Кислородные соединения нефти кратко

Обновлено: 02.07.2024

Нефть является природным полезным ископаемым, которое представляет собой маслянистую горючую жидкость, нередко – черного цвета, хотя встречаются нефти и других цветовых оттенков (коричневого, вишневого, зеленоватого, желтоватого и прозрачного). Её добывают с помощью такой горной выработки, как нефтяная скважина, для формирования которой применяется бурение горных пород.

Из чего состоит нефть? Хим. состав нефти
Общая химическая структура нефти
Парафиновые углеводороды
Углеводороды нафтеновой группы
Ароматические углеводороды
Непредельные углеводороды
Соединения серы
Кислородные соединения
Смолисто-асфальтовые компоненты
Соединения азота

По своему химическому составу нефть представляет собой сложную смесь углеводородов с различными примесями. В её состав включены соединения таких хим. элементов, как сера, азот и так далее.

Запах этого хим. вещества также различается, в зависимости от содержания в нем сернистых соединений и углеводородов ароматической группы.

Из чего состоит нефть? Хим. состав нефти

Нефть состоит из углеводородов, которые с химической точки зрения представляют собой соединения атомов углерода и водорода. В общем виде нефть – формула, описываемая как C_xH_y.

К примеру, такой самый простой углеводород, как метан, состоит из одного атома углерода, связанного с четырьмя атомами водорода. Другими словами, формула метана – CH₄. Он относится к так называемым легким углеводородам и всегда есть в составе любой нефти.

В зависимости от того, какова концентрация в этом веществе различных видов углеводородных соединений, хим. и физические свойства нефти могут быть различны. Другими словами, компоненты нефти влияют на её свойства и внешний вид. Она может быть как текучей и прозрачной, так и черной и малоподвижной, причем настолько, что из-за высокой вязкости не выливается даже из перевернутого из сосуда.

Хим. состав обычной нефти представлен следующими хим. элементами:

углеродом (около 84-х процентов);
водородом на уровне 14-ти процентов;
серой и её соединениями в количестве от одного до трех процентов (сульфиды, дисульфиды, сероводород и сама сера);
азотом, доля которого – меньше процента;
кислородом (также меньше 1-го %);
различными металлами, общая концентрация которых также меньше 1 % (железо, ванадий, никель, хром, медь, молибден, кобальт и так далее);
различными солями, доля которых также менее процента (например, хлоридом кальция, хлоридом магния, хлоридом натрия и прочими).

Нефть и сопутствующий ей, как правило, углеводородный газ могут залегать на глубине от десятков метров до пяти-шести километров. Стоит сказать, что при глубине залегания более шести километров находят только газ, а если глубина залегания продуктивного слоя менее одного километра, то встречается только нефть. В основном продуктивные пласты находятся глубже одного, но выше шести километров, и там бывают как нефтеносные, так и газоносные слои.

Читать также: Расчёт динамической, кинематической, относительной, условной вязкости нефти

Породы, в которых залегает углеводородное сырье, называются коллекторы. Если описать коллектор простыми словами, то нефть как бы находится в плотной и твердой губке, состоящей из нефтеносных слоев различной пористости.

Общая химическая структура нефти

Состав и свойства нефти оказывают большое влияние на её дальнейшую переработку. Содержание углеводорода в нефти может варьироваться от 83-х до 87-ми процентов, водорода – от 12-ти до 14-ти %, а содержание серы колеблется в районе 1-го – 3-х %. Эту сложную химическую смесь в основном представляют различные соединения углерода и водорода: парафиновые, нафтеновые и ароматические.

Основные компоненты нефти – это углеводородные соединения, которые бывают следующих видов:

Парафиновые углеводороды

Этот компонент нефти имеет и другое название – алканы. Общая химическая формула – С_nН_2n _{+ 2}.

Если в парафинах менее четырех атомов углерода, то это – газы, известные нам как этан, метан, бутан. пропан, изобутан. Их отличает высокий показатель детонационной стойкости. Другими словами, их октановое число (если считать по моторному методу) – более 100.

Если в таких углеводородах от пяти до пятнадцати углеродных атомов, то это – жидкости. Если атомов углерода больше 15-ти, то это – твердые вещества.

В различных видах топлива и смазочных материалов концентрация алканов весьма высока, вследствие чего для этих нефтепродуктов характерна высокая стабильность. Для автомобильных бензинов высокого качества крайне желательно наличие в их составе изопарафиновых соединений, поскольку они весьма устойчивы к кислородному воздействию в условиях высоких температур.

