Хімічний склад нафти - студопедія
Нафта в якості сировини для виробництва різних видів палива і масел має низку незаперечних переваг, перш за все високою калорійністю, відносною простотою способів її видобутку, транспортування і переробки.
Нафта і нафтопродукти в основному складаються з вуглецю - 83. 87%, водню - 12. 14% і сірки - 3. 4%, решта - азот і кисень, тобто основу складної за хімічним складом і структурі рідини складають вуглеводні: парафінові, нафтенові і ароматичні.
У звичайних умовах вуглеводні, що містять від одного до чотирьох атомів вуглецю, є газами.
До складу бензину і дизельного палива входять рідкі вуглеводні, які мають від 5 до 15 атомів вуглецю.
Парафінові вуглеводні (алкани) мають загальну емпіричну формулу Сn Н2N + 2. Якщо вони містять від одного до чотирьох атомів вуглецю - це гази (метан, етан, пропан, бутан, ізобутан), що володіють високою детонаційної стійкістю, тобто їх октанове число (ОЧ), визначене за моторним методом, становить 100 і вище. При наявності в парафінових вуглеводнях від 5 до 15 атомів вуглецю - це рідкі речовини, а при вмісті понад 15 атомів вуглецю (С16 - гексадекан) - тверді.
Мастильні матеріали, що містять парафінові вуглеводні, мають високі температури застигання, тому їх застосування в холодну пору також утруднено.
Нафтенові вуглеводні (циклани) - циклічні насичені вуглеводні із загальною формулою Сn Н2N в нафті містяться у вигляді циклопентана С5 Н10 і циклогексану С6 Н12.
Циклічне будова зумовлює високу хімічну міцність вуглеводнів цього ряду. Нафтенові вуглеводні виділяють менше теплоти при згорянні в порівнянні з парафінові вуглеводнями і мають високу детонаційну стійкість, т. Е. Є бажаними компонентами в паливах для карбюраторних двигунів і зимових сортах дизельних палив.
Наявність нафтенових вуглеводнів в мастильних матеріалах визначає збільшення їх в'язкості і поліпшення маслянистості.
Ароматичні вуглеводні (арени) із загальною формулою Сn Н2N-6 містяться в нафті у вигляді бензолу С6 Н6 і його гомологів. Внаслідок своєї високої термічної стійкості ароматичні вуглеводні є бажаними складовими в паливах для карбюраторних двигунів, які повинні мати найвищі октанові числа.
Ненасичені вуглеводні (олефіни) не містяться в нафті, вони утворюються в процесі її переробки. Ненасичені сполуки є найважливішим сировиною при отриманні палива методом нафтохімічного і основного органічного синтезу.
Загальна формула олефінових вуглеводнів Сn Н2N.
Наприклад, етилен С2 Н4 має наступну структуру:
В умовах експлуатації низька хімічна стійкість олефінів, що містяться в нафтопродуктах, відіграє негативну роль, знижуючи їх стабільність. Так, бензини термічного крекінгу через окислення їх олефінове частини осмоляется при зберіганні, забруднюють жиклери карбюраторів і впускний трубопровід, тобто наявність олефінів небажано в будь-яких нафтопродуктах.
Сірчисті з'єднання. Нафта багатьох родовищ є сірчистої або високосернистої. Переробка такої нафти вимагає додаткових витрат, так як при збільшенні вмісту сірки в бензині з 0033 до 0,15% потужність двигуна знижується на 10,5%, витрата палива збільшується на 12%, а число капітальних ремонтів зростає в два рази. Крім того, використання сірчистих палив завдає великої шкоди навколишньому середовищу. Сірчисті з'єднання підрозділяються на активні і неактивні. До активних відносяться з'єднання, здатні викликати корозію металів при нормальних умовах. Це сірководень Н2 S, меркаптани R - SН (де R - вуглеводневий радикал) і елементарна сірка S. Перебуваючи в розчиненому або підвішеному стані, ці сполуки здатні викликати сильну корозію металів при будь-яких температурних умовах.
У відповідності зі стандартами присутність активних сірчистих сполук в нафтопродуктах не допускається.
Неактивні сірчисті з'єднання при нормальних умовах не викликають корозії металів, але при повному згорянні палива в двигуні утворюють сірчистий і сірчаний ангідриди, що дають в поєднанні з водою сірчисту і сірчану кислоти.
Кисневі сполуки в нафті представлені кислотами, фенолами, ефірами та іншими компонентами. Основна їх частина зосереджена у фракціях нафти, киплячих при високій температурі (високою температурою), т. Е. Починаючи з гасової.
Найпростіші кисневі сполуки - це органічні кислоти із загальною формулою R-СООН, де R - вуглеводневий радикал. У незначній кількості вони присутні в паливах і маслах у вигляді високою температурою кипіння (з температурою кипіння вище 200 ° С) маслянистих рідин, що викликають сильну корозію деяких кольорових металів (свинцю, цинку та ін.), Тому їх кількість в паливах і маслах строго обмежена ГОСТами.
Наприклад, нейтральні смоли, що містяться в нафті і мають колір від коричневого до чорного, мають інтенсивної фарбувальної здатністю, чим і обумовлена відповідно забарвлення одержуваних товарних палив і олив. Це дуже нестійкі, легко змінюються і погано випаровуються речовини, які негативно впливають на властивості палив і олив.
Азотисті сполуки є в нафти в дуже малих кількостях і тому не надають помітного впливу на властивості палив і мастильних матеріалів.