Главная -> Словарь

Неуглеводородных составляющих

Деароматизация исследуемых фракций, с последующей промывкой и перегонкой над металлическим натрием преследовала цель не только удаления ароматических углеводородов, но и неуглеводородных соединений, которые являются

Помимо упомянутых компонентов, сухие газы каталитического крекинга содержат большое количество неуглеводородных соединений . Их не включают в материальный баланс процесса крекинга, но учитывают при расчете соответствующих аппаратов и определении мощности газовых компрессоров. Неуглеводородные компоненты, поступая в реактор вместе с циркулирующим катализатором, присоединяются к потоку продуктов реакции.

В этом разделе мы не будем касаться вопросов первичной миграции , т. е. процессов перемещения УВ внутри нефтегазоматеринс-кой толщи. Формирование состава нефти происходит, по мнению ряда исследователей, в основном в коллекторской толще, в которой концентрируется значительная подвижная масса жидких и газообразных УВ , смолисто-асфальтеновых компонентов, неуглеводородных соединений и элементов, таких как азот, сероводород, двуокись углерода, металлопорфириновые комплексы и т. д.

Хотя деасфальтизация пропаном не принадлежит к процессам экстракции растворителем, целесообразно рассмотреть ее здесь, так как она часто тесно связана с этими процессами. Деасфальтизация пропаном представляет собой процесс удаления асфальта из остаточных продуктов осаждением. Асфальт состоит главным образом из высокомолекулярных углеводородов, имеющих сложное строение в виде молекул с большим числом конденсированных колец1, вместе с небольшими количествами неуглеводородных соединений, находящихся в нефтяных остатках.

Как видно, существует большой пробел в данных для низко- и высокомолекулярных углеводородов. Для более определенной характеристики влияние разветвления и цикличности необходимо рассмотреть данные, полученные для неуглеводородных соединений.

Помимо этого, соотношения, в которых присутствуют «инородные» элементы , отражаются на процентном соотношении неуглеводородных компонентов в тяжелых фракциях и приводят к дополнительному усложнению. Допуская для простоты, что нефтяные компоненты содержат не более одного «инородного» атома, следует считать, что с увеличением среднего молекулярного веса фракций действительное процентное содержание неуглеводородных компонентов, Соответствующее определенному содержанию «инородных» элементов, растет. В такой большой молекуле присутствие инородного атома не оказывает существенного влияния на химические и физические свойства, определяемые преимущественно углеродным характером молекулы, поэтому изучение состава высших фракций очень усложняется вследствие присутствия неуглеводородных соединений.

таться точными из-за недостатка основных данных относительно типов нефтяных углеводородов с четырьмя и более ароматическими кольцами. Присутствие предельных углеводородов, олефинов, некоторых неконденсированных полициклических ароматических углеводородов, антраценов и неуглеводородных соединений служит препятствием при анализе.

Для количественного и качественного функционального анализа неуглеводородных соединений в остаточных нефтепродуктах используется элементный анализ, потен-циометрическое титрование, ИК-, УФ- и масс-спектроско-пия, люминесцентная спектроскопия. Параллельно желательно снимать для сравнения спектры эталонных индивидуальных соединений или их смесей. Для качественного анализа можно пользоваться табличными данными по характеристическим полосам поглощения .

Содержание чистых углеводородов может доходить до 97—98%, как в нефтях Пенсильвании, или составлять всего 50%, как в некоторых нефтях Мексики или Миссисипи. Даже в том случае, если нефть содержит около 50% неуглеводородных соединений, она тем не менее сохраняет основные свойства углеводородов, потому что почти любая молекула, входящая в состав неуглеводородных соединений нефти, содержит всего один-два инородных атома.

Область нефтехимической промышленности условно включает, наряду с процессами выделения чистых углеводородов, ряд процессов химического превращения углеводородов и других соединений — кислородных, сернистых и азотистых. Сюда входят процессы получения углеводородов в чистом виде , синтез некоторых соединений, получение которых из природного сырья менее целесообразно, и, наконец, процессы химического превращения этих углеводородов в промежуточные или целевые продукты.