Наличие в составе топлива нормальных парафинов, которые при высоких температурных значениях легко окисляются, значительно уменьшает уровень детонационной стойкости бензина, однако одновременно уменьшает время, которое проходит с момента подачи бензина в двигатель внутреннего сгорания до воспламенения топливной смеси, а это позволяет наращивать давление более плавно, что благотворно влияет на работу двигателя. В связи с этим наличие нормальных парафиновых соединений желательно в более тяжелом дизельном топливе, хотя в его зимних сортах количество таких парафинов ограничивается.

Углеводороды нафтеновой группы

Другое название – цикланы. Представляют собой насыщенные циклические углеводородные соединения, общая формула которых выглядит как С_nН_2n. В нефти цикланы представлены как циклопентан(С₅Н₁₀) и циклогексан(С₆Н₁₂ ).

Благодаря своему циклическому строению, цикланы отличаются высокой химической прочностью. Углеводороды нафтеновой группы при сгорании выделяют меньше теплоты (если сравнивать их с парафиновыми соединениями), однако также обладают высокой детонационной стойкостью. В связи с этим желательно их присутствие в топливах, используемых в карбюраторных двигателях, а также и зимних сортах дизтоплива.

Читать также: Сколько литров нефтепродуктов содержится в барелле нефти?

Смазочные нефтепродукты, содержащие нафтеновые углеводороды, более вязкие и маслянистые.

Ароматические углеводороды

Другое название – арены. Их эмпирическая формула – С_nН_2n_–₆. В нефти они представлены как бензол (формула С₆Н₆ ) и его гомологи.

Благодаря высокому показателю своей термической устойчивости, арены являются желательными компонентами в карбюраторных топливах, октановое число которых должно быть как можно выше. Однако, поскольку арены обладают высокой нагарообразующей способностью, их содержание в бензинах допустимо до отметки 40 – 45 процентов.

Из-за своей высокой термической стабильности наличие аренов в дизельных видах топлива нежелательно.

Непредельные углеводороды

Другое название – олефины. В сырой нефти они не содержатся, а образуются во время нефтепереработки. Непредельные углеводородные соединения – это важнейшее сырье, необходимое для получения топлива с помощью нефтехимических методов и основным органическим синтезом.

Общая эмпирическая формула таких углеводородов – С_nН_2n (к примеру, С₂Н₄ – это всем известный этилен).

Низкий уровень химической стойкости олефинов негативно сказывается на практической эксплуатации нефтепродуктов, поскольку снижает уровень их стабильности. К примеру, бензины, получаемые с помощью термического крекингового процесса, в результате окисления содержащихся в них олефинов осмоляются в процессе хранения и загрязняют карбюраторные жиклеры и впускные трубопроводы. Другими словами, присутствие олефиновых соединений в любых видах нефтепродуктов нежелательно.

Соединения серы

На большом числе месторождений добывают сернистую или высокосернистую нефть.

При переработке такого сырья необходимы дополнительные затраты, поскольку увеличение концентрации серы в бензине с 0,033 до 0,15 процентов приводит к:

снижению мощности двигателя на 10,5 процентов;
увеличению расхода топлива на 12 процентов;
возрастанию количества необходимых капремонтов вдвое.

Помимо этого, того, сернистое топливо сильно вредит экологии окружающей нас среды.

Соединения серы делятся на активные и не активные. Активные вызывают коррозию металлов в нормальных атмосферных условиях. К ним относятся:

Читать также: Основные причины, почему природный газ лучше нефтепродуктов

И в растворенном, и во взвешенном состоянии, они оказывают сильное коррозионное воздействие на металлы практически при любых температурах, поэтому их присутствие в нефтепродуктах – недопустимо.

Неактивные соединения серы в нормальных условиях коррозию не вызывают.

Однако, после полного сгорания топлива они образуют в двигателе серные и сернистые ангидриды, которые в соединении с водой образуют серную и сернистую кислоту.

