Химмотология

1-БОБ. 1.1. НЕФТ ВА УНИНГ ТАРКИБИ


Нефт ҳамда газ ер қобиғинииг турли чуқурликдаги қатламларида турли-туман ғовак ва бошқа тоғ жинслари орасида ётади. Босим, температура ва ички ўзгаришлар таъсирида нефт катта масофаларга силжиши мумкин.
Ташқи кўринишларга кўра нефт ўзига ҳос ҳидли қуюқ мойсимон суюқлик турли тусдаги жигар ранг кўринишга эга. Нефтнинг зичлиги 770-920кг/м³, ёниш иссиқлиги 43000-45500 кДж/кг.
Нефтда углерод миқдори тахминан 84-86%, водород миқдори - 10-14%, олтингугурт, кислород ва азот миқдори 1-3% бўлади. Масса бўйича углеводородларнииг умумий миқдори 97-98% ни ташкил этади.
Таркибидаги элементларнинг ўхшашлигига қарамасдан турли жойдан олинган нефтларнинг физик ва кимёвий хоссалари ҳар хил бўлади. Бунга сабаб, углерод ва водород атомларининг ўзаро турли шаклда бирика олишида.
Нефт таркибидаги барча углеводородлар кимёвий структураси бўйича 4 гуруҳга бўлинади.
I. Тўйинган ёки парафин углеводороддар, умумий формуласи: С_nН_2n+2
Тўйинган углеводородлар нефтнинг таркибида асосан паст температурада қайнайдиган (енгил) фракцияларда кўпроқ бўлади. Бу углеводородларнинг биринчи 4 та вакили 0°С ҳароратда ва 0,1 МПа босим остида газ ҳолатида бўлади.
Буларга: метан СН₄, этан С₂Н₆, пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀ киради. Тўйинган углеводородларнинг бешинчи вакили пентан С₅Н₁₂ дан С₁₆Н₃₄ вакилигача суюқ ҳолатда ва С₁₇Н₃₆ дан бошлаб қаттиқ ҳолатда бўладилар.
Парафин углеводородлар кимёвий структурасига қараб икки хил гуруҳга бўлинади:

• 
  нормал-парафин угловодородлар;
  
• 
  изомер-парафин углеводородлар.
  

Нормал парафин углеводородларда углерод ва водород ўзаро тўғри занжир орқали боғланган бўлади. Масалан, октан С₈Н₁₈нинг кимёвий структурасини кўрамиз:

Бензин таркибида нормал-парафин углеводородларнинг бўлиши мақсадга мувофиқ эмас, чунки таркибида бундай углеводород бўлган ёнилғи двигателда ёмон ёнади. Нормал-парафин углеводородлар юқори температура таъсирига беқарор бўлиб, тез оксидланади ва детонацион (нотекс) ёнишни келтириб чиқаради. Лекин, бу углеводородлар маълум шароитда тез оксидланиши туфайли улар тезюрар дизел ёнилғисининг босим остида ўз-ўзидан алангаланиш қобилиятини оширади. Нормал-парафин углеводородларнинг қотиш температураси юқори бўлгани учун улар кўпроқ ёзги сорт дизел ёнилғи ва сурков мойларда ишлатилади.
Изомер-парафин углеводородлар нормал-парафин углеводородларнинг изо-мерлари ҳисобланади. Улар турли-туман тармоқли структуралар ҳосил қилади. Битта октаннинг кимёвий формуласига С₈Н₁₈ изооктаннинг 17 хил изомери мавжуд. Уларнинг таркибидаги элементлар бир хил бўлса ҳам,аммо турли хил тузилишга эга бўлганлиги учун (молекулаларда атомлар турлича жойлашади) ҳар хил физик ва кимёвий хоссаларга эга бўладилар . Масалан: 17 та изооктандан бири 2,2,4-триметилпентан ва қуйидагича тузилишига эга:



Изомер-парафин углеводородлар бензин таркибида қанча кўп бўлса, шунча ёнилғи тўлиқ ёнади.


2.Нафтен углеводородлар, кимёвий формуласи: С_nН_2n .
Бу углеводородлар циклик структурага эга. Улар парафин углеводородлардан 2 та водород атоми камлиги билан фарқ қилади. Нафтен углеводородлар қуйида-ги структурага эга:

Циклопентан Циклогексан


Нафтен углеводородлар парафин ва ароматик углеводородлар оралиғида туради, шунинг учун уларнинг бензин таркибида бўлиши унинг қониқарли ишлашини таъминлайди. Нафтен углеводородлар нормал-парафин углеводородларга қараганда юқори температурада қайнайди ва юқори температурада оксидланишига қарши мойиллиги ҳам кучли. Нафтен угдеводородларнинг енгил фракциялари қотиш температураси паст бўлганлигидан қишки сорт дизел ёнилғиси таркибинннг асосий қисмини ташкил этади. Нафтен углеводородларнинг оғир фракцияларининг қовушқоқлиги ва кимёвий барқарорлиги юқори бўлганлиги учун асосан (50-80%) мотор мойларининг асосини ташкил этади.
3. Ароматик углеводородлар, умумий формуласи: С_nН_2n-6 , С_nН_2n-12
Ароматик углеводородлар нефт таркибида парафин ва нафтен углеводо-родларга нисбатан оз миқдорда (5-20%) учрайди.

Уларнинг биринчи вакили бензол,бўлиб, унинг бензин таркибида бўлиши октан сонини оширади. Лекин бу углеводородларнинг миқдори чегараланади, чунки улар юқори температурада деталларга ёпишиб қурум ва қотишмалар ҳосил қилади 1-расм.
4
1
Қ урум 3
ҳосил
қ илиш 2
м иқдори 2
1
10 30 50 70
Ароматик углеводородлар миқдори, %

1-расм. Ароматик углеводородларнинг бензин таркибида бўлишининг двигател ёниш камерасида куюнди қотишмалари ҳосил бўлишига боғлиқлиги.

1-этилланган бензин; 2-этилланмаган бензин.

Ароматик углеводородларнинг дизел ёнилