Вопрос 30. Серосодержащие соединения нефти.

В нефтях содержится небольшое количество растворенной серы в 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).

Вопрос 31. Номенклатура, физические и химические свойства азотсодержащих соединений нефти.

Содержание азота в нефтях редко доходит до 1.7%, обычно концентрация азота не превышает 1%. При этом большая часть азотсодержащих соединений находится в высококипящих фракциях. Азотистые соединения принято делить на азотистые основания и нейтральные азотистые соединения.

Азотистые основания относительно легко выделяются из нефти минеральными кислотами. В нефтяных фракциях идентифицировано более 50 азотистых оснований.

Сильноосновные азотсодержащие соединения представлены пиридинами и их производными:

К слабоосновным азотсодержащим соединениям относятся анилины, амиды, имиды и N-циклоалкилпроизводные, имеющие в пиррольном кольце в качестве заместителя алкильные, циклоалкильные и фенильные группы:

Амиды кислот к настоящему времени практически не изучены.

В составе сырых нефтей и прямогонных дистиллятов чаще всего обнаруживаются производные пиридина. С увеличением температуры кипения фракций обычно возрастает содержание азотсодержащих соединений, при этом изменяется их структура: если в легких и средних фракциях преобладают пиридины, то в более тяжелых - их полиароматические производные, а в продуктах термической переработки при повышенных температурах в большей степени присутствуют анилины. В светлых фракциях доминируют азотистые основания, а в тяжелых фракциях, как правило, - нейтральные азотсодержащие соединения.

Пиридин

К нейтральным азотсодержащим соединениям, не содержащим в молекулах иных гетероатомов, кроме атома азота, и выделенным из нефти, относятся индолы, карбазолы и их нафтеновые и серосодержащие производные:

При выделении нейтральные азотсодержащие соединения образуют ассоциаты с кислородсодержащими соединениями и извлекаются попутно с азотсодержащими основаниями .

Наряду с названными монофункциональными в нефтях идентифицированы следующие азотсодержащие соединения:

1. Полиароматические с двумя атомами азота в молекуле:

2. Соединения с двумя гетероатомами (азота и серы) в одном цикле – тиазолы и бензтиазолы и их алкил- и нафтеновые гомологи:

3. Соединения с двумя гетероатомами азота и серы в разных циклах: тиофенсодержащие алкил-, циклоалкилиндолы и карбазолы.

4. Соединения с карбонильной группой в азотсодержащем гетероцикле, такие как пиперидоны и хинолоны:

5. Порфирины, представляющие собой комплексные соединения с ванадилом VO, никелем и железом.