2. Химические соединения, входящие в состав нефти и природного газа.

Природные углеводородные газы встречаются в виде свободных скоплений или растворены в нефти и состоят в основном из угле­водородов. В их составе присутствуют углекислота, азот, сероводород и благородные газы. Основным компонентом газа газовых месторо­ждений (свободные скопления газа) является метан. Тяжелые угле­водороды, углекислота, азот, сероводород, водород, аргон и гелий иногда присутствуют в значительных количествах.

Основными компонентами растворенных в нефти газов (газы нефтяных месторождений) являются углеводороды С_х — С_в, т. е. метан, этан, пропан, бутан, пентан и гексан, в том числе изомеры углеводородов С₄ — С_е. Содержание тяжелых углеводородов в рас­творенных газах достигает 20—40%, редко 60—80%. Среди гомологов метана обычно преобладает этан (6—20%), затем пропан. Неугле­водородные компоненты растворенного газа представлены обычно азотом и углекислым газом с примесью сероводорода, аргона и гелия. Содержание азота колеблется в широких пределах: от нуля до 30— 50%, а иногда и выше. Содержание С0₂ в растворенных газах ко­леблется от 0 до 10—15%. Количество сероводорода обычно колеб­лется в пределах от 0 до 6%, редко достигая более высоких значений. Водород и благородные газы содержатся в микроколичествах.

Нефть представляет собой жидкость, обычно коричневого или черного цвета, часто с зеленоватым или зеленовато-желтым отливом. Консистенция нефти различна: от жидкой маслянистой до густой смолообразной. Она легче воды, имеет специфический запах, который в случае присутствия сернистых соединений становится очень непри­ятным. Нефть состоит из органических соединений, основную часть которых составляют углеводороды.

Углеводороды.Углерод в соединении с водородом способен образовывать множество соединений — углеводородов, составля­ющих основную часть горючих природных газов, нефтей и озоке-ритов. Они различаются между собой химическим строением, а сле­довательно, и свойствами. Часть углеводородов имеет насыщенный характер, т. е. не способна к реакциям присоединения, другая часть имеет ненасыщенный характер, т. е. может присоединять

 1. Парафиновые (метановые) углеводороды, или алканы.

Общая формула. Это полностью насыщенные соединения. Алканы могут иметь нормальное строение (неразветвленная цепь, например СН₃—СН₂—СН₂—СН₃) и изостроение (разветвленная цепь, например СН₃—СН—СН₃) углеродных атомов.

Парафиновые углеводороды характеризуются малой реакцион­ной способностью, химически весьма устойчивы.

2. Нафтеновые (полиметиленовые) углеводороды, или цикланы. Общая формула. Это непредельные соединения, но благодаря замыканию углеводородной цепи в кольцо они имеют насыщенный характер. Атомы углерода могут соединяться в циклы из трех и более метальных групп. В нефтях широко распространены углеводороды пяти- и шестичленной структуры, к которым могут присоединяться и цепочки метанового строения — алкильные цепи

По своим химическим свойствам нафтеновые углеводороды близки к алканам. Особенностью нафтеновых углеводородов и их произ­водных является способность к изомеризации. Под влиянием ката­литических и термических процессов системы из шестичленных циклов легко переходят в пятичленные, например циклогексан и бен­зол в метилциклопентан.

В легких фракциях нафтеновых нефтей преобладают производ­ные циклогексана, в метановых и метаново-нафтеновых нефтях преобладают производные циклопентана. В нефтях содержатся производные циклопентана и циклогексана с короткими цепями.

В более тяжелых фракциях нефтей содержатся полициклические нафтеновые углеводороды, среди них широко распространен бициклический углеводород декалин.

3. Ароматические углеводороды (арены). Простейшие из них имеют общую формулу CnH2n-6 и содержат в своем составе так называемое ароматическое ядро бензола

Эти соединения довольно устойчивы. В то же время они обла­дают повышенной химической активностью по сравнению с метановыми и нафтеновыми углеводородами и довольно легко могут быть от них отделены.

Арены обладают высокой растворяющей способностью, они неограниченно растворяются друг в друге и других раство­рителях.

Ароматические углеводороды легко вступают в реакции конденсации. Из моноциклических аренов в углеводоро­дах нефтей содержатся преимущественно гомологи бензола с не­длинными боковыми цепями.

Многие углеводороды, например высокомолекулярные парафины, в твердом состоянии имеют кристаллическое строение.

Сернистые соединения. В нефтях содержатся как органи­ческие, так и неорганические формы сернистых соединений. Сера, входящая в эти соединения, двухвалентна.

К неорганическим формам относятся элементарная сера и серо­водород. Элементарная сера (S) содержится в нефтях лишь в очень незначительных количествах. При хранении нефтей на воздухе в них увеличивается количество элементарной серы, главным образом за счет окисления сероводорода. Сероводо­род (Н₂S) — кислота с температурой кипения — 59,6° С. Обладает способностью соединяться с металлами, вызывая их коррозию. Сероводород в пластовых условиях может содержаться как в газах, так и в растворенном состоянии в нефтях.

Кислородные соединения. Атомы кислорода в нефтях входят в следующие соединения: нафтеновые кислоты, соединения фенольного характера, эфиры, смолистые вещества.

Нафтеновые кислоты — соединения, в которых одно­временно содержатся нафтеновый цикл и карбоксильная (кислотная) группаАтом водорода карбоксильной группы спо-