Химическая природа и групповой углеводородный состав нефтей и нефтяных газов

Нефть – жидкий горючий минерал, распространен в осадочной оболочке Земли.

Состав – сложная смесь углеводородов и углеродистых соединений.

Элементный состав: углерода – 84-87%; водорода – 12-14%; остальное – кислород – 0,1-1,0%, азот (0,001-0,3%), сера (0,1-0,5% – малосернистые, 0,5-2,0% – среднесернистые, 2-9,6% – высокосернистые нефти).

В нефтях присутствуют также некоторые металлы: – ванадий, никель, железо, магний, хром, титан, кобальт, калий, кальций, натрий в очень малых количествах.

Основная составляющая нефти– углеводороды (парафиновые, нафтеновые и ароматические).

Если содержание углерода (С) колеблется от 1 до 4, то это газы; от 5 до 16 – жидкости; выше 16 – твердые тела.

Парафиновые углеводороды (С_пН_2п+2) называются также предельными.

Нафтеновые углеводороды (С_пН_2п) напоминают парафиновые, но, в отличие от них, имеют циклическое строение.

Ароматические углеводороды (С_пН_2п-6) также имеют циклическое строение, но с двойными связями.

Асфальто – смолистая часть нефти – это темно - окрашенное вещество, частично растворимое в бензине .

Растворяемая часть называется – асфальтом. Нерастворяемая – смолой.

Основными химическими элементами нефти являются:

углерод – (82-87% вес),

водород – (11-15% вес),

сера – (0,1-7,0% вес),

азот – (до 2,2% вес),

кислород – (до 1,5% вес).

В нефтяной золе находятся элементы: V, Ni, Fe, Ca, Na, K, Cu, Ci, I, P, Si, As и др. Среди полезных ископаемых, исключая нефтяной газ, нефть характеризуется самой высокой температурой сгорания, так как в ней содержится наибольшее количество водорода.

В состав нефтей входят углеводороды следующих групп: парафиновые, олефиновые, нафтеновые и ароматические. Кислород, сера и азот содержатся в основном, в виде кислородных, сернистых и азотистых соединений. Преобладание той или другой группы углеводородов придает нефти различные свойства, что неизбежно сказывается на методах её переработки и областях применения нефтепродуктов.

Парафиновые углеводороды. Углеводороды ряда С_пН_2п+2 присутствуют во всех нефтях и являются одной из основных её частей. Распределяются неравномерно по фракциям, в основном в нефтяных газах и в бензине – керосиновых фракциях. В масляных дистиллятах их содержание незначительно.

Низшие члены этого ряда – метан, этан, пропан и бутаны (нормальный и изостроения) – газообразны. Они находятся в нефти в растворённом состоянии, а также являются основной составной частью природного и попутного нефтяного газов.

Природный газ – продукция газовых месторождений. Попутный добывается вместе с нефтью.

Природные газы состоят, в основном, из метана (до 98 объём.%) и небольшого количества этана, пропана и бутанов. Попутные нефтяные газы содержат больше, пропана и бутанов, и более тяжёлых углеводородов. Кроме того, в состав природных и попутных газов входят сероводород, углекислый газ и гелий.

Газы, богатые пропаном, бутанами и более тяжёлыми углеводородами, называют жирными. Из них получают газовый бензин, сжиженные газы, индивидуальные углеводороды для органического синтеза.

Газы, состоящие, из метана и этана, называют сухими и используют как бытовое и промышленное топливо, частично – как сырьё для производства сажи, ацетилена и продуктов органического синтеза.

Природные горючие газы состоят из метана, этана, пропана и бутана, иногда содержат жидкие углеводороды (газовые и газоконденсатные месторождения). При разработке скважины на головке скважины устанавливают местное сужение трубы для ограничения поступления газа. Разработка газовой скважины может продолжаться 15-20 лет, за это время извлекается до 80-90% запасов.

