Neft karbohidrogenləri: komponentləri, tərkibi, quruluşu

2024 Müəllif: Angel Austin | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-11 10:57

Hidrokarbonlar istənilən neftin ən vacib komponentidir. Müxtəlif növ neftlərdə təbii karbohidrogenlərin konsentrasiyası eyni deyil: 100-dən (qaz kondensatı) 30%-ə qədər. Orta hesabla karbohidrogenlər bu yanacağın kütləsinin 70%-ni təşkil edir.

Neftdəki karbohidrogenlər

Yağların tərkibində özünəməxsus struktura malik 700-ə yaxın karbohidrogen müəyyən edilmişdir. Onların hamısı tərkibinə və quruluşuna görə müxtəlifdir, lakin eyni zamanda qədim bakteriyaların, yosunların və ali bitkilərin lipidlərinin əsasını təşkil edən maddələrin tərkibi və quruluşu haqqında məlumatları saxlayır.

Neftin karbohidrogen tərkibinə daxildir:

1. Parafinlər.
2. Naftenlər (sikloalkanlar).
3. Aromatik karbohidrogenlər (arenlər).

Alkanlar (alifatik doymuş karbohidrogenlər)

Alkanlar istənilən neftin ən vacib və yaxşı öyrənilmiş karbohidrogenləridir. Neftin tərkibinə C₁-dən C₁₀₀ qədər karbohidrogen alkanları daxildir. Onların sayı 20 ilə 60% arasında dəyişir və yağın növündən asılıdır. Molekulyar olaraqkütlə payı, alkanların konsentrasiyası bütün növlərdə azalır.

Neftdə müxtəlif strukturlu siklik karbohidrogenlər eyni dərəcədə yayılmışdırsa, alkanlar arasında adətən müəyyən strukturun strukturları üstünlük təşkil edir. Üstəlik, quruluş, bir qayda olaraq, molekulyar çəkidən asılı deyil. Bu o deməkdir ki, müxtəlif yağ növlərində müəyyən homoloji alkanlar seriyası var: normal quruluşlu alkanlar, metil qrupunun müxtəlif mövqeləri ilə monometillə əvəzlənmiş alkanlar, daha az tez-tez - di və trimetillə əvəzlənmiş alkanlar, həmçinin tetrametilalkanlar. izoprenoid növü. Xarakterik quruluşa malik olan alkanlar neft alkanlarının ümumi kütləsinin demək olar ki, 90%-ni təşkil edir. Bu fakt müxtəlif neft fraksiyalarında, o cümlədən yüksək qaynamada olan alkanların yaxşı öyrənilməsinə imkan verir.

Müxtəlif fraksiyaların alkanları

50-150 °C temperaturda karbon atomlarının sayı 5-dən 11-ə qədər olan alkanları əhatə edən I fraksiya ayrılır. Alkanların izomerləri var:

• pentan - 3;
• heksan – 5;
• heptan – 9;
• oktan - 18;
• nonan - 35;
• Dekan – 75;
• undecan – 159.

Ona görə də mən fraksiya nəzəri olaraq 300-ə yaxın karbohidrogeni daxil edə bilərəm. Təbii ki, bütün izomerlər yağda yoxdur, lakin onların sayı çoxdur.

Şəkildə Surqut yatağından C₅ – C₁₁ alkanların xromatoqramı göstərilir, burada hər bir zirvə müəyyən bir maddəyə uyğundur.

200-430 °С temperaturda S₁₂ – С₂₇ II fraksiyasının alkanları təcrid olunur. Şəkil göstərirII fraksiyanın alkanlarının xromatoqramı. Xromatoqramma normal və monometillə əvəzlənmiş alkanların zirvələrini göstərir. Rəqəmlər əvəzedicilərin yerini göstərir.

430°C temperaturda III tərkibli alkanlar С₂₈ – С₄₀.

İzoprenoid alkanlar

İzoprenoid alkanlara metil qruplarının müntəzəm növbəsi ilə budaqlanmış karbohidrogenlər daxildir. Məsələn, 2, 6, 10, 14-tetrametilpentadekan və ya 2, 6, 10-trimetilheksadekan. İzoprenoid alkanlar və düz zəncirli alkanlar bioloji neft xammalının əksəriyyətini təşkil edir. Əlbəttə, izoprenoid karbohidrogenlər üçün daha çox seçim var.

İzoprenoidlər homologiya və tarazlıq pozğunluğu ilə xarakterizə olunur, yəni müxtəlif yağların bu birləşmələrin öz dəsti var. Homologiya yüksək molekulyar çəki mənbələrinin məhv edilməsinin nəticəsidir. İzoprenoid alkanlarda istənilən homoloqların konsentrasiyalarında “boşluqlar” aşkar edilə bilər. Bu, metil əvəzedicilərinin yerləşdiyi yerdə onların zəncirinin (bu homoloqun əmələ gəlməsi) qırılmasının mümkünsüzlüyünün nəticəsidir. Bu xüsusiyyət izoprenoid əmələgəlmə mənbələrini müəyyən etmək üçün istifadə olunur.

Sikloalkanlar (naftenlər)

Naftenlər neftin doymuş siklik karbohidrogenləridir. Bir çox neftlərdə onlar karbohidrogenlərin digər sinifləri üzərində üstünlük təşkil edirlər. Onların tərkibi 25 ilə 75% arasında dəyişə bilər. Bütün fraksiyalarda rast gəlinir. Fraksiya ağırlaşdıqca onların məzmunu artır. Naftenlər kəmiyyətinə görə fərqlənirlərbir molekulda dövrlər. Naftenlər iki qrupa bölünür: mono- və polisiklik. Monosiklik beş və altı üzvlüdür. Polisiklik üzüklərə həm beş, həm də altı üzvlü üzüklər daxil ola bilər.

Az qaynayan fraksiyaların tərkibində əsasən sikloheksan və siklopentanın alkil törəmələri, benzin fraksiyalarında isə metil törəmələri üstünlük təşkil edir.

Polisiklik naftenlər əsasən 300 °C-dən yuxarı temperaturda qaynayan neft fraksiyalarında olur və onların 400-550 °C fraksiyalarında miqdarı 70-80%-ə çatır.

Aromatik karbohidrogenlər (arenlər)

Onlar iki qrupa bölünür:

1. Tərkibində yalnız aromatik halqalar və alkil əvəzediciləri olan alkilaromatik karbohidrogenlər. Bunlara alkilbenzollar, alkilnaftalinlər, alkilfenantrenlər, alkilxrizeplər və alkilpisenlər daxildir.
2. Tərkibində həm aromatik (doymamış) həm də naftenik (məhdudiyyət) halqaları olan qarışıq tipli strukturlu karbohidrogenlər. Onların arasında fərqlənirlər:

• monoaromatik karbohidrogenlər - indanlar, di-, tri- və tetranaftenobenzollar;
• diaromatik karbohidrogenlər - mono- və dinaftenonaftalinlər;
• üç və ya daha çox aromatik halqalı karbohidrogenlər - naftenofenantrenlər.

Neftin karbohidrogen tərkibinin texniki əhəmiyyəti

Maddələrin tərkibi yağın keyfiyyətinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir edir.

1. Parafinlər:

• Normal parafinlər (şaxələnməmiş) aşağı oktan sayına və yüksək tökülmə nöqtələrinə malikdir. Buna görə də, inemal prosesində onlar digər qrupların karbohidrogenlərinə çevrilirlər.
• İzoparafinlər (şaxələnmiş) yüksək oktan sayına, yəni yüksək tıqqıltı əleyhinə xüsusiyyətlərə (izooktan oktan sayı 100 olan istinad birləşməsidir), həmçinin normal parafinlərlə müqayisədə aşağı tökülmə nöqtələrinə malikdir.

2. Naftenlər (sikloparafinlər) izoparafinlərlə birlikdə dizel yanacağının və sürtkü yağlarının keyfiyyətinə müsbət təsir göstərir. Onların ağır benzin fraksiyasında yüksək tərkibi məhsulun yüksək məhsuldarlığına və yüksək oktanlı olmasına səbəb olur.

3. Aromatik karbohidrogenlər yanacağın ekoloji xüsusiyyətlərini pisləşdirir, lakin yüksək oktan sayına malikdir. Buna görə də, neftin emalı zamanı karbohidrogenlərin digər qrupları aromatik olanlara çevrilir, lakin onların yanacaqdakı miqdarı, ilk növbədə, benzol ciddi şəkildə tənzimlənir.

Neftin karbohidrogen tərkibinin öyrənilməsi üsulları

Texniki məqsədlər üçün neftin tərkibini tərkibindəki karbohidrogenlərin müəyyən siniflərinin tərkibinə görə müəyyən etmək kifayətdir. Neftin fraksiya tərkibi neft emalı istiqamətini seçmək üçün vacibdir.

Yağların qrup tərkibini təyin etmək üçün müxtəlif üsullardan istifadə olunur:

• Kimyəvi vasitələr reagentin müəyyən karbohidrogen sinfi (alkenlər və ya arenlər) ilə qarşılıqlı təsirinin reaksiyasını (nitrləmə və ya sulfonlaşma) həyata keçirən vasitələr. Yaranan reaksiya məhsullarının həcmini və ya miqdarını dəyişdirməklə, müəyyən edilmiş karbohidrogen sinfinin tərkibi qiymətləndirilir.
• Fiziki-kimyəvi ekstraksiya və adsorbsiya daxildir. Arenes belə çıxarılırkükürd dioksidi, anilin və ya dimetil sulfat, ardınca bu karbohidrogenlərin silisium gel üzərində adsorbsiyası.
• Fiziki optik xassələrin təyinini ehtiva edir.
• Birləşdirilmiş - ən dəqiq və ən ümumi. İstənilən iki üsulu birləşdirin. Məsələn, arenlərin kimyəvi və ya fiziki-kimyəvi üsullarla çıxarılması və onların çıxarılmasından əvvəl və sonra neftin fiziki xassələrinin ölçülməsi.

