Мунай углеводороддору: компоненттери, составы, структурасы

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-11 11:00

Гидрокарбондор ар кандай мунайдын эң маанилүү компоненти болуп саналат. Нефтинин ар кандай түрлөрүндө табигый углеводороддордун концентрациясы бирдей эмес: 100дөн (газ конденсаты) 30%ке чейин. Орточо алганда, углеводороддор бул отундун массасынын 70% түзөт.

Мунайдагы углеводороддор

Мунайдын составында өзгөчө структурадагы 700гө жакын углеводороддор аныкталган. Алардын баары составы жана түзүлүшү боюнча ар түрдүү, бирок ошол эле учурда алар байыркы бактериялардын, балырлардын жана жогорку өсүмдүктөрдүн липиддеринин негизин түзгөн заттардын курамы жана түзүлүшү жөнүндө маалыматты сакташат.

Мунайдын углеводороддук курамына төмөнкүлөр кирет:

1. Парафиндер.
2. Нафтендер (циклоалкандар).
3. Ароматтык углеводороддор (арендер).

Алкандар (алифаттык каныккан углеводороддор)

Алкандар - бардык мунайдын эң маанилүү жана жакшы изилденген углеводороддору. Мунайдын курамына C₁ден C₁₀₀ чейин углеводороддор алкандары кирет. Алардын саны 20% дан 60% га чейин жетет жана майдын түрүнө жараша болот. Молекулярдык катарымассалык үлүшү, алкандардын концентрациясы бардык түрлөрү боюнча азаят.

Эгерде нефтиде ар кандай түзүлүштөгү циклдик углеводороддор бирдей кездешсе, анда алкандардын арасында адатта белгилүү структурадагы структуралар басымдуулук кылат. Мындан тышкары, структурасы, эреже катары, молекулярдык салмагына көз каранды эмес. Бул мунайдын ар кандай түрлөрүндө алкандардын белгилүү гомологдук катарлары бар экенин билдирет: нормалдуу түзүлүштөгү алкандар, метил тобунун ар кандай позициялары менен монометил-алкандар, азыраак - ди- жана триметил-алкандар, ошондой эле тетраметилалкандар. изопреноиддик түрү. Мүнөздүү түзүлүштөгү алкандар мунай алкандарынын жалпы массасынын дээрлик 90% түзөт. Бул факты ар кандай мунай фракцияларындагы, анын ичинде жогорку кайноолуу фракциялардагы алкандарды жакшы изилдөөгө мүмкүндүк берет.

Ар түрдүү фракциялардын алкандары

50дөн 150 °Cге чейинки температурада I фракция бөлүнүп чыгат, ага көмүртек атомдорунун саны 5тен 11ге чейинки алкандар кирет. Алкандардын изомерлери бар:

• пентан - 3;
• гексан – 5;
• гептан – 9;
• октан - 18;
• nonan - 35;
• Декан – 75;
• undecan – 159.

Ошондуктан, I фракцияга теориялык жактан 300гө жакын углеводородду кошууга болот. Албетте, бардык изомерлер мунайда боло бербейт, бирок алардын саны көп.

Сүрөт Сургут кенинен алынган C₅ – C₁₁ алкандардын хроматограммасын көрсөтөт, мында ар бир чоку белгилүү бир затка туура келет.

200-430 °С температурада С₁₂ – С₂₇ курамында II фракциянын алкандары бөлүнөт. Сүрөттө көрсөтүлгөнII фракциянын алкандарынын хроматограммасы. Хроматограмма нормалдуу жана монометил менен алмаштырылган алкандардын чокуларын көрсөтөт. Сандар алмаштыруучулардын ордун көрсөтөт.

430°C температурада, курамынын III бөлүгүндөгү алкандар С₂₈ – С₄₀.

Изопреноиддик алкандар

Изопреноиддик алкандарга метил топторунун үзгүлтүксүз кезектешүүсү менен тармакталган углеводороддор кирет. Мисалы, 2, 6, 10, 14-тетраметилпентадекан же 2, 6, 10-триметилгексадекан. Изопреноиддик алкандар жана түз чынжырлуу алкандар биологиялык мунай затынын көпчүлүк бөлүгүн түзөт. Албетте, изопреноиддик углеводороддор үчүн дагы көптөгөн варианттар бар.

Изопреноиддер гомология жана тең салмактуулуктун бузулушу менен мүнөздөлөт, башкача айтканда, ар кандай майлар бул кошулмалардын өздөрүнүн жыйындысына ээ. Гомология жогорку молекулярдык салмак булактарын жок кылуунун натыйжасы болуп саналат. Изопреноиддик алкандарда ар кандай гомологдордун концентрацияларындагы "ажылыктарды" аныктоого болот. Бул алардын чынжырын (бул гомологдун пайда болушу) метил алмаштыруучулары жайгашкан жерде үзүү мүмкүн эместигинин кесепети. Бул өзгөчөлүк изопреноиддердин пайда болуу булактарын аныктоо үчүн колдонулат.

Циклоалкандар (нафтендер)

Нафтендер мунайдын каныккан циклдик углеводороддору. Көптөгөн мунайларда алар углеводороддордун башка класстарына караганда басымдуулук кылат. Алардын мазмуну 25 75% га чейин өзгөрүшү мүмкүн. Бардык фракцияларда кездешет. Бөлчөк оорлошкон сайын алардын мазмуну көбөйөт. Нафтендер саны боюнча айырмаланатмолекуладагы циклдер. Нафтендер эки топко бөлүнөт: моно- жана полициклдүү. Моноциклдүү беш жана алты мүчөлүү. Полициклдик шакекчелер беш жана алты мүчөлүү шакекти камтышы мүмкүн.

Төмөн кайноочу фракцияларда негизинен циклогександын жана циклопентандын алкил туундулары бар, ал эми бензин фракцияларында метил туундулары басымдуулук кылат.

Полициклдик нафтендер негизинен 300 °Cден жогору температурада кайнап кетүүчү мунай фракцияларында кездешет жана алардын 400-550 °C фракцияларындагы мазмуну 70-80%ке жетет.

Ароматтык углеводороддор (арендер)

Алар эки топко бөлүнөт:

1. Ароматтык шакекчелерди жана алкил алмаштыруучуларды гана камтыган алкилароматтык углеводороддор. Аларга алкилбензолдор, алкилнафталиндер, алкилфенантрендер, алкилхризептер жана алкилпицендер кирет.
2. Ароматтык (каныкпаган) жана нафтендик (чектөөчү) шакекчелерди камтыган аралаш типтеги углеводороддор. Алардын ичинен өзгөчөлөнгөн:

• моноароматтык углеводороддор - индандар, ди-, три- жана тетранафтенобензолдор;
• диароматтык углеводороддор - моно- жана динафтенонафталиндер;
• үч же андан көп ароматтык шакекчелери бар углеводороддор - нафтенофенантрендер.

Мунайдын углеводороддук курамынын техникалык мааниси

Заттардын курамы майдын сапатына олуттуу таасир этет.

1. Парафиндер:

• Кадимки парафиндердин (тармакталбаган) октан саны аз жана куюу чекиттери жогору. Ошондуктан, вкайра иштетүү процессинде алар башка топтордун углеводороддоруна айланат.
• Изопарафиндердин (тармактуу) октандык саны жогору, б.а. жогорку токтанга каршы касиеттери (изооктан - октан саны 100 болгон эталондук кошулма), ошондой эле кадимки парафиндерге салыштырмалуу төмөн куюу чекиттери бар.

2. Нафендер (циклопарафиндер) изопарафиндер менен катар дизелдик отундун жана майлоочу майлардын сапатына оң таасирин тийгизет. Алардын оор бензин фракциясындагы жогорку мазмуну продукциянын жогорку түшүмдүүлүгүнө жана жогорку октандык санына алып келет.

3. Ароматтык углеводороддор отундун экологиялык касиеттерин начарлатат, бирок октандык саны жогору. Ошондуктан, нефтини кайра иштетүүдө углеводороддордун башка топтору ароматтыктарга айланат, бирок алардын отундагы көлөмү, биринчи кезекте бензол катуу жөнгө салынат.

Мунайдын углеводороддук курамын изилдөө ыкмалары

Техникалык максаттар үчүн мунайдын курамын андагы углеводороддордун айрым класстарынын курамы боюнча аныктоо жетиштүү. Мунайдын фракциялык курамы мунай иштетүү багытын тандоо үчүн маанилүү.

Мунайдын топтук курамын аныктоо үчүн ар кандай ыкмалар колдонулат:

• Химиялык каражат - реагенттин углеводороддордун белгилүү бир классы (алкендер же арендер) менен өз ара аракеттенүү реакциясын (нитрлөө же сульфондоо) жүргүзүүчү каражат. Реакция продуктуларынын көлөмүн же көлөмүн өзгөртүү менен углеводороддордун аныкталган классынын мазмуну аныкталат.
• Физико-химиялык экстракция жана адсорбцияны камтыйт. Арендер мына ушундайча чыгарылаткүкүрттүн диоксиди, анилин же диметилсульфат, андан кийин бул углеводороддордун силикагельге адсорбциясы.
• Физикалык оптикалык касиеттерди аныктоону камтыйт.
• Айкалыштырылган - эң так жана кеңири таралган. каалаган эки ыкманы айкалыштыруу. Мисалы, арендерди химиялык же физика-химиялык ыкмалар менен жок кылуу жана аларды алып салууга чейин жана андан кийин мунайдын физикалык касиеттерин өлчөө.