Природные газы широко применяются, как топливо на электростанциях, в металлургической, цементной и стекольной промышленности, при производстве строительных материалов и для коммунально-бытовых нужд. На базе природного газа организовано производство аммиака, метилового спирта, ацетальдегида, уксусной кислоты, ацетилена, этилена и пропилена.

Газообразные углеводороды. В большинстве газовых месторождений основным компонентом является метан. Содержание гомологов метана в природном газе невелико: этана от 0,1до 8,0%, пропана от 0,1 до 3%, бутана и высших – доли процента. Большинство природных газов относят к «сухим газам».

Газы газоконденсатных месторождений содержат большие количества газообразных гомологов, начиная с пропана, а также жидкие алканы, циклоалканы и арены. Вуктыльский газоконденсат выкипает в пределах 28-300^оС и содержит помимо алканов около 30% циклоалканов и около 12% аренов.

Газы нефтяных месторождений – попутные нефтяные газы.

Они растворены в нефти и выделяются из неё при выходе нефти на поверхность. По составу в них значительно больше этана, пропана, бутанов и высших углеводородов (в сумме до 50%). Они называются жирными или богатыми, (в отличие от «сухих газов»). Из жирных газов получают легкий газовый бензин, а также сжатые жидкие газы в качестве горючего. Этан, пропан и бутаны после разделения служат исходным сырьем для нефтехимической промышленности.

Жидкие углеводороды. Парафиновые углеводороды от пентана до гексадекана при нормальных условиях находятся в жидком состоянии. Они входят в состав бензиновых и керосиновых фракций нефтей. В.В. Марковников, изучая состав кавказких нефтей, впервые обнаружил в них парафиновые углеводороды изостроения.

При одном и том же числе углеродных атомов в молекуле, углеводороды с разветвленной цепью отличаются от углеводородов нормального строения более низкими значениями плотности, температуры застывания и кипения.

Углеводороды С_5-15 – жидкие вещества. По температурам кипения углеводороды от пентана до декана и все их многочисленные изомеры должны попасть в бензиновый дистиллят. Число теоретически возможных изомеров углеводородов от С₅ до С₁₀ равняется 145. В нефтях найдены все возможные изомеры пентана, гексана, гептана и октана, многие нонаны и некотрые деканы.

Углеводороды С₁₁-С₁₆: ундекан, додекан, тридекан, тетрадекан, пентадекан и гексадекан (цетан) при разгонке попадают в керосиновую фракцию.

Твердые углеводороды. Парафиновые углеводороды С₁₇ и выше при нормальных условиях представляют собой твёрдые вещества, температура плавления которых повышается с увеличением молекулярного веса.

Парафины характеризуются пластинчатой или ленточной структурой, температура их плавления колеблется от 40 до 70^оС, число углеродных атомов в молекуле от 21 до 32; молекулярный вес – от 300 до 450. Кристаллы церезинов имеют игольчатое строение. В их состав наряду с парафиновыми углеводородами входят твёрдые нафтеновые и ароматические углеводороды с длинными боковыми цепями. При одной и той же температуре плавления, церезины характеризуются большими, по сравнению с парафинами, плотностью, вязкостью и молекулярным весом.

Гексадекан С₁₆ Н₃₄ плавится при температуре 18,1°С. По мере увеличения молекулярной массы углеводородов С_пН_2п+2 нормального строения их температура кипения и плавления постепенно увеличивается. Твердые алканы присутствуют в нефтях в небольших количествах (от десятых долей до 5%). В парафинистых нефтях их содержание повышается до 7-12%. Нефти озексуатская, жетыбайская, узеньская (две последние – полуостров Мангышлак) имеют в своем составе до 15-20% твердых алканов.

Твердые алканы в нефтях находятся в растворенном или во взвешенном состояниях. В масляные фракции при перегонке мазута могут попадать алканы С₁₈-С₃₅. В гудронах концентрируются высокоплавкие углеводороды С₃₆-С₅₃.Так, гексадекан может иметь до 10359 изомеров, кипящих в пределах 266-288,5^оС. Наряду с углеводородами С_пН_2п+2 в нефтях могут находится твердые органические вещества с циклической структурой. Эти углеводороды входят в состав не парафинов, а церезинов – смесей более высокомолекулярных и высокоплавких углеводородов, которые выделяются либо из остаточных нефтепродуктов, либо из горючего минерала озокерита. Озокерит – земляной воск, горный воск – минерал, образованный пористой породой, пропитанной смесью твердых углеводородов с небольшим количеством высококипящих углеводородов и смол.

