1.22 Парафиновые углеводороды в нефтях.

Все нефти содержат большее или меньшее количество алканов. Обычно их содержание в нефтях колеблется от 20 до 50%. В парафи-иистых нефтях содержание алканов достигает 60% и более; в нефтях малопарафинистых их содержание может упасть до 1-2%. Если рас-емотреть распределение алканов по фракциям нефти, то наблюдается следующая общая для всех нефтей закономерность: содержание алка­нов падаете увеличением температуры кипения фракции. В парафино-нафтеновых нефтях алканы находятся в низкокипящих фракциях (до 300°С). В парафинистых нефтях их содержание может быть значитель­ным даже в высококипящих фракциях.

В табл. 8 приводятся данные по содержанию алканов в некоторых грозненских нефтях.

Алканы нефтей подразделяются на алканы с прямой цепью (н-алка-ны) и с разветвленной цепью (i-алканы). Во многих нефтях i-алканы яв­ляются слаборазветвленными, молекулы которых содержат 1 или 2 ме­тила в главной цепи. В нефтях некоторых типов содержатся заметные количества сильно разветвленных алканов с регулярным расположени­ем метилов в главной цепи. Это изопреноидные углеводороды или иэопренаны (см. с. 83). Их количество может достигать 3—4% на нефть.

1.2. Физические свойства алканов

Шесть алканов — газы при обычных условиях (метан, этан, пропан, бутан, изобутан, неопентан). Температуры кипения этих углеводоро­дов, "С:

Метан -161,6 Этан —88,5 Пропан —42,2 Бутан 0,5 Изобутан 12,2 Неопентан 9,45

Начиная с изопентана (Т_кт = 28°С) и пентана (Т_кип = 36°С) метано-ные углеводороды — жидкости. Для углеводородов нормального строе­ния увеличение на -СН₂- группу повышает температуру кипения и среднем на 30°С, затем по мере увеличения молекулярной массы эта нсличина уменьшается. Если сравнить температуры кипения алканов нормального и изостроения, то разветвленные углеводороды имеют бо­лее низкие температуры кипения, чем углеводороды с прямой цепью.

Начиная с С₁₆-С_|7, алканы с прямой цепью — твердые вещества. Температура плавления, °С:

Гексадекан С₁₆Н₃₄ 18,1

Гептадекан С_]7Н₃₆ 22,0

Температура плавления алканов с прямой цепью повышается с уве­личением числа углеродных атомов в молекуле. При переходе от угле-(юдорода с нечетным числом атомов углерода к углеводороду с четным числом атомов углерода увеличение температур плавления больше, чем при переходе от четного числа атомов углерода к нечетному (рис. 43).

1.3. Химические свойства алканов

Алканы, будучи насыщенными, способны только к реакциям заме­щения. Комплексообразование

Газообразные алканы образуют твердые комплексы с водой. Эти комплексы относятся к так называемым соединениям включения или клатратным соединениям. Комплексы углеводородных газов с водой образуются при пониженной температуре (~0°С). Иногда в газопрово­дах они могут быть причиной закупорки. В присутствии молекул газа вода («хозяин») кристаллизуется с образованием клеток, в которых зак­лючены молекулы алкана («гость»). Образование клатратов газообраз­ных алканов с водой лежит в основе обессоливания морской воды. Так,

Алканы нормального строения, начиная с гептана, образуют при комнатной температуре -соединения включения с мочевиной H₂N—CO—NH₂. В этих соединениях молекулы мочевины («хозяин»)¹ соединяются между собой с помощью водородных связей и образуют спиралевидные гексагональные каналы, в которых находятся молеку­лы алкана («гость») (рис. 45).

Изомеризация алканов

Алканы подвергаются изомеризации в присутствии кислотных катализаторов. Легко изомеризуются алканы, содержащие третичный углеродный атом, труднее — изоалканы с четвертичным атомом угле­рода. Углеводороды с прямой цепью занимают промежуточное поло­жение. Например, для гексанов скорость изомеризации падает в ряду: 2-метилпентан > н-гексан > 2,2-диметилбутан. Термическое разложение алканов

Под действием тепла при повышенных температурах алканы разла­гаются. При этом проходят две основные реакции: дегидрирование и расщепление по связи С-С. С повышением молекулярной массы алка­нов реакция с расщеплением связи С—С начинает преобладать. Газооб­разные алканы заметно расщепляются при 800—900°С. Высшие углево­дороды — при 500—600°С. При этом из молекулы алкана образуется алкан и алкен меньшей молекулярной массы.