Нефть и нефтепродукты представляют собой такую сложную смесь углеводородов и неуглеводородных соединений, что обычными методами перегонки их невозможно разделить на индивидуальные соединения. Как правило, нефти и нефтепродукты разделяют путем перегонки на отдельные части, каждая из которых является менее сложной смесью. Такие части принято называть фракциями или дистиллятами. Нефтяные фракции в отличие от индивидуальных соединений не имеют постоянной температуры кипения. Они выкипают в определенных интервалах температур, т. е. имеют температуру начала кипения и конца кипения . Температура начала и конца кипения зависит от химического состава фракции.

Если в области изучения первичных продуктов окисления и направлений их распада есть определенный экспериментальный материал и сформулированы основные закономерности, то процессы дальнейшего превращения продуктов окисления в смолистые вещества совершенно не исследованы. Данные об элементарном составе, величина йодного числа и наличие функциональных групп свидетельствуют о том, что смолистые вещества образуются в результате окислительной полимеризации и окислительной конденсации продуктов распада гидроперекисей с участием неуглеводородных примесей. Среди неуглеводородных составляющих бензинов наибольшее значение для процессов окисления имеют кислородные и сернистые соединения.

Образование нерастворимых продуктов окисления наблюдается в средне-дистиллятных топливах, включающих керосиновые и газойлевые фракции, в результате окисления главным образом неуглеводородных составляющих топлив: сернистых, азотистых, кислородных соединений. При нормальных температурах хранения в большинстве топлив этот процесс протекает медленно. Исключение представляют топлива, содержащие активные сернистые соединения и значительные количества продуктов крекинга. При повышенных температурах, возможных в топливной системе современных теплонапряжен-ных двигателей, процессы окисления неуглеводородных составляющих топлив ускоряются и борьба с образованием нерастворимых в топливах продуктов становится важной эксплуатационной задачей.

Вопрос об истинных значениях массы молекул асфальтенов, или об их молекулярном весе, имеет принципиальное научное значение для понимания важнейших физических свойств самых сложных по химическому составу и наиболее высокомолекулярных по размерам молекул неуглеводородных составляющих нефти. Не менее важное значение имеет и знание истинных величин их молекулярных весов для решения вопроса о химической структуре и физическом строении этих твердых аморфных компонентов нефти. Неудивительно поэтому, что разработкой методов определения молекулярных весов асфальтенов и установлением связи между размерами их молекул и рядом фундаментальных физических их свойств, прежде всего реологическими свойствами и растворимостью, с образованием как истинных, так и коллоидных растворов, занимались многие исследователи на протяжении более 50 лет. Накоплен большой экспериментальный материал по изучению молекулярных весов смол и асфальтенов, выделенных из сырых нефтей, из тяжелых остатков продуктов переработки, из природных асфальтов. Если для нефтяных смол нет существенного расхождения в значениях молекулярных весов, полученных разными исследователями , то для асфальтенов уже можно наблюдать большие расхождения. Данные, полученные различными методами, лежат в весьма широких пределах: от 2000—3000 до 240000—300000. Совершенно ясно, что самые низкие значения должны быть отнесены к собственно молекулам асфальтенов, т. е. истинным молекулярным их величинам. Значения же молекулярных весов в пределах от 10000 до 300 000 соответствуют надмолекулярным частицам асфальтенов, т. е. ассоциатам молекул асфальтенов различной степени сложности. Значения молекулярных весов этих ассоциатов, или мицелл, зависят от многих факторов, но прежде всего от растворяющей способности и избирательности применяемых растворителей и концентрации асфальтенов в растворах. Весьма существенно на значениях найденных молекулярных весов частиц сказываются чистота и степень разделения по размерам молекул

рода в земной коре, которая до сих пор представляет много загадочного. Нефть является наиболее простым и удобным объектом таких исследований, и с нее начинается эта работа». К решению завещанной двадцатому веку его предшественником задачи по изучению химии неуглеводородных составляющих нефти химия приступила только в самом начале второй половины нашего века. Сернистые, кислородные, азотистые и металлоорганические г.орпинечия нефти т? р ттастпяптре время продолжают бесследно исчезать при переработке, и использовании нефти под отрштательными илгенями «НРЖР-лательные» или «вредные» компоненты.