Парафины и церезины находят применение в промышленности. В бензиновых фракциях содержится 6-11% аренов. Арены – это моноциклические углеводороды С₆С₁₀, т.е. бензол и его гомологи – толуол, ксилолы, этилбензол. Содержание алкилбензолов, особенно с короткими боковыми цепями, выше, чем бензола. В средних фракциях нефти (наряду с производными бензола) присутствуют нафталин и его ближайшие гомологи: метил-, этил-, диметил-, триметил- и тетраметилнафталины.

Присутствие аренов в бензинах весьма желательно, так они обладают высоким октановым числом. Присутствие их в дизельных топливах (средние фракции нефти) ухудшает процесс сгорания топлива. Полициклические арены с короткими боковыми цепями в масляных фракциях ухудшают эксплуатационные качества масел.

Бензол, толуол, этилбензол, изопропилбензол, ксилолы, нафталин – очень ценное химическое сырьё для многих процессов нефтехимического и органического синтеза, как например в получении каучуков, пластических масс, синтетических волокон, взрывчатых, анилинокрасочных и фармацевтических веществ.

Ароматические углеводороды. В состав нефтей входят ароматические углеводороды с числом циклов от одного до четырёх. Распределение их по фракциям различно. В тяжёлых нефтях их содержание резко возрастает, с повышением температуры кипения фракций. В нефтях средней плотности, богатых нафтеновыми углеводородами, ароматические углеводороды распределяются по всем фракциям почти равномерно. В легких нефтях, богатых бензиновыми фракциями, с повышением температуры кипения содержание ароматических углеводородов понижается. Ароматические углеводороды бензиновых фракций (выкипающих от 30 до 200^оС) состоят из гомологов бензола. Керосиновые фракции (200-300^оС), наряду с гомологами бензола, содержат производные нафталина, но в небольших количествах.

Ароматические углеводороды тяжёлых газойлевых фракций (400-500^оС) состоят из гомологов нафталина и антрацена. В тяжёлых остатках обнаруживаются твёрдые ароматические углеводороды с температурой плавления 32^оС.

Ароматические углеводороды обладают наибольшей плотностью среди других классов соединений. По вязкости они занимают промежуточное положение между парафиновыми и нафтеновыми.

Ароматические углеводороды являются ценными компонентами бензинов, однако снижают характеристики сгорания реактивных и дизельных топлив. Моноциклические ароматические углеводороды с длинными боковыми изопарафиновыми цепями придают смазочным маслам хорошие вязкостно-температурные свойства, обладают высокой растворяющей способностью, но при этом высоко токсичны. Ароматические углеводороды применяют как компоненты нефтепродуктов, как растворители, при производстве взрывчатых веществ и в качестве сырья для нефтехимического синтеза.

Углеводороды смешанного строения. Значительная часть углеводородов нефти имеет смешанное или гибридное строение. Это означает, что в молекулах этих углеводородов имеются различные структурные элементы: ароматические кольца, пяти- и шестичленные циклоалкановые кольца и алкановые цепи. Сочетание этих элементов может быть самым разнообразным, а число изомеров – огромным. Масляные фракции почти целиком состоят из углеводородов смешанного строения.

Их можно разделить на три типа:

• алкано-циклоалкановые;

• алкано-ареновые;

• алкано-циклоалкано-ареновые.

Третий тип углеводородов, в молекулах которого имеются все структурные элементы – алкановые, циклоалкановые и ареновые – наиболее распространен среди углеводородов высокомолекулярной части нефти.

Гетероциклические соединения нефти.

• сернистые соединения;

• серосодержащие соединения.

