Парафиновые углеводороды

В состав нефти могут входить газообразные , жидкие

i , и твердые парафины. Преимущественно это

углеводороды нормального строения. Парафины с разветвлен­ной цепью составляют доли процента и построены на основе изопреноидных структур:

Метан в нефти присутствует в газообразном состоянии. Из-за высокого давления газов в нефтяных месторождениях го­мологи метана находятся в нефти в виде растворов. Газо­образные алканы могут образовывать твердые комплексы с водой, которые относятся к так называемым соединениям включения. Соединения включения — вещества, в которых моле­кулы одного химического соединения («гостя») располагаются в полостях кристаллической структуры или молекул другого со­единения («хозяина»). Комплексы углеводородных газов с водой образуются при пониженной температуре (около О °С). Зачастую они могут быть причиной закупорки в газопроводах. В присутст­вии молекул газа вода кристаллизуется с образованием клеток, в которых заключены молекулы алкана. Образование таких клеток (клатратов) газообразных алканов с водой лежит в основе обес- соливания морской воды. Так, пропан при давлении 0, 4 МПа и температуре 2 °С образует в морской воде кристаллическое со­единение

При добыче нефти газы выделяются за счет снижения давле­ния. Такие газы принято назвать попутными. Состав их зависит от условий залегания нефти (температуры и давления).

При нормальных условиях (Р=0, 1013 МПа и Т = 273 К) пара­фины являются жидкостями и входят в состав бензиновых и керосиновых фракций. Большая их часть нормального строения. Анализ множества нефтей показал, что чем более разветвлена молекула, тем меньше этого углеводорода в неф­ти. Наподобие комплексов углеводородных газов с водой жидкие алканы нормального строения либо слаборазветвленные, начиная с гептана, могут образовывать при комнатной температуре соеди­нения включения с мочевиной (рис. 1.1).

Изоалканы образуют соединения включения с тиомочеви- ной В этих соединениях молекулы мочевины и

тиомочевины соединяются между собой с помощью водородных связей и образуют каналы, в которых находятся молекулы алка­на, удерживаемые силами Ван-дер-Ваальса или слабыми водо­родными связями. Мочевина образует канал меньшего диамет­ра, чем тиомочевина. Благодаря этому комплексообразованием с мочевиной можно отделить нормальные алканы от разветв­ленных.

Жидкие парафины существенно влияют на величину октано­вого и цетанового числа топлива.

Рис. 1.1. Спиралевидные каналы соединения включения с мочевиной

Углеводороды с числом углеродных атомов более 16 являют­ся твердыми веществами:

• углеводороды нормального строения — парафины;

• углеводороды изомерного строения > — изопарафины или церезины.

Отличаются церезины более высокой молекулярной массой и температурой кипения. По химическим свойствам церезины менее инертны, чем парафины. Они легко реагируют с серной, азотной и хлорсульфоновой кислотами. Парафины, наоборот, очень стойки на холоде к воздействию различных сильнодейст­вующих реагентов и окислителей.

При перегонке парафины и выше уходят в мазут, а цере­зины остаются в гудроне. Содержание твердых парафинов в неф­ти не велико, хотя может достигать 10 % мае. Парафины и цере­зины находят разнообразное техническое применение во многих отраслях промышленности: электро- и радиотехнической, бу­мажной, спичечной, химической, кожевенной, парфюмерной и др. Наличие парафинов в масляных фракциях повышает их тем­пературу застывания и уменьшает подвижность масел при низких температурах, поэтому масла подвергают специальной очистке от парафина — депарафинизации.

НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ (ОЛЕФИНЫ)

В нефтях крайне редко и в незначительных количествах встречаются олефины (бакинская, галицийская, пенсильванская, эльзасская). Боль­шое количество олефинов и некоторых других непредельных углеводо­родов появляется в продуктах деструктивной переработки нефти. Эти углеводороды отличаются высокой реакционной способностью и по­этому легко полимеризуются, осмоляются, что приводит к снижению срока службы и хранения нефтепродуктов. Непредельные углеводоро­ды являются нежелательными компонентами моторных топлив и сма­зочных масел, однако служат ценным сырьем для нефтехимического синтеза.