Кислородные соединения нефти составляют смолы, асфальтовые вещества и нафтеновые кислоты. Смолы и асфальты - продукты с высоким молекулярным весом, придают нефти темную окраску, они химически неустойчивы и легко при нагревании разлагаются и коксуются. Нафтеновые кислоты могут быть выделены из нефти едким натром с получением натриевых солей, являющихся хорошими эмульгаторами. [1]

Кислородные соединения нефти при гидрокрекинге претерпевают практически полное превращение. При этом образуются соответствующие углеводороды и вода. [2]

Кислородные соединения нефти представляют собой в основном производные нафтеновых углеводородов - нафтеновые кислоты. Найдены также фенолы и предельные карбоновые кислоты. [3]

Кислородные соединения нефтей и нефтяных фракций состоят из карбоновых кислот, фенолов, спиртов, соединений с карбонильной группой и гидроперекисей. Значительная часть кислородных соединений представляет собой высокомолекулярные продукты полимеризации, конденсации, окислительного уплотнения и других химических взаимодействий перечисленных выше соединений. [4]

Кислородные соединения нефти имеют кислый характер и могут быть разделены на три класса: нафтеновые кислоты, жирные кислоты и фенолы. Жирные кислоты и фенолы составляют не более 10 % общего содержания кислых веществ, в пересчете на нефть - это сотые доли процента. Содержание нафтеновых кислот, представляющих собой карбоновые кислоты циклического строения ( общая формула СпНтСООН), может достигать иногда нескольких процентов. [5]

Кислородные соединения нефти , имеющие альдегидный, кетонный или эфирный характер, весьма мало изучены. [6]

Кислородные соединения нефти представлены в основном нафтеновыми кислотами и фенолами. Для удаления этих соединений нефтепродукты подвергают обработке слабыми растворами щелочей. [7]

Кислородные соединения нефти ( спирты, эфиры, перекиси, фенолы) и растворенный кислород в условиях гидроочистки переходят в воду. Повышенное содержание влаги в сырье риформинга приводит н удалению галогенов из катализатора, что нарушает сбалансированное соотношение кислотных и металлических функций катализатора. В результате уменьшаются скорости реакции изомеризации, гидрокрекинга и ароматизации. [8]

Кислородные соединения нефти - присутствующие в нефтях органические соединения, в состав которых входит кислород. Содержание кислорода в нефтях колеблется от незначительных следов ( практически от нуля в легких дистиллятных или фильтрованных нефтях) до нескольких процентов в окисленных нефтях, залегающих близко от поверхности земли. [9]

Часть кислородных соединений нефти - карбоксильные производные нафтенов ( преимущественно пятичлен-ных), характеризующиеся высоким поверхностным натяжением и потому усложняющие условия фильтрации нефти в пластах ( обобщ. [10]

К кислородным соединениям нефти относится преобладающая часть неуглеводородных веществ. Основная масса нефтяных кислот представлена монокарбоно-выми нафтеновыми структурами и имеет циклическое строение. Полинафтеновые и алифатические кислоты присутствуют в нефти в небольшом количестве. [11]

Как указывалось выше, кислородные соединения нефти являются наиболее химически - и поверхностно-активными компонентами ее. Взаимодействие нефти с породой и металлом определяется физической и химической адсорбцией этих веществ на твердой поверхности. Исследования [10] адсорбции асфальтенов из керосиновых растворов нефти Кюровдагского месторождения Азербайджана и из керосино-бензольных растворов асфальтенов, выделенных из этой же нефти плотностью 0 922 г / см3, с содержанием нафтеновых кислот 1 1 %, асфальтенов 7 0 %, акцизных смол 64 0 %, силикагелевых смол 20 0 %, показали, что адсорбция на поверхности кварцевого песка и песка I горизонта указанного месторождения протекает интенсивно в первые 6 - 10 ч, затем заметно ослабевает и по истечении 48 ч практически прекращается - наступает адсорбционное равновесие. [12]

Промышленное значение из всех кислородных соединений нефти имеют только нафтеновые кислоты и их соли - нафтенаты, обладающие хорошими моющими свойствами. Поэтому отходы щелочной очистки нефтяных дистиллятов - так называемый мылонафт - используется при изготовлении моющих средств для текстильного производства. [13]

Промышленное значение из всех кислородных соединений нефти имеют только нафтеновые кислоты, а более точно их соли - нафтенаты. [14]

СОЕДИНЕНИЯ НЕФТИ КИСЛОРОДНЫЕ — присутствующие в нефтях соединения, содер. в молекуле помимо С и Н один или более атомов О. Представлены следующими гр.: 1) нафтеновые кислоты органические; 2) фенолы; 3) асфальтово-смолистые вещества; распределение общего кислорода по этим гр.: соответственно меньше 10%, меньше 1% , больше 90%. Общее содер. кислорода в нефтях колеблется практически от нуля (в конденсатах и легких фильтрованных нефтях) до нескольких % в окисленных нефтях зоны выветривания, обогащенных асфальтово-смолистыми веществами.

Геологический словарь: в 2-х томах. — М.: Недра . Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др. . 1978 .