Большая часть нефтей России -сернистые и высокосернистые. Основная часть серусодержащих соединений нефти имеют большую молекулярную массу и высокую температуру кипения, поэтому от 70 до 90% всех серусодержащих соединений концентрируется в мазуте и гудроне. Сера встречается в различных видах: в виде серы растворенной или в коллоидном состоянии, в виде растворенного сероводорода, меркаптанов (тиолов), сульфидов (тиоэфиров), полисульфидов, циклических сульфидов, производных тиофена. Кроме того, в нефтях встречаются сложные соединения, особенно в асфальто-смолистой части, включающие серу, азот, кислород.

Меркаптаны, имеют строение РSH, при нагревании до 300^оС образуют сульфиды с выделением сероводорода, а при более высокой температуре разлагаются на сероводород и соответствующий непредельный углеводород, являясь вредной примесью к товарным продуктам, способствуют смолообразованию в крекинг-бензинах и придают нефтепродуктам отвратительный запах.

Сера встречается почти во всех нефтях. С повышением концентрации серы возрастает плотность, коксуемость, содержание смол и асфальтенов. Распределение серы по отдельным фракциям зависит от природы нефти и типа сернистых соединений. Содержание серы растет от низкокипящих к высококипящим и достигает максимума в остатке от вакуумной перегонки нефти.

Отдельные нефти содержат свободную серу, при длительном хранении она выпадает в резервуарах в виде аморфной массы. В связанном состоянии она встречается в виде сероводорода и сераорганических соединений (меркаптанов, сульфидов, дисульфидов, тиофенов, тиофанов).

Сернистые соединения нефти можно разделить на три группы.

К первой относятся сероводород и меркаптаны, обладающие кислотными, наиболее коррозионными свойствами.

Ко второй группе относятся нейтральные на холоду и термически малоустойчивые сульфиды и дисульфиды. При 130-160^оС они распадаются с образованием меркаптанов и сероводорода.

В третью группу сернистых соединений входят термически стабильные циклические соединения – тиофаны и тиофены.

Сернистые соединения моторных топлив снижают их химическую стабильность и полноту сгорания, придают неприятный запах и вызывают коррозию двигателей. В бензинах они понижают антидетонационные свойства и приемистость к тетраэтилсвинцу, который добавляется для повышения качества. Лучшим способом обессеривания нефтяных фракций и остатков от перегонки нефти является очистка в присутствии катализаторов и под давлением водорода. При этом сернистые соединения превращаются в сероводород, который затем улавливается и утилизируется, с дальнейшим получением серной кислоты и элементарной серы.

Сероводород – сильнейший яд, с относительной плотностью по воздуху 1,19 и предельной концентрацией в воздухе – 10 мг/м³. Все операции в присутствии сероводорода необходимо выполнять в присутствии дублёра и с противогазами. Меркаптаны обладают сильным неприятным запахом, который ощущается при концентрации их в воздухе 10^-7 вес.%. Это свойство используют в газовой технике, применяя меркаптаны в качестве одорантов. Неприятный запах одорантов понижается с повышением их молекулярного веса. Сульфиды и дисульфиды также обладают сильным запахом, но не столь резким, как меркаптаны. Они содержатся в нефти в виде алифатических и циклических соединений. Основное количество серы в нефтях находится в виде производных тиофанов и тиофенов.

Азот и азотистые соединения. Азотсодержащие соединения. В нефтях их содержание составляет не более 2-3%, максимально (в высокосмолистых нефтях) до 10%. Большая часть концентрируется в тяжелых фракциях и в остаточных продуктах. Известны основные и нейтральные соединения.

Пиридин и его гомологи – жидкости с резким запахом, кипят при температурах 115,26^оС. Азотсодержащие вещества как основные, так и нейтральные, достаточно термически стабильны, особенно в отсутствии кислорода, не оказывают заметного влияния на эксплуатационные свойства нефтепродуктов. Однако при хранении дизельных топлив и мазутов некоторые азотсодержащие соединения вызывают усиленное смолообразование.

