlarının sayısı C3-C12'dir ve bu, birleşme derecesinde bir azalmaya yol açabilir; daha sonra - bisiklik (C2-C7); polisiklik aromatik hidrokarbonların halkalarındaki parafin yan zincirlerindeki (C1-C4) en az sayıda karbon atomu.

Arenalar, özellikle polisiklik olanlar, MMV'ye karşı artan bir eğilime sahiptir. Polisiklik aromatik hidrokarbonlar iki boyutlu (düzlemsel) bir yapı oluşturarak MMV'ye ve CCE oluşumuyla yüksek sıcaklıklarda eğilimlidirler.

3.4 Reçineli-asfaltenli maddeler

Reçineli-asfalten maddeler (RAS) yüksek moleküllü heterosiklik bileşiklerdir. Yağdaki içerikleri ağırlıkça %25-50'ye ulaşabilir. Reçineler, düşük kaynama noktalı alkanlarda, naftenik ve aromatik hidrokarbonlarda çözünen maddelerdir.

Asfaltenler, aromatik hidrokarbonlarda karbon disülfit CS2 ve karbon tetraklorür CC14'te çözünen, ancak düşük kaynama noktalı alkanlarda çözünmeyen maddelerdir.

Örneğin Arlan yağı %6 asfalten içerir, yoğunlukları R 420=1.140, molekül ağırlığı 1700. Element bileşimi, %: C=82.8; H=8.22; N=2.27; S=5.42; 0=1,29.

Dolayısıyla bunlar, bileşim, yapı, parçacık boyutları ve özellikleri bakımından farklılık gösteren iki grup koloidal dağılmış yağ maddesidir.

EPR yöntemi kullanılarak CA moleküllerinin eşlenmemiş elektronlar içerdiği tespit edilmiştir. Yoğunlaştırılmış aromatik yapılarda, eşleşmemiş elektron, CAB molekülünün tüm bağlarında yer değiştirebilir ve bu da kimyasal aktivitelerini azaltır.

Kuru maddelerdeki serbest radikallerin içeriği ile aromatiklik derecesi arasında üstel bir ilişki kurulmuştur. Yağ serilerinde aromatiklik derecesi arttıkça ® reçineler ® asfaltenler ® karboidlerde serbest radikallerin sayısı 1 kat artar ve 1 g madde başına 1*1017 ile 1,5*1020 arasında değişir.

Yağlardaki asfaltenler moleküler durumda ve 5 veya daha fazla molekül içeren supramoleküler yapılar formunda olabilir. Birlikteliklerinin derecesi çevrenin bileşiminden güçlü bir şekilde etkilenir. Asfaltenlerin düşük konsantrasyonlarında (%2 benzen ve %16 naftalen) moleküler haldedirler ve moleküler ağırlıkları doğru bir şekilde belirlenebilir. Ortaya çıkan moleküler ağırlık değeri yaklaşık 2000'dir.

Asfalten konsantrasyonu arttıkça supramoleküler yapılar oluşur. Sonuç olarak asfaltenlerin moleküler ağırlığı, bileşimdeki molekül sayısına bağlı olarak 4000 veya 6000'e çıkar.

Reçinelerin moleküler ağırlığı 460-1600 a.u.

X-ışını kırınım analizi, elektron mikroskobu vb. kullanılarak, 5-6 asfalten molekülü paketini temsil eden asfaltenlerin supramoleküler yapısal oluşumlarının boyutları bulundu:

Ortak çap 8-15 A ° ,

Kalınlık 16-20A ° , (A ° =10-10m).

Yoğunlaştırılmış aromatik çekirdeklerin oluşturduğu asfaltenlerin bazal düzlemleri rastgele 3,5 - 3,7 A mesafede konumlandırılmıştır. ° birbirinden. Bazal düzlemler van der Waals kuvvetleriyle birbirine bağlıdır.

Bu nedenle, asfalten moleküllerinin supramoleküler yapılardaki birleşme derecesine bağlı olarak, birleşenlerin hem moleküler kütlesi hem de boyutları dalgalanmaktadır.

Asfalten moleküllerinin oranı ve bunların supramoleküler yapıları dispersiyon ortamının bileşimine bağlıdır. Asfaltenlerle ilgili olarak yağ, liyofobik (metan hidrokarbonlar ve muhtemelen naftenler) ve liyofilik (aromatik hidrokarbonlar ve özellikle reçineler) solventlerin bir karışımıdır.

Dispersiyon ortamı (yağ), asfaltenleri iyi çözen solventler (hidrokarbonlar) içeriyorsa, kural olarak bunlar birleştirici oluşturmazlar. Dispersiyon ortamı asfaltenlere göre liyofobik ise, bu tür yağlarda asfaltenler, asfaltenlerin birleşme derecesi yüksekse pıhtılaşan ve katı faza çöken birlikler oluşturur. Bu genellikle petrol hala rezervuardayken bile meydana gelir (Tablo 3.1.). Veya sistemin viskozitesi yüksek ve asfalten birleşme derecesi düşükse sistemde asılı kalabilirler.

Tablo 3.1

Ilmenevskoye sahasının A4 rezervuarından çıkarılan ve geliştirme tamamlandıktan sonra rezervuarda kalan petrolün bileşimi

Bu nedenle, aromatik hidrokarbonlar açısından fakir olan hafif yağlar, çözünmüş halde yalnızca önemsiz miktarda asfalten içerir; bunların küçük bir kısmı bazen hala asılı kaba halde bulunur. Bunun aksine, ağır, reçine bakımından zengin petroller, kararlı kolloidal çözelti formunda önemli miktarda asfalten içerebilir.

Böylece, bir dispersiyon ortamındaki bir ortaktaki molekül sayısı ve birleşenlerin denge durumu, içindeki farklı hidrokarbon gruplarının oranıyla belirlenir.

Artan sıcaklıkla birlikte asfalten bileşenleri fiziksel ve hatta kimyasal topaklanmaya eğilimlidir.

Bir dispersiyon ortamı olarak yağı oluşturan aynı bileşikler, yağ sistemindeki farklı yapıdaki bileşenlerin davranışları üzerinde farklı etkilere sahiptir. Asfaltenlerden farklı olarak parafinler, polar olmayan çözücüler olan parafin hidrokarbonlarında iyi çözünür. Katı parafinler (C17-C36), özellikle düşük sıcaklıklarda, polar olmayan çözücülerin yüksek molekül ağırlıklı kısmında hafif hidrokarbonlara göre daha iyi çözünür.

Bu nedenle, dispersiyon ortamının (çözücü) polarite derecesi, petrolle dağılmış sistemdeki farklı doğadaki bileşenlerin boyutu üzerinde farklı bir etkiye sahip olup, yağlarda farklı moleküller arası yapı konsantrasyonlarına neden olur.

Bir petrol sisteminin moleküler olduğu koşulların aralığı kimyasal bileşimine bağlıdır. Reçineli-asfalten bileşiklerinin içeriğinin artmasıyla birlikte moleküler durum bölgesi yavaş yavaş dejenere olur ve yağ sistemi herhangi bir basınç ve sıcaklıkta dağılır hale gelir. Bu nedenle, ham petroller, içlerinde reçineli asfalten maddelerin bulunması nedeniyle ilk dağılımla karakterize edilir.

Prensip olarak CCE içeren petrol sistemlerini elde etmenin veya oluşturmanın üç yolu olabilir:

Supramoleküler yapıların çözücüleri olan hidrokarbonların sistemden uzaklaştırılması. Örneğin, depolama sırasında yağın hafif fraksiyonlarının buharlaşması. Daha sonra kalıntıda karmaşık yapıların oluşumuna yatkın yüksek moleküler bileşenler (asfaltenler, reçineler, aromatik, parafin hidrokarbonlar) birikir;
Yüzey aktif maddeler ve polisiklik aromatik hidrokarbonlar gibi özel katkı maddelerinin yağ sistemine dahil edilmesi. Önemli miktarda asfalten içeren yağın parafin bazlı yağla karıştırılmasında da benzer bir durum gözlenir. Parafinler asfaltenlere göre liyofobik bir çözücüdür ve bu durum asfaltenlerin pıhtılaşmasına ve çözeltiden kaybolmalarına yol açacaktır.

Rezervuar koşullarında petrol, metandan pentana kadar çözünmüş formda önemli miktarda gaz halinde hidrokarbon içerir. Çözünmüş gazların asfalten bileşenleri üzerinde desolvasyon etkisi vardır; çözme kabuğunu yok edin. Bu nedenle asfalten bileşenleri stabilitesini kaybeder ve pıhtılaşır; dağılmış asfalten parçacıkları birbirine yapışır ve büyür. Bu da değerli yağ bileşenlerinin kaybına ve yağ geri kazanımının azalmasına neden olur (Tablo 3.1).

Petrolün gazının alınması, petroldeki aromatik hidrokarbon içeriğinin göreceli olarak artmasına ve sonuç olarak asfaltenlerin oluşturduğu dağılmış parçacıkların çözünmesine yol açar. Aynı zamanda yağın viskozitesi de artar.
Sıcaklıkta bir azalma veya artış: bu durumda sistemin kararlı bir durumdan kararsız bir duruma geçmesinin bir sonucu olarak supramoleküler yapılar ortaya çıkar. Parafin CCE'ler sıcaklığa en duyarlı olanlardır.

Yukarıdaki örnekler, yağ sisteminin dağılım derecesinin ve CSE'nin boyutunun dış koşullara, dış faktörlerin etki derecesine bağlı olduğunu açıkça göstermektedir. Etkileri altında, çekirdeğin boyutunda ve CCE'nin solvasyon katmanının kalınlığında antibatal bir değişiklik meydana gelir (Şekil 3.1). Süreçlere bağlı olarak, bazılarının CCE çekirdek boyutunun minimum değerlerinde, diğerlerinin ise maksimum değerlerinde gerçekleştirilmesi tavsiye edilir.

CCE parametrelerindeki değişikliklerin, örneğin dispersiyon ortamının çözünme kabiliyetine (yani bileşimine) bağımlılığının izini sürmek mümkündür: solvent olmayan ® kötü çözücü ® iyi solvent, yani. ortamın solvent kapasitesi (PC) aracılığıyla, gerilim-gerinim durumunun yapısal-mekanik mukavemetini ve stabilitesini etkiler (düzenler), çünkü petrol rafinasyonunun birçok prosesinin yanı sıra üretim ve nakliyeyi de önemli ölçüde etkileyen bu özelliklerdir.

PC ortamındaki bir değişikliğe (çözücü olmayandan iyi bir çözücüye geçiş) yağ sisteminde aşağıdaki olaylar eşlik eder (Şekil 2).

CCE'nin (1) çekirdek yarıçapındaki (R) ve solvasyon katmanının kalınlığındaki değişim eğrileri ( D ) (2) doğası gereği batmaya karşıdır. CCE çekirdeğinin yarıçapı (1) ile yapısal-mekanik mukavemet (4) arasında ve solvasyon katmanının (2) kalınlığı ile CCE'nin (3) stabilitesi arasında açık bir bağlantı vardır. Tüm eğriler birbirine bağlıdır.

Ortamın RS'sindeki bir artış (çözücü olmayan, kötü bir çözücüdür), CCE çekirdeğinin yarıçapında bir azalmaya ve eşzamanlı olarak solvasyon katmanının kalınlığında maksimum değere kadar bir artışa yol açar. Maksimum noktada, solvasyon kabuklarının oluşum hızı bunların yok olma hızına eşit olduğunda, gerilim-gerinim durumu sistemin faz ayrılmasına karşı maksimum kararlılığa sahiptir. Bu, bu noktada ortakların çözünme kabuğunun maksimum kalınlığına, dolayısıyla minimum yoğunluğa sahip olmasıyla açıklanır, bu da ayırma işleminin itici gücünü azaltır: parçacık ve ortamın yoğunlukları arasındaki fark (Stokes) ' kanun). Ortak parçacıkların arasında kalın bir tabakanın bulunması, aralarındaki etkileşimin azalmasına ve dolayısıyla sistemin yapısal ve mekanik mukavemetinin azalmasına yol açar; eğri 4'teki ilk minimumdur.

Ortamın RS'sinin daha da artmasıyla (kötü bir çözücüden iyi bir çözücüye), solvasyon katmanı üzerinde yoğun bir etki yaratmaya başlar. Bunun sonucu, ortamın artan RS'sini telafi etmek için solvasyon katmanının solvent kuvvetinin bir kısmının geri çekilmesi ve SCE çekirdeğinin yarıçapındaki artıştır.

Bileşenlerin yüzeyindeki solvasyon katmanı inceldikçe telafi edilemeyen yüzey enerjisi artar ve sistem kararsız hale gelir. Solvasyon katmanının tamamen çıkarılmasından sonra, dispersiyon ortamı, supramoleküler yapının çekirdeği ile doğrudan etkileşime girmeye başlar ve SCE tamamen ayrılmaya karşı sonsuz dirence sahip moleküler bir çözelti durumuna dönüştüğünde belirli bir PC değerinde tamamen yok olmasına neden olur. (sistem termodinamik olarak kararlıdır).

Petrolün özelliklerinin dağınık bir sistem olarak tezahürüne bir örnek aşağıdaki durumdur. Kuyu üretimi, değişen basınç ve sıcaklık koşulları altında hareket eden akışın fizikokimyasal özelliklerine bağlı faktörlerle sınırlanabilmektedir. Bunlar şunları içerir: parçacıkların yağ, parafin, doğal gazların kristal hidratları vb. bağlayıcı bileşenleri ile bağlanması sonucu oluşan kum tıkaçları.

Bütün bu olaylar faz oluşumu, dağılmış fazın boyutundaki değişiklikler ve dağılmış sistemin tabakalaşması ile ilişkilidir. Bunları önlemek için, moleküller arası etkileşimleri dış etkilerle düzenleyerek, örneğin çeşitli katkı maddeleri ekleyerek, yağın tabakalaşmaya karşı direncini arttırmak gerekir.

Böylece, kuyu yüzeyinde istenmeyen parafin ve asfalten çökelmesini önlemek için, alt deliğe bir aktivatör (bir aromatik hidrokarbon konsantresi) uygulayabilirsiniz. Kuvvetler dengesindeki bir değişikliğin bir sonucu olarak, CCE çekirdeği dağılır, böylece dağılmış sistemin, sıvıların yüzeye akışıyla birlikte asfaltenlerin ve parafinlerin ayrılmasına ve çıkarılmasına karşı stabilitesi artar.

Başka bir örnek. Chkalovskoye sahasındaki petrol üretimi iki ufuktan gerçekleştirilmektedir: Jura ve M-ufuk (Paleozoyik). Jura yağı Tomsk bölgesi için tipiktir ve Paleozoyik yağı, yüksek parafin içeriği nedeniyle reolojik özellikleri açısından benzersizdir: kuyuya bağlı olarak% 20-38. Reçineler ve asfaltenler sırasıyla %0,56 ve %0,43 (1992), yani. çok azdı ve 1994'te hiç bulunamadı. M-horizon yağının akma noktası +12 - +18°C, dinamik viskozite ise 7,98 mPa*s'dir. Jurassic yağının akma noktası: -25°C, dinamik viskozite - 1,65 mPa*s.

Paleozoik petrolün viskozitesi çok yüksektir ve +12 - +18°C'de parafin bileşenlerinden oluşan bir yapının oluşması nedeniyle akışkanlık özelliği tamamen kaybolur. Böyle bir yağ nasıl pompalanır? Çözüm, Paleozoik ve Jura yağlarının 1:9 oranında karıştırılmasında bulundu. yapısal ve yapısal olmayan bileşenlerin oranını değiştirdi. Sistemin viskozitesi 1.885 m2/s idi. Ancak 20°C'nin altındaki sıcaklıklarda Newtonyen olmayan özellikler kalır.

Bir petrol dispersiyon sisteminin dispersiyonu ile makroskobik özellikleri arasında, poliekstremal bağımlılıklarla ifade edilen bir bağlantı vardır (Şekil 3.2). Bu tür bağımlılıklar, yağların koloidal-kimyasal ve reolojik özelliklerinde hedeflenen değişiklikler için en uygun dış etki kombinasyonlarının seçilmesini mümkün kılar.

Pirinç. 3.2. Kutup tilkisi ve Batı Sibirya yağı karışımının kinematik viskozitesinin (a) ve akma noktasının (b) karışımdaki kutup tilkisi yağı içeriğine bağlılığı

Petrol sistemlerinde taşıma süreçlerinin optimizasyonu, hidrolik direncin azaltılması sorunuyla ilişkilidir. Taşıma öncesinde ve sırasında yağ sistemleri üzerinde hedeflenen etki yoluyla temelde yeni çözümler mümkündür.

İncirde. Şekil 3.2, petrol karışımının viskozitesinin ve akma noktasının orijinal yağların oranına çokekstremal bağımlılığını göstermektedir. Değişken termobarik parametreler koşulları altında taşındığında, petrol yapısında birçok değişikliğe uğrar; bunun sonucunda, yığın fazı ve boru hatlarının yüzeyini ayıran yüzey katmanlarının dağılım derecesinde ve özelliklerinde bir değişiklik olur.

Gelişmiş türbülanslı akışa geçiş sırasında duvara yakın bölgeden hacimsel bölgeye geçişte akış hızında keskin bir değişimin meydana geldiği bilinmektedir. Katkı maddelerinin fizikokimyasal etki mekanizması, türbülanslı akışın laminarizasyonu, yapısında bir değişiklik, enine türbülanslı titreşimlerin yoğunluğunda bir azalma ve enine momentum aktarımı ile aynı anda duvar katmanının kalınlığının arttırılması ile ilişkilidir.

Daha "kütleli" dağılmış parçacıklar akışın gerisinde kalır, enine yönde hareket eder ve arayüzün yakınında birikir. Yağ sisteminde bu tür "masif" parçacıklar, yüksek moleküllü reçine-asfalten bileşikleridir. Bu etki, borunun yarıçapı boyunca bileşenlerin konsantrasyonunun yeniden dağılımına ve buna bağlı olarak sistemin stabilitesinde ilave bir azalmaya yol açar.

Taşınan petrol sisteminin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin kontrol edilmesi yoluyla hidrodinamik parametrelerin düzenlenmesi, petrol boru hatlarının verimini önemli ölçüde artıracaktır.

