- •В. Р. Зайлалова учебное пособие по курсу «химия нефти и газа»
- •Введение
- •1. Происхождение нефти
- •2. Элементарный состав нефти
- •3. Фракционный состав нефти
- •3.1. Детонационная стойкость горючего
- •3.2. Переработка углеводородного сырья
- •3.2.1. Переработка каменного угля
- •3.2.2. Перспективы развития энергетики
- •4. Групповой углеводородный состав нефти. Классификация нефти
- •5. Молекулярный вес
- •6. Физические свойства нефти
- •6.1. Плотность
- •6.2. Вязкость
- •6.3. Температурные переходы и агрегатные превращения
- •6.4. Тепловые свойства
- •6.5. Оптические свойства
- •6.6. Электрические свойства
- •7. Фазовое равновесие в системе «нефть — газ»
- •8. Классификация углеводородов
- •8.1. Предельные (насыщенные) углеводороды. Алканы (парафины)
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.2. Предельные углеводороды. Циклоалканы
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.3. Непредельные (ненасыщенные) углеводороды. Алкены (этиленовые углеводороды)
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.4. Непредельные углеводороды. Алкадиены
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.5. Непредельные углеводороды. Алкины (ацетиленовые углеводороды)
- •Физические свойства
- •Химические свойства
- •Способы получения
- •8.6. Ароматические углеводороды. Бензол и его гомологи
- •Химические свойства
- •Свойства бензола
- •Свойства гомологов бензола
- •Способы получения
- •9. Неуглеводородные соединения нефти
- •9.1. Кислородные соединения
- •Азотистые соединения
- •Сернистые соединения
- •10. Смолистые вещества
- •11. Минеральные компоненты нефти
- •12. Методы выделения компонентов
- •12.1. Перегонка
- •12.2 Азеотропная и экстрактивная ректификация, экстракция, абсорбция
- •И селективность растворителей при 60°с
- •12.3. Адсорбция
- •12.4. Кристаллизация
- •12.5. Диффузионные методы разделения углеводородов
- •13. Природные и попутные газы. Применение газа
- •13.1 Природные газы
- •Попутные (нефтяные) газы
- •Применение газа
- •Термические превращения углеводородов нефти
- •14.1. Термодинамика процесса
- •14.2. Кинетика и механизм процесса
- •Энергия связи с—с, кДж/моль: 335; 322; 314; 310; 314; 322; 335
- •14.3. Термические превращения углеводородов в газовой фазе
- •Превращения алканов
- •14.3.2. Превращения циклоалканов
- •14.3.3. Превращения алкенов
- •Суммарную реакцию можно записать уравнением:
- •14.3.4. Превращения алкадиенов и алкинов
- •14.3.5. Превращения аренов
- •15. Термокаталитические превращения
- •15.1. Механизм действия катализаторов окислительно-восстановительного типа
- •15.2. Кислотный катализ
- •15.3. Реакции карбкатионов
- •15.4. Каталитический крекинг
- •15.4.1. Превращения алканов
- •15.4.2. Превращение циклоалканов
- •15.4.3. Превращение алкенов
- •15.4.4. Превращение аренов
- •15.4.5. Катализаторы каталитического крекинга
- •15.4.6. Каталитический крекинг в промышленности
- •15.5. Каталитический риформинг
- •15.5.1. Химические основы процесса
- •15.5.2. Катализаторы риформинга
- •15.5.3. Каталитический риформинг в промышленности
- •16. Гидрогенизация в нефтепереработке
- •16.1. Классификация процессов
- •16.2. Классификация каталитических реакций с водородом
- •16.3. Термодинамика и катализаторы гидрирования
- •Список литературы
- •Содержание
Способы получения
Название способа |
Уравнения реакций |
1. Сплавление солей бензойной кислоты с щелочами |
бензоат натрия |
2. Дегидрирование циклогексана |
См. «Циклоалканы»
|
3. Дегидроцикли-зация гексана |
См. «Алканы»
|
4. Тримеризация ацетилена |
См. «Алкины» |
1. Алкилирование бензола по Фриделю-Крафтсу |
бензол изопропилбензол(кумол) |
2. Конденсация арилгалогенидов с алкилгалогени-дами — реакция Вюрца-Фиттига |
Т 2Na + CH3Br + 2NaBr бромбензол бромметан толуол
|
3. Ароматизация алканов |
2,5-диметилгексан n-ксилол |
4. Каталитическая дегидрогенизация гомологов циклогексана |
метилциклогексан толуол |
Кроме одноядерных ароматических УВ, к которым относятся бензол и его гомологи, существуют также многоядерные арены; например:
;
нафталин
антрацен
9. Неуглеводородные соединения нефти
Элементарный анализ нефтей показывает, что сумма углерода и водорода в них всегда меньше 100%. Остальное приходится главным образом на три элемента (гетероатома): кислород, азот и серу, входящие в состав органических соединений.
В органической химии любые атомы, кроме C и H, входящие в состав органической молекулы, называются гетероатомами, а соединения с гетероатомами — элементоорганическими.
Большая часть (до 95%) соединений, содержащих гетероатомы, находится в смолистых веществах нефти.
9.1. Кислородные соединения
Из всего количества кислорода, содержащегося в нефти, только 5–10% приходится на долю ее легких фракций. Причем в бензиновых фракциях кислородсодержащих соединений имеется самое меньшее количество, измеряемое долями процента, в керосиновых дистиллятах их содержание увеличивается, но в основном они содержатся в масляных фракциях.
Все кислородсодержащие соединения могут быть разделены на три класса: нафтеновые кислоты, жирные кислоты и фенолы; большая часть приходится на долю нафтеновых кислот.
Нафтеновые кислоты обладают насыщенным характером, большинство их содержит пятичленное нафтеновое кольцо, и строение их молекул может быть представлено формулой:
Нафтеновые кислоты обладают всеми свойствами карбоновых кислот. В частности, их способность давать нерастворимые в углеводородах соли при обработке щелочами, карбонатами щелочных металлов или окислами металлов используется в промышленности для очистки от нафтеновых кислот нефтяных фракций и сырой нефти. Примесь нафтеновых кислот в нефтепродуктах крайне нежелательна, так как они корродируют металлы.
В различных нефтях в небольших количествах найдены почти все насыщенные алифатические кислоты с числом углеродных атомов от одного до одиннадцати с нормальными и разветвленными цепями. По химическим и физическим свойствам эти кислоты мало отличаются от нафтеновых.
В количествах, редко превышающих доли процента от общего содержания кислых кислородсодержащих соединений, в нефтях обнаружены ароматические спирты — фенолы.
фенол ортокрезол м-крезол n-крезол
силенол этилфенол β-нафтол
Фенолы, подобно кислотам, обладают способностью образовывать соли при взаимодействии с щелочью:
фенолят Na
Вследствие этого фенолы отделяются от нефти или нефтяных фракций вместе с нафтеновыми и алифатическими кислотами.
Водный раствор натриевых солей нафтеновых кислот, содержащий примеси натриевых солей фенолов используется как эффективный стимулятор роста растений. Концентрированная смесь таких солей («мылонафт») используется в качестве моющего средства в промышленности.