Особое место среди азотсодержащих соединений нефти занимают порфирины. Молекулярная масса их колеблется от 420 до 560 (С₂₇N₄-C₃₃N₄). По своему строению они близки хлорофиллу растений и красящему веществу крови – гемину. К числу азотистых соединений основного характера относятся пиперидин, пиридин и хинолин; к нейтральным – бензпиррол или индол и карбазол; к кислотным – пиррол и др. Реагируя со щелочными металлами, азотистые соединения образуют соответствующие соли. Особое место среди азотистых соединений нефти занимают порфирины. Это комплексы из соединений азота с высокомолекулярными углеводородами, включающие металлы – ванадий и никель. Доказано наличие в нефтях кислых и основных порфиринов.

Кроме того, в нефтях определяются аминокислоты и аммонийные соли. Они интересны как добавки, способные повышать адгезионные свойства битумов. Наибольшее содержание азотсодержащих соединений находится в тяжёлых остатках от перегонки. Азотистыми и сернистыми соединениями богаты тяжелые смолистые нефти; легкие малосмолистые нефти содержат мало азота.

Азотистые основания используются как дезинфицирующие средства, антисептики, ингибиторы коррозии, добавки к смазочным маслам и битумам, антиокислители. К нежелательным свойствам следует отнести их способность снижать активность катализаторов при деструктивной переработке нефти, вызывать осмоление и потемнение нефтепродуктов. Высокая концентрация азотистых соединений в бензинах приводит к усиленному коксообразованию и газообразованию при их каталитическом риформинге. Небольшое количество азотистых соединений в бензинах способствует лакообразованию в поршневой группе двигателей и отложению смол в карбюраторе. Наиболее полно азотистые соединения удаляются 25%-ным раствором серной кислоты.

Кислородные соединения Кислородсодержащие соединения. Основная часть кислорода, содержащаяся в нефти, входит в состав смолистых веществ, и только около 10% его приходится на долю кислых органических соединений – карбоновых кислот и фенолов. Нейтральных кислородсодержащих соединений в нефтях мало. Среди кислых соединений преобладают соединения с наличием карбоксильной группы – нефтяные кислоты. Содержание фенолов в нефтях незначительно (до 0,1%) Карбоксильная группа чаще всего оказывается связанной с остатками циклопентановых, иногда циклогексановых углеводородов и, значительно реже, с алкановыми радикалами. В высококипящих фракциях определяются полициклические кислоты с циклоалкановыми, ареновыми и гибридными радикалами.

Содержание жирных карбоновых кислот С_пН_2п+1СООН не превышает сотых долей процента. Известно до 40 видов жирных карбоновых кислот с числом углеродных атомов от С₁ до С₂₅. Карбоновые кислоты – производные моноциклических нафтенов с общей формулой С_пН_2п-1СООН или С_пН_2п-2О₂, где п = 5 или 6, – получили название нафтеновых кислот. Карбоксильная группа в этих кислотах может быть связана непосредственно с циклоалкановым радикалом или входить в состав боковой цепи.

Нафтеновые кислоты либо жидкости, либо кристаллические вещества, напоминающие по запаху жирные кислоты. Со щелочами образуют соли. Соли щелочных металлов хорошо растворимы в воде, полностью переходят в водно-щелочной раствор. Щелочные соли нефтяных кислот обладают хорошими моющими свойствами. Поэтому отходы щелочной очистки – так называемый мылонафт – используются при изготовлении моющих средств для текстильного производства.

Кислород присутствует в нефтях в незначительных количествах в виде соединений – нафтеновых кислот, фенолов, асфальтосмолистых веществ.

Нафтеновые кислоты представляют собой карбоновые кислоты циклического строения, производные пятичленных нафтеновых углеводородов. В отдельных нефтях найдены би,- три- и тетрациклические нафтеновые кислоты, а также карбоновые кислоты жирного ряда. Наименьшее количество нафтеновых кислот содержится в парафинистых нефтях и их фракциях, наибольшее – в смолистых нефтях. Распределение нафтеновых кислот по фракциям крайне неравномерно. Они содержатся в лёгких и средних фракциях, беднее ими бензинокеросиновые и тяжёлые дистилляты.