Bir rezervuardan petrol çıkarma süreçlerini incelerken, petrolün kayayla etkileşime giren ortalama parametrelere sahip belirli bir fiziksel cisim olarak kabul edildiği varsayılmaktadır. Rezervuarın petrol geri kazanım faktörünü belirleyen de kayanın özellikleridir. İlk bakışta bu oldukça açıktır: Kayanın sabit özellikleri vardır: geçirgenlik, gözeneklilik, kılcal damarların heterojenliği, spesifik yüzey alanı, ıslanabilirlik vb., petrolün özellikleri ise değişkendir ve büyük ölçüde dış koşullara bağlıdır. Aynı zamanda, petrol ile kaya arasındaki temasın doğası ve verimliliği, petrolün kaya içindeki dağılmış durumundan kaynaklanan özelliklerinden kesinlikle etkilenir ve bu etkinin göz ardı edilmesi, ciddi bir metodolojik yanlış hesaplamaya ve bunun sonucunda da Gelişmiş yağ geri kazanım yöntemlerinin etkinliğinde azalma.

Gelişmiş gözenek yüzeyi nedeniyle, petrol üretiminin verimliliğini etkileyen önemli bir koloidal kimyasal faktör, rezervuar kayalarıyla sınırdaki petrol katmanlarının yapısı ve kalınlığıdır. Yaklaşık birkaç mikrometre kalınlığa sahip sınır tabakası, yapısı ve özellikleri bakımından, kendi dispersiyonu ile karakterize edilen petrolün yığın fazından farklı, dağınık bir sistemdir. Kayanın dağılmış yapısının heterojenliği ve doğal petrolün dağılması, görünüşte bariz bir sorunun çözümünü zorlaştırmaktadır - sınır katmanlarının kalınlığının kayanın kılcal damarlarının boyutuna göre düzenlenmesi. Petrolün büyük bir kısmının yüzeye çıkarılamadığı ve sınıra bağlı durumda olduğu gerçeğine dayanarak, petrol geri kazanım faktörünün arttırılması sorunu, bunun özellikle sınır tabakalarının kalınlığının düzenlenmesiyle ilişkilendirilmesiyle çözülebilir. yağ.

Sınır katmanlarının kalınlıkları, yer değiştiren reaktiflerin doğasına, konsantrasyonuna ve dağılım derecesine bağlı olarak son derece değişir. Böylece yüzey aktif maddelerin etkisi altında, petrol sınır sözcüklerinin kalınlığında neredeyse iki kat bir değişiklik meydana gelir (Şekil 3.3). Petrol geri kazanım faktörünü arttırmak için kullanılan yüzey aktif maddeler, polimerler, hafif hidrokarbonlar ve diğer reaktiflerin çözeltileri aslında sınır katmanlarının kalınlığını etkiler ve bu da makroskobik düzeyde viskozitenin, temas açısının ve yüzey geriliminin düzenlenmesine yol açar.

Böylece, petrol üretimi, taşınması ve rafine edilmesi süreçlerinde yüksek performansın elde edilmesi, doğrusal olmayan etkilerin ekstremum bölgesinde dağılmış petrol sistemi üzerindeki dış etki parametreleri arasında optimal ilişkilerin kurulmasıyla mümkündür.

Yani genel durumda BMC ve NMC arasındaki zayıf etkileşimlerin bir sonucu olarak, supramoleküler yapıların ve SCE'nin oluşmasıyla BMC moleküllerinin fiziksel toplanması meydana gelir. Belirli koşullar altında bir yağ sisteminde, hidrokarbon ve hidrokarbon olmayan bileşikler oluşur: yüksek düzeyde yapılandırılmış (supramoleküler), zayıf yapılandırılmış (solvasyon kabukları) ve yapılandırılmamış (dağılım ortamı) parçalar. Aralarında tersine çevrilebilir bir dinamik denge kurulur. Dengeyi değiştirmek için yağ sisteminin enerjisini değiştirmek gerekir.

Zayıf etkileşimler aşamasında van der Waals kuvvetleri nedeniyle supramoleküler yapılar oluşur. Petrol hidrokarbonlarının doğasına ve moleküler etkileşim kuvvetlerinin büyüklüğüne bağlı olarak, her hidrokarbon türü, belirli fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip (asfalten, parafin ve diğer bileşenler) kendi tipinde supramoleküler yapılar oluşturur.

Sıcaklığa bağlı olarak, petrolle dağılmış sistemlerin üç durumunun varlığı mümkündür: moleküler çözeltiler, tersinir biçimde yapılandırılmış sıvılar ve geri döndürülemez biçimde yapılandırılmış sıvılar.

Fiziksel toplama süreçleri, itici faktörler değiştirilerek kontrol edilebilir:

Yapılandırıcı bileşenlerin yapısal olmayanlara oranı;
Sıcaklık;
Basınç;
Ortamın çözücü gücü;
Mekanik yöntemler, elektrik ve manyetik alanlar vb. kullanılarak ortakların dağılım derecesi.

4. YAĞIN FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

Rezervuar koşullarındaki yağların fizikokimyasal özellikleri, gazı giderilmiş yağların özelliklerinden önemli ölçüde farklıdır. Farklılıklar, yüksek rezervuar basınçlarının, sıcaklıkların ve miktarı 1 m3 petrol başına 400 nm3'e kadar çıkabilen çözünmüş gaz içeriğinin etkisinden kaynaklanmaktadır.

Petrol sahası geliştirme sistemlerini tasarlarken, petrol ve ilgili gaz rezervlerini hesaplarken, rezervuardan petrol çıkarmak için teknoloji ve tekniklerin seçilmesinin yanı sıra sahalarda petrol toplamak için ekipman seçerken ve gerekçelendirirken, rezervuarın ve gazdan arındırılmış yağların ana özelliklerinin bir listesi genellikle kuyu dibinden alınan derin örneklerden çalışılan tespit edilmiştir. Onlara daha detaylı bakalım.

4.1 Yağ yoğunluğu

Yoğunluk, birim hacim başına ifade edilen dinlenme kütlesinin miktarını karakterize eder, [g/cm3; kg/m3]:

ρ = m/v. (4.1)

Yoğunluğu belirlemek için çalışma prensibi Arşimet yasasına dayanan özel yoğunluk ölçerler (yağ yoğunluğu ölçer, hidrometre) kullanılır.

Bağıl yoğunluk altında ( ρ o) Petrolün mutlak yoğunluğunun oranını anlamak ( ρ n) suyun yoğunluğuna ( ρ B), 4°C'de belirlendi:

ρ o = ρ N / ρ İÇİNDE. (4.2)

Yağ yoğunluğu değerleri ( ρ n) ve yağın özgül ağırlığı (dн) her zaman çakışmaz. Özgül ağırlık, petrolün ağırlığının aynı hacimdeki suyun ağırlığına oranıdır.

Tipik olarak ayrılan petrollerin yoğunluğu 820-950 kg/m3 arasında değişmektedir. Petrolün yoğunluğuna bağlı olarak, petrol geleneksel olarak üç gruba ayrılır: hafif (820-860), orta (860-900) ve yoğunluğu 900-950 kg/m3 olan ağır. Parantez içindeki sayılar, Batı Sibirya'daki tarlalardan elde edilen petroller için yoğunluk fonksiyonunun dağılım aralıklarını karakterize etmektedir.

Yağ yoğunluğu ne kadar düşük olursa, hafif fraksiyonların verimi de o kadar yüksek olur. Artan sıcaklıkla birlikte gazı giderilmiş (ayrılmış) yağların yoğunluğu azalır. Yağ yoğunluğuna bağımlılık ( ρ, kg/m3) sıcaklığa (T, oC) göre şu ifadeyle tahmin edilir:

ρ( T) = ρ20 · , (4.3)

Nerede ρ20 - 20°C'de yağ yoğunluğu;

ζ - hacimsel genleşme katsayısı (Tablo 4.1).

Tablo 4.1

Hacim genleşme katsayısı değerleri

ρ, kg/m3 ζ, 1/ işletim sistemi ρ, kg/m3 ζ, 1/ oС800-8190,000937900-9190,000693820-8390,000882920-9390,000650840-8590,000831940-9590,000607860-8790,000782960-9790,0005688 8 0-8990.000738980-9990.000527

Bir örneğe bakalım. 20°C sıcaklıkta yağın yoğunluğu ( ρ20) 870 kg/m3'e eşittir. Aynı yağın 10°C sıcaklıktaki yoğunluğu nedir?

Petrov Al. Yağların kimyasal bileşimi üzerine bir dizi iyi bilinen monografi yazan A., yağlarda C1-C40 bileşimine sahip 1000'e kadar ayrı hidrokarbonun tanımlandığını iddia ediyor.

Petrolün kimyasal bileşimi elementel ve materyal olmak üzere ikiye ayrılır.

Yağ bileşiminin ana elemanları karbon (%83,5-87) ve hidrojendir (%11,5-14). Ayrıca yağ şunları içerir:

% 0,1 ila 1-2 arasında bir miktarda kükürt (bazen içeriği% 5-7'ye ulaşabilir; birçok yağda neredeyse hiç kükürt yoktur);

0,001 ila 1 (bazen %1,7'ye kadar) miktarında nitrojen;

oksijen (saf formda bulunmaz, ancak çeşitli bileşiklerde bulunur) %0,01 ila %1 veya daha fazla bir miktarda, ancak %3,6'yı aşmaz.

Yağda bulunan diğer elementler demir, magnezyum, alüminyum, bakır, kalay, sodyum, kobalt, krom, germanyum, vanadyum, nikel, cıva, altın ve diğerleridir. Ancak içerikleri %1'den azdır.

Hidrokarbon bileşikleri

Hidrokarbonlar (HC'ler), karbon ve hidrojenden oluşan organik bileşiklerdir. Petrol esas olarak aşağıdaki hidrokarbon sınıflarını içerir.

Alkanlar veya parafin hidrokarbonlar, CnH2n+2 genel formülüne sahip doymuş (doymuş) hidrokarbonlardır. Yağdaki içeriği% 2 - 30-70'dir. Normal yapıya sahip alkanlar (n-alkanlar - pentan ve homologları), izo-yapı (izoalkanlar - izopentan vb.) ve izoprenoid yapı (izoprenler - pristan, fitan vb.) vardır.

Tablo 2.1.

Çeşitli birikintilerden gelen gazların kimyasal bileşimi

CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 CO2 diğer bileşenleri yatırın

Saf gaz alanları

Urengoyskoe 95,1 1,1 0,3 0,07 0,03 0,4 3,0

Düşüş 98,3 0,3 0,1 0,15 - 0,1 1,0

Saratovskoye 94,7 1,8 0,2 0,1 - 0,2 3,0

Gaz yoğunlaşma alanları

Orenburgskoe 84,8 4,5 1,4 0,3 1,5 1,15 9,0

Vuktylskoye 79,8 8,7 3,9 1,8 6,4 0,1 4,3

Leningradskoye 86,9 6,0 1,6 1,0 0,5 1,2 2,8

Gaz ve petrol alanlarından kaynaklanan ilişkili gazlar

Romaşkinskoye 39,0 20,0 18,5 6,2 4,7 0,1 11,5

Nebit-Dagskoe 85,7 4,0 3,5 2,0 1,4 2,1 1,3

Mukhanovskoe 30,1 20,2 23,6 10,6 4,8 1,5 9,2

Bir alkan molekülündeki karbon atomları, 0,154 nm sabit (gaz fazındaki serbest izole edilmiş moleküller için) C-C bağ uzunluğuna ve 112° C-C bağları arasındaki bağ açısına sahip bir kovalent y-bağı yoluyla bağlanır. Gaz fazındaki n-alkanların moleküler parametreleri, moleküldeki karbon atomlarının sayısı arttıkça bir miktar değişir (Tablo 2.2).

Tablo 2.2.

Serbest n-alkan moleküllerinin geometrik boyutları

С2Н6 0.1534 0.1122 - 111.0

С3Н8 0.1532 0.1107 112.0

C4Hu 0,1531 0,1107 112,0 110,3

С5Н12 0,1531 0,1118 112,9 110,4

С6НН 0,1533 0,1118 111,9 109,5

С7Н16 0,1534 0,1121 112,6 109,8

С16Н34 0,1542 0,1130 114,6 110,4

Pirinç. 2.1.

yağ kristalizasyon yatağı hidrokarbon

Petrol tetrasiklanlar esas olarak siklopentanoperhidrofenantren türevleri - C27-C30 steranlar (5-7) ile temsil edilir:

Petrol pentasiklanları arasında hopan (8), lupan (9), fridelane (10) vb. serisi hidrokarbonlar bulunur.

Arenler veya aromatik hidrokarbonlar, molekülleri p-konjuge sistemlere sahip siklik hidrokarbonlar içeren bileşiklerdir. Yağdaki içerikleri %10-15 ila %50 (ağırlıkça) arasında değişir. Bunlar arasında monosiklik: benzen ve homologları (toluen, o-, m-, p-ksilen, vb.), bisiklik: naftalin ve homologları, trisiklik: fenantren, antrasen ve bunların homologları, tetrasiklik: piren ve homologları ve diğer.

Aşağıda, toplam aren içeriğinin çeşitli türlerdeki Rus yağları için tipik olan ortalama aren içeriği% olarak verilmiştir:

benzen 67 piren 2

naftalin 18 antrasen 1

fenantren 8 diğer arenalar 1

krizen ve benzfloren 3

Petrol monoarenleri alkilbenzenler ile temsil edilir. Yüksek kaynama noktalı petrol alkilbenzenlerinin en önemli temsilcileri, benzen halkasında üçe kadar metil ve bir doğrusal, b-metilalkil veya izoprenoid yapısının bir uzun ikame edicisini içeren hidrokarbonlardır. Alkilbenzen moleküllerindeki büyük alkil ikame edicileri 30'dan fazla karbon atomu içerebilir.

Naftenodiarenler arasında asenaften, floren ve bunun 1-4 konumlarında metal ikame edicileri içeren bir takım homologları yağlarda bulunmuştur.

Triarenler, yağlarda, moleküllerde 4-5'e kadar doymuş halka içerebilen fenantren ve antrasen türevleri (öncekinin keskin bir baskınlığı ile) ile temsil edilir.

Petrol tetraarenler arasında krizen, piren, 2,3- ve 3,4-benzofenantren ve trifenilen serisi hidrokarbonlar yer alır.

Arenlerin, özellikle polisiklik olanların moleküler etkileşimlere artan eğilimi, homolitik ayrışma sürecindeki düşük uyarma enerjisinden kaynaklanmaktadır. Antrasen, piren, krizen vb. gibi bileşikler, p-orbitallerinin düşük dereceli değişim korelasyonu ve moleküller arasında elektronların değişim korelasyonunun ortaya çıkması nedeniyle IMB'nin artan potansiyel enerjisi ile karakterize edilir. Arenler bazı polar bileşiklerle oldukça kararlı moleküler kompleksler oluşturur.

Benzen halkasındaki p-elektronlarının etkileşimi, karbon-karbon bağlarının konjugasyonuna yol açar. Konjugasyon etkisinin bir sonucu olarak arenlerin aşağıdaki özellikleri ortaya çıkar:

Tek ve çift C-C bağı arasında bir ara değeri işgal eden, C-C bağ uzunluğuna (0.139 nm) sahip döngünün düz yapısı;

İkame edilmemiş benzenlerdeki tüm C-C bağlarının eşdeğerliği;

Çoklu bağlarda katılma reaksiyonlarına katılımla karşılaştırıldığında, çeşitli gruplarda bir protonun elektrofilik yer değiştirme reaksiyonlarına eğilim.

Tablo 2.3.

