vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

При наличии нескольких различных групп их перечисляют в порядке возрастания величины или в алфавитном порядке.

2-метил-4-этилгептан

3.1.3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Четыре первых представителя ряда метана – газообразные вещества, начиная с пентана (С5) до гексадекана (С16) углеводороды нормального строения – жидкости, С17 и выше – твёрдые вещества.

Все алканы легче воды, их плотность не превышает 0,8

г/см3.

Алканы практически не растворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях. Метан, этан и

123

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

высшие гомологи не имеют запаха, средние обладают запахом бензина.

3.1.4. СОДЕРЖАНИЕ АЛКАНОВ В НЕФТЯХ

Алкановые углеводороды относятся к основным компонентам нефти. Содержание их в нефтях составляет 40-50 %, а в некоторых нефтях — до 70 %. С повышением средней молекулярной массы фракций нефти содержание в них алканов уменьшается. Во фракциях, перегоняющихся в пределах 200300 °С их содержится 55-60 %, а к 500 °С, как правило, количество этих углеводородов снижается до 20-5 % и менее. Содержание алканов в нефтях зависит от месторождения.

Алканы находятся в нефти в молекулярном и ассоциированном состоянии. Энергия межмолекулярного взаимодействия составляет от десятых долей до нескольких килоджоулей на 1 моль, что намного меньше энергии разрыва связей. Алканы, независимо от строения цепи, неполярны. Объясняется это тем, что моменты всех связей -С-Н- взаимно компенсируются, независимо от симметричности углеводородного радикала. Взаимодействие двух неполярных молекул алканов происходит под действием дисперсионных сил, возникающих при взаимном обмене электронами (энергией) между молекулами.

Неполярная молекула может иметь отличающийся от нуля мгновенный дипольный момент, среднее значение которого во времени равно нулю. Дисперсионная энергия 4,2 кДж/моль (энергия водородной связи 8,4-63 кДж/моль).

Низко- и высокомолекулярные алканы вступают в межмолекулярные взаимодействия, но в отличие от последних при обычных температурах ассоциатов не дают, так как

124

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

прочность связей в ассоциатах из низкомолекулярных соединений мала. Для их разрушения достаточно незначительной растворяющей силы среды. Поэтому для бензиновых фракций (н. к.- 200 °С) образование ассоциатов наблюдается при низких температурах — 70÷100 °С.

В сопоставимых условиях алканы имеют самую низкую плотность, сравнительно с плотностью углеводородов иного строения и гетероатомных соединений нефти с таким же числом углеродных атомов в молекуле.

3.1.5. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Важнейшей характеристикой алканов является их энергоёмкость (теплота сгорания). Обладая максимально возможным для углеводородов содержанием водорода в молекуле, алканы характеризуются самой большой массовой теплотой сгорания. Так, массовая теплота сгорания метана 50.207, гексана 45.276, эйкозана 44.386 кДж/кг.

При одинаковой температуре и нормальном давлении алканы имеют более высокую теплоёмкость, чем углеводороды иного строения. Так, при 80-90 °С теплоёмкость декана на 21 % больше, чем циклоалкана, 1,1'-бициклогексана и на 32 % больше, чем у арена бифенила, содержащих то же число углеродных атомов.

3.1.6. ГАЗООБРАЗНЫЕ АЛКАНЫ

Источники газообразных алканов — природные и попутные газы, а также газы газоконденсатных месторождений.

Природные газы добывают с чисто газовых месторождений, не имеющих непосредственной связи с нефтяными месторождениями.

125

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Природные газы состоят в основном из метана. Наряду с метаном в них обычно содержатся этан, пропан, бутан, небольшое количество пентана и высших гомологов и незначительные количества неуглеводородных компонентов: диоксида углерода, азота, сероводорода и инертных газов

Содержание метана в природном газе некоторых месторождений может достигать 99,3 %, т. е. это практически чистый метан, в других месторождениях оно значительно меньше – 76 %. На долю гомологов метана в природном газе приходится 4-5 %. Как правило, этана около 2-4 %, пропана 0,1- 3 %, бутана обычно не более 1 % и высших гомологов - доли процента.