где Z/HC — содержание неуглеводородных составляющих смеси в мол. долях.

Осадки, образующиеся при нагревании топлив до высоких температур, состоят главным образом из продуктов окисления неуглеводородных составляющих и малостабильных углеводородов, а также продуктов коррозии металлов. Эти осадки могут забивать топливные фильтры, отлагаться на рабочих поверхностях топливных насосов, форсунок и т. д. Эффективным средством борьбы с образованием высокотемпературных отложений оказались диспергирующие присадки и стабилизаторы-Д'Иопертанты. Наилучшие присадки найдены среди полярных полимеров , получаемых сополимеризацией двух разных моно-

собранных в нефти соединений и элементов остаются без применения и лишь наступившему двадцатому веку предстоит овладеть вполне и целиком теми драгоценными телами — углеродистыми и азотистыми, — которые теперь большею частью бесследно или излишне таровато исчезают при употреблении нефти, как тошпша и для освещения». «Надо надеяться, — писал в этой нее статье Вернадский, — что двадцатый век раздвинет химию углерода и в эту почти нетронутую область углерода в земной коре, которая до сих пор представляет много загадочного. Нефть является Егаиболее простым и удобным объектом таких исследований и с нее начинается эта работа». К решению завещанной двадцатому веку его предшественником задачи по изучению химии неуглеводородных составляющих нефти химия приступила только в самом начале второй половины нашего века. Сернистые, кислородные, азотистые и металло-оргацические соединения нефти и в настоящее время продолжают бесследно исчезать при переработке и использовании нефти под отрицательными именами «нежелательные» или «вредные» компоненты.

где ут —содержание неуглеводородных составляющих смеси в мол. долях.

Образование нерастворимых продуктов окисления наблюдается в ередне-дистпллятных топливах, включающих керосиновые и газойлевые фракции, в результате окисления главным образом неуглеводородных составляющих топлив: сернистых, азотистых, кислородных соединений. При нормальных температурах хранения в большинстве топлив этот процесс протекает медленно. Исключение представляют топлива, содержащие активные сернистые соединения и значительные количества продуктов крекинга. При повышенных температурах, возможных в топливной системе современных теплояапряжен-ных двигателей, процессы окисления неуглеводородных составляющих топлив ускоряются и борьба с образованием нерастворимых в топлпвах продуктов становится важной эксплуатационной задачей.

Содержание некоторых неуглеводородных составляющих в топливах ограничивается стандартами. Так, нормируется содержание сернистых соединений органических кислот и смол . Ограничение количества указанных соединений вызвано их отрицательным влиянием на эксплуатационные свойства топлив. Фактически неуглеводородных соединений в топливах может быть и значительно меньше, чем установлено в нормах.

Антиокислители, выбранные в соответствии с составом окисляющихся веществ, могут оказать влияние только на торможение первых ступеней процесса образования нерастворимых продуктов, а именно окисления неуглеводородных составляющих и высокомолекулярных углеводородов топлив. Для этой стадии справедливы упомянутые выше и другие объяснения меньшей эффективности антиокислителей в высокомолекулярных топливах. Однако окисление таких соединений, как обсуждалось ранее, дает продукты, образующие в топливе раствор, правда, не истинный, а коллоидный. И только при дальнейшем углублении окисления этих веществ происходит распад коллоидной системы, ее коагуляция и седиментация частиц продуктов окисления.