500°C'nin üzerinde kaynayan arenlerin katran fraksiyonlarına göre dağılımı

PETROL VE GAZ KİMYASI Öğretmen: doçent, bölüm. GRNM IGND SHISHMINA LYUDMILA VSEVOLODOVNA 1 Ocak 2001 tarihi itibariyle dünyadaki kanıtlanmış petrol rezervleri (Petrol ve Gaz Dergisi) Kanıtlanmış rezervler 2000 milyar ton Dünyanın % milyon tonu Dünyanın %'si Rezervlerin çokluğu, yıllar 2 3 4 5 6 Asya ve Okyanusya, toplam: 6,02 4,3 368,1 11,0 16,4 Çin 3,29 2,3 162,7 4,9 20,2 Endonezya 0,68 0,5 64, 9 1,9 10,5 Hindistan 0,65 0,5 32,0 1,0 20,3 Kuzey ve Latin Amerika, toplam: 20,53 14,6 859,8 25,6 23,9 Venezuela 10 ,53 7,5 151,8 4,5 69,4 Meksika 3,87 2,8 152,5 4,6 25,4 ABD 2,98 2,1 291,2 8,7 10,2 Afrika, toplam: 10,26 7,3 335,3 10,0 30,6 Libya 4,04 2,9 70,4 2,1 57,4 Nijerya 3,08 2,2 99,5 3,0 31,0 Cezayir 1,26 0,9 40,0 1,2 31,5 Bölge, ülke 1 Yakın ve Orta Doğu, toplam 93,63 66,5 1078,4 32,2 86,8 Suudi Arabistan 35,51 25 ,2 403,2 12,0 88,1 Irak 15,41 10,9 134,1 4,0 114,9 Kuveyt 12,88 9,1 88,7 2,6 145,2 Abu Dabi 12 0,63 9 ,0 92,5 2,8 136,5 İran 12,15 8,6 178,4 5,3 68,1 Doğu Avrupa ve BDT, toplam 8,09 5,7 391,7 11,7 20, 7 Rusya 6,65 4,7 323,5 9,5 20,5 Kazakistan 0,74 0,5 31,4 0,9 23,6 Romanya 0,20 0,1 6D 0,2 32,8 Batı Avrupa , toplam: 2,35 1,7 321,5 9,6 7,3 Norveç 1,29 0,9 160,8 4,8 8,0 Büyük Britanya 0,69 0,5 126,8 3,8 5,4 Danimarka 0,15 0,1 17,9 0,5 8,4 140,88 100 3360,8 100 4 2,0 Dünya toplamı Petrol kaynaklarının Rusya petrol ve doğalgaz havzaları arasındaki dağılımı (%) : Batı Sibirya - 45, Doğu Sibirya - 15, Arktik Denizler - 13, Uzak Doğu, sahanlık dahil - 8, Hazar, sahanlık dahil - 7, Timan-Pechora - 7, Volga-Ural - 4, Kuzey Kafkasya - 1. Bilim olarak “Petrol ve Gaz Kimyası” 1. Modern fiziksel ve kimyasal yöntemler kullanılarak yağların, petrol ürünlerinin, gaz yoğunlaşmalarının ve gazların kimyasal bileşiminin incelenmesi. 2. Hidrokarbonların ve diğer petrol bileşenlerinin fizikokimyasal özelliklerinin ve bunların petrol ürünlerinin özellikleri üzerindeki etkisinin incelenmesi, petrol bileşenlerinin moleküller arası etkileşimlere ve faz geçişlerine olan yeteneğinin incelenmesi. 3. Hem analitik hem de jeokimyasal (doğadaki yağların dönüşümü) açılardan önemli olan, hem yüksek sıcaklık (petrol rafinasyon proseslerinde) hem de düşük sıcaklık dahil olmak üzere, petrol bileşenlerinin termal ve katalitik dönüşümlerinin kimyası ve mekanizmasının incelenmesi görüş açısından. 4. Petrolün kökeninin araştırılması. I. PETROL 1. PETROLÜN KÖKENİ YAĞIN MİNERAL KÖKENLİ HİPOTEZLERİ YAĞIN ORGANİK KÖKENLİ HİPOTEZLERİ 1.1 Petrolün mineral kökenli hipotezleri Mendeleev D.I. (1877) 2 FeC + 3 H20 = Fe2O3 + C2H6 veya genel biçimiyle şunu yazabiliriz: MCm + m H20 -> MOm + (CH2)m. Karbürler derin kayalarda bulundu: FeC, TiC, Cr2C3, WC, SiC. Doğal yağ gibi hidrokarbonlar, nitrojen, kükürt ve oksijen içeren bileşiklerden oluşan böylesine karmaşık ve düzenli bir bileşimin mineral sentezi olasılığını kesin olarak kanıtlayabilecek yeterli veri henüz yoktur. Mineral hipotezinin jeolojik kanıtı dolaylıdır ve her zaman çifte yoruma izin verir. Jeolojik kanıtlar: derin kristal kayalarda, volkanik gazlarda ve magmalarda metan ve petrol hidrokarbonlarının izleri; derin faylar boyunca petrol ve gazın tezahürleri. Sokolov N.A. (1892) Petrolün kozmik kökenine ilişkin hipotez. 1.2 Petrolün organik kökenine ilişkin hipotezler Lomonosov M.V. (1757) - petrolün organik kökeni hipotezinin temellerini attı. Kimyasal deneyler Engler (1888): ringa balığı yağı (parafinler, naftenler, olefinler, arenler) yanıcı gazlar su Zelinsky N.D. (1919): göl alüvyonu (sapropel) kok sıvısı (alkanlar, naftenler, arenler, reçineli maddeler) gaz (CH4, CO2, H2, H2S) su Kanıt 1 Optik aktivite, canlı madde ve ürünlerinde ortak olan temel özelliklerden biridir. dönüşüm ve doğal yağlar. Yağların optik aktivitesi esas olarak triterpanlar ve steranlar gibi hidrokarbonlarla ilişkilidir. Triterpane (hopane) 1927. Antik tortul kayaların modern çökeltilerindeki organik maddenin karşılaştırmalı çalışmaları Gubkin I.M. “...tortul tabakalardaki petrol yataklarının geniş bölgesel dağılımı, bizi petrol oluşumu için olası her türlü egzotik kaynağı (hayvansal yağlar, deniz otu birikimleri vb.) atmaya ve petrolün kaynağının yalnızca deniz yosunu olabileceğini düşünmeye zorluyor. bitki ve hayvan kökenli tortul kayaçlarda yaygın olarak dağılmış karışık organik madde." Daha sonra sapropel malzemesinin genellikle baskın olduğu ortaya çıktı, yani. en küçük planktonik alg kalıntılarının dönüşüm ürünleri. Sedimanter kayaçlardaki ortalama DOM konsantrasyonu, %5 - 6'ya kadar, bazen %10 - 20'ye kadar killi ~%1 bitümlü şisttir. Araştırma sonuçları: - deniz planktonu, silt bakterileri: %40'a kadar lipid hidrokarbonlar; %0,06'ya kadar; - deniz siltlerinin organik maddesi: bitümlü maddeler, %3 – 5'e kadar hidrokarbonlar; %0,5'e kadar; - 2-3 km'ye kadar batma ve 100 - 150 °C'ye kadar sıcaklıklara maruz kalan tortul kayaların sapropelik organik maddesi: %10 - 20'ye kadar bitümlü maddeler ve hidrokarbonlar; %10 – 12'ye kadar. Araştırma, tortul kayaçlarda dağılmış organik maddeden elde edilen yağlar ve hidrokarbonlar arasındaki benzerlikleri ortaya çıkardı. Vassoevich N.B. tortul kayaçlarda dağılmış organik maddenin hidrokarbonlarını MICRONEOIL olarak adlandırdı. N.B. Vassoevich Kanıt 2 Canlı maddeden miras alınan biyomoleküllerin yağlarında keşif. Klorofil FT - fitol Vanadilporfirin C19H4 0 Tortu ve yağların organik maddesindeki BİYOBELİRTİCİLER: porfirinler izoprenoid hidrokarbonlar polisiklik hidrokarbonlar normal alkanlar Kanıt 3 Tortul kayaların ve yağların organik madde fraksiyonlarındaki karbon izotop bileşiminin benzerliği. Kanıt 4 - jeolojik veriler Petrol, tortul katmanlarda eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır; bu, Devoniyen, Jura-Kretase ve Tersiyer çökeltilerdeki maksimum organik madde birikimine, petrol kaynağı çökeltilerinde oluşan dağılmış petrol hidrokarbonlarının maksimum kütlesine karşılık gelir. Böylece kimyasal, jeokimyasal ve jeolojik veriler petrolün organik kökenine işaret etmektedir. 1.3 TORTU HENDEKİNİN DÖNÜŞÜM SÜRECİNİN AŞAMALARI I. Sedimentogenez. II. Diyajenez. III. Katajenez. Özet bir kavram olarak litogenez. Sedimantogenez Çeşitli su kütlelerinin dibinde ve karadaki çöküntülerde tortu oluşumuna yol açan doğal süreçler. Diyajenez Diyajenez, su havzalarının dibindeki gevşek çökeltileri yer kabuğunun üst bölgesi koşullarında tortul kayalara dönüştüren bir dizi doğal süreçtir. Diyajenezin temel özellikleri: süreçler düşük sıcaklıklar ve basınçlardır, süreçler esas olarak bakterilerin katılımıyla biyokimyasaldır. Katajenez Katajenez, diyajenez sonucu çökeltilerden ortaya çıktıktan sonra ve kayanın dönüşümünden önce tortul kayaçlarda meydana gelen bir dizi doğal değişim sürecidir. Metamorfik olarak Katajenezin ana faktörleri sıcaklık (10-12 km derinlikte 300 - 350 ° C'ye kadar) ve basınçtır (1800 - 2900 at.'ye kadar). Süreçler: kaya sıkıştırma, suyun uzaklaştırılması, tanecik temaslarındaki süreçler, kimyasal dönüşümler. Litogenez Sedimanter kayaçların metamorfik kayaçlara dönüşmesine kadar meydana gelen doğal oluşum süreçleri ve müteakip değişimler dizisi. Litogenez = sedimantogenez + diyajenez + katagenez PETROL VE GAZ OLUŞUMUNUN LİTOJENEZ AŞAMALARI İLE İLİŞKİSİ N.B. Vassoevich: petrol, litogenezin buluşudur. N.B. Vassoevich 1.4 PETROL VE GAZ OLUŞUMUNA İLİŞKİN MODERN KAVRAMLAR Sedimanter kayaçlardaki organik maddenin bileşimi. Bitüm ve kerojen kavramı. Bitüm - organik çözücülerde çözünen organik madde bileşenleri Kerojen - organik çözücülerde çözünmeyen organik madde bileşenleri Artan daldırma derinliği (H) ve sıcaklık ile tortul kayaçların (a - c) organik maddesinin dönüşümü ve petrol ve gaz üretimi (d) (T): C - organik maddedeki karbon içeriği; H - hidrojen, B - bitüm; ∑Н-yağ üretimi; ∑CH4 - metan üretimi; Vn - petrol üretim hızı; VM - metan üretim oranı Daldırma oluşumu derinliği, m 1500 2000 2500 3000 3500 3500 Organik maddenin dönüşüm aşaması Kerojen Ağır yağ Orta yağ Hafif yağ Islak gaz Kuru gaz ÇÖKME DIT 1'İN DÖNÜŞÜM SÜRECİNİN AŞAMALARI. ÇÖKME (SEDİMENTOJENEZ) 2 DİJENEZ: İNDİRİCİ DURUMLAR → BİTÜMOİDLER YÜKSELTGEN DURUMLAR → KEROJEN 3. KATAJENİZ: 3.1 PROTOKAJENEZ (ERKEN KATAJENEZ) 3.2 MEZOKATAJENİZ (ORTA KATAJENEZ) YAĞ OLUŞUMUNUN ANA AŞAMASI 3.3 APOKATAJENİZ GAZ OLUŞUMUNUN ANA AŞAMASI Katajenez: I alt aşama: 1,2 km'ye kadar; 50 – 70 oC'ye kadar II alt kademe: 2 – 4 km; 80 – 150 oC'ye kadar III alt kademe: 4,5 km'den fazla; 180 – 250 oC'ye kadar HİDROKARBONLARIN GÖÇÜ PETROL VE GAZ YATAKLARININ OLUŞUMUNA NEDEN OLUR GAZ PETROL SU 1.5 HİDROKARBONLARIN ANA SINIFLARININ OLUŞUMU Organizmaların canlı maddelerinde petrol biyosentezi; çökeltilerin diyajenezi aşamasında orijinal organik maddenin biyokimyasal dönüşüm süreci; Petrol oluşumunun ana fazı sırasında 90 - 160°C'de termal (veya termokatalitik) yıkım sırasında ağırlıklı olarak organik maddenin lipit bileşenlerinden oluşan oluşum. Faktörlerin bileşimi: petrol hidrokarbonları, çökeltilerin başlangıçtaki organik maddesinin bir dizi özelliğinden etkilenir; çökeltilerdeki organik maddenin dönüşümü sırasındaki jeokimyasal koşullar (Eh, pH); orijinal organik maddenin yüksek sıcaklık bölgesinde katagenetik (termal) dönüşüm derecesi; yatakların oluşumu sırasında petroldeki ikincil değişiklikler ve bunların uzun jeolojik zaman boyunca varlığı (göç sırasında hidrokarbonların fiziksel farklılaşması, yüksek sıcaklıklara maruz kalma, yataklardaki oksidatif süreçler vb.). ALKAN Tek sayıda karbon atomuna sahip n-alkanlar CH3(CH2)nCH3 canlı maddelerde yaygındır. Kalıtsal yüksek molekül ağırlıklı n-alkanlar: kemosentetik bakteriler: yaklaşık olarak aynı sayıda çift ve tek karbon atomuna sahip C12-C31; fotosentetik bakteriler: C14-C29; mavi-yeşil algler: C15 - C20. Canlı maddelerde “eşit” monobazik yağ asitleri yaygındır. HFN sırasında oluşur: R-COOH -> CO2 + RH Oluşan n-alkanlarda “tuhaf” hidrokarbonlar baskındır. ALKANLAR Kalıtsal dallanmış i-alkanlar: Tek sayıda karbon atomu baskınlığına sahip 2-, 3-metilalkanlar: CH3CH2CH(CH2)nCH3 CH3 Terpenlerin oksijen içeren türevlerinden HF sırasında oluşur: petrolün izoprenoid alkanları: mirsen İzoprenoid yapıları canlı madde ocimene NAFTENLER Canlı maddelerin kalıtsal biyosentetik hidrokarbonları: Limonen α-pinen Kamfen NAFTENLER Yağdaki sikloalkanların ikinci daha önemli kaynağı, alkoller, ketonlar ve ketonlar gibi işlevlere sahip organizmaların canlı maddesinde bulunan çeşitli siklik terpenlerin oksijen içeren türevleridir. asitler. Bunlardan sikloalkanların oluşumu, fonksiyonel oksijen gruplarının kaybı ve hidrojenin orantısızlık reaksiyonlarının bir sonucu olarak, canlı maddenin orijinal terpenoidlerinin moleküler yapısının temelinin neredeyse tamamen korunmasıyla meydana geldi. Kolesterol (alkol) Kolestan (hidrokarbon) NAPTENLER Sikloalkanların oluşumunun daha da önemli bir kaynağı, doymamış yağ asitlerinin dehidrasyon siklizasyonu ile ilişkilidir: .... Ortaya çıkan sikloalkenlerden daha ileri dönüşümler, naftenik ve naftenik aromatik hidrokarbonları verir. ARENES Aromatik yapılar canlılar için tipik değildir, yağlarda ise aromatik hidrokarbonların içeriği %10 - 35 arasındadır. Bu nedenle, çökeltilerin sapropelik organik maddesinde ve yağlarda aren oluşumu, çökeltilerde diyajenez aşamalarında ve özellikle yüksek sıcaklık bölgesindeki katagenezde meydana gelen organik maddenin ikincil dönüşüm süreçleriyle ilişkilendirilmelidir. ARENLER Doymamış yağ asitlerinin katalizör olarak kil varlığında dönüşümü sırasında, ilk olarak doymuş beş üyeli ve altı üyeli ketonlar ve yoğunlaşmamış naftenler oluşur. Doymuş siklik ketonların daha ileri dönüşümü, örneğin sikloheksanon için dehidrasyon yoğunlaşma reaksiyonuyla ilerler: Doymamış yağ asitleri Katalizör Sikloheksanon (keton) Naftenik-aromatik yapıya sahip hibrit hidrokarbon 2. YAĞIN KİMYASAL BİLEŞİMİ elementel kimyasal bileşim - bireysel içeriğin bağıl içeriği elementler: C, H, O, N, S, vb.; fraksiyonel bileşim - belirli sıcaklık aralıklarında kaynayan yağ bileşiklerinin içeriği; malzeme bileşimi – hidrokarbonların, heteroatomik ve reçineli asfaltenik bileşiklerin içeriği; YAĞ grubu bileşiminin KİMYASAL BİLEŞİMİ – çeşitli yapısal türlerdeki bileşiklerin içeriği: grup hidrokarbon bileşimi; heteroatomik bileşiklerin grup bileşimi; yapısal grup bileşimi - hidrokarbonların ana kimyasal yapı türlerine göre karbonun dağılımı: parafin, naftenik, aromatik; bireysel bileşim - bilinen yapıya sahip spesifik bileşiklerin konsantrasyonu. 2.1 YAĞ KARBONUNUN ELEMENTEL BİLEŞİMİ – %83 – 87 (ağırlıkça). HİDROJEN – %11 – 14 (kütle). KÜKÜRT - %0,02 - 0,5 - düşük kükürtlü yağlarda, %1,5 - 6,0 - yüksek kükürtlü yağlarda NİTROJEN - %0,01 - 0,6 (ağırlıkça). OKSİJEN – %0,05 – 0,8 (kütle). METALLER – %0,05'e kadar (ağırlıkça). 2.2 YAĞIN FRAKSİYONEL BİLEŞİMİ – belirli sıcaklık aralıklarında kaynayarak uzaklaşan yağ bileşiklerinin içeriğini yansıtır; Petrolün fraksiyonlara damıtılması, petrol araştırmalarının en eski yöntemi olan endüstriyel yağ rafinasyon işleminin temelidir.Yağ, 500 – 550 oC sıcaklıklara “dağılır”. 300-350 °C'ye kadar kaynayan tüm fraksiyonlara ışık denir. Hafif distilatların seçiminden sonra (350 oC'nin üzerinde) kalan kısım ise akaryakıttır. 200 °C'ye kadar kaynayan fraksiyonlara hafif veya benzin, 200 ila 300 °C arasında - orta veya gazyağı, 300 °C'nin üzerinde - ağır veya yağ denir. Yağın atmosferik damıtılması sırasında, 350 oC'ye kadar kaynatılarak aşağıdaki fraksiyonlar elde edilir - hafif damıtma ürünleri: n.k. (kaynama başlangıcı) – 140 °C – benzin fraksiyonu; 140 – 180 °C – nafta (ağır nafta); 140 – 220 oC – kerosen fraksiyonu; 180 – 350 (220 – 350) oC – dizel fraksiyonu (hafif gaz yağı, dizel damıtığı). Akaryakıt vakum altında hızlandırılır. Bu durumda, petrolün rafine edilme yönüne bağlı olarak aşağıdaki fraksiyonlar elde edilir: yakıt üretimi için: 350 – 500 oC – vakumlu gaz yağı (vakum distilat); 500 oC'den fazla – vakum artığı (katran); Yağ elde etmek için: 300 – 400 oC – hafif fraksiyon; 400 – 450 oC – orta fraksiyon; 450 – 490 oC – ağır fraksiyon; 490 °C'den fazla – katran. 2.3 YAĞIN GRUP KİMYASAL BİLEŞİMİ Petrolün kimyasal bileşimi, ana bileşik gruplarının içeriği ile karakterize edilir: hidrokarbonlar; heteroatomik bileşikler: S-, N-, O-, metal içeren bileşikler, reçineler ve asfaltenler. 2.3.1 YAĞIN GRUP HİDROKARBON BİLEŞİMİ: parafinik (metan) hidrokarbonlar veya alkanlar; naftenik (polimetilen) hidrokarbonlar veya siklanlar (sikloparafinler, sikloalkanlar); aromatik hidrokarbonlar veya arenler; doymamış hidrokarbonlar veya alkenler ALKANLAR: - normal; - izo-yapı; - dahil. izoprenoid: Phytan Pristan C20H4 C19H4 2 0 Yağ şunları içerir: Gaz halindeki alkanlar C1 – C4 (çözünmüş gaz, metan, etan... formunda); Sıvı alkanlar C5 – C15; (pentan…..) Katı alkanlar C16 – C53 ve daha fazlası. İçerikleri %5'e (ağırlıkça) kadardır ve petrol parafinlerinin (PW'ler) bir parçasıdır. ALKANLARIN ÖZELLİKLERİ Alkanlar hidrojenle doyurulur ve diğer sınıflardaki hidrokarbonlarla karşılaştırıldığında minimum yoğunluğa sahiptir; Molekülleri sıvı fazda daha iyi paketlenen normal hidrokarbonlar, dallanmış hidrokarbonlara göre daha yüksek kaynama noktalarına ve yoğunluklara sahiptir. Katı alkanlar kristaldir. ALKANLARIN FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ YOĞUNLUK, kg/m3, 20 °C kaynama noktasında, °C H - HEKSAN 664,7 68,7 I - HEKSAN 654,2 60,2 HİDROKARBONLAR Alkanlar pratik olarak suda çözünmezler ancak aromatik hidrokarbonlarda oldukça çözünürler. Alkanlar hidrokarbonların kimyasal olarak en atıl grubudur ancak ikame, dehidrojenasyon, izomerizasyon ve oksidasyon reaksiyonları ile karakterize edilirler. N-alkanlar mikroorganizmalar tarafından kolayca oksitlenebilir. N-alkanların mikroorganizmalar tarafından saldırıya uğraması n-alkanlara göre daha zordur. KATI HİDROKARBONLAR PETROL PETROL PARAFİNLER CERESİN NAFTENLER: Siklopropan Siklobütan Siklopentan Sikloheksan - monosiklik; Bisiklodekan (dekalin) - bisiklik; - tri- ve polisiklik. 1-metil-2-etilsiklopentan 1,2-dimetil-3-etilsiklohekzan Siklanlar C3 – C4 gazlardır, C5 – C7 sıvılardır, C8 ve üzeri katılardır. Yağlarda C3-C4 yapıları bulunmaz ve beş ve altı üyeli döngüler hakimdir. ARENLER: - monosiklik: benzen ve türevleri; - bisiklik: bifenil ve naftalin ve bunların türevleri; - tri- ve polisiklik: fenantren, antrasen, krizen, piren ve bunların homologları. Benzen Metilbenzen (toluen) Ksilenler: orto-, meta-, para-. Yağların monosiklik arenleri alkilbenzenler ile temsil edilir. Benzen halkasında en fazla 3 metil ve doğrusal veya izoprenoid yapıya sahip bir uzun ikame edici içeren alkilbenzenler, yüksek kaynama noktalı hidrokarbonlardır. Naftalin Bifenil Bisiklik arenler arasında, bir molekülde 8'e kadar doymuş halka içerebilen naftalin türevleri baskındır. Bifenil ve difenilalkanların türevleri ikincil öneme sahiptir. Trisiklik arenler, yağlarda, moleküllerde 4-5'e kadar doymuş halka içerebilen fenantren ve antrasen türevleriyle temsil edilir. Antrasen Fenantren Polisiklik: Piren Krizen Perilen FARKLI TÜRLERDEKİ ARENLERİN ORTALAMA İÇERİĞİ, toplam aren içeriğinin %'si HALKA SAYISI İÇERİK Benzen 1 67 Naftalin 2 18 Fenantren 3 8 Krizen 4 3 Piren 4 2 Antrasen 3 1 Diğer - 1 AREN TİPİ HİBRİT HC LEHİDROJENLER Bunlar sadece aromatik halkalar ve alkan zincirleri değil aynı zamanda doymuş halkalar da içeren hidrokarbonlardır. Monoaren steroid yapısı ARENLERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Arenler, fiziksel özelliklerine göre molekülünde aynı sayıda karbon atomu bulunan alkanlar ve naftenlerden farklılık gösterir: daha yüksek yoğunluk, kırılma indisi, kaynama noktası; polar çözücüler ve suda daha yüksek çözünürlük; Moleküller arası etkileşimlere karşı duyarlılığın artması. j DOYMAMIŞ HİDROKARBONLAR ALKENLER: açık hidrokarbonlar bir çift bağ içerir. CH3 – CH2 – CH3 Propan zinciri, CH3 – CH = CH2 Propen Frolov E.B. ve Smirnov M.B. (1990) birçok doğal yağ örneğinde olefin (%15'e kadar) bulmuştur. Onlara göre olefinler, yeraltındaki doğal radyoaktif radyasyonun etkisi altında doymuş petrol hidrokarbonlarının radyolitik dehidrojenasyonunun (-H2) bir ürünüdür. 2.3.2 PETROLÜN HETEROATOMİK BİLEŞİKLERİ Tüm yağlarda hidrokarbonların yanı sıra kükürt, oksijen ve nitrojen gibi heteroatomları içeren önemli miktarda bileşik de bulunmaktadır. Bu elementlerin içeriği yağın yaşına ve kökenine bağlıdır. Heteroatomların yağ fraksiyonları arasındaki dağılımı eşit değildir. Tipik olarak bunların çoğu ağır fraksiyonlarda ve özellikle reçineler ve asfaltenlerde yoğunlaşmıştır. Genç yağlarda reçine-asfalten bileşiklerinin içeriği daha yüksektir ve bu nedenle genellikle daha fazla heteroatomik bileşik içerirler. OKSİJEN İÇEREN BİLEŞİKLER asitler fenoller ketonlar esterler ve diğer bileşikler Asidik özelliklere sahip oksijen içeren bileşikler nötr PETROL ALİFATİK ASİTLER, dahil. izoprenoid; NAFTEN; AROMATİK; HİBRİT YAPI. FİTANOİK NAFTENİK asitler özellikle naftenik baz yağların karakteristik özelliğidir. NAFTENİK ASİTLER MONOSİKLİK POLİSİKLİK Çeşitli asit türleri tanımlanmıştır: Pentasiklik asitlerin hiçbiri henüz ayrı ayrı izole edilmemiştir: Hopilasetik asit Aromatik asitler Naftenoaromatik asitler NÖTR BİLEŞİKLER KETONLAR Aseton CH3 - C - CH3 (alifatik) O Siklik ketonlar Florenon Benzin fraksiyonu Orta ve yüksek asitli içme fraksiyonları Asetil izopropil metilsiklopentan ETERLER VE ESTERLER ETERLER Furan tipinde siklik bir yapıya sahiptirler: alkildihidrobenzofuranlar (kumaronlar) ETERLER Birçoğu aromatik bileşiklerdir. Esterler ayrıca aşağıdaki gibi doymuş bir yapıya da sahip olabilirler: KÜKÜRT İÇEREN BİLEŞİKLER Kükürt, yağlarda en yaygın heteroelementtir. Petrol hidrokarbonlarının yaklaşık %60'ının bir parçasıdır ve bunları kükürt içeren heteroatomik bileşiklere (HSC'ler) dönüştürür. Kükürt içeren yağ bileşikleri fraksiyonlar arasında eşit olmayan bir şekilde dağılmıştır. Diğer heteroelementlerden farklı olarak kükürt, damıtılmış fraksiyonlarda (450 – 500 oC'ye kadar) bulunur. KÜKÜRT FORMLARI Çözünmüş elementel kükürt, Hidrojen sülfür, Merkaptanlar, Sülfitler, Disülfitler, Tiyofen ve türevleri, Aynı anda kükürt, oksijen ve nitrojen atomları içeren bileşikler. MERKAPTANS (TİOALSOOLLER) R – SH R – HİDROKARBON RADİKAL. Örnek: CH3 – (CH2)3 – SH, bütil merkaptan. SÜLFİTLER (TİOESTERLER) DİALKİLSÜLFİTLER R1 - S - R2 SİKLİK SÜLFİTLER (tiasiklanlar) %60-70 tiasiklopentanlar (tiyaalkanlar) H C - S - CH7, Örnek: 3 3 metilpropil sülfür. alkiltiofan %30-40 tiyasikloheksanlar, dialkiltiyasikloheksan Bisiklik tiyasiklanlar. Orta yağ fraksiyonları. 35: 50: 15 Daha küçük miktarlarda yağlar, aromatik halkalar da dahil olmak üzere bi- ve polisiklik bileşikler içerir. Tiyasiklanların %10'undan azını oluştururlar. Dİsülfürler R1 - S – S - R2 Merkaptan içermeyen yağların hafif ve orta fraksiyonlarında bulunurlar ve miktarları bu fraksiyondaki tüm kükürt içeren bileşiklerin %7 - 15'ine ulaşabilir. TİYOFEN ve türevleri: - alkiltiyofenler; - ariltiyofenler: benzotiyofen, dibenzotiyofen, naftotiyofen: Tiyofen ve türevleri esas olarak yağın orta ve yüksek kaynama noktalı fraksiyonlarında bulunur ve bunların içinde tüm kükürt içeren bileşiklerin %45 - 84'ünü oluştururlar. Bir tiyofen halkası içeren tetra ve pentasiklik sistemler, ağır ve artık yağ fraksiyonlarının karakteristiğidir. Bu sistemler aromatik olanlara ek olarak naftenik halkalar ve alkil ikame edicileri içerir. Yapısal formüller - varsayımsal Kükürt içeren hidrokarbonların tipik oranı, % Merkaptanlar Sülfitler Tiyofenler 0–7 7 – 40 50 - 90 AZOT İÇEREN BİLEŞİKLER Azot bileşikleri yüksek kaynama noktalı fraksiyonlarda ve ağır kalıntılarda konsantre edilir. AZOT BAZLARI NÖTR AZOT BİLEŞİKLERİ AZOT BAZLARI piridin'in aromatik homologlarıdır. kinolin 3,4-benzakridin fenantridin bisiklik; 7,8-benzokinolin trisiklikler; tetrasiklik yapılar. NÖTR NİTROJEN BİLEŞİKLERİ - pirol ve asit amidlerin aromatik türevleri (- СОNH2). indol karbazol benzokarbazol PORPİRİNLER Azot içeren bileşikler, aromatizasyon, çatlama ve hidrokraking katalizörleri için zehir olduklarından, petrol yakıtlarının istenmeyen bir bileşenidir; dizel yakıtlarda, yakıtın katranlanmasını ve kararmasını yoğunlaştırırlar. Azot içeren bileşikler doğal yüzey aktif maddelerdir ve şunları belirler: sıvı fazların arayüzlerindeki yüzey aktivitesini; petrolün kaya-yağ, metal-yağ ara yüzeylerinde ıslatma yeteneği; metal korozyon inhibitörlerinin özelliklerine sahiptir. REÇİNE-ASFALTENİK MADDELER Tek tek maddelerin kalıntı petrol fraksiyonlarından izolasyonu zordur. Bu nedenle yağ kalıntıları grup bileşenlerine ayrılır: reçineler, asfaltenler, yağlar. Ağır petrol kalıntılarının %40 ila %70'i reçineli-asfaltenli maddelerdir. AYIRMA ŞEMASI YAĞ (PETROL ARTIK) n-pentan ASFALTEN YAĞLAR+REÇİNELER Al2O3 (çökelti) YAĞLAR REÇİNE (n-pentan) (benzen, toluen, alkol-toluen) Bu ayırma şemasına göre: Asfaltenler, yağın suda çözünmeyen fraksiyonlarıdır. Normal koşullar altında npentan gibi normal alkanlar, ancak benzen veya toluen gibi aromatik bileşiklerin fazlalığında çözünürler. Reçineler, oda sıcaklığında n-pentan, toluen ve benzende çözünebilen petrol fraksiyonlarıdır. Reçinelerin fiziko-kimyasal özellikleri Yağ M 4 Element bileşimi, % 20 H: C C H S N O 594 1.042 84.52 9.48 2.6 0.69 2.76 Romashkinskaya 816 1.055 81.91 9.38 Tuymazinskaya 725 1.042 84 ,10 9.80 4.00 2 0,1 1,4 Bitkovskaya 501 1,021 84,30 10,36 2,79 2,55 |1,4 Sagaidakskaya 769 1,033 86,40 10,01 1,80 2,31 1, 4 Radchenkovskaya 770 1,014 85,00 10,50 1,00 Bavlinskaya 8,7 0,45 1,3 1,4 3,05 1,5 Reçineler - koyu kahverengiden koyu kahverengiye kadar viskoz, düşük hareketli sıvılar (veya amorf katılar) yaklaşık bir veya biraz yoğunluğa sahip Daha. Reçinelerin moleküler ağırlığı ortalama 700 ila 1000 a arasındadır. e.m. Reçineler kararsızdır, yağdan izole edilir veya ağır kalıntıları asfaltenlere dönüşebilir. Asfaltenlerin elementel bileşimi Elementel bileşim, Petroldeki % Yağ İçeriği, % C H S N O N: C Bavlinskaya 2,0 83,50 7,76 3,78 1,15 3,81 1,19 Romashkinskaya 3,8 83,66 7 ,87 4,52 1,19 2,76 1,13 Tuymazinskaya 3,9 84,40 7,8 7 4,45 1,24 2,04 1,13 Bitkovskaya 2,2 85,97 8,49 1,65 Sovetskaya 1,4 83,87 8,67 1,64 1,56 4 62 1,22 Samotlor 1,4 85,93 9,19 1,76 1,69 2,43 1,16 0 3,99 1,18 Asfaltenler - koyu kahverengi veya siyah renkli amorf katılar. Isıtıldıklarında erimezler, ancak plastik bir duruma (~300°C) dönüşürler; daha yüksek sıcaklıklarda gaz, sıvı maddeler ve katı bir kalıntı oluşturacak şekilde ayrışırlar. Asfaltenlerin yoğunluğu birden büyüktür. Asfaltenler birleşmeye çok yatkındır, dolayısıyla moleküler ağırlık, belirleme yöntemine bağlı olarak birkaç büyüklük düzeyinde değişebilir (2000'den 140.000'e kadar). yemek yemek.). Reçine ve asfalten molekülleri hibrit bileşiklerdir. Bu tür moleküllerin temeli, polisiklik bir çekirdek (çoğunlukla altı üyeli), metil ve şunları içeren bir çekirdektir: uzun halkalar, (C3-C12) 4 - 6, birkaç alkil ikame edicisi. Molekülün siklik kısmı, kükürt veya nitrojen içeren halkalar veya oksijen fonksiyonel grupları içerebilir. Alkol reçineleri Ri asfaltenler alkil ikame edicileridir. He – heteroatomlu aromatik halka Asfalten parçacıklarının yapısı (birleşikler) La – katman çapı; Lс - paketin kalınlığı; Ld - katmanlar arasındaki mesafe YAĞ tuzlarının MİNERAL BİLEŞENLERİ, metal kompleksleri, koloidal dağılmış mineraller. Bu maddeleri oluşturan elementlere mikro elementler denir çünkü. içerikleri %10-8 ile %10-2 arasında değişmektedir. YAĞ METALLERİ alkali ve alkali toprak (Li, Na, K, Ba, Ca, Sr, Mg), bakır alt grubu metalleri (Cu, Ag, Au), çinko alt grubu (Zn, Cd, Hg), bor alt grubu (B, Al, Ga , In, Ti), vanadyum alt grupları (V, Nb, Ta), değişken değerlikli metaller (Ni, Fe, Mo, Co, W, Cr, Mn, Sn, vb.) YAĞ METAL OLMAYANLAR Si, P, As , Cl, Br , I, vb. İz elementlerin yağda şu şekillerde bulunabileceği genel olarak kabul edilir: tuzların ince sulu çözeltileri, mineral kayaların ince süspansiyonları, organik maddelerle kimyasal olarak ilişkili karmaşık veya moleküler bileşikler; bölünmüştür: organoelement bileşikleri (klor - karbon); metal tuzları (-COO--Na); şelatlar, yani molekül içi metal kompleksleri (porfirinler); heteroatomlu kompleksler veya poliaromatik asfalten yapılarının -sistemi vb. Molekül içi kompleksler, vanadyum (VO2+) ve nikelden oluşan porfirin kompleksleri örneği kullanılarak nispeten iyi incelenmiştir. Petrolde neden yalnızca vanadil ve nikel porfirinlerin bulunduğu belirsizliğini koruyor. Reçinelerde ve asfaltenlerde daha karmaşık molekül içi olanlar bulunur: kompleksler Burada kompleks oluşumunda nitrojenin yanı sıra oksijen ve kükürt atomları da yer alır. Bu tür kompleksler bakır, kurşun, molibden ve diğer metalleri oluşturabilir. Asfaltenler için şu tespit edilmiştir: Asfaltenlerin moleküler ağırlığı, aromatiklik, N, S, O içeriğinin artmasıyla eser elementlerin konsantrasyonu artar.Donör-alıcı tipine göre metal atomlarının asfalten heteroatomları ile karmaşık bileşikler oluşturduğu varsayılmaktadır. . Bu durumda asfalten katmanlı blok yapısının parçalarının çevresi boyunca kompleksler oluşabilir. Ancak bu yapının katmanları arasına metal atomlarının nüfuz etmesi de mümkündür. Petrolün karakteristik bir özelliği vanadyum ve nikelin diğer elementlere göre çok daha yüksek konsantrasyonlarda bulunmasıdır. Tipik olarak ekşi yağlarda vanadyum baskındır ve düşük kükürtlü (nitrojen içeriği yüksek) yağlarda nikel baskındır. Porfirin komplekslerinin yağda bulunan %4 ila %20 vanadyum ve nikel içerdiğini, geri kalanının ise henüz tanımlanmamış diğer daha karmaşık bileşiklerde bulunduğunu belirtmek gerekir. MİKROELEMENTLERİN ROLÜ Asfaltenlerdeki vanadil porfirinler, yağların yüzey aktivitesine katkıda bulunur. İz elementlerin çoğu, petrol rafine edici katalizörlerin zehirleridir. Bu nedenle katalizör tipini seçmek için mikro elementlerin bileşimini ve miktarını bilmek gerekir. İz elementlerin çoğu yağın reçineli-asfalten kısmında yoğunlaştığından, akaryakıt yakarken ortaya çıkan vanadyum oksit, yakıt ekipmanını aşındırır ve çevreyi zehirler. Kükürtlü akaryakıtla çalışan modern enerji santralleri, dumanla birlikte atmosfere günde bin kilograma kadar V2O5 yayabilir. Öte yandan bu termik santrallerin külleri vanadyum içeriği açısından birçok endüstriyel cevherden çok daha zengindir. Şu anda termik santral külünden V2O5 çıkarma tesisleri faaliyettedir. Petroldeki iz elementlerin bileşimi ve miktarı hakkında bilgi, jeologların petrolün kökeni, oluştuğu alanların belirlenmesi ve petrol göçü ve birikimi konularını incelemek gibi sorunları çözmesi için de gereklidir. 