Диоксид углерода, который обычно присутствует во всех природных газах, является одним из главных продуктов превращения в природе органического исходного вещества углеводородов. Его содержание в природном газе ниже, чем можно было бы ожидать, исходя из механизма химических превращений органических остатков в природе. Так как СО2 — активный компонент, он переходит в пластовую воду, образуя растворы бикарбонатов. Как правило, содержание его не превышает 2,5 %. Содержание азота, также обычно присутствующего в природных газах, связано либо с попаданием атмосферного воздуха, либо — с реакциями распада белков живых организмов. Количество азота обычно выше в тех случаях, когда образование газового месторождения происходило в известняковых и гипсовых породах.

Особое место в составе некоторых природных газов занимает гелий. В природе гелий встречается часто (в воздухе, природном газе и др.), но в ограниченных количествах. Хотя

126

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

содержание гелия в природном газе невелико (максимально до 1-1,2%), выделение его оказывается выгодным из-за большого дефицита этого газа, а также благодаря большому объёму добычи природного газа.

Извлечение гелия из природных газов основано на двух его свойствах: гелий имеет самую низкую температуру кипения (–269 °С) среди других химических элементов и практически нерастворим в жидких углеводородах.

Сероводород, как правило, отсутствует в газовых залежах. Природные газы, содержащие в основном метан и имеющие очень незначительное содержание гомологов С5 и выше, относят к сухим или бедным газам. К сухим относится подавляющее большинство газов, добываемых из газовых залежей. Газ газоконденсатных залежей отличается меньшим содержанием метана и повышенным содержанием его гомологов. Такие газы называются жирными или богатыми. В газах газоконденсатных залежей, помимо легких углеводородов, содержатся и высококипящие гомологи, которые при снижении давления выделяются в жидком виде (конденсат). В зависимости от глубины скважины и давления на забое в газообразном состоянии могут находиться углеводороды, кипящие до 300-400 °С.

Газ газоконденсатных залежей характеризуется содержанием выпавшего конденсата (в см3 на 1м3 газа).

Образование газоконденсатных залежей связано с тем, что при больших давлениях происходит явление обратное растворению — обратной конденсации нефти в сжатом газе. При давлениях около 75 106 Па нефть растворяется в сжатом этане и пропане, плотность которых при этом значительно

127

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

превышает плотность нефти. Содержание конденсата в газе различных газоконденсатных месторождений изменяется в широких пределах — от 5-10 см3/м3 до 300-500 см3/м3 и даже

1000 см3/м3.

Состав стабильных конденсатов некоторых месторождений хорошо изучен. Конец кипения их обычно не выше 300 °С. По групповому составу — большую часть составляют метановые углеводороды, несколько меньше — нафтеновые и ещё меньше — ароматические.

Углеводородный состав конденсатов характеризуется следующими закономерностями. Среди алканов разветвлённого строения преобладают монометилзамещенные: 2-, 3- и 4- метилзамещённые. В наибольшем количестве содержатся 2- метилпентан, 2-метилгексан и 2-метилгептан. Среди диметилпроизводных присутствуют главным образом 2,3- и 2,4- диметилизомеры. Циклопентановые углеводороды помимо циклопентана представлены в основном его метил- и этилзамещенными, а также 1,2- и 1,3-диметил- циклопентанами. В конденсатах обычно содержатся все три изомера диметилциклогексана, причём на долю 1,3- диметилциклогексана приходится от 50 до 70 % количества изомеров.

Состав газов газоконденсатных месторождений после отделения конденсата близок к составу сухих газов. Плотность природного газа относительно воздуха (плотность воздуха принята за единицу) колеблется от 0,560 до 0,650. Теплота сгорания около 37.700-54.600 Дж/кг.

Попутным газом называется газ, растворенный в нефти и выделяющийся из нее при добыче.

128