Нафтеновые кислоты – малолетучие, маслянистые жидкости плотностью 0,96-1,0 с резким неприятным запахом. Не растворяются в воде, но легко растворимы в нефтепродуктах, бензоле, спиртах и эфирах. Содержание нафтеновых кислот в нефтяных фракциях принято характеризовать кислотными числами, т.е. числом миллиграммов едкого кали, расходуемого на нейтрализацию 1 г вещества в спиртобензольном растворе в присутствии фенолфталеина. Нафтеновые кислоты применяются в технике для пропитки шпал, при регенерации каучука из вулканизированных изделий, как заменители жирных кислот в производстве мыла и как антисептическое средство для борьбы с гнилостными грибками.

Фенолы обнаруживались в нефти в виде изомеров крезола, ксиленолов и

-нафтолов. Выделение фенолов из нефтяных фракций не имеет промышленного применения.

Асфальто-смолистые вещества. Смолисто-асфальтеновые вещества – это наиболее высокомолекулярные гетероорганические вещества нефти, в состав которых одновременно входят углерод, водород, кислород, сера, а чаще – азот и сера. Чем больше пределы перегонки фракций, тем больше с ними попадает смол. Их доля во всех дистиллятах нефти не превышает 15% от общего количества нефти.

Асфальто-смолистые вещества являются неотъемлемым компонентом практически всех нефтей. Встречающиеся иногда белые нефти представляют собой продукты разной степени обесцвечивания тёмных смолосодержащих нефтей, мигрировавших через толщи глин из глубоких недр земли. Содержание и химический состав асфальто-смолистых веществ влияют значительно на выбор направления переработки нефти и набор технологических процессов в действующих и перспективных схемах нефтеперерабатывающих заводов. В связи с этим, одним из главных показателей качества товарных нефтей является относительное содержание асфальто-смолистых веществ.

Количество асфальто-смолистых веществ в лёгких нефтях не превышает 4-5 вес. %, в тяжёлых достигает 20 вес. % и более. Их химическая природа является предметом изучения, по причине большой сложности состава этих веществ, т.к. они представляют собой комплексы полициклических, гетеро­циклических и металлоорганических соединений.

Асфальто-смолистые вещества нефтей подразделяются на четыре вида:

• нейтральные смолы;

• асфальтены;

• карбены и карбоиды;

• асфальтогеновые кислоты и их ангидриды.

В основу классификации нейтральных смолистых веществ положено их отношение к различным растворителям.

Различают:

1) нейтральные смолы, растворимые в легком бензине (петролейном эфире), пентане, гексане;

2) асфальтены, нерастворимые в петролейном эфире, но растворимые в горячем бензоле;

3) карбены, частично растворимые только в пиридине и сероуглероде;

4) карбоиды – вещества, практически ни в чем не растворимые.

Нейтральные смолы – полужидкие, иногда твёрдые вещества темно-красного цвета, плотностью около единицы. Растворяются в петролейном эфире, бензоле, хлороформе и четырёххлористом углеводороде. В отличие от асфальтенов нейтральные смолы образуют истинные растворы.

Кроме углерода и водорода в состав смол входят сера, кислород, азот.

Углеводороды находятся в смолах в виде ароматических и нафтеновых циклов со значительным количеством (40-50 вес. %) боковых парафиновых цепей. Весовое соотношение углерод-водород составляет примерно 8:1.

Сера и кислород входят в состав гетероциклических соединений.

Смолы химически нестабильны. Под воздействием кислорода в присутствии адсорбентов происходит частичная окислительная конденсация их в асфальтены. Смолы из тяжелых фракций имеют большие плотность, молекулярный вес, красящую способность и содержат больше серы, кислорода и азота по сравнению со смолами, полученными из более лёгких фракций. Если в бензин добавить 0,005 вес. % смолы, он приобретёт соломенно-жёлтую окраску.