4. YAĞLARIN SINIFLANDIRILMASI TÜRLERİ KİMYASAL JEOKİMYASAL (GENETİK) TEKNOLOJİK (ENDÜSTRİYEL, TİCARİ) 4.1 KİMYASAL SINIFLANDIRMALAR TEHLİKELERİN SINIFLANDIRILMASI 1. 2. 3. 4. 5. 6. PARAFİNLER PARAFİN-NAFTENİK NAFTENİK PARAFİN-NAFTENİK-A ROMATİK NAFTENİK-AROMATİK AROMATİK 4.2 GENETİK SINIFLANDIRMALAR PETROV Al.A.'NIN SINIFLANDIRILMASI. 200-430°C fraksiyonunun kromatogramlarında analitik miktarlarda n-alkan pikleri görünüyorsa, yağ A kategorisi olarak sınıflandırılır. B kategorisi yağların bu kısmının kromatogramlarında n-alkanların pikleri yoktur. Buna karşılık, A kategorisi yağlardaki normal ve izoprenoid hidrokarbonların göreceli içeriğine ve B kategorisi yağlardaki izoprenoid hidrokarbonların varlığına veya yokluğuna bağlı olarak, her kategorideki yağlar iki alt türe ayrılır: A1, A2, B1, B2 . Tip A1 A2 B1 B2 Toplam 15-60 10-30 4-10 5-30 Alkanlar Siklon Dallanmış alkanlar İnşa edilmiş arenalar 5-25 0,05-6,0 15-45 10-70 0,5-5 1,0- 6,0 20-60 15-70 20-70 25-80 0,5 0,5-6,0 20-70 20-80 4. 3 TEKNOLOJİK SINIFLANDIRMALAR Kükürt içeriği, % Sınıf Benzindeki yağ tipi Baz yağların potansiyel içeriği, jet yakıtı dizel yakıtındaki % 350 °C'ye kadar fraksiyonların içeriği Fuel oil üzerindeki yağ grubu M1 > 25,0 > 45,0 I ≤ 0,50 ≤ 0,10 ≤ 0,10 ≤ 0,20 T1 ≥ 55,0 M2 0,15–24,9< 45,0 II 0,51– 2,00 ≤ 0,10 ≤ 0,25 ≤ 1,00 Т2 45,0–54,9 М3 15,0– 24, 9 30– 44, 9 III >2,00 > 0,10 > 0,25 > 1,00 T3< 45,0 М4 < 15,0 < 30,0 Подгруп па Индекс вязкости базовых масел И1 >95 I2 90–95 I3 I4 85–89,9< 85 Ви д П1 П2 П3 Содержание парафинов в нефти, % ≤ 1,50 1,51–6,00 > 6.00 Mum alma gerekli değildir Jet ve dizel yakıtı üretimi için, damıtılmış baz yağlar Jet ve dizel yaz yakıtı üretimi için - gereklidir - Dizel kış yakıtı ve damıtılmış baz yağların üretimi için Jet ve dizel yakıtı üretimi için, damıtılmış baz yağlar Fiziko-kimyasallara göre mevcut teknolojik sınıflandırma Petrol, özelliklerine, hazırlanma derecesine, hidrojen sülfit ve hafif merkaptan içeriğine göre sınıflara, türlere, gruplara, türlere ayrılır. Yağ sınıfları Sınıf 1 2 3 4 İsim Düşük kükürt Yüksek kükürt Yüksek kükürt Özellikle yüksek kükürt Kükürtün kütle oranı, % 0,60'a kadar dahil. 0,61'den 1,81'e, St. 3,50 1,80 3,50 Yoğunluğa ve ihraç edildiğinde - ayrıca fraksiyon verimine ve parafinin kütle fraksiyonuna bağlı olarak, yağ beş türe ayrılır (Tablo 2): - ekstra hafif; - ışık; - ortalama; - ağır; - bitümlü. Yağ türleri Petrol türü için norm 0 İhracat için ülke 1 için ihracat için ülke 2 için ihracat için ülke 3 için ihracat için ülke 4 için ihracat için ihracat için ülke için parametre Yoğunluk, kt/m3, 20 oC sıcaklıkta 830'dan fazla değil, 0 830.1-850.0 850.1870.0 870.1895.0 895.0'dan fazla 15 °C 834.5'ten fazla değil 834.6854.4 854.5874.4 874.5899.3 899.3'ten fazla Yağ grupları Hazırlama derecesine göre yağ 1-3 gruba ayrılır Parametre Yağ grubu normu 1 2 3 1 Suyun kütle oranı, %, en fazla 0,5 0,5 1,0 2 Klorür tuzlarının konsantrasyonu, mg/dm3, en fazla 100 300 900 3 Mekanik yabancı maddelerin kütle oranı, %, en fazla 0,05 0,05 0,05 4 Doymuş buhar basıncı, kPa (mm Hg), en fazla 66,7 (500) 66,7 (500) 66,7 (500) 5 İçerik Organoklor bileşikleri standartlaştırılmamıştır, milyon-1 (ppm) tanımı gereklidir Yağ türleri Hidrojen sülfit ve merkaptanların kütle fraksiyonuna bağlı olarak, yağ türlere ayrılır Yağ türü için Işık parametresi Normu 1 2 1 Hidrojen sülfürün kütle fraksiyonu, ppm (ppm), en fazla 20 50 2 Metil ve etil merkaptanların kütle fraksiyonu miktar, milyon, -1 (ppm), en fazla 40 60 Petrol sembolü, yağın sınıfı, tipi, grubu ve tipinin tanımlarına karşılık gelen dört rakamdan oluşur. İhracat için yağ tedarik ederken tip tanımına “e” endeksi eklenir. Petrol sembolünün yapısı: 5 DAĞITILMIŞ BİR SİSTEM OLARAK YAĞ Fiziksel kimya açısından, yağ, geniş bir termobarik aralıkta toplanma durumunu ve buna bağlı olarak hacimsel özelliklerini değiştirebilen, karmaşık bileşime sahip çok bileşenli bir karışım olarak tanımlanabilir. parametreler. İkili hidrokarbon sistemlerinin yoğunluğunun ve viskozitesinin bileşenlerin mol fraksiyonuna bağlılığı İkili hidrokarbon sistemleri: 2,2 - dimetilpentan heksadekan (a), benzen-dekan (b), heksan-dodekan (c), sikloheksantoluen (d) Dağılmış sistemler Aralarındaki arayüz tarafından geliştirilen bir sistem ile iki veya daha fazla heterojen aşamadan oluşan. Fazlardan biri, dağılmış fazın küçük katı parçacıklar, sıvı damlacıkları veya gaz kabarcıkları şeklinde dağıtıldığı sürekli bir dağılım ortamı oluşturur. Yağ, dış koşullara bağlı olarak moleküler bir çözeltinin veya dağılmış bir sistemin özelliklerini sergileyen karmaşık, çok bileşenli bir karışımdır Makromoleküller BMC Supramoleküler yapılar Associates t Kompleksler Supramoleküler yapılar, makromoleküllerden farklı olarak 10-4 - 10-9 m boyutlara sahiptir. BMC'nin moleküler ağırlığının birkaç kat daha fazla olması, aralarında ve dispersiyon ortamı arasında bir faz arayüzünün bulunması, yüksek yoğunluk, düşük uçuculuk ve yağ sistemine spesifik özellikler kazandırır. Sistem şunları kazanır: yapısal ve mekanik dayanıklılık istikrarsızlık Petrolle dağılmış sistemlerin fizikokimyasal mekaniğinin temel kavramları Fizikokimyasal mekaniğin amacı, dağınık sistemlerde mekansal yapıların oluşum kalıplarının yanı sıra bu tür yapıların deformasyon ve yıkım süreçlerini oluşturmaktır. fizikokimyasal ve mekanik faktörlere bağlıdır. Petrolle dağılmış bir sistemin yapısal birimleri, hidrokarbonların makromoleküllerinin doğası ve geometrik şekli, aralarındaki yüzey kuvvetleri, dağılmış fazın dağılım ortamı ile etkileşimi ve diğer faktörler tarafından belirlenen karmaşık bir yapıya sahiptir. Petrolle dağılmış bir sistemdeki olguyu tanımlamak için karmaşık yapısal birimlerin (CSU) bir modeli önerilmiştir. Karmaşık yapısal birim 3 2 1 1 - çekirdek; 2 - çözüm kabuğu; 3 - CCE'nin ara tabakası serbestçe dağılmış sistemler (sollar) ve bağlı dağılmış sistemler (jeller) tarafından oluşturulabilir. Serbestçe dağılmış bir sistemde, dağılmış fazın parçacıkları birbirine bağlı değildir ve dış kuvvetlerin (yerçekimi veya Brown hareketi) etkisi altında hareket edebilir. Bağlı-dağılmış sistemlerin dağılmış fazı, içinde bir dağılım ortamının bulunduğu sürekli bir çerçeve (uzaysal yapı) oluşturur. SSS'nin yapısal-mekanik gücü, dış kuvvetlerin etkisine direnme yeteneği olarak anlaşılmaktadır. Ortaktaki BMC'nin makromolekülleri arasındaki ve sistemdeki ortaklar arasındaki etkileşim kuvveti ne kadar büyük olursa, SDS'nin yapısal ve mekanik gücü de o kadar yüksek olur. Petrolle dağılmış sistemlerin yapısal ve mekanik mukavemeti, supramoleküler yapı etrafındaki solvasyon kabuğunun kalınlığı ile belirlenir. SSS'nin yapısal ve mekanik mukavemeti, maksimum yapısal viskozitenin dinamik viskozite minimumundan sapma derecesi ile değerlendirilir. Sıcaklık arttıkça MSP azalır ve sistem moleküler çözelti durumuna girdiğinde kaybolur. SSS'nin kinetik stabilitesi, dağılmış fazın, belirli bir süre boyunca bir dağılım ortamında SSE'nin düzgün bir dağılımını muhafaza etme yeteneği olarak anlaşılmaktadır. Kararsızlık, birbirleriyle moleküller arası etkileşimin etkisi altında yapışmaları (yani pıhtılaşma) nedeniyle dağılmış fazdaki parçacıkların genişlemesiyle kendini gösterir. Bu durumda kinetik stabilite kaybolur ve faz ayrımı meydana gelir; parçacıklar çöker. Bir dispersiyon ortamı olarak yağı oluşturan aynı bileşikler, yağ sistemindeki farklı yapıdaki bileşenlerin davranışları üzerinde farklı etkilere sahiptir. Parafinler, parafin hidrokarbonlarında iyi çözünür. Katı parafinler, polar olmayan çözücülerin yüksek molekül ağırlıklı kısmında daha iyi çözünür. Bu nedenle, dispersiyon ortamının polarite derecesi, petrolle dağılmış sistemdeki farklı doğadaki bileşenlerin boyutu üzerinde farklı etkilere sahip olup, petrolde farklı supramoleküler yapı konsantrasyonlarına neden olur. Bir petrol sisteminin moleküler olduğu koşulların aralığı kimyasal bileşimine bağlıdır. Reçineli-asfalten bileşiklerinin içeriğinin artmasıyla birlikte moleküler durum bölgesi yavaş yavaş dejenere olur ve yağ sistemi herhangi bir basınç ve sıcaklıkta dağılır hale gelir. CCE içeren yağ sistemlerinin ortaya çıkma nedenleri 1. Supramoleküler yapıların çözücüleri olan hidrokarbonların sistemden uzaklaştırılması. 2. Yağ sistemine özel katkı maddelerinin eklenmesi 3. Sıcaklığın düşürülmesi veya arttırılması. TERSİNİR YAĞ DAĞITILI SİSTEMİN ÖZELLİKLERİ 4 3 1 3 2 0 solventsiz kötü solvent iyi solvent 1 - supramoleküler yapının çekirdeğinin yarıçapı; 2 - çözme katmanının kalınlığı; 3 - stabilite; 4 - yapısal ve mekanik dayanım. Fiziksel toplanma süreçleri aşağıdaki faktörlerdeki değişikliklerle kontrol edilebilir: sıcaklık; basınç; yapısal bileşenler ile yapısal olmayan bileşenler arasındaki ilişki; ortamın çözücü gücü; çeşitli yöntemler kullanılarak bileşenlerin dağılım derecesi: mekanik, elektrik ve manyetik alanlar, yüzey aktif maddeler, dağılım ortamının bileşiminin değiştirilmesi vb. 6 YAĞIN FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ Yoğunluk Moleküler ağırlık Viskozite Akma noktası Yüzey gerilimi Doymuş buhar basıncı Parlama ve tutuşma point Reolojik özellikler 6.1 YOĞUNLUK Laboratuar çalışması 6.2 MOLEKÜLER KÜTLE Molar kütle yağın en önemli özelliğidir. Birçok yağın ortalama molar kütlesi 250-300'dür. Sıvı petrol hidrokarbonlarının ilk temsilcisi - pentan - 72 MW'a sahiptir. Petrol, reçineler ve asfaltenlerin en yüksek moleküllü heteroatomik bileşikleri için MW ~ 1200-2000 ve daha yüksektir. Petrol fraksiyonlarının moleküler ağırlığının bilgisi, petrol fraksiyonlarının yapısal grup analizinde, doymamış hidrokarbonların içeriğinin belirlenmesinde ve örneğin petrolün gazdan ayrılması işlemi gibi teknolojik hesaplamalarda gereklidir. Voinov, parafin hidrokarbonlar için ortalama molekül ağırlığının (Mav), ortalama kaynama sıcaklıklarına (tav) bağlı olduğunu gösterdi. M 60 0, 3 t 0, 001 t 2, Yağ damıtma eğrileri Molar kütle ilave bir miktardır ve farklı fraksiyonlardan oluşan bir karışım için, karışımın bileşenlerinin kütlelerinin toplamının, karışımdaki aynı bileşenlerin mol sayısı: M CM m 1 m 2 m 3 ..... m1 M 1 m2 M 2 m3 M , .... 3 burada mi bileşenlerin kütleleridir, kg ( G); Mi aynı bileşenlerin molar kütleleridir. Bu formülü kullanarak, eğer petrolden elde edilen distilatların molar kütleleri biliniyorsa, yağın molar kütlesini hesaplamak mümkündür. Yağın moleküler ağırlığını deneysel olarak belirlerken kriyoskopik ve ebullioskopik yöntemler kullanılır. Kriyoskopik yöntemle molekül ağırlığı belirlenirken, seçilen bir çözücü içindeki test maddesi çözeltisinin donma sıcaklığındaki azalma, saf çözücünün donma noktasına (Δt) kıyasla gözlenir ve molekül ağırlığı (M) hesaplanır. M K g 1000 G tз formülünü kullanarak YAĞ MOLEKÜLER KÜTLESİNİN BELİRLENMESİ Kriyoskopi (Yunanca. kryos - soğuk, don, buz ve skopeo'dan bakıyorum, gözlemliyorum) sıvı çözeltileri incelemek için kullanılan fiziksel ve kimyasal bir yöntemdir. saf bir çözücünün donma noktasına kıyasla çözeltinin donma noktasının (kristalizasyon) düşürülmesi. Kimyasal olarak saf herhangi bir sıvı için, kristalleşme sabit bir sıcaklıkta meydana gelir - belirli bir kristalin erime sıcaklığına denk gelen kristalizasyon sıcaklığı. 1883, Fransız kimyager F. M. Raoult bir keşif yaptı: Aynı molar miktarlarda alınan farklı çözünen maddelerin donma noktasında neden olduğu azalma, belirli bir çözücü için aynıdır. Raoult yasası, seyreltik elektrolit olmayan bir çözelti üzerinde bir çözücünün kısmi buhar basıncındaki göreceli azalmanın, çözünen maddenin mol fraksiyonuna eşit olduğunu belirtir. Birçok çok bileşenli karışım için Raoult yasası, çözünmüş maddenin molar fraksiyonu 0,1 - 0,5 aralığında olduğunda yeterli doğrulukla karşılanır. Oldukça hassas termometreler veya termokupllar ile ölçülen donma noktasındaki Δt azalma, aşağıdaki ilişki yoluyla çözünmüş maddenin mol sayısı n ile ilişkilidir: 2 t n R t0 1000 pl nK burada R evrensel gaz sabitidir; t0 ve λpl sırasıyla saf bir çözücünün donma sıcaklığı ve özgül füzyon ısısıdır; K çözücünün kriyoskopik sabitidir. Kriyoskopik sabit, 1 kg solvent içindeki 1 mol çözünmüş maddenin (6.02∙1023 ayrışmamış parçacık) neden olduğu donma sıcaklığındaki azalmayı karakterize eder. Dolayısıyla, depresyon ∆t, yani test maddesi içinde çözündüğünde solventin donma noktasındaki azalma, onun molar konsantrasyonuyla orantılıdır C: ∆t = K·C, O halde: C=a/M=n, burada a madde miktarıdır (yağ), g; M maddenin molar kütlesidir. Dolayısıyla: M = a·K / ∆t Petrol ve benzende çözünmüş petrol ürünleri için moleküler ağırlık ve depresyon Petrol ürünü Kalinskaya yağı Benzin Nafta Gazyağı Motor yağı C, kütle. % M ∆t, oC 1,59 229 0,357 2,02 1,12 1,65 103 130 168 1,000 0,435 0,502 1,16 387 0,157 Kriyoskopik yöntemin dezavantajları: Raoult yasası seyreltik çözeltilere uygulanabilir; kullanılan çözücülerde birçok madde birleşme eğilimindedir; Küçük numunelerde ortaya çıkan çöküntü çok küçüktür ve sayımda hatalar mümkündür. Beckman cihazı 1 - tıpalı test tüpü; 2 - tıpalı test tüpü; 3 – soğutma banyosu; 4 - Beckman termometresi; 5 - karıştırıcı 6 - numune girişi için çıkış. Beckmann termometresi, sıcaklığın kendisini değil değişimini ölçmenizi sağlayan diferansiyel termometrelerden biridir. Termometrenin büyük bir cıva haznesi ve kılcal borunun üst kısmında cıva miktarını değiştirmenize ve farklı sıcaklık aralıklarını ölçmenize olanak tanıyan özel bir cihazı vardır. Yaklaşık 25 cm uzunluğundaki termometre ölçeği 0,020, 0,010 veya 0,005°'de kalibrasyonla 5 veya 6 dereceye bölünür. Sıcaklık, bir büyüteç veya teleskop kullanılarak 0,001° hassasiyetle ölçülür. Beckmann termometrelerinin dezavantajı, bir çözücünün kristalleşme sıcaklığındaki veya kaynama noktasındaki küçük değişiklikleri doğru bir şekilde ölçememeleridir. 