Neft uglevodorodlari: tarkibiy qismlari, tarkibi, tuzilishi

2024 Muallif: Angel Austin | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-11 11:02

Uglevodorodlar har qanday neftning eng muhim tarkibiy qismidir. Turli turdagi neftlarda tabiiy uglevodorodlarning konsentratsiyasi bir xil emas: 100 dan (gaz kondensati) 30% gacha. Oʻrtacha uglevodorodlar ushbu yoqilgʻi massasining 70% ni tashkil qiladi.

Neftdagi uglevodorodlar

Moylar tarkibida oʻziga xos tuzilishga ega 700 ga yaqin uglevodorodlar aniqlangan. Ularning barchasi tarkibi va tuzilishi jihatidan xilma-xildir, lekin ayni paytda ular qadimgi bakteriyalar, suv o'tlari va yuqori o'simliklarning lipidlari asosini tashkil etuvchi moddalarning tarkibi va tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni saqlaydi.

Neftning uglevodorod tarkibiga quyidagilar kiradi:

1. Parafinlar.
2. Naftenlar (sikloalkanlar).
3. Aromatik uglevodorodlar (arenlar).

Alkanlar (alifatik to'yingan uglevodorodlar)

Alkanlar har qanday neftning eng muhim va yaxshi oʻrganilgan uglevodorodlaridir. Neft tarkibiga C₁ dan C₁₀₀ gacha bo'lgan uglevodorod alkanlari kiradi. Ularning soni 20 dan 60% gacha va moy turiga bog'liq. Molekulyar sifatidamassa ulushi, alkanlarning konsentratsiyasi barcha turlarda kamayadi.

Agar neftda turli tuzilishdagi siklik uglevodorodlar bir xil darajada keng tarqalgan boʻlsa, alkanlar orasida odatda maʼlum strukturadagi tuzilmalar ustunlik qiladi. Bundan tashqari, struktura, qoida tariqasida, molekulyar og'irlikka bog'liq emas. Bu shuni anglatadiki, har xil turdagi moylarda alkanlarning ma'lum homologik qatorlari mavjud: normal tuzilishdagi alkanlar, metil guruhining turli pozitsiyalari bilan monometil o'rnini bosuvchi alkanlar, kamroq - di- va trimetil o'rnini bosuvchi alkanlar, shuningdek, tetrametilalkanlar. izoprenoid turi. Xarakterli tuzilishga ega alkanlar neft alkanlarining umumiy massasining deyarli 90% ni tashkil qiladi. Bu fakt turli neft fraksiyalaridagi alkanlarni, jumladan, yuqori qaynaydigan fraksiyalarni yaxshi o‘rganish imkonini beradi.

Turli fraksiyali alkanlar

50 dan 150 °C gacha bo'lgan haroratlarda I fraktsiya ajralib chiqadi, bu uglerod atomlari soni 5 dan 11 gacha bo'lgan alkanlarni o'z ichiga oladi. Alkanlarning izomerlari bor:

• pentan - 3;
• geksan – 5;
• geptan – 9;
• oktan - 18;
• nonan - 35;
• Dekan – 75;
• undekan – 159.

Shuning uchun I fraktsiya nazariy jihatdan 300 ga yaqin uglevodorodlarni o'z ichiga olishi mumkin. Albatta, barcha izomerlar neftda mavjud emas, lekin ularning soni ko'p.

Rasmda Surgut konidan olingan C₅ – C₁₁ alkanlarning xromatogrammasi ko'rsatilgan, bu erda har bir cho'qqi ma'lum bir moddaga to'g'ri keladi..

200-430 °S haroratda S₁₂ – S₂₇ tarkibidagi II fraktsiyali alkanlar ajratiladi. Rasmda ko'rsatilganII fraksiyadagi alkanlarning xromatogrammasi. Xromatogrammada normal va monometil almashtirilgan alkanlarning cho'qqilari ko'rsatilgan. Raqamlar o'rinbosarlarning o'rnini bildiradi.

430°C haroratda III fraktsiyali alkanlar S₂₈ – S₄₀.

Izoprenoid alkanlar

Izoprenoid alkanlarga metil guruhlari muntazam almashinadigan tarmoqlangan uglevodorodlar kiradi. Masalan, 2, 6, 10, 14-tetrametilpentadekan yoki 2, 6, 10-trimetilgeksadekan. Izoprenoid alkanlar va to'g'ri zanjirli alkanlar biologik neft xom ashyosining asosiy qismini tashkil qiladi. Albatta, izoprenoid uglevodorodlar uchun yana ko'p variantlar mavjud.

Izoprenoidlar homologiya va muvozanatsizlik bilan ajralib turadi, ya'ni turli moylar bu birikmalarning o'ziga xos to'plamiga ega. Gomologiya yuqori molekulyar og'irlikdagi manbalarni yo'q qilish natijasidir. Izoprenoid alkanlarda har qanday gomologlar konsentratsiyasidagi "bo'shliqlar" aniqlanishi mumkin. Bu metil o'rnini bosuvchi moddalar joylashgan joyda ularning zanjirini (bu gomologning shakllanishi) buzishning mumkin emasligi oqibatidir. Bu xususiyat izoprenoid hosil bo'lish manbalarini aniqlash uchun ishlatiladi.