Смотреть что такое "СОЕДИНЕНИЯ НЕФТИ КИСЛОРОДНЫЕ" в других словарях:

ХИМИЯ И МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ — Нефть это природная жидкая смесь разнообразных углеводородов с небольшим количеством других органических соединений; ценное полезное ископаемое, залегающее часто вместе с газообразными углеводородами (попутные газы, природный газ). См. также… … Энциклопедия Кольера

Топливо авиационное — горючее вещество, вводимое вместе с воздухом в камеру сгорания двигателя ЛА для получения тепловой энергии в процессе окисления кислородом воздуха (сжигания). К Т. а. относятся авиационные бензины и реактивные топлива. Первые применяются в… … Энциклопедия техники

Остатки нефтяные* — Нефтяными О. или мазутом называют ту часть нефти, которая остается по отгонке от последней осветительных масл. Количество нефтяных О. по отношению к весу перегоняемой нефти зависит от свойств нефти и от назначения самих О. Из бакинской нефти… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Остатки нефтяные — Нефтяными О. или мазутом называют ту часть нефти, которая остается по отгонке от последней осветительных масл. Количество нефтяных О. по отношению к весу перегоняемой нефти зависит от свойств нефти и от назначения самих О. Из бакинской нефти… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Нефть — (Oil) Нефть это горючая жидкость Добыча и переработка запасов нефти является основой экономики многих стран Содержание >>>>>>>>>>>>>>>>> … Энциклопедия инвестора

Дерево — деревянистое растение с очищенным от сучьев в нижней части стволом и кроной, или вершиной, образуемой из сучьев и ветвей в верхней части. Д. служит предметом садового, паркового и лесного хозяйства, причем сообразно с тем изменяется и уход за ним … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Дерево, материал — 1) Технические свойства. Техническими свойствами древесины должны быть называемы такие, от которых зависит большая или меньшая пригодность дерева для различных применений его в технике. Здесь будут рассмотрены важнейшие из таких свойств древесины … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Нефть — У этого термина существуют и другие значения, см. Нефть (значения). Нефть ? Основной состав Сn … Википедия

Природная маслянистая горючая жидкость известная как нефть имеет сложный и разнообразный состав определяющий её качество. Состав сырой нефти представляющий собой жидкость находящуюся в недрах Земли включает углеводороды, органические соединения и небольшое количества металла.

Сырая нефть не имеет определенной химической формулы , так как её состав отличается в зависимости от месторождения с различными соотношениями компонентов. Как правило не смешивается с водой.

Компоненты состава сырой нефти

Хотя углеводороды обычно являются основным компонентом состава сырой нефти, их количество может варьироваться от 50% до 97% в зависимости от типа горючей жидкости и способа ее добычи. Органические соединения, такие как азот, кислород и сера, обычно составляют от 6 до 10% сырой нефти, в то время как металлы, такие как медь, мышьяк, никель, ванадий и железо, составляют менее 1% от общего состава.

Нефть состоит из следующих основных элементов:

углерод (50-97%);
водород (12-14%);
кислород, азот, сера (6-10%);
металлы до 1%.

Неорганические соли хлорида магния, хлоридов натрия и других минеральных веществ также сопровождаются с сырой нефтью из скважины либо из-за воды пласта или воды и химических веществ, закачиваемых во время бурения и добычи.

Типы углеводородов в сырой нефти

Существуют три основных типа углеводородов в сырой нефти: парафины или алканы (15-60%), нафтены или циклоалканы (30-60%), ароматические или арены (3-30%).

Парафиновые углеводороды

Общая молекулярная формула (C_nH_2n+2), С-углерод, H-водород, где n-число атомов углерода в этом соединении. Гомологичные ряды этих углеводородов называются алканами. Алканы относительно неактивны по сравнению с ароматическими веществами и олефинами. При комнатной температуре алканы не подвергаются воздействию концентрированной дымящей серной кислоты, концентрированных щелочей или мощных окислителей, таких как хромовая кислота. Алканы проводят реакции замещения медленно с хлором в солнечном свете и с бромом в присутствии катализатора.

Парафины выпускаются как обычные, так и изопарафины. Нормальные парафины представляют собой соединения с прямой цепью, а изопарафины — разветвленные соединения.

Изопарафины более реактивны, чем обычные парафины, и желательны в моторном топливе.

Нормальные парафины могут быть преобразованы в изопарафины термическим или химическим путем. Это называется реакцией изомеризации.