6.3 VİSKOZİTE Laboratuar çalışması 6.4 AKMA NOKTASI Yağın belirli koşullar altında hareketliliğini kaybettiği sıcaklık, akma noktası. GOST 20287-74'e göre, bir test tüpünde soğutulan yağın, test tüpü 45° eğildiğinde seviyeyi değiştirmeyen sıcaklığı akma noktası olarak kabul edilir. Belirleme doğruluğu 2 °C'dir. Çok bileşenli bileşimi nedeniyle yağın net bir akma noktası yoktur. Kristalizasyon sıcaklığına göre bireysel maddeler. Yağların akma noktası geniş ölçüde değişir: -62 ila +35 ° C arasında değişir. Düşük parafinli Ekhaba yağı (-62°C) ve yüksek parafinli Tasbulat yağı (+35°C) aşırı akma noktası değerlerine sahiptir. Taşıma, depolama ve ekipman koşulları petrol ürünlerinin akma noktasına bağlıdır. yağlar ve bunların üretimi, işleyişi Petrol ve petrol ürünlerinin akma noktası, uygun sıcaklıklarda yapı oluşturabilen ve birleşikler (molekül üstü yapılar) oluşturabilen parafinlerin içeriğinden önemli ölçüde etkilenir. Hidrokarbonların (özellikle n-alkanlar) moleküler ağırlığının artmasıyla birleşme yetenekleri artar ve buna bağlı olarak yağ fraksiyonlarının (benzin - dizel - artık yağ) ağırlığıyla birlikte akma noktaları artar. Petrolle dağılmış sistemlerin fiziko-kimyasal mekaniği açısından, petrolün (petrol ürünü) akma noktası, serbest dağılmış durumdan bağlı dağılmış (katı) duruma geçiş olarak tanımlanır. 6.5 YÜZEY GERİLİMİ Laboratuvar çalışması 6.6 DOYMUŞ BUHAR BASINCI Laboratuvar çalışması 6.7 PARLAMA SICAKLIĞI, TUTUŞMA VE TUTUŞMA Parlama noktası, petrol ürünü buharlarının, harici bir ateşleme kaynağı (alev, elektrik) içine sokulur. ical kıvılcım). Çoğu yağın buhar parlama noktası 0°C'nin altındadır. Ust-Balyk ve Samotlor yağlarının parlama noktası sırasıyla -30 °C ve -35 °C'dir. Parlama noktalarına göre petrol ürünleri yanıcı ve yanıcı olarak ikiye ayrılır. Yanıcı ürünler arasında, kapalı bir potada buhar parlama noktası 61°C'yi (açık bir potada 66°C'yi aşmayan) aşmayan petrol ürünleri yer alır. Yanıcı sınıf, kapalı bir potada parlama noktası 61 °C'nin (açık bir potada 66 °C'nin üzerinde) üzerinde olan petrol ürünlerini içerir. Yüksek derecede yanıcı petrol ürünleri motor yakıtlarıdır. Bu nedenle, motor benzininin kapalı bir potada parlama noktası -50 °C, havacılık benzini ise -30 °C'dir. Dereceye bağlı olarak, jet motorları için yakıtın parlama noktası en az 28-60 °C, yüksek hızlı dizel motorlar için yakıt ise 35-61 °C olmalıdır. Parlama noktası test edilen maddenin kaynama noktasıyla ilgilidir. Ormandy ve Crewin'e göre bireysel hidrokarbonlar için bu bağımlılık şu eşitlikle ifade edilir: Tfsp = K · Tbp burada Tfsp parlama noktasıdır, K; K - 0,736'ya eşit katsayı; Bp - kaynama noktası, K. Parlama noktası - katkısız değer. Deneysel değeri her zaman karışımda yer alan bileşenlerin toplama kurallarına göre hesaplanan parlama sıcaklıklarının aritmetik ortalama değerinden düşüktür. Bunun nedeni, parlama noktasının esas olarak düşük kaynama noktalı bileşenin buhar basıncına bağlı olması, yüksek kaynama noktalı bileşenin ise ısı transfer maddesi olarak görev yapmasıdır. Örnek: Yağlama yağına %1 benzin eklenmesi parlama noktasını 200'den 170 °C'ye düşürür, %6 benzin ise neredeyse yarı yarıya azaltır. Tutuşma sıcaklığı, test ürününün buharlarının, harici bir ateşleme kaynağı verildiğinde kararlı, sönmeyen bir alev oluşturduğu minimum sıcaklıktır. Tutuşma sıcaklığı her zaman parlama noktasından daha yüksektir, çoğu zaman oldukça belirgindir - onlarca derece. Dizel yakıtların tutuşma sıcaklığı 57-119°C aralığındadır. Kendiliğinden tutuşma sıcaklığı, havayla karışan petrol ürünleri buharlarının harici bir ateşleme kaynağı olmadan tutuştuğu minimum sıcaklıktır. Dizel içten yanmalı motorların performansı, petrol ürünlerinin bu özelliğine dayanmaktadır. Flaşın kendiliğinden tutuşma sıcaklığı birkaç yüz derecedir. daha yüksek sıcaklık Bir petrol ürününün kendiliğinden tutuşma sıcaklığı, moleküler ağırlığının artmasıyla azalır: benzin 500°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda kendiliğinden tutuşurken, dizel yakıtlar - 300-330°C'de. Petrol ve petrol ürünlerinin yangın ve patlama tehlikesi parlama, tutuşma ve kendiliğinden tutuşma sıcaklıklarına göre değerlendirilir. Yağ, sınıf 3'ün (GOST 19433) yanıcı sıvıları olarak sınıflandırılır. 6.8 REOLOJİK ÖZELLİKLER Reoloji, katı ve sıvı cisimlerin mekanik davranışlarını inceleyen bir bilimdir (rheos - akış; logolar - çalışma). Küpün karşıt taraflarına teğetsel bir F kuvvetinin uygulandığını ve sayısal olarak buna eşit bir kayma gerilimi yarattığını düşünelim. Kayma geriliminin etkisi altında küp deforme olur: üst yüzü tabana göre bir miktar kayar. Bu yer değiştirme sayısal olarak yan yüzün sapma açısının tanjantına eşittir; bağıl kayma gerilimi. Kayma gerilmesi ve gerinim büyüklükleri ile bunların zaman içindeki değişimleri arasındaki ilişki, reolojinin konusu olan mekanik davranışın bir ifadesidir. İki akışkan modeli vardır: ideal bir akışkan modeli ve viskoz akışkan modeli Viskoz akışkan modelinin uygun olmadığı sıvı ortamlara Newtonyen olmayan denir. Newtonyen olmayan viskoz akışkanlar iki gruba ayrılır: a) başlangıç kayma gerilimi 0 olan akışkanlar; b) Başlangıç kayma gerilimi 0 olmayan sıvılar. Newtonyen olmayan viskoz akışkanlar için görünür viskozite kavramı. sıvılar eklenir Newtonyen olmayan bir sıvının viskozitesi sabit bir değer değildir ancak kayma geriliminin büyüklüğüne bağlıdır: const, = f (, d/dr, T) τ dυ n τ = k · (dr) , 4 2 1 τp τ0 τ0 3 dV dr n = 1- Newton tipi akışkan; tg = µ = sabit; N< 1 - псевдопластичная жидкость; n > 1 - dilatan sıvı; 1 - Newton sıvısı; 2 - sahte plastik sıvı; 3 - dilatan sıvı; 4 - viskoplastik sıvı Newtonyen olmayan bir sıvının görünür viskozitesinin kayma hızına ve sıcaklığa bağlılığı t 2 > t1 t1 t2 Kayma hızı, s-1 dV dr Newtonyen olmayan bir sıvının görünür viskozitesinin sıcaklığa ve kayma hızına bağımlılığı 30 20 10 0 20 25 30 35 Sıcaklık, oC 40 Yağın etkin viskozite eğrisi μ1 μ2 T = sabit Kayma gerilimi μ3 τ Bir yapıyı tahrip ettikten sonra kendiliğinden eski haline döndürme yeteneğine tiksotropi denir. Yağın tiksotropik özellikleri şunlara bağlıdır: yüksek moleküllü yağ parafinlerinin içeriği, kimyasal bileşimi, dağılmış durumu, reçine-asfalten maddelerinin parafinin kristalizasyonu üzerindeki içeriği ve adsorpsiyon etkisi, yağ üzerindeki sıcaklık etkisi vb. II. GAZ 7. Doğal gaz kaynakları ve yatakları Dünya geri kazanılabilir gaz rezervlerinin 113 trilyon olduğu tahmin edilmektedir. m3. Kanıtlanmış gaz rezervleri: Rusya - dünyanın ~% 38'i (dünyada 1. sıra). Yakın ve Orta Doğu - ~ küresel rezervlerin üçte biri (temel olarak petrol) oluşturuyor: İran (dünya rezervlerinin %14,2'si - dünyada 2. sıra), Abu Dabi (%4,6), Suudi Arabistan (%4,5 - 3. sıra) dünyada), Katar (%4,1), Irak (%2,4) ve Kuveyt (%1,2). Asya-Pasifik bölgesi: Endonezya (%2,5), Malezya (%1,5), Çin (%1), Hindistan ve Avustralya (dünyanın toplam %1,2'si). Afrika (%7,5): Cezayir (%3,2), Nijerya (%2,2) ve Libya (%0,7). Amerika kıtası: Dünya rezervlerinin %14,1'i, dahil. ABD - %4,1 (4. - 5. sıra), Venezuela - %2,9, Kanada - %2,7 ve Meksika %2,1. Batı Avrupa: Dünya rezervlerinin %5,4'ü. Norveç - %2,3, Hollanda - %1,7 ve Birleşik Krallık - %0,6. Dünyada rezervi 1 trilyon m3'ün üzerinde olan 11 adet eşsiz doğal gaz sahası bulunmaktadır ve bunların 7'si Rusya'da bulunmaktadır. Ülke Başlangıç rezervleri, trilyon m3 Urengoyskoye Rusya 4 Yamburgskoye Rusya 3,78 Shtokmanskoye Rusya 3 Medvezhye Rusya 1,55 Zapolyarnoye Rusya 2,6 Astrakhanskoye Rusya Orenburgskoye Rusya 1,78 ABD 2 Hollanda 1,65 Benzersiz yataklar Manhandle - Hugoton Slochsteren 7.1 GAZLARIN SINIFLANDIRILMASI Hidrokarbon yeni Gazlar genellikle alt bölümlere ayrılır (sınıflandırılır) bağlı olarak kökenlerine göre aşağıdaki gruplara ayrılır: 1) tamamen gaz birikintilerinden elde edilen, esas olarak metandan oluşan doğal (kuru); 2) metan ve onun düşük moleküler homologlarından (C1 - C5) oluşan, petrol ile yan ürün olarak üretilen petrol (yağlı); 3) gaz yoğunlaşma alanlarından çıkarılan gaz yoğunlaşması; 4) yapay - petrolün (rafineri) ve katı yakıtların (kok, jeneratör, yüksek fırın vb.) işlenmesinden elde edilen. ); 5) Kömürlerde bulunan kömür gazları. Gaz bileşimi, % hacim. CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12+B CO2 H2S N2 Urengoyskoe 96,00 0,09 0,01 0 0,01 0,49 - 3,40 Medvezhye 99,20 0,08 0,01 0,07 0,02 0,06 - 0,57 Yamburgskoye 95,20 0,0 4 0,01 0,00 0,01 0,30 - 4,00 Gazlinskoye 92,70 3,20 0,90 0,47 0,13 0,10 - 2,50 Astrahan 54,15 5,54 1,68 0,93 1,57 21,55 12,60 1,98 Orenburg 81,70 4,50 1,80 1,00 3,55 2,35 4,00 1,10 Karaçaganak 75,31 5,45 2,62 1,37 5,98 4,79 3,69 0,79 Şatlık 95,7 0 1,70 0,23 0,04 0,02 1,24 - 1,40 Tuymazin 41 ,00 21,00 17,40 6,80 4,60 0,10 2,00 7,10 Ishimbayskoe 42,40 12,00 20,50 7,20 3,10 1,00 2,80 11,00 Zhirnovskoe 82 ,00 6,00 3,00 3,50 1,00 5,00 - 1,50 Mykhanovskoe 30,10 20,20 23,60 10,60 4,80 1,50 2,40 6,80 Gaz sahası Gaz yoğunlaşması Petrol Gaz, gaz yoğunlaşması ve petrolden gelen gazlar ve Gaz alanları doymuş hidrokarbonların bir karışımıdır. Gaz ayrıca hidrokarbon olmayan bileşenler de içerir: nitrojen, karbondioksit, hidrojen sülfür, inert gazlar helyum, argon vb. Petrol gazı, önemli bir hidrokarbon hammadde kaynağıdır. Yakın zamana kadar, SSCB'de ilgili gaz esas olarak tarlalarda yakılıyor ve yalnızca kısmen yerel ihtiyaçlar için kullanılıyordu. Böylece, 1991 yılında sektör genelindeki 45,1 milyar m3 petrol gazı kaynağından 35 milyar m3 üretilmiş, 10 milyar m3'ten fazlası yakılmış ve yalnızca 7,4 milyar m3 gaz işleme ve sıkıştırma için sağlanmıştır. Şu anda, ayırmanın 1. aşamasının petrol gazı, tarlalarda elektrik üretmek için kullanılıyor, teknolojik amaçlar için yakıt olarak kullanılıyor (yağ ısıtma fırınları) veya gaz işleme tesisinde işlenmek üzere teslim ediliyor. Ağır hidrokarbonlar açısından en zengin ve dolayısıyla değerli bir kimyasal hammadde olan ayırmanın 2. aşamasından gelen gaz, yakılmaya devam ediyor. Gaz yoğuşma birikintileri, gaz halindeki hidrokarbonların derinliklerinde birikintilerdir; basınç düştüğünde sıvı bir hidrokarbon fazı açığa çıkar - yoğuşma (bir hidrokarbon karışımı - pentan ve daha yüksek metan homologları). Onlar. Sıcak su kuyusunun ürünleri gaz ve yoğuşma suyudur. Yağ deposu: sıvı (yağ) içinde çözünmüş gaz. Hidrokarbon deposu: sıkıştırılmış gazda çözünmüş sıvı (hidrokarbonlar). Bu alanların gazları %2-5 veya daha fazla sıvı hidrokarbon içerir. Çeşitli gaz yoğuşma birikintilerinin gazındaki yoğuşma içeriği büyük ölçüde değişir: 5-10 cm3/m3'ten (Rudki, Punginskoye) 300-500 cm3/m3'e (Russky Khutor, Vuktyl) ve hatta 1000 cm3/m3 veya daha fazlasına (Talalaevskoye) . Gaz endüstrisi ürünleri: 1. Doğal ve petrol gazları 2. Gaz halindeki saf hidrokarbonlar 3. Hidrokarbonların sıvı karışımları 4. Katı gaz işleme ürünleri FARKLI KÖKENLİ GAZLARIN KİMYASAL BİLEŞİMİNİN ÖZELLİKLERİ Tortu Etan, % Propan, % Bütanlar, % Spesifikasyonlar, % C – C C2 – C4 C2 – C4 2 4 Gaz 5'e kadar 80 - 100 1 - 15 1-5 G/K 5 – 15 60 - 80 15 - 35 5 - 15 YağG/K 30'a kadar 40 - 60 20 - 40 10 - 25 Yağ > 30 C2+B> C1 C3 > C2 C4 > C2 Gazların kimyasal bileşiminin ilave karakterizasyonu ve birikinti tipinin tahmini için çeşitli katsayılar kullanılır: “yağ içeriği” katsayısı – metan homologlarının toplamının metan içeriği C2+B / CH4; hidrokarbonlarla zenginleşme katsayısı, hidrokarbon toplamının nitrojene oranı – (CH4 + C2H6 + B) / N2; etanizasyon katsayısı – etanın propan C2H6/C3H8'e oranı: 0,3 – 1,5 petrol rezervuar gazı; 1–3 gaz petrol ve gaz yoğunlaşma birikintileri; 2–6 gaz gaz yoğunlaşması birikintisi; >5 gaz gaz deposu; Doğal gazların faydalı bileşenlerin içeriğine göre sınıflandırılması (V.I. Staroselsky) GAZLARIN HİDROKARBON OLMAYAN BİLEŞENLERİ Azot, doğal gazın en yaygın hidrokarbon olmayan bileşenidir. Ortalama N2 içeriği %8'i geçmez. Hidrojen sülfür – gaz kükürt kaynağı olarak hizmet eder. Doğal gazlardaki konsantrasyonu %0,01 – 25 arasındadır. Rusya'da kanıtlanmış toplam rezervleri 4 trilyon m3'ten fazla olan hidrojen sülfür içeren gaz yatakları. esas olarak Arkhangelsk, Orenburg, Astrakhan ve Perm bölgelerinde ve Başkurdistan'da bulunmaktadır. Karbon dioksit - genellikle içeriği hidrojen sülfit içeriğiyle ilişkilidir. Düşük kükürtlü ve kükürtsüz gazlarda CO2 konsantrasyonu %0,5'i geçmez, kükürtlü ve yüksek kükürtlü gazlarda ise %3-6,5'tir. İnert gazlar grubunda helyum endüstriyel değere sahiptir. Helyumun endüstriyel üretimi için, helyum içeriği hacimce en az %0,2 - 0,3 olan doğal gazlar ve petrol gazları kullanılır. Tortul dizideki argonun ana kaynağı 40K radyoaktif bozunumdur. Serbest gazlardaki argon konsantrasyonları %0,001 – 1,0 olup arka plan değerleri %0,01 – 0,02'dir. Maksimum argon ve helyum konsantrasyonları genellikle aynı birikintilerle ilişkilidir. Bu nedenle, yüksek argon konsantrasyonları helyum içeren gazlar için bir arama göstergesi görevi görebilir. Doğal gazlar endüstriyel konsantrasyonlarda cıva içerebilir. Cıva içeriği büyük ölçüde değişir: 1∙10 -8 ile 3∙10 3 g/m3 arasında, ancak her zaman atmosferdekinden daha yüksektir. Kükürt içeren bileşenlerin içeriğine bağlı olarak, yanıcı gazlar aşağıdakilere ayrılır: - özel kükürt giderme işlemine tabi olmayan, sırasıyla 20 ve 36 mg/m3'ten az hidrojen sülfür ve tiyol kükürt içeriğine sahip düşük kükürtlü gazlar; - geleneksel olarak düşük kükürt, kükürt ve yüksek kükürt olarak bölünmüş, sırasıyla 20 ve 36 mg/m3'ten fazla hidrojen sülfit ve tiyol kükürt içeren, kükürt bileşiklerinden zorunlu saflaştırmaya ve ikincisinin gaz kükürt halinde işlenmesine tabi olan kükürtlü. Hidrojen sülfür ve karbondioksit, nemli bir ortamda boruların ve ekipmanların iç korozyonuna katkıda bulunan ve gazın yakıt kalitesinin bozulmasına yol açan aşındırıcı gaz bileşenleridir. Bu nedenle yanıcı gazların taşınmasından ve işlenmesinden önce bu yabancı maddelerin uzaklaştırılması gerekir. PETROL FABRİKASI GAZLARI Yağ ısıtıldığında Yüksek sıcaklık ağır hidrokarbonlar, hafif hidrokarbonlar oluşturmak üzere ayrışır (çatlar). metan ve hidrojen. Parçalama işlemi sırasında (500 °C) elde edilen petrol rafinerisi gazları yaklaşık %30 metan ve %60 diğer hidrokarbonları içerir. Piroliz sırasında (700 °C) elde edilen petrol rafinerisi gazlarında, hidrokarbonların daha derin ayrışması nedeniyle metan içeriği %45'e çıkar. Petrol rafinasyon proseslerinde hidrokarbon gazlarının bileşimi, % Akaryakıtın basınç altında termal parçalanması yavaş Akışkan yatak Katalitik parçalama Benzin ham maddesinin pirolizi Normal mod Sert mod 0,2 0,4 1,5 2,5 16,0 8,5 5,5 - - СН4 - 2,5 4,5 12,5 6,0 29,3 - - - - С2Н4 1,8 17,0 21,5 20,0 8,0 5,0 9,5 24,5 21,0 24 ,5 С2Н6 - 16,0 32,5 26,5 11,0 34,4 5,0 12,5 27,0 34,0 C3H6 - 9,0 4,0 12,5 22,0 10,5 - - С3Н8 42,2 21,5 15,0 11,0 12,5 0,2 38,0 32,0 