Неуглеводородные компоненты нефти

Являются производными углеводородов и разделяются на две группы.

В первую группу входят гетероорганические соединения, которые описываются точной химической формулой. Называются они по содержащемуся или преобладающему в них гетероатому и представлены сернистыми, кислородными и азотистыми соединениями.

Во вторую группу веществ входят высокомолекулярные соединения, структура которых сложна, и поэтому определяется неоднозначно. Эта группа представлена смолами и асфальтенами или смолисто-асфальтеновыми веществами (САВ).

Смолы и асфальтены - это высокомолекулярные конденсированные циклические структуры, которые содержат гетероатомы и боковые алкильные цепи, состоящие из одновалентных радикалов: метила (СН₃), этила (С₂Н₅), пропила (С₃Н₇) и других.

-Смолы имеют молекулярную массу от 500 до 2000 единиц и обладают хорошей растворимостью в органических растворителях и УВ.

-Асфальтены – продукты конденсации нескольких молекул смол, поэтому они являются твердыми веществами с кристаллоподобной структурой и не растворяются в алканах. Их молекулярная масса лежит в пределах от 1000-5000 до 10000 единиц. Однако имеются сведения, что она может доходить до сотен тысяч и даже миллионов единиц.

Сернистые соединения. В нефтях содержится более 250 индивидуальных органических и неорганических соединений, содержащих серу. Неорганические соединения представлены элементной серой – S и сероводородом - H₂S. Основное количество серы, от 70 до 90 %, связано со смолами и асфальтенами.

Сернистые компоненты нефтей разделяются на агрессивные и неагрессивные соединения. Агрессивная сера представлена органическими и неорганическими соединениями, которые обладают кислотными свойствами. К ним относятся: элементная сера - S, сероводород - H₂S, и меркаптаны - тиолы и тиофенолы.

К неагрессивным сернистым соединениям относятся сульфиды, дисульфиды, тиофан, тиофен и тиопиран – С₅Н₁₀S.

Кислородные компоненты нефтей представлены 70 индивидуальными соединениями кислого и нейтрального характера, которые содержат кислород в виде различных функциональных групп: гидроксила (-ОН), карбоксила (-СООН), карбонила (>СО), метоксила (ОСН₃), оксигрупы (=О), пероксигруппы (-О-О-) и других. Кислород содержится в нефти в элементном составе в количестве от 0,05 до 3,6 %, что соответствует примерно от 0,5 до 36 % кислородных соединений.

Соединения кислого характера представлены кислотами и фенолами. Кислоты имеют различное строение: алифатическое (Аl-СООН), нафтеновое (Nf-СООН или Nf-(СН₂)_n-СООН), в том числе и стероидное строение, а также ароматическое и гибридное строение. Кроме фенола С₆Н₅ОН в нефтях присутствуют его гомологи, содержащие до шести конденсированных колец.

Азотистые компоненты нефтей составляют более 50 индивидуальных соединений, которые разделяются на три группы.

-Первая группа - это азотистые основания. Представлены они ароматическими гетероциклами: пиридином (С₅Н₅N), анилином (С₆Н₅NН₂), хинолином (С₉Н₇N), акридиномом (С₁₃Н₉N) и их гомологами.

-Вторая группа - это нейтральные соединения, которые представлены ароматическими гетероциклами: пирролом (С₄Н₄NН), индолом (С₈Н₆NН), карбазолом (С₁₂Н₈NН) бензокарбазолом (С₁₆Н₁₀NН), а также их гомологами и производными.

-Третья группа - это порфирины, которые представляют собой сложные циклические металлоорганические азотсодержащие соединения.

Содержание азотистых соединений в нефти обычно не превышает нескольких процентов от её состава, а концентрация азота в элементном составе нефти находится в пределах от 0,01 до 1,7 %.

Реликтовые соединения или хемофоссилии. Эти соединения представляют особую группу веществ, которые одновременно присутствуют в углеводородном и в неуглеводородном составе нефтей, а также в ОВ осадочных пород.

Реликтовые химические соединения по своей структуре близки к некоторым биологическим веществам или их фрагментам: стероидам, терпенам и терпеноидам, порфиринам (хлорофилл, гемоглобин крови), аминокислотам и другим.

Из УВ к хемофоссилиям относятся высокомолекулярные нормальные и изопреноидные алканы, а также полициклические нафтены, а из неуглеводородных компонентов нефти - порфирины, амиды кислот.