Кислородсодержащие соединения

Основная часть кислорода нефтей входит в состав асфальто- смолистых веществ и только около 10% его приходится на долю кислых (нефтяные кислоты и фенолы) и нейтральных (сложные эфиры, кетоны) кислородсодержащих соединений. Они сосредоточены преиму­щественно в высококипящих фракциях. Нефтяные кислоты (C_nH_mCOOH) представлены в основном циклопентан- и циклогексан-карбоновыми (нафтеновыми) кислотами и кислотами смешанной нафтеноароматической структуры. Из нефтяных фенолов иденти-фицированы фенол (С₆Н₅ОН), крезол (СН₃С₆Н₄ОН),

Из бензиновой фракции некоторых нефтей выделены ацетон, метилэтил-, метилпропил-, метилизопропил-, метилбутил- и некоторые другие кетоны. В средних и высококипящих фракциях нефтей обнаружены цик­лические кетоны типа флуоренона, сложные эфиры (A_COR, где а_с - остаток нефтяных кислот) и высокомолекулярные простые эфиры (R'OR) как алифатической, так и циклической структур, на­пример, типа бензофуранов, обнаружены в высококипящих фракциях и остатках.

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.

Смолисто-асфальтеновые вещества в нефтях и нефтяных остатках

Смолисто-асфальтеновые вещества (CAB) концентрируются в тяжелых нефтяных остатках (ТНО) - мазутах, полугудронах, гудронах, битумах, крекинг-остатках и др. Суммарное содержание CAB в нефтях в зависимости от их типа и плотности колеблется от долей процентов до 45%, а в ТНО -достигает до 70% масс. Наиболее богаты CAB молодые нефти нафтено-ароматического и ароматического типа. CAB представляют собой сложную многокомпонентную исключительно полидисперсную по молекулярной массе смесь высокомолекулярных углеводородов и гетеросоединений, включающих, кроме углерода и водорода, серу, азот, кислород и металлы, такие, как ванадий, никель, железо, молибден и т.д. Выделение индивидуальных CAB из нефтей и ТНО исключительно сложно. Молекулярная струк­тура их до сих пор точно не установлена. Современный уровень зна­ний и возможности инструментальных физико-химических методов исследований (например, рентгеноструктурные, ЯМР-спектроскопия, электронная микроскопия, растворимость и т.д.)

В практике исследования состава и строения нефтяных, угле- и коксохимических остатков широко используется сольвентный способ Ричардсона, основанный на различной растворимости группо­вых компонентов в органических растворителях (слабых, средних и сильных).

Смолы - вязкие малоподвижные жидкости или аморфные твердые тела от темно-коричневого до темно-бурого цвета с плотностью около единицы или несколько боль­ше. Они представляют собой плоско конденсированные системы, со­держащие 5-6 колец ароматического, нафтенового и гетероцикли­ческого строения, соединенные посредством алифатических струк­тур.

Асфальтены - аморфные, но кристаллоподобной структуры твер­дые тела темно-бурого или черного цвета с плотностью несколько больше единицы.

Соотношение смол к асфальтенам в нефтях и ТНО колеблется в широких пределах — (7 — 9): 1 в остатках прямой перегонки,

до (1 — 7):1 — в окисленных остатках (битумах).

В ТНО термодеструктивных процессов появляются карбены и карбоиды. Считается, что карбены - линейные полимеры асфальтеновых молекул с молекулярной массой (100 - 185) тыс:, растворимые лишь в сероуглероде и хинолине. Карбоиды являются сшитым трех­мерным полимером (кристаллитом), вследствие чего они не раство­римы ни в одном из известных органических растворителе

Металлы составляют обширную группу гетероэлементов, об­разующих с углеводородами сложные соединения. Содержание металлов в нефтях невелико и редко превышает 0,05% (500 мг/кг). Всего в нефтях разных месторождений обнаружено около 30 металлов, среди которых наиболее распространенными являются ванадий, никель, железо, цинк, медь, магний, алюми­ний. Металлы входят в состав высокомолекулярных соединений нефти, выкипающих от 450° С и выше. При термокаталити­ческой деструкции этих соединений металлы отлагаются в порах катализаторов, дезактивируя их, а при регенерации катализато­ров металлы образуют оксидные соединения, также отрицатель­но влияющие на катализаторы.