Химический состав нефти

Выбор того или иного биодеструктора во многом определяется климатическими условиями, где произошел разлив нефти, а также ее качественным (химическим) и количественным составом.

Основными соединениями, входящими в состав нефти, являются углеводороды парафинового, нафтенового и ароматического рядов (80-90 %).

Парафиновые углеводороды нефти представляют собой газообразные, жидкие и твердые при обыкновенной температуре вещества. Газообразные соединения содержат в цепи от 1 до 4 атомов углерода (Cj — С₄) и входят в состав попутных природных газов (метан, этан, пропан, н-бутан). Со­единения, содержащие от 5 до 15 атомов углерода (С₃ — С₁₅), представляют собой жидкие вещества.

Начиная с гексадекана (С₁₆), нормальные парафиновые углеводороды являются твердыми веще­ствами, которые при обычной температуре могут находиться в растворенном или кристаллическом состоянии в нефти и в высококипящих фракциях.

Наибольшее количество парафиновых углеводородов содержится в бензиновых фракциях, кон­центрация этих углеводородов по мере утяжеления фракций уменьшается. В масляных фракциях нефти парафиновые углеводороды практически отсутствуют. Качество нефтепродуктов обусловли­вается наличием в них углеводородов парафинового ряда.

Нафтеновые углеводороды являются наиболее распространенными углеводородами, входящи­ми в состав нефти. В низкокипящих фракциях нефти присутствуют пяти- и шестичленные наф- тены (циклопентан и циклогексан), а также их производные.

Большое количество нафтеновых углеводородов содержится во фракциях, выкипающих выше 400 °С. Во фракциях, выкипающих в пределах 400-550 °С, содержится 70-80 % нафтеновых угле­водородов.

т. е. содержат одно или несколько колец с длинными боковыми парафиновыми цепями. При налг чии длинных боковых цепей или сложной конденсированной структуры нафтены представляю собой углеводороды, твердые при обычной температуре.

Ароматические углеводороды ряда бензола, толуола, нафталина и другие содержатся во все фракциях нефти. Из бензиновых фракциях выделен бензол, толуол, все четыре возможных изоме ра С₈, все восемь возможных изомеров С₉ и шесть изомеров алкилбензолов С₁₀.

В керосиновых фракциях содержатся моноциклические ароматические углеводороды с боковы ми цепями парафинового ряда и бициклические. В более высококипящих фракциях установлені присутствие производных дифенила, нафталина и других, а также производных бензола каї с длинными, так и с короткими боковыми алифатическими цепями.

Повышение температуры кипения ароматических углеводородов может быть связано как с уве личением числа колец в молекуле, так и с удлинением алифатической цепи или увеличением чис ла цепей.

Содержание ароматических углеводородов в нефти колеблется в широких пределах, причем і высококипящих фракциях содержание ароматических углеводородов, как правило, больше, чем і низкокипящих фракциях. При этом бензины, содержащие большое количество нафтеновых угле водородов, имеют небольшое количество ароматических углеводородов и, наоборот, богатые пара финовыми углеводородами содержат довольно много ароматических.

В высококипящих масляных фракциях нефти обнаружено присутствие углеводородов, содер­жащих одновременно и нафтеновые, и ароматические кольца.

Кислородные соединения. Содержание кислорода в нефти не превышает 1 %. К числу кисло­родных соединений нефти относятся нафтеновые кислоты и фенолы, а также смолисто-асфаль­товые соединения. Содержание нафтеновых кислот в нефти колеблется от 0,01 до 2 % и выше.

По химическому составу нафтеновые кислоты представляют собой соединения, содержащие карбоксильную группу.

Содержание фенолов в нефти незначительно, они выделяются из нефти вместе с нафтеновыми кислотами при выщелачивании дистиллятов.

Смолисто-асфальтовые соединения, присутствующие в нефти, относятся к классу ней­тральных полициклических соединений, содержащих кроме кислорода также и серу. Содержание смолисто-асфальтовых соединений в нефти колеблется от 4-5 до 20 % и выше. Низкомолеку­лярные смолистые соединения перегоняются с нефтяными дистиллятами (керосинами, дизельны­ми топливами, масляными фракциями), высокомолекулярные концентрируются в остатке от пе­регонки. Смолистые и асфальтовые вещества, присутствующие в нефтепродуктах, придают им темный цвет. Высокое содержание этих веществ в топливах и маслах способствует коксо- и нагаро- образованию в цилиндрах двигателей.

По принятой классификации смолистые и асфальтовые вещества делятся на нейтральные смолы, растворимые в легком бензине, асфальтены (продукты полимеризации нейтральных смол и оксикислот), не растворимые в легком бензине, но растворимые в бензоле, хлороформе, сероуг­лероде, асфалыпогеновые кислоты и их ангидриды, имеющие кислый характер, не растворимые в легком бензине, но растворимые в спирте.

Сернистые соединения содержатся в нефти в больших или меньших количествах. Сера входит в состав таких соединений, как сероводород, меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, циклические сульфиды, производные тиофена и тиофана и др. В нефтяных фракциях сера распределяется таким образом, что содержание ее увеличивается с повышением температуры кипения.

Азотистые соединения встречаются в нефти в небольших количествах (от 0,03 до 0,3 %). С уве­личением удельного веса и смолистости содержание азота в нефти увеличивается.

Азот содержится преимущественно в органических соединениях. При перегонке азотистые со единения концентрируются главным образом в остатке.

Минеральные примеси.

При химической классификации нефти за основу принимается их углеродный состав. Бы;к предложено делить нефть на следующие группы:

• метановые или парафиновые,

• нафтеновые,

• ароматические,

• метано-нафтеновые,

• метано-нафтено-ароматические,

• нафтено-ароматические.

Нефти, принадлежащие к первым трем группам, встречаются крайне редко, наибольшее рас­пространение имеют нефти смешанного основания. Химическая классификация нефти является весьма условной, поскольку распределение углеводородов во фракциях с различными температу­рами кипения для одной и той же нефти неодинаково: в одних фракциях преобладают метановые углеводороды, в других нафтеновые и т. д. Кроме того, в высококипящих фракциях содержатся уг­леводороды смешанного основания, включающие нафтеновые и ароматические кольца с длинны­ми парафиновыми цепями.

3.2.