Sikloalkanlar (naftenlar)

Naftenlar neftning toʻyingan siklik uglevodorodlari. Ko'pgina moylarda ular uglevodorodlarning boshqa sinflariga nisbatan ustunlik qiladi. Ularning tarkibi 25 dan 75% gacha o'zgarishi mumkin. Barcha fraktsiyalarda topilgan. Fraksiyaning og'irlashishi bilan ularning tarkibi ortadi. Naftenlar miqdori bilan ajralib turadimolekuladagi tsikllar. Naftenlar ikki guruhga bo'linadi: mono- va polisiklik. Monotsiklik besh va olti a'zodan iborat. Politsiklik halqalar besh va olti a'zoli halqalarni o'z ichiga olishi mumkin.

Kam qaynaydigan fraksiyalarda asosan siklogeksan va siklopentanning alkil hosilalari, benzin fraktsiyalarida esa metil hosilalari mavjud.

Poliksiklik naftenlar asosan 300 °C dan yuqori haroratlarda qaynab ketadigan neft fraksiyalarida uchraydi va ularning 400-550 °C fraksiyalardagi miqdori 70-80% ga etadi.

Aromatik uglevodorodlar (arenlar)

Ular ikki guruhga bo'lingan:

1. Tarkibida faqat aromatik halqalar va alkil oʻrnini bosuvchi moddalar boʻlgan alkilaromatik uglevodorodlar. Bularga alkilbenzollar, alkilnaftalinlar, alkilfenantrenlar, alkilxrizeplar va alkilpisenlar kiradi.
2. Aromatik (toʻyinmagan) va naftenik (cheklovchi) halqalarni oʻz ichiga olgan aralash turdagi uglevodorodlar. Ular orasida ajralib turadi:

• monoaromatik uglevodorodlar - indanlar, di-, tri- va tetranaftenobenzollar;
• diaromatik uglevodorodlar - mono- va dinaftenonaftalinlar;
• uch yoki undan ortiq aromatik halqali uglevodorodlar - naftenofenantrenlar.

Neftning uglevodorod tarkibining texnik ahamiyati

Moddalarning tarkibi moy sifatiga sezilarli ta'sir qiladi.

1. Parafinlar:

• Oddiy parafinlar (tarmoqlanmagan) past oktan soniga va yuqori quyilish nuqtalariga ega. Shuning uchun, inqayta ishlash jarayonida ular boshqa guruhlarning uglevodorodlariga aylanadi.
• Izoparafinlar (tarmoqlangan) yuqori oktan soniga ega, ya'ni yuqori zarbaga qarshi xususiyatlarga ega (izooktan - oktan soni 100 ga teng bo'lgan mos yozuvlar birikmasi), shuningdek oddiy parafinlarga nisbatan past quyilish nuqtalari.

2. Naftenlar (sikloparafinlar) izoparafinlar bilan birga dizel yoqilg'isi va moylash moylari sifatiga ijobiy ta'sir ko'rsatadi. Ularning og'ir benzin fraktsiyasidagi yuqori miqdori mahsulotlarning yuqori rentabelligiga va yuqori oktanli soniga olib keladi.

3. Aromatik uglevodorodlar yoqilg'ining ekologik xususiyatlarini yomonlashtiradi, lekin yuqori oktan soniga ega. Shuning uchun neftni qayta ishlash jarayonida uglevodorodlarning boshqa guruhlari aromatiklarga aylanadi, lekin yoqilg'i tarkibidagi ularning miqdori, birinchi navbatda, benzol qat'iy tartibga solinadi.

Neftning uglevodorod tarkibini oʻrganish usullari

Texnik maqsadlarda neft tarkibini undagi uglevodorodlarning ma'lum sinflari tarkibiga qarab aniqlash kifoya. Neftning fraksiyonel tarkibi neftni qayta ishlash yo'nalishini tanlashda muhim ahamiyatga ega.

Moyning guruh tarkibini aniqlash uchun turli usullardan foydalaniladi:

• Kimyoviy deganda reagentning ma'lum bir sinfdagi uglevodorodlar (alkenlar yoki arenlar) bilan o'zaro ta'sirini (nitrlash yoki sulfonlanish) amalga oshiradigan kimyoviy vositalar. Reaksiya natijasida hosil bo'ladigan mahsulotlarning hajmini yoki miqdorini o'zgartirish orqali uglevodorodlarning belgilangan sinfining tarkibi aniqlanadi.
• Fizik-kimyoviy ekstraktsiya va adsorbsiyani o'z ichiga oladi. Arenalar shu tarzda olinadioltingugurt dioksidi, anilin yoki dimetil sulfat, so'ngra bu uglevodorodlarning silikagelda adsorbsiyasi.
• Fizika optik xususiyatlarni aniqlashni oʻz ichiga oladi.
• Birlashtirilgan - eng aniq va eng keng tarqalgan. Har qanday ikkita usulni birlashtiring. Masalan, arenlarni kimyoviy yoki fizik-kimyoviy usullar bilan olib tashlash va ularni olib tashlashdan oldin va keyin neftning fizik xususiyatlarini o'lchash.