Elmi məqsədlər üçün neftdə hansı karbohidrogenlərin olduğunu və ya üstünlük təşkil etdiyini dəqiq müəyyən etmək vacibdir.

Karbohidrogenlərin fərdi molekullarını müəyyən etmək üçün kapilyar sütunlar və temperatur nəzarətindən istifadə etməklə qaz-maye xromatoqrafiyası, kompüter emalı ilə xromatoqrafiya-kütləvi spektrometriya və fərdi xarakterik fraqment ionları üçün xromatoqramma qurulması (kütləvi fraqmentoqrafiya və ya kütləvi xromatoqrafiya) istifadə olunur. ¹³C.

nüvələrində NMR spektrləri də istifadə olunur

Neft karbohidrogenlərinin tərkibinin təhlili üçün müasir sxemlərə müxtəlif qaynama nöqtələri olan iki və ya üç fraksiyaya ilkin ayrılması daxildir. Bundan sonra fraksiyaların hər biri silikagel üzərində maye xromatoqrafiya üsulu ilə doymuş (parafin-naftenik) və aromatik karbohidrogenlərə ayrılır. Sonra aromatik karbohidrogenlər alüminium oksiddən istifadə edərək maye xromatoqrafiyadan istifadə etməklə mono-, bi- və poliaromatiklərə ayrılmalıdır.

Karbohidrogenlərin mənbələri

Neft və qaz karbohidrogenlərinin təbii mənbələri müxtəlif birləşmələrin, əsasən onların lipid komponentlərinin bioüzvi molekullarıdır. imiola bilər:

• daha yüksək bitki lipidləri,
• yosun,
• fitoplankton,
• zooplankton,
• bakteriyalar, xüsusilə hüceyrə membranının lipidləri.

Bitkilərin lipid komponentləri kimyəvi tərkibinə görə çox oxşardır, lakin molekulların müəyyən dəyişmələri bu yağın əmələ gəlməsində müəyyən maddələrin üstünlük təşkil etdiyini müəyyən etməyə imkan verir.

Bütün bitki lipidləri iki sinfə bölünür:

• düz (və ya bir qədər budaqlanmış) zəncirli molekullardan ibarət birləşmələr;
• alisiklik və alifatik seriyaların izoprenoid vahidlərinə əsaslanan birləşmələr.

Hər iki sinfə aid elementlərdən ibarət birləşmələr var, məsələn, mum. Mum molekulları daha yüksək doymuş və ya doymamış yağ turşularının və siklik izoprenoid spirtlərin - sterolların efirləridir.

Neft karbohidrogenlərinin lipid təbii mənbələrinin tipik nümayəndələri aşağıdakı birləşmələrdir:

1. C₁₂-C₂₆ tərkibinin doymuş və doymamış yağ turşuları və hidroksid turşuları. Yağ turşuları C₂-asetat komponentlərindən sintez olunduğu üçün cüt sayda karbon atomlarından ibarətdir. Onlar trigliseridlərin bir hissəsidir.
2. Təbii mum - yağlardan fərqli olaraq onun tərkibində qliserol yox, daha yüksək yağlı spirtlər və ya sterollar var.
3. Zəncirin sonunda karboksil qrupunun əksinə olan metil əvəzediciləri olan zəif budaqlanmış turşular, məsələn, izo- və anteizoturşular.
4. Maraqlı maddələrin tərkibinə daxil olan suberin və kutindirbitkilərin müxtəlif hissələri. Onlar polimerləşmiş bağlı yağ turşuları və spirtlərdən əmələ gəlir. Bu birləşmələr alifatik zəncirləri bioloji oksidləşmədən qoruyan fermentativ və mikrob hücumlarına davamlıdır.

Relikt və çevrilmiş karbohidrogenlər

Bütün neft karbohidrogenləri iki qrupa bölünür:

1. Transformasiya edilmiş - orijinal bioüzvi molekullara xas olan struktur xüsusiyyətlərini itirmiş.
2. Relikt və ya kimofossillər - bu karbohidrogenlərin ilkin biokütlədə olub-olmamasından və ya sonradan başqa maddələrdən əmələ gəlməsindən asılı olmayaraq, ilkin molekulların strukturunun xarakterik xüsusiyyətlərini saxlayan karbohidrogenlər.

Nefti təşkil edən relikt karbohidrogenlər iki qrupa bölünür:

• izoprenoid növü - alisiklik və alifatik quruluş, bir molekulda beş dövrə qədər;
• qeyri-izoprenoid - əsasən n-alkil və ya yüngül budaqlanmış zəncirlərə malik alifatik birləşmələr.

İzoprenoid quruluşun qalıqları izoprenoid olmayanlara nisbətən daha çoxdur.

500-dən çox relikt neft karbohidrogenləri müəyyən edilib və onların sayı hər il artır.