Контрольные вопросы.

1. Номенклатура аренов.

2. Способы получения аренов.

3. Основные физические и химические свойства аренов.

4. Моноциклические арены в нефтях.

5. Бициклические арены в нефтях.

6. Полициклические арены и гибридные соединения в нефтях.

Тема 8. Гетероатомные соединения и минеральные компоненты нефти

Аннотация

Приведенные в разделе гетероатомные соединения и минеральные компоненты достаточно полно характеризуют состав этих групп соединений, присутствующих в нефти. Изучение этого раздела особенно важно для понимания студентами процессов гидроочистки гидрооблагораживания и гидрокрекинга нефтяных фракций.

Помимо углеводородов все нефти содержат гетероатомные соединения. Содержание этих соединении от возраста месторождений и природы.

Обычно наибольшее содержание из гетероатомов в нефти приходится на серу. Сера может составлять от 0.02 до 7.0%. Это соответствует содержанию в нефти сернистых соединении от 0.2 до 70%.

Концентрация кислорода в нефти составляет от 0.05 до 4%, что соответствует содержанию кислородных соединений в нефти от 0.5 до 40%.

Содержание азота в нефтях обычно не превышает 1.7%, что соответствует 17% азотсодержащих соединений.

Серосодержащие соединения.

В нефтях содержится небольшое количество растворенной серы с количестве от 0.0001 до 0.1%. Кроме того, в нефти присутствует растворенный сероводород.

Меркаптаны. Содержатся в основном во фракциях, выкипающих до 300^оС. В нефтях идентифицировано более 50 меркаптанов с числом атомов углерода от 1 до 8. Общая формула меркаптанов:

R-SH,

Где R – алкильный радикал.

Наиболее летучими, токсичными и дурно пахнущими соединениями являются сероводород (H₂S), метилмеркаптан (CH₃SH ) и этилмеркаптан (CH₃CH₂SH).

Сульфиды(R-S-R¹). Наибольшее содержание сульфидов наблюдается в средних дистиллятах. С повышением температуры кипения фракций выше 300-350^оС содержание сульфидов в них резко падает. Кроме линейных сульфидов в нефтях присутствуют циклические сульфиды (тиоцикланы). Во многих нефтях тиоцикланы составляют главную часть сульфидов.

Дисульфиды (R-S-S-R¹) обнаружены в легких и средних нефтяных дистиллятах.

Тиофен и его производные. Эти соединения распределены по всем нефтяным фракциям. Сам тиофен и его алкилзамещенные (метил-, димети-, триметил- и алкилтиофены) распределены в во фракциях, выкипающих до 250^оС, бензо- и дибензотиофены концентрируются в высококипящих фракциях (выше 300-350^оС). Основное количество серы дизельных фракций сконцентрировано в бензотиофенах.

1 2 3 4

1 – тиофен, 2 – бензотиофен, 3 – дибензотиофен, 4 – нафтотиофен.

Меркаптаны, сульфиды сравнительно легко окисляются. При этом в мягких условиях окисления из меркаптанов образуются дисульфиды.

Практически все сернистые соединения нефти, кроме низших меркаптанов химически нейтральны. А производные тиофена по своим свойствам близки к ароматическим соединениям нефти (аренам).

Кислородсодержащие соединения. Общее содержание кислородных соединений в нефти не превышает 10%. Эти соединения представлены карбоновыми кислотами, фенолами, сложными и простыми эфирами, лактонами, кетонами и фурановыми производными.

Нефтяные кислоты. Низшие алифатические кислоты обнаружены во фракциях, выкипающих до 200^оС. С ростом температуры кипения фракций в них обнаруживают кислоты с разветвленным строением.

CH₃(CH₂)_n-COOH

Линейные кислоты

CH₃CH(CH₃)CH₂CH₂CH₂CH(CH₃)CH₂CH₂CH₂CH(CH₃)-COOH

2,6,10-триметилундекановая кислота

Разветвленные кислоты

Нафтеновые кислоты. В нефтях по содержанию нафтеновые кислоты занимают первое место. Они составляют около 90% от всех карбоновых кислот, содержащихся в нефти. Нафтеновые кислоты содержат от 1 до 5 полиметиленовых колец (пятичленных или шестичленных).

Нефтяные фенолы. Нефтяные фенолы в основном представлены крезолами и ксиленолами.