С4Н6 - - - - - 1,5 - - - - iso-С4Н8 - 4,5 2,2 5, 0 6,0 1,3 - - - - n-C4H8 - 9,8 4,4 5,0 14,0 1,2 - - - - iso-C4H10 16,0 5,0 7,0 0,7 14 ,0 - 19,0 11,0 n-C4H10 40 0,0 14,5 8,5 4,6 4,0 0,5 20,0 14,5 - 25,8 15,1 35,7 48,0 43 ,8 - - - - 1,0-3,5 7 7 12 12 23 1,8 0,8 H2 + CO2 Doymamış gazların toplamı Gaz verimi, hammadde yüzdesi 17 77 Dizel fraksiyonlarının hidro-işlenmesi Hidro-kraking ağır gaz yağı Birincil petrol rafinerisi Katalitik dönüştürme - Bileşenler Koklama - - 41,0 20,5 11,0 21,0 Gaz kullanımının yönü bileşimine bağlıdır. Bütilen ve izobütan bakımından zengin katalitik parçalayıcı gaz, - En iyi manzara katalitik alkilasyon üniteleri için hammaddeler. Hidrojen, reforme edici gazlardan veya daha kesin olarak, hacim oranı% 75-90 olan hidrojen içeren gazdan izole edilir. Hidrojen içeren gaz, hidrojenasyon işlemlerini gerçekleştirmek için kullanılır. Aşağıdaki hidrokarbon fraksiyonları (%90-96 saflık) gaz fraksiyonasyon ünitelerindeki (GFU) petrol rafinerisi gazlarından elde edilir: etan fraksiyonu - piroliz hammaddesi, soğutucu; propan fraksiyonu - piroliz hammaddesi, soğutucu akışkan, ev tipi sıvılaştırılmış gaz, artık ürünlerin asfalttan arındırılması sürecinde çözücü; izobütan fraksiyonu - sentetik kauçuğun alkilasyonu ve üretimi için hammadde; bütan fraksiyonu - piroliz için bir hammadde, sentetik kauçuk üretimi, sıvılaştırılmış ev gazının bir bileşeni, motor benzinine gerekli buhar basıncını vermek için bir katkı maddesi; izopentan fraksiyonu - yüksek oktanlı benzinin bir bileşeni olan izopren kauçuğunun üretimi için hammadde; pentan fraksiyonu izomerizasyon ve piroliz işlemleri için bir hammaddedir. Doymamış hidrokarbon içeren gazlardan aşağıdaki fraksiyonlar salınır: propan-propilen - polimer benzin, fenol ve aseton, sentetik deterjanlar, bütil alkollerin üretimi için hammaddeler; bütan-butilen - sentetik kauçuklar, yağ katkı maddeleri, metil etil keton, metil tert-butil eter (MTBE) üretiminde kullanılan alkilasyon ve polimerizasyon için hammadde. Yaklaşık 13 trilyon m3 gaz Sibirya'daki konvansiyonel olmayan gaz kaynaklarına aittir. Bunlar Kuzbass'taki metan yatakları. KÖMÜR GAZLARI Çeşitli derecelerdeki kömür, ana bileşeni metan olan gaz içerir. Bu gazın kökeni, orijinal bitki materyalinin dönüşümü ve ortaya çıkan kömürlerin daha fazla metamorfizması ile ilişkilidir. KÖMÜR GAZLARININ BİLEŞİMİ Kahverengi kömürler taşkömürüne, antrasite dönüştüğünde oksijen, hidrojen içeriği %3 - 1,5'e düşer ve diğer elementler ile karbon içeriği artar, antrasitlerde %99 ve üzerine çıkar. Bu karbon zenginleşmesi, jeolojik zaman içinde kaya katmanlarında yüksek sıcaklıklarda meydana gelen, hidrojen ve diğer elementler açısından daha zengin yan grupların ortadan kaldırılmasıyla ilişkilidir. Yan grupların ortadan kaldırılması, kömür maddesinden metan ve diğer gazların oluşmasına yol açar. Kömür maddesinin dönüşümünün ilk aşamalarında esas olarak karbondioksit açığa çıkar ve sonraki aşamalarda metan açığa çıkar. Gaz ayrışma bölgesi Kömür yataklarının gaz bölgelenmesi Farklı kömür yataklarındaki bu bölgelerin sınırlarının derinlikleri aynı değildir ve aşağıdakilere bağlıdır: jeolojik koşullar ve atmosferle gaz alışverişinin yoğunluğu. Bu bakımdan karakteristik olan, atmosferle gaz alışverişinin artık önemli bir rol oynamadığı metan bölgesinin üst sınırıdır. Bu sınırın üstünde ve yeryüzü bir gaz ayrışma bölgesi var. Bazı kömür içeren havzalarda metan zonunun üst sınırı 50-200 m derinlikte olup, bu sınırın çok daha derinlerde (600-800 m) olduğu bilinen alanlar vardır. Pechora havzasında çoğu alanda tam bir detanizasyon bölgesi yoktur. Zaten en üst katmanlarda kömür gazı gözle görülür miktarda metan içeriyor. Kömür gazları, yani kömürün metamorfizması sırasında oluşanlar, metan bölgesinin gazları olarak kabul edilmelidir. Serbest kömür gazları (kümeler) emilmiş (+ kapalı gözeneklerde) Kömür yataklarındaki gaz birikimlerindeki gazların bileşimi Gaz birikimlerinin açılma derinliği, m CH4 N2 CO2 TU Usinskoe 120 99,8 0,2 0 0 Vorgashorskoe 163 99,4 0,6 0 0 340 86,0 13,0 1,0 0 502 87,0 13,0 0 0 324 99,8 0 1,2 0 614 100,0 0 0 0 - 96,2 3,8 0 - 97,0 3, 0 0 350 69,0 31,0 0 0 440 83,4 16,6 0 0 Vorkutinskoye Niyashes yryaginskoye yatağı Donbass kömür damar gazlarındaki ağır hidrokarbonların içeriği Bileşenler C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 İçerik, % hacim. 0,10-8,52 0,05-2,90 0-1,40 0-0,64 0-0,43 Bileşenin oluşma sıklığı, örneklerin %'si 100,0 100,0 74,6 50,9 5,3 ACI KÖMÜRLERİN GAZ MUHAFAZASI Kömürlerin gaz içeriği, yani kömürün birim ağırlığı başına gaz miktarı . Yanıcı kömür kütlesinin gaz içeriğinin derinlikle artması (Donbass) Kömürün gözeneklerinde gaz serbest durumdadır, gazın çoğu kömür tarafından adsorbe edilir. Kömürün gaz içeriği şunlara bağlıdır: basınca, sıcaklığa, kömürün türüne veya metamorfizmasına. Gaz halindeki ana bileşenlerden nitrojen en az oranda emilir, metan daha fazla emilir ve karbondioksit daha da fazla emilir. Ağır hidrokarbonların, özellikle propan, bütan ve daha ağır olanların kömür tarafından soğurulması daha da yüksektir. DOĞAL GAZLARIN ÖZELLİKLERİ Doğal gazın özellikleri ve davranışı hakkında bilgi sahibi olmak, onun üretimi, işlenmesi ve taşınmasıyla ilgili sorunları rasyonel bir şekilde çözmemize olanak sağlar. En önemli soru doğalgazın bileşenlerinin hangi fazda bulunduğudur. Doğal gazların ve bileşenlerinin şu özelliklerini ele alalım: moleküler ağırlık; yoğunluk; viskozite; kalorifik değer; nem. KARIŞIMLARIN BİLEŞİMİNİ VE BUNLAR ARASINDAKİ İLİŞKİYİ İFADE ETME YOLLARI mi Kütle kesri - i-inci bileşenin kütlesi, cin sistemin toplam kütlesi ile ilgili: . mi i 1 Mol (mol) fraksiyonu - i-th bileşeninin mol sayısı, sistemdeki toplam mol sayısına bölünür: n N Mole - bir maddenin gram cinsinden miktarı, sayısal olarak moleküler ağırlığına eşittir. ben ben n. ni i 1 Mol sayısı, mi mi maddesinin kütlesinin, ni molekül ağırlığına bölünmesine eşittir. M i Mi: Sonra: N i gi M i 1 n i 1 , gi M gi gi n i 1 (i Vi) . (N i M i) i 1 i i Vi in n Hacim kesri, sistemdeki i'inci bileşenin hacminin sistemin toplam hacmine oranıdır: O halde: Ni M , vi vi Vi . n V i i 1 gi i 1 n i 1 gi i . Avogadro yasasına göre, aynı basınç ve sıcaklıkta, herhangi bir gazın 1 molü aynı hacmi kaplar: N.U. – 273 K ve 0,101 MPa – 22,414 l, S.U.'da. – 293 K ve 0,101 MPa – 24,055 l, dolayısıyla gaz karışımları için: vi N, hacimsel bileşim aynı zamanda molar bileşimdir. Bir gaz karışımının ortalama moleküler ağırlığı, bileşiminden hesaplanabilir: n M cm (уi M i), i 1 burada уi = vi veya Ni, bileşenin hacmi veya mol kesridir; n M cm i 1 (yi M i), 100 burada yi = vi veya Ni, karışımdaki bileşen içeriğinin yüzde cinsinden değeridir. Daha sonra bileşenin ağırlık oranı: g i yi M M Ayrıca: i . cm n M cm 1 n i 1 , gi M M cm i 1 n i (v i i) i 1 (v i i) M ben . 7.2.1 GAZLARIN YOĞUNLUĞU Katkı özelliği olarak bir gaz karışımının yoğunluğu, gazın bileşiminden ve her bir bileşenin yoğunluğundan hesaplanabilir: n cm (yi i), i 1 burada yi = Ni veya vi in bir birimin kesirleri; ρi gaz bileşeninin yoğunluğudur. Gaz bileşenlerinin yoğunluğu referans kitaplardan alınabilir veya molar hacim - 1 mol gazın hacmi aracılığıyla hesaplanabilir: Normal koşullar altında (N.U.): cm o M cm kg / m, 3 22, 4 Standart koşullar altında (S.U. ): cm M cm 24, 055, kg / m3 Bağıl gaz yoğunluğu, gaz kütlesinin aynı hacimdeki havanın kütlesine oranıdır: G V M G M V M G 28, 97 G 1, 293 G, 1, 205 burada 1.293 ve NU ve SL'de sırasıyla 1,205 hava yoğunluğu, kg/m3. 7.2.3 GAZLARIN VİSKOZİTESİ Bir sıvı veya gazın viskozitesi veya iç sürtünmesi, bir sıvı veya gazın, etki eden bir kuvvetin etkisi altında kaymasına karşı gösterdiği dirençte ortaya çıkan bir özelliktir.Kesme direnci, kesme kuvvetiyle orantılıdır ve kesme kuvvetiyle orantılı değildir. kesme kuvveti, katılarda olduğu gibi. hız Newton'un akış yasası, bir sıvıya (gaza) uygulanan teğetsel kuvvet ile sabit akışa karşı direnci ilişkilendirir: F μ S d dx d, dx hızın mesafeye göre türevine hız gradyanı denir; S, F kuvvetinin uygulandığı alandır.Kuvveti Newton denkleminden birim alan F S ile ilişkilendirerek teğetsel gerilimi elde ederiz: d dx, buradan d. dx Bu miktara viskozite katsayısı, iç sürtünme katsayısı, dinamik viskozite veya kısaca viskozite denir. GHS sisteminde dinamik viskozite birimi olarak bir denge (P) alınır. Poise, birbirinden 1 cm uzaklıkta bulunan ve birbirine göre hareket eden, 1 cm2 alana sahip iki katmanının karşılıklı hareketine 1 din'e eşit bir direnç kuvveti uygulayan bir sıvının dinamik viskozitesidir. 1 cm/sn hızla: dyne s g 1 denge cm ile 2 cm P. SI sisteminde dinamik viskozite birimi (n∙s)/m2 veya Pa∙s, mPa∙s boyutuna sahiptir. Bu birim bir dengeden 10 kat daha büyüktür. 1 P = 0,1 (n∙sn)/m2. ATMOSFERİK BASINÇTA GAZLARIN VİZKOZİTESİ Viskozite, cps 1- helyum, 2- hava, 3- nitrojen, 4- karbon dioksit, 5- hidrojen sülfit, 6- metan, 7- etilen, 8- etan, 9- propan, 10- izobutan , 11 - n-bütan, 12-n-pentan, 13-n-heksan, 14-n-heptan, 15-n-oktan, 16-n-nonan, 17-n-dekan Sıcaklık, °C Gaz halindeki parafinin viskozitesi atmosferik basınçta hidrokarbonlar moleküler ağırlığa bağlı Viskozite, cps Bağıl yoğunluk Molekül ağırlığı GAZLARIN YÜKSEK BASINÇLARDA VİSKOZİTESİ Viskozite, cps Metan viskozitesinin basınç ve sıcaklığa bağlılığı Basınç, Viskozite, cps Etilen viskozitesinin basınç ve sıcaklığa bağlılığı Basınç, atm Viskozite , ppz Etan viskozitesinin sıcaklığa ve basınca bağlılığı Sıcaklık, °C Viskozite, cps Propan viskozitesinin sıcaklığa ve basınca bağlılığı Sıcaklık, °C Viskozite, cps DOĞAL GAZIN VİSKOZİTESİ a b Bağıl yoğunluk: a – 0,6; b-0,7; c-0,8; g – 1,0 v Sıcaklık, K g ATMOSFERİK BASINÇTA VİSKOZİTE HESAPLANMASI Analitik formda, bireysel gazların ve buharların viskozitesinin sıcaklığa (atmosfer basıncında) bağımlılığı Sutherland tarafından kurulmuştur: o 273 C T T C 273 3 2, - gaz viskozitesi belirli bir T sıcaklığında; o aynı gazın 0 K'deki viskozitesidir; T - mutlak gaz sıcaklığı; C, gazın özelliklerine bağlı bir sabittir: CCH4 = 170; CC2H6 = 280; CC3H8 = 318; ССО2 = 240; СN2 = 110; СВзд = 124. Bir gaz karışımının viskozitesi, katkı özelliğine sahip değildir. Bir gaz karışımının (doğal gaz, petrol gazı) atmosferik basınçtaki viskozitesi, bileşen bileşimi biliniyorsa hesaplanabilir: n i cm Ni M i 1, n N i i M i i 1 cm - gaz karışımının viskozitesi; i - i-th bileşeninin viskozitesi; Ni, i'inci bileşenin molar kesridir; Mi, i'inci bileşenin molar kütlesidir. YÜKSEK BASINÇTA VİZKOZİTE HESAPLANMASI Viskozite oranı, / atm Yüksek basınçtaki viskozitenin atmosferik basınçtaki viskoziteye oranı, atm Sözde indirgenmiş sıcaklık, Tr Tr T Tc, pr p pc, indirgenmiş basıncın ve indirgenmiş sıcaklığın bir fonksiyonudur: burada Tr , pr - sözde azaltılmış sıcaklık ve gaz karışımının basıncı, T, p ve Tc, pc - sırasıyla sıcaklık ve basınçların çalışma ve sözde kritik değerleri. KRİTİK VE AZALTILMIŞ BASINÇLAR VE SICAKLIKLAR Herhangi bir değerdeki basıncın etkisi altında bir gazın sıvıya dönüştürülemeyeceği kritik sıcaklığın adlandırılması gelenekseldir. Bir gazı kritik bir sıcaklıkta sıvılaştırmak için gereken basınca kritik denir. Bir gaz karışımı için kritik basınç ve sıcaklık aşağıdaki formüller kullanılarak belirlenebilir: Doğal gaz bileşenlerinin bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri Parametre Metan Etan Propan Molek. kütle 16 30 44 Tcr, K 190,55 305,43 369,82 Tcr, kgf/cm2 46,95 49,76 43,33 0,6679 1,263 1,872 1,0484 0,8720 0,7649 13264 11916 12399 1 1321 12032 11051 HC'de Yoğunluk, kg/m3 SG'de Viskozite, 10-6, Pa∙s Isı 1 atm ve 15 oC'de yanma, kcal/kg GAZLARIN KROMATOGRAFİ YÖNTEMİYLE ANALİZİ Gazların, sıvıların ve katıların karmaşık karışımlarını ayırmak ve analiz etmek için etkili bir yöntem olan gaz kromatografisi, geçen yüzyılın 50'li yıllarında geniş bir kabul görmüş ve sürekli olarak kullanılmaya başlanmıştır. o zamandan beri gelişiyor ve gelişiyor. "Kromatografi" terimi Yunanca kromatos - renk, renk ve grapho - yazma, tanımlama kelimelerinden gelir. Kromatografinin herhangi bir türü, bir madde karışımını ayırmak için, bileşenlerin biri sabit diğeri hareketli olan iki karışmayan faz arasında tekrar tekrar tekrarlanan yeniden dağıtma işlemine dayanan dinamik bir yöntem olarak tanımlanabilir: sabit faz katı bir adsorbandır. veya katı bir taşıyıcının yüzeyine uygulanan bir sıvı veya sıvı içindeki adsorbanın bir süspansiyonu. Hareketli faz (gaz veya sıvı) sabit faz tabakası boyunca akar. Gaz kromatografik analizinin şematik diyagramı Sabit bir faz içeren bir kromatografik kolona sürekli olarak bir inert gaz beslenir ve analiz edilen bileşen karışımının (örneğin A, B ve C) bir numunesi, kolona girmeden önce bu taşıyıcı gaza verilir. Sabit faz katmanı boyunca hareket ederken soğurma veya çözünürlükteki spesifik farklılıklar nedeniyle bileşenler bölgeler halinde gruplandırılır. Kolondan çıkışta, gaz akışının herhangi bir fiziksel özelliğinde zaman içinde bir değişiklik kaydedilirse, çıkış kromatografik eğrisi - kromatogram - bir dizi tepe noktası şeklinde kaydedilecektir. Kromatogram Numunenin verildiği andan zirve noktasının kaydedildiği ana kadar sayılan bileşenlerin salım süreleri, analiz edilen maddelerin niteliksel bir özelliğini sağlar. Kromatografik piklerin alanlarının (veya yüksekliklerinin) karşılaştırılması, niceliksel tespitlerin yüksek doğrulukla gerçekleştirilmesine olanak tanır. Bir gaz kromatografisinin şematik diyagramı 1 - gaz hazırlama sistemi; 2 - dozaj cihazı; 3 - sütun; 4 - dedektör; 5 - termostat; 6 - dedektör güç kaynağı; 7 amplifikatör; 8 - kaydedici; 9 - entegratör veya dedektör sinyal işleme sistemi; Kromatograf modu parametreleri için 10 metre (gaz akış hızları, sıcaklıklar, dedektörlere elektrik güç kaynağı). Gaz işlevsel bağlantıları çift çizgiyle, elektrik bağlantıları tek çizgiyle gösterilir, termostatik elemanlar noktalı çerçeveyle çevrelenmiştir. Uygulamada, termal iletkenlik detektörü en büyük önemi kazanmıştır ve bu güne kadar hala yaygın olarak kullanılmaktadır. Taşıyıcı gaz akışındaki örnek bileşenleri tespit etmek için taşıyıcı gaz ile bileşen arasındaki termal iletkenlik farkını kullanır. Termal iletkenlik dedektörlü bir kromatografın şematik diyagramı Kromatograflar “Kristall”, “Kristallux-4000M” Doğal yanıcı gazın kromatogramı

RUSYA FEDERASYONU EĞİTİM VE BİLİM BAKANLIĞI Rusça Devlet Üniversitesi Petrol ve gazın adı. ONLARA. Gubkina __________________________________________________ R.Z. Safieva Petrol dağınık sistemleri: bileşim ve özellikler (bölüm 1) Lisans derecesi alanında 553600 PETROL VE GAZ İŞİ ve lisansüstü eğitim alanında öğrencilere öğretim yardımı olarak Yüksek Petrol ve Gaz Eğitimi Eğitim ve Metodoloji Dairesi tarafından onaylanmıştır 650700 PETROL VE GAZ İŞİ. Moskova 2004 2 BBK UDC 665.6 R.Z. Safieva. Petrol ve gaz kimyası. Petrolle dağılmış sistemler: bileşim ve özellikler (bölüm 1). Öğretici. M.: Rusya Devlet Petrol ve Gaz Üniversitesi'nin adı. I.M.Gubkina. 2004. “Petrol ve Gaz Kimyası” dersinin ders kitabı ders materyalinin ana konularını özetlemekte, teorik materyali pekiştirmek için test soruları ve görevler sunmaktadır. Bu kılavuz, genel mesleki disiplinler döngüsünde (OPD.12) devlet eğitim standardına uygun olarak, 553600 Petrol ve Gaz İşletmesi lisans derecesinde “Petrol ve Gaz Kimyası” dersini ve 650700 lisansüstü uzmanını okuyan öğrenciler için tasarlanmıştır. Petrol ve Gaz İşi. Kılavuzun, Petrol ve Gaz Sahası Geliştirme Fakültesi (FREGM) ve Boru Hattı Taşıma Sistemleri Tasarım, İnşaat ve İşletme Fakültesi (FPS ve ESTT) öğrencileri için disiplinlerarası devlet sınavına hazırlanmak için kullanılması tavsiye edilir. 3 İÇİNDEKİLER Sayfası Giriş 5 Bölüm 1. YAĞLI SİSTEMLER HAKKINDA KISA BİLGİ 10 1.1. Hidrokarbon hammaddelerine ilişkin genel veriler 10 1.2. Kuyudan rafineriye giden yolda petrollerin bileşimi ve bazı özellikleri hakkında kısa bilgi 19 1.3. Petrol rafinasyonu için çeşitli seçenekler 23 1.4. Petrol sistemleri çalışmasına yönelik temel metodolojik yaklaşımlar 28 Test soruları ve görevleri 31 Bölüm 2. PETROL HİDROKARBONLARI. 33 2.1. Alkanlar ve sikloalkanlar. 34 petrolün jeokimyasal sınıflandırması 2.2. Alkenler 49 2.3. Arenalar 53 Test soruları ve görevleri 60 Bölüm 3. HETEROORGANİK YAĞ BİLEŞİKLERİ 63 3.1. Oksijen içeren bileşikler 63 3.2. Kükürt içeren bileşikler 65 3.3. Azot içeren bileşikler 68 3.4. Reçine-asfalten maddeleri. 69 hidrokarbon bazlı mineralin sınıflandırılması 3.5. Mikro elementler 76 Test soruları ve görevleri 77 Bölüm 4. YAĞ DAĞITIMLI SİSTEMLER. 79 4 4.1. KDV sınıflandırması 79 4.2 KDV istikrarı 92 4.3. KDV'nin reolojik özellikleri 94 Test soruları ve görevleri: 104 Sonuç 106 Literatür 107 Ekler 108 5 Giriş Öğrenci doldurulması gereken bir kap değil, yakılması gereken bir meşaledir. L. Artsimovich Gelecekteki petrol uzmanlarının her aşamada ilgi odağı: kuyudan benzin istasyonuna kadar hidrokarbon sistemleri (petrol, gaz ve bunların işlenmiş ürünleri). İlgili fakültelerdeki genel ve özel disiplinler çerçevesinde, jeofizik araştırma, kuyuların sondajı ve geliştirilmesi, petrolün üretimi, hazırlanması ve taşınması sırasında ve ayrıca petrol üretimi sırasında ortaya çıkan çeşitli olayları inceleyen çeşitli uzmanlık öğrencileri Petrol ürünlerinin rafinasyonu ve kullanımı, hidrokarbon sistemlerinin bileşimi ve fizik-kimyasal özelliklerinin yanı sıra araştırma ve düzenleme yöntemleri hakkında bilgiye ihtiyaç duyar. Bu nedenle “Petrol ve Gaz Kimyası” dersi ders kitabının ilk bölümünde, petrolle dağılmış sistemler (ODS) olarak kabul edilen hidrokarbon sistemlerinin bileşimi ve temel özellikleri hakkında bilgi verilmektedir. Kılavuzun ikinci kısmı KDV'nin özelliklerinin araştırılması ve düzenlenmesine ilişkin modern yöntemlere ayrılacaktır. Organik kimyada uzmanlaşan ve çok bileşenli sistemleri ayırmaya yönelik temel analitik tekniklere aşina olan kimya öğrencilerinin, kimyasal dönüşümler bazı hidrokarbon bileşiklerini diğerlerine göre, diğer uzmanlık öğrencileriyle karşılaştırıldığında, “Petrol ve Gaz Kimyası” disiplinini çalışmaya daha hazırlıklıdırlar. Bu disiplin ilk olarak kimya öğrencilerinin dikkatine 70 yıldan daha uzun bir süre önce çekilmiştir. 20'li yılların sonlarında - 30'lu yılların başında "Petrol ve Gaz Kimyası" kursu. Profesör (daha sonra dünyaca ünlü akademisyen) Sergei Semenovich Nametkin, Moskova Madencilik Akademisi'nin duvarları içinde okumaya başladı. 1932 yılında kaleminden aynı isimle bir kitap yayımlandı. Şöyle yazdı: "Petrol kimyası, çok çeşitli teorik ve pratik içerikli problemlere sahip, uygulamalı kimyanın özel bir dalıdır." Petrol kimyasının bir bilim olarak ortaya çıkışı D.I. Mendeleeva, N.D. Zelinsky, V.V. Markovnikova, K.V. Kharichkova, V.N. Ipatieva, A.A. Letny, L. G. Gurvich ve diğer bilim adamları. Petrol endüstrisinin mevcut gelişim aşamasının, “Petrol ve Gaz Kimyası” dersinde incelenen konularla doğrudan ilgili olan bazı özelliklerini kısaca açıklayalım. Petrol ve gaz arama jeokimyasında, kayalardaki petrol ve gaz gösterilerini incelemek için fiziksel ve kimyasal yöntemler (spektral, termal, kromatografik vb.) yaygın olarak kullanılmaktadır. Geçen yüzyılın sonundan günümüze kadar, olası bir petrol ve gaz hidrokarbon kaynağı olan kerojenin (çeşitli türlerdeki organik madde) petrol ve gaz oluşumunun termal laboratuvar modellemesi üzerine çok sayıda deney durmadı. Kayaların hidrokarbon üretme yeteneğini değerlendirmek için termal analiz ve kromatografiyi birleştiren karmaşık Rock-Eval yöntemi önerildi. Bu yöntem bugün dünya çapındaki jeokimya laboratuvarlarında kerojenin organik maddesinin dönüşümüne ilişkin çalışmalarda temel yöntemdir. Petrol ve Gaz Sahası Geliştirme Fakültesi'nde (FREGM) uzun süredir öğretilen "Rezervuar Fiziği" disiplininin, "Petrol Kimyası" disiplini incelenmeden, tanımı gereği, öğrencilerin algısının tam bir resmini oluşturamayacağını belirtelim. Petrol taşıyan rezervuar adı verilen tek bir sistemde fiziksel ve kimyasal süreçlerin birleşimi. Bu öncelikle aşağıdaki gibi işlemler için geçerlidir: rezervuarda artık petrol oluşumu; yağların yapısal, mekanik ve reolojik özelliklerinin ortaya konulması; Petrol bileşiminin kayanın ıslanabilirliği üzerindeki etkisi, bir oluşumun kimyasal reaktiflerle işlenmesi sırasında fazlar arası özelliklerdeki değişiklikler vb. Bu fenomeni anlamak, özellikle petrol üretimi alanındaki gelecekteki 7 uzman için önemlidir; burada yoğun kuyu geliştirme sonrasında, çeşitli kimyasal reaktiflerin kullanımı da dahil olmak üzere kuyu üretimini artırmak için fiziksel ve kimyasal yöntemlerin aktif olarak kullanıldığı bir dönem başlamıştır. Ayrıca yeni petrol ve gaz sahalarının geliştirilmesine yönelik projeler hazırlanırken güvenlik hususları da ayrılmaz bir öneme sahiptir. çevre olası petrol kirliliğinden. Aynı zamanda, olası acil durumlarda risklerin değerlendirilmesinin ve bu tür kazaların sonuçlarını ortadan kaldıracak önlemlerin temeli, petrolün su ve toprakla etkileşiminin fiziksel ve kimyasal yasalarının bilgisidir. Petrol taşımacılığı alanında, çözümü petrol kimyasının temelleri hakkında bilgi gerektiren çeşitli problemler bulunmaktadır. Bazı sorunlar, Transneft boru hattı taşıma sisteminde, kalitelerine bakılmaksızın çeşitli yağların tek bir akışta pompalanmasıyla ilgilidir ve bu da doğal olarak yüksek kaliteli petrol tedarik eden şirketler için kayıplara neden olur. Bu nedenle, Petrol Kalite Bankası'nın oluşturulması için devlet düzeyinde bir görev belirleniyor. Diğer sorunlar petrol ve petrol ürünlerinin pompalanmasıyla ilişkilidir. Taşımalarını yoğunlaştırmak için, dalga teknolojilerinin ve kimyasal reaktiflerin - depresanlar (yüksek oranda katılaşmış yağların akma noktasını düşüren maddeler), türbülans önleyici katkı maddelerinin kullanımını içeren entegre bir fiziksel ve kimyasal yaklaşım kullanılmaktadır. Petrol rafinasyonunda, yeni nesil fiziko-kimyasal teknolojilerde uzmanlaşılarak petrol rafinasyonunun yoğunlaşmasına katkıda bulunulmaktadır. Kullandıkları petrol ürünlerinin uygulama alanında modern yöntemler bunların fiziksel, kimyasal ve operasyonel özelliklerinin analiz edilmesi ve aynı zamanda daha sıkı çevre gerekliliklerini ve modern teknolojiyi karşılayan yeni petrol ürünleri geliştirilmesi. Petrol zincirinin çeşitli aşamalarında ortaya çıkan fiziksel ve kimyasal sorunlara pratik çözümler bulma yeteneği teorik 8 bilgiye dayanmaktadır. Bu tür bilgiler ise “Petrol ve Gaz Kimyası” dersinde elde edilebilir. Petrol ve gaz üniversitelerinin kimya dışı fakültelerinin öğrencilerinin “Fiziksel ve kolloidal kimya” disiplinini inceledikten sonra bu dersin okunmasını müfredatlarına dahil etmek gerekecektir. Petrol endüstrisindeki işgücü piyasasında, her şeyden önce, yalnızca kendi özel alanında değil, aynı zamanda ilgili konularda geniş bir bakış açısına sahip olan, konuların özüne ilişkin bilgisiyle öne çıkan bir uzmanın talep edileceğini belirtelim. Petrol işinin dalları. Bu, özellikle üniversite mezunlarının petrol şirketlerinde çalışmak üzere işe alınması deneyimiyle kanıtlanmaktadır. Bugün kimya bilgisinin temellerini ilgili müfredata uygun olarak kavrayan kimya dışı uzmanlık öğrencileri, üçüncü yarıyılda “Petrol ve Gaz Kimyası” disiplinini incelemek için de gerçek bir fırsata sahipler. Dersin her bölümü aşağıdaki şemaya göre yapılandırılmıştır: organik, fiziksel ve koloidal kimya alanından iyi bilinen kısa bilgilerin sunulmasından, petrol sistemlerinde meydana gelen çeşitli olayların özünün aydınlatılmasına kadar. Bölümün sonunda, öğrencilerin bağımsız hazırlık sırasında sunulan materyalin özünü anlamalarına olanak tanıyan en önemli soruların bir listesi ve kimyasal düşüncenin gelişimine katkıda bulunan standart problemler ve artan karmaşıklık düzeyindeki problemler verilmektedir. çözüm için sunulmaktadır (yıldız işaretiyle işaretlenmiştir). Petrolle ilgili kimyasal bilginin, yalnızca ilk bakışta kimyadan uzak olan petrol işinin dallarına yaygın bir şekilde nüfuz etmesiyle bağlantılı olarak, "Petrol ve Gaz Kimyası" disiplini, öğrenciler tarafından alınan disiplinlerin ayrılmaz bir parçası haline geldi. devlet statüsünde disiplinler arası sınav çerçevesinde bir dizi fakültenin (FRNGM, FPS ve ESTT). Bu kılavuz aynı zamanda öğrencilerin disiplinler arası sınava kendilerini hazırlaması için de tasarlanmıştır. Öğrenciler ayrıca bu disiplinle ilgili gerekli bilgileri (testlere hazırlık soruları, pratik dersler ve testler; ders materyali için diyagramlar ve resimler) bölümün web sitesindeki e-posta adresindeki “eğitimsel ve metodolojik çalışma” bölümünde bulabilirler: www.him .gubkin .ru. Herhangi bir sorunuz veya öneriniz varsa lütfen bu eğitimin yazarıyla e-posta yoluyla iletişime geçin: [e-posta korumalı] . “Petrol ve Gaz Kimyası” dersi, kurucusu Akademisyen S.S. Nametkin. Bölümümüz bazında 17 Nisan 2003 tarihinde açılan eğitim ve öğretim müzesine onun adı verilmiştir. Bu müzenin oluşturulmasının amacı aynı zamanda petrol kimyası alanında çalışan bilim adamlarına tarihi saygı duruşunda bulunmaktı. Onların çalışmaları sayesinde bu disiplinin günümüzdeki sunumunun başlangıç noktası olan bilgi düzeyi oluşmuştur. Üstelik bu müze bir sergi koleksiyonu değil, bir tür faaliyet gösteren eğitim ve bilim laboratuvarıdır. Müze-laboratuvarın sergilenmesi, dünyanın çeşitli bölgelerinden hidrokarbon hammaddelerinin örneklerini sunuyor. Sürekli güncellenen bu fuarın yukarıda adı geçen gerçek Petrol Kalite Bankası'nın oluşması açısından önemini vurgulayalım. Departman bir dizi ticari şirketle aktif olarak işbirliği yapmaktadır: Himeko-GANG, Laverna Şirketler Grubu, Lumex. İşbirliği biçimleri çeşitlidir: petrol kimyası üzerine laboratuvar ekipmanı ve kimyasal reaktifler içeren bir atölye çalışması sağlamak, geçici kullanım için araçlar sağlamak, bilgi desteği, şirketlerin bilimsel laboratuvarlarında eğitim oturumları düzenlemek vb. Bölüm, eğitim sürecinin modern organizasyonuna büyük önem veren ve petrol endüstrisi için yüksek nitelikli personel yetiştirme alanında karşılıklı işbirliği olanaklarını gören bu şirketlerin yönetimine ve ekiplerine büyük şükranlarını sunar. 10 1. BÖLÜM PETROL SİSTEMLERİ HAKKINDA KISA BİLGİ Önce gerçekleri alırsınız, sonra istediğiniz gibi değiştirirsiniz. M. Twain Petrol kimyası çalışmasının konusu, güneş enerjisi, rüzgar enerjisi ve bitki materyalleri gibi yenilenebilir olanların aksine, yenilenemeyen enerji kaynaklarıyla ilgili çeşitli hidrokarbon hammaddeleridir. Bu eşsiz doğal nesnelerin (yağlar ve diğer hidrokarbon sistemleri) bileşimini ve fizikokimyasal özelliklerini incelemeden önce, incelenen konuyla ilgili diğer bilgi alanlarından gelen fikirlere hızlı bir şekilde aşina olalım. 1.1. Hidrokarbon hammaddelerine ilişkin genel veriler Petrolden ilk bahsedilenlerin ve kullanımının tarihine kısa bir bakış. Petrol, insanlık tarafından M.Ö. 4 bin yıldan fazla bir süredir bilinmektedir. Zaten eski el yazmalarında sonsuz ateşler ve ateşe tapanların tapınakları anlatılmaktadır (şimdi bildiğimiz gibi, petrol gazının yüzeye çıktığı yerlerde). Kuyulardan su yerine sıcak taşlarla temas ettiğinde tutuşan bir sıvı çıkarıldı ve bu olaya mistik bir nitelik verildi. Görünüşe göre Doğu'da bilinen ateşle arınma geleneği bu olguyla bağlantılı. Petrol askeri amaçlarla kullanıldı. Gemilerin yanmasına neden olan petrol, kükürt ve güherçile karışımına Yunan ateşi (antik çağın napalmı) deniyordu. Petrol, yolların, su kemerlerinin ve diğer yapıların yapımında bağlayıcı ve su yalıtım malzemesi olarak kullanıldı. Petrol uzun zamandır tıbbi amaçlarla (yaraları iyileştirmek için) ve evleri aydınlatmak için kullanılıyor. Günümüzde hastaların Naftalan yağıyla tedavi edildiği Naftalan beldesi (Azerbaycan) ünlüdür.

Petrol kimyasının temelleri_Ders notları. Kitap: “Petrol ve gaz kimyası. Ders Kitabı Petrol ve gaz kimyasını çalışmanın amacı

“Petrol ve Gaz Kimyası” dersi için V. R. Zailalova ders kitabı

giriiş

Hidrokarbon bileşikleri

Şifre kurtarma