Олефины эта серия известна как алкены: это ненасыщенные углеводороды, что означает наличие двойной связи между двумя атомами углерода в формуле. Родовая формула (C_nH_2n), и самый низкий член этого гомологичного ряда этилен, C₂H₄. Алкены бывают как жидкость так и газ: этилен, бутен, изобутен. Они обладают высокой реакционной способностью и могут сами реагировать на моноолефины.

Олефины не присутствуют в сырой нефти, но они образуются путем термического и каталитического разложения или дегидрирования обычных парафинов.

Олефины обычно нежелательны в готовых продуктах, потому что двойные связи реакционноспособны, а соединения легче окисляются и полимеризуются с образованием смол и лаков, поэтому их можно удалить абсорбцией в серной кислоте.

Нафтены или циклопарафины

Нафтены или циклопарафины: циклические насыщенные углеводороды с общей формулой, как олефины,(C_nH_2n), также известные как циклоалканы.

Поскольку они насыщены, они относительно неактивны, как парафины. Нафтены являются желательными соединениями для производства ароматических веществ и высококачественных базовых запасов смазочных масел.

Ароматические соединения

Не имеют отношения к запаху и является понятием, характеризующим структурные молекулы. Термин устоялся из-за приятного запаха этих веществ.

Ароматические соединения часто называемые бензолами, химически очень активны по сравнению с другими группы углеводородов. Их общая формула (C_nH_2n-6) при n ≥ 6.

Эти углеводороды подвергаются воздействию кислорода с образованием органических кислот.

Ароматические вещества также могут быть получены дегидрированием нафтенов в присутствии платинового катализатора.

Низшие ароматические соединения, такие как бензол, толуол и ксилолы, являются хорошими растворителями и инициаторами для многих нефтехимических продуктов.

Ароматические вещества из нефтепродуктов могут быть отделены экстракцией растворителями, такими как фенол, фурфурол и диэтиленгликоль.

Неуглеводороды или гетероатомные соединения

Общие гетероатомы в углеводородах — это атомы серы, кислорода, азота и металлов.

Соединения серы

Соединения серы присутствуют в сырой нефти в виде меркаптанов органических веществ, сернистые аналоги спиртов, имеющие общую формулу RSH, где R — углеводородный радикал Примерами циклических соединений серы являются тиофены и бензотиофены.

Газ сероводород

Газ сероводород (H2S) связан с сырой нефтью в растворенном виде и выделяется при нагревании. H2S вызывает коррозию при высоких температурах и в присутствии влаги.

Сырая нефть, содержащая большое количество H2S, называется кислой сырой нефтью. Сера, присутствующая в нефтяных топливных продуктах, также образует различные оксиды серы (SOx) при горении, которые являются сильными загрязнителями окружающей среды. H2S может быть удален из газов путем абсорбции в растворе с производными аммиака.

В легких дистиллятах сера может присутствовать в виде H2S, меркаптанов и тиофенов, но в более тяжелых фракциях сырой нефти 80-90% серы обычно присутствует в сложной кольцевой структуре углеводородов. В этой комбинации атом серы стабилен и не реагирует. В результате сера из более тяжелой нефти не может быть удалена без разрушительной реакции, такой как тяжелые термические или каталитические реакции.

В настоящее время сера извлекается при рафинировании и продается в виде продукта. Сера также оказывает отравляющее действие на различные катализаторы.

Соединения азота

Состав сырой нефти может включать соединения азота которые обычно встречаются в более тяжелых видах.

Соединения азота ответственны за цвет и цветовую нестабильность. В общем, чем более асфальтирована нефть, тем выше в ней содержание азота. Азот в нефтяных топливах вызывает образование оксидов азота (NOx), которые также являются сильными загрязнителями атмосферы. Азот может быть удален из нефтепродукты методом каталитического гидрирования.

Соединения азота более стабильны, чем соединения серы, и поэтому их труднее удалить, даже если они присутствуют в очень низких концентрациях.

Кислородные соединения

Сырая нефть может содержать кислородсодержащие соединения, такие как нафтеновые кислоты, фенолы и крезолы, которые ответственны за коррозионную деятельность. Кислород также действует на многие катализаторы. Кислород может быть удален каталитическим гидрированием.

Избыток кислородных соединений может даже привести к взрыву.

Металлы

Металлические соединения ванадия, никеля, свинца, мышьяка и др., также содержатся в сырой нефти.

Ванадий и никель встречаются в виде металлоорганических соединений в основном в более тяжелых фракциях сырой нефти, где атомы металлов распределены внутри соединения в сложной форме, называемой порфиринами.

Нефтяное топливо, содержащее эти металлические соединения, может повреждать горелки, трубопроводы и стенки камер сгорания.

Читайте также: