Контрольная работа на тему Контрольная работа 5 (вопрос 9)

Содержание:

1. Состав и свойства тяжелых нефтяных остатков 2
2. Методы определения состава тяжелых нефтяных остатков 5
Список литературы 8

Фрагмент текста работы:

1. Состав и свойства тяжелых нефтяных остатков

Тяжелые нефтяные остатки представляют собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов нефти и их гетеропроизводных, содержащих кислород, серу, азот и металлы (ванадий, железо, никель, натрий и др.). В составе ТНО сосредоточены 90% всех гетеро-органических соединений нефти, а также гибридные углеводородные структуры достаточно сложного строения. В основном ТНО подразделяют на три группы компонентов: масла, смолы и асфальтены.
Рассмотрим более подробно последние достижения в области изучения состава компонентов, входящих в состав ТНО. Химический состав масел Масла представляют собой смесь гибридных соединений с примесью парафинов. В них принято подразделять парафинонафтеновые соединения (ПНС), моноциклоароматические (МЦА), бициклоароматические (БЦА) и полициклоароматические (ПЦА) фракции, все эти фракции анализируются хроматографическими методами.
Парафинонафтеновая фракция представлена смесью нормальных парафинов, изо-парафинов, парафинонафтенов и полициклических нафтенов, последних обычно больше 60 % по массе. Единственными углеводородами ТНО, не имеющими гибридной структуры, являются насыщенные углеводороды нормального строения (парафины) и углеводороды изостроения (церезины). Нормальные алканы образуют непрерывный гомологический ряд, вплоть до С65–С68, а по данным – и до С78. Из нефти выделены н-алканы, начиная от метана до гексатриаконтана C36H74 [6].
Распределение н-алканов имеет вид унимодальный кривой с максимумом при C10–C14 и равномерным снижением концентраций высокомолекулярных н-алканов. Как правило, с ростом температуры выкипания фракций наблюдается снижение содержания н-алканов. Не всегда удается выделить парафины и парафинонафтеновые углеводороды в чистом виде. Парафины и церезины, выделенные из ТНО, представляют собой сложную смесь, в состав которой наряду с углеводородами парафинового ряда, входят изо-парафиновые углеводороды; нафтеновые углеводороды, содержащие от 1 до 3 колец в молекуле и имеющие длинные цепи нормального и изо-строения; ароматические углеводороды с разным числом колец в молекуле, разной длиной и структурой боковых цепей. Ароматические углеводороды могут включать и сернистые соединения.
Таким образом, парафиновая фракция по строению близка к строению других компонентов, входящих в состав ТНО, и ее химический состав зависит от химической природы ТНО. Высококипящие парафинонафтеновые углеводороды содержат в молекулах до 5–6, а по масс-спектральным данным до 7–8 циклов.
При структурно-групповом и масс-спектрометрическом анализе ТНО нафтеновых нефтей обнаружены вещества, в средней молекуле которых содержится более 5 колец. Однако точных сведений о строении высокоцикличных углеводородов нет. По УФ-спектральным данным, концентрации ароматических ядер в остаточных дистиллятах, выкипающих до 500 ⁰C, как правило, снижаются В последовательности: Cбензолы>Cнафталины>Cфенентрены>Схризены>Cпирены>Cантрацены.
Общей закономерностью является рост содержания аренов с повышением температуры кипения фракций. Арены с пятью и большим количеством конденсированных бензольных циклов в молекуле играют в нефтях незначительную роль. Нарастание доли аренов в ТНО идет не столько за счет ароматических ядер, сколько из-за разрастания алкильных цепей и увеличения числа 13 насыщенных циклов в молекулах. В самых тяжелых нефтяных фракциях среди аренов доминируют углеводороды с малым числом бензольных колец [1].
Бициклоароматические соединения состоят как из одиночных молекул, так и из ассоциатов двух молекул, которые при хроматографии проявляют свойства, тождественные свойствам бициклоароматических соединений. Моно- и бициклоароматические соединения могут содержать гетероатомы, содержание которых определяют с помощью элементного CHNS-O анализатора (S, N, О), но их количество относительно невелико – один атом на 3–5 молекул. Атомы S и N входят в циклические структуры типа тиофена, пиррола и пиридина, а атомы кислорода входят в периферийные функциональные группы. Количество полициклоароматических углеводородов в ТНО невелико.
Основным чисто ароматическим структурным элементом является нафталиновое ядро. Ароматические кольца (нафталиновые и бензольные) входят в состав гибридных конденсированных структур, включающих в ядра три и более циклов. Триарены представлены в ТНО производными фенантрена и антрацена при резком превалировании первых и могут содержать до 4–5 нафтеновых циклов [7]. Нефтяные тетраарены включают углеводороды рядов хризена, пирена, 2,3- и 3,4-бензофенантрена и трифенилена. В высококипящих дистиллятах обнаружены моно- и динафтенотетраарены.
Содержание в ТНО полиаренов с пятью и более числом конденсированных бензольных циклов очень невелико и в нефтях они играют незначительную роль. Из таких углеводородов найдены 1,2- и 3,4-бензопирены, перилен, 1,2,5,6- дибензоантрацен, 1,12-бензоперилен и коронен Полиароматические углеводороды, содержащие 5–8 сконденсированных бензольных колец, характеризуются слабой степенью замещенности [4]. Химический состав смол Смолы – вязкие малоподвижные жидкости или аморфные твердые вещества от темно-коричневого до темно-бурого цвета.
Молекулярная масса смол, определенная криоскопией в нафталине, в среднем составляет от 700 до 1000 а.е.м. Смолы нестабильны, выделенные из тяжелых остатков могут превращаться в асфальтены. Смолы принято подразделять на толуольные и спиртотолуольные. Строение молекул смол аналогично строению молекул масел, но они более склонны к ассоциации.