Основная масса всех гетероорганических высокомолекулярных веществ относится к нейтральным смолам.

Асфальтенов в нефтях значительно меньше, чем нейтральных смол.

Карбенов и карбоидов в сырых нефтях практически нет. Они характерны для остаточных продуктов термокаталитической переработки нефтяных фракций. Общее содержание смолисто-асфальтеновых веществ в различных нефтях колеблется от 1-2 до 40-45%.

Смолы, выделенные из дистиллятов нефти, имеют жидкую и полужидкую консистенцию; выделенные из гудронов, имеют почти твердое строение, обладают большой пластичностью (с мол. массой от 500 до 1200). Нейтральные смолы под воздействием нагревания, обработки адсорбентами или серной кислотой, могут уплотнятся в асфальтены.

Асфальтены – это наиболее высокомолекулярные гетероорганические соединения нефти. По внешнему виду – порошкообразные вещества бурого или черного цвета.

Асфальтены растворяются и разбухают в бензоле и смолах и не растворяются в бензине и спиртах. В нефтях находятся в виде коллоидных систем. Нейтральные смолы и асфальтены различаются между собой по молекулярной массе, элементному составу и степени насыщенности. В общей формуле (без гетероатомов) С_пН_2п-х значение х в нейтральных смолах колеблется в пределах от 10-34, а для асфальтенов может достигать 100-120. Все смолистые вещества, особенно асфальтены, карбены и карбоиды, весьма отрицательно влияют на качество смазочных масел. Они ухудшают цвет масла, увеличивают нагарообразование, понижают смазывающую способность и т.д. Поэтому при очистке масляных дистиллятов одна из главных задач – удаление смолисто-асфальтено-вых веществ.

Входя же в состав битумов они улучшают их качество. При температуре более 300^оС они разлагаются с образованием газов и кокса. Не растворяются в растворителях – петролейном эфире, пентане, изопентане и гексане.

Пентан и петролейный эфир используют для осаждения асфальтенов из их смесей со смолами и углеводородами нефти.

Жидкий пропан применяют с той же целью в промышленности (процесс деасфальтизации) для осаждения смол и асфальтенов из гудрона.

Асфальтены растворяются в пиридине, сероуглероде, а также в бензоле и других ароматических углеводородах.

Соотношение углерод-водород в асфальтенах составляет около 11: 1. Химическая природа асфальтенов изучена слабо. Молекулярный вес исчисляется тысячами единиц. Серы, кислорода и азота содержат больше, чем смолы. Содержание асфальтенов в смолистых нефтях составляет 2-4 вес.%.

Продуктами уплотнения асфальтенов являются карбены и затем карбоиды. Карбены не растворяются в бензоле и лишь частично растворяются в пиридине и сероуглероде. Карбоиды не растворяются в каких - либо органических или минеральных растворителях. Элементарный состав одного из образцов карбоидов примерно следующий (в вес. %): С – 74,2; Н – 5,2; S – 8,3; N – 1,1; O – 10,8; и зольных компонентов – 0,4.

Асфальтогеновые кислоты и их ангидриды по внешнему виду похожи на нейтральные смолы. Это маслянистые, очень вязкие, иногда твёрдые чёрные вещества, нерастворимые в петролейном эфире и хорошо растворимые в бензоле, спирте и хлороформе. Предполагается, что в них содержатся три активные группы;одна кислотная и две гидроксильные. Их можно назвать полинафтеновыми кислотами. Плотность асфальтогеновых кислот больше единицы. Минеральные компоненты нефти – более 40 различных элементов, которые можно разделить на три группы:

1) металлы переменной валентности (V,Ni,Fe, Co,W,Cr,Cu,Mn,Pd,Ca,Ag,Ti);

2)щелочные и щелочно – земельные металлы;

3)галогены и другие элементы.

Знание состава и содержания микроэлементов имеет значение для вопросов переработки нефти, т.к. ванадий, никель и другие металлы – яды для катализаторов, а оксиды ванадия способствуют коррозии топливной аппаратуры.