Ilmiy maqsadlarda neftda qaysi uglevodorodlar mavjudligini yoki ustunligini aniq aniqlash muhim.

Uglevodorodlarning alohida molekulalarini aniqlash uchun gaz-suyuqlik xromatografiyasi kapillyar ustunlar va haroratni nazorat qilish, kompyuterda ishlov berish bilan xromatografiya-mass-spektrometriya va individual xarakterli fragment ionlari uchun xromatogramma yaratish (mass fragmentografiyasi yoki massa xromatografiyasi) yordamida qo'llaniladi. ¹³C.

yadrolaridagi NMR spektrlari ham ishlatiladi

Neft uglevodorodlari tarkibini tahlil qilishning zamonaviy sxemalari turli qaynash nuqtalari bo'lgan ikki yoki uchta fraksiyaga oldindan ajratishni o'z ichiga oladi. Shundan so'ng, fraktsiyalarning har biri silikagelda suyuq xromatografiya yordamida to'yingan (parafin-naftenik) va aromatik uglevodorodlarga bo'linadi. Keyin aromatik uglevodorodlarni alyuminiy oksidi yordamida suyuq xromatografiya yordamida mono-, bi- va poliaromatiklarga ajratish kerak.

Uglevodorodlar manbalari

Neft va gaz uglevodorodlarining tabiiy manbalari turli birikmalarning bioorganik molekulalari, asosan ularning lipid komponentlaridir. Imibo'lishi mumkin:

• o'simlik lipidlari yuqori,
• yosunlar,
• fitoplankton,
• zooplankton,
• bakteriyalar, ayniqsa hujayra membranasi lipidlari.

O'simliklarning lipid komponentlari kimyoviy tarkibi bo'yicha juda o'xshash, ammo molekulalarning ma'lum o'zgarishlari bu yog'ning hosil bo'lishida ma'lum moddalarning asosiy ishtirokini aniqlashga imkon beradi.

Barcha oʻsimlik lipidlari ikki sinfga boʻlinadi:

• toʻgʻri (yoki biroz shoxlangan) zanjirli molekulalardan tashkil topgan birikmalar;
• alitsiklik va alifatik qatorlarning izoprenoid birliklariga asoslangan birikmalar.

Ikkala sinfga mansub elementlardan tashkil topgan birikmalar mavjud, masalan, mum. Mum molekulalari yuqori to'yingan yoki to'yinmagan yog'li kislotalarning efirlari va siklik izoprenoid spirtlari - sterollardir.

Neft uglevodorodlarining lipidli tabiiy manbalarining tipik vakillari quyidagi birikmalardir:

1. C₁₂-C₂₆ tarkibidagi to'yingan va to'yinmagan yog'li kislotalar va gidroksid kislotalar. Yog 'kislotalari juft sonli uglerod atomlaridan iborat, chunki ular C₂-atsetat komponentlaridan sintezlanadi. Ular triglitseridlarning bir qismidir.
2. Tabiiy mum - yog'lardan farqli o'laroq, u tarkibida glitserin emas, balki yuqori yog'li spirtlar yoki sterollar mavjud.
3. Zanjir oxirida karboksil guruhiga qarama-qarshi bo'lgan metil o'rinbosarlari bo'lgan zaif tarmoqlangan kislotalar, masalan, izo- va anteizokislotalar.
4. Qiziqarli moddalar suberin va kutin bo'lib, ular tarkibiga kiradio'simliklarning turli qismlari. Ular polimerlangan bog'langan yog 'kislotalari va spirtlar tomonidan hosil bo'ladi. Bu birikmalar alifatik zanjirlarni biologik oksidlanishdan himoya qiluvchi fermentativ va mikrob hujumiga chidamli.

Relikt va aylangan uglevodorodlar

Barcha neft uglevodorodlari ikki guruhga bo'linadi:

1. Transformatsiya qilingan - asl bioorganik molekulalarga xos strukturaviy xususiyatlarni yo'qotgan.
2. Relikt yoki kimofossillar - bu uglevodorodlar asl biomassada boʻlganmi yoki boshqa moddalardan keyin hosil boʻlganidan qatʼi nazar, asl molekulalar tuzilishining xarakterli xususiyatlarini saqlab qolgan uglevodorodlar.

Neftni tashkil etuvchi relikt uglevodorodlar ikki guruhga bo'linadi:

• izoprenoid turi - alitsiklik va alifatik tuzilish, bitta molekulada beshta davrgacha;
• izoprenoid bo'lmagan - asosan n-alkil yoki engil shoxlangan zanjirga ega bo'lgan alifatik birikmalar.

Izoprenoid tuzilmasi qoldiqlari izoprenoid bo'lmaganlarga qaraganda ancha ko'p.

500 dan ortiq relikt neft uglevodorodlari aniqlangan va ularning soni har yili ortib bormoqda.