Илимий максаттар үчүн мунайдын курамында кайсы углеводороддор бар же басымдуу экенин так аныктоо маанилүү.

Углеводороддордун айрым молекулаларын идентификациялоо үчүн капиллярдык колонналарды жана температураны көзөмөлдөөнү, хроматография-масс-спектрометрияны компьютердик иштетүү менен жана жеке мүнөздөмө фрагмент иондору үчүн хроматограмма курууну колдонуу менен газ-суюк хроматография колдонулат (массалык фрагментография же массалык хроматография). ¹³C.

ядролорунун ЯМР спектрлери да колдонулат

Мунай углеводороддорунун составын анализдөөнүн заманбап схемалары ар кандай кайноо температуралары бар эки же үч фракцияга алдын ала бөлүүнү камтыйт. Андан кийин фракциялардын ар бири каныккан (парафиндик-нафтендик) жана ароматтык углеводороддорго силикагельде суюк хроматографиянын жардамы менен бөлүнөт. Андан кийин ароматтык углеводороддорду алюминий кычкылы менен суюк хроматография аркылуу моно-, би- жана полиароматтыкка бөлүү керек.

Көмірсутектер булагы

Мунайдын жана газдын углеводороддорунун табигый булактары болуп ар кандай кошулмалардын, негизинен алардын липиддик компоненттеринин биоорганикалык молекулалары саналат. Imiболушу мүмкүн:

• жогорку өсүмдүк липиддери,
• балырлар,
• фитопланктон,
• зоопланктон,
• бактериялар, өзгөчө клетка мембранасынын липиддери.

Өсүмдүктөрдүн липиддик компоненттери химиялык курамы боюнча абдан окшош, бирок молекулалардын айрым вариациялары бул майдын пайда болушуна айрым заттардын басымдуу катышуусун аныктоого мүмкүндүк берет.

Бардык өсүмдүк липиддери эки класска бөлүнөт:

• түз (же бир аз тармакталган) чынжырлуу молекулалардан турган кошулмалар;
• алициклдик жана алифаттык катардын изопреноиддик бирдиктерине негизделген кошулмалар.

Мом сыяктуу эки класска тең элементтерден турган кошулмалар бар. Момдун молекулалары жогорку каныккан же тойбогон май кислоталарынын эфирлери жана циклдик изопреноиддик спирттер - стеролдор.

Мунай углеводороддорунун липиддик табигый булактарынын типтүү өкүлдөрү болуп төмөнкү кошулмалар саналат:

1. С₁₂-C₂₆ курамындагы каныккан жана тойбогон май кислоталары жана гидрокси кислоталары. Май кислоталары жуп сандагы көмүртек атомдорунан турат, анткени алар C₂-ацетат компоненттеринен синтезделет. Алар триглицериддердин бир бөлүгү.
2. Табигый мом - майлардан айырмаланып, анын курамында глицерин эмес, жогорку майлуу спирттер же стеролдор бар.
3. Чабал тармакталган кислоталар чынжырдын аягында карбоксил тобуна карама-каршы келген метил алмаштыруучулары бар, мисалы, изо- жана антеизокислоталар.
4. Кызыктуу заттар суберин жана кутин, алар киретөсүмдүктөрдүн ар кандай бөлүктөрү. Алар полимерлештирилген май кислоталарынан жана спирттерден түзүлөт. Бул кошулмалар алифаттык чынжырларды биологиялык кычкылдануудан коргогон ферменттик жана микробдук чабуулга туруктуу.

Реликт жана конвертацияланган углеводороддор

Бардык мунай углеводороддору эки топко бөлүнөт:

1. Трансформацияланган - баштапкы биоорганикалык молекулаларга мүнөздүү структуралык өзгөчөлүктөрүн жоготкон.
2. Реликт, же химофоссилдер - бул углеводороддор баштапкы биомассада болгонуна же башка заттардан кийин пайда болгонуна карабастан, баштапкы молекулалардын түзүлүшүнүн мүнөздүү белгилерин сактап калган углеводороддор.

Мунайдын курамына кирген реликтүү углеводороддор эки топко бөлүнөт:

• изопреноид түрү - алициклдик жана алифаттык түзүлүш, бир молекулада беш циклге чейин;
• изопреноид эмес - негизинен n-алкил же жеңил тармакталган чынжырлары бар алифаттык бирикмелер.

Изопреноиддик түзүлүштүн калдыктары изопреноиддик эместерге караганда алда канча көп.

500дөн ашык реликтик мунай углеводороддору аныкталган жана алардын саны жыл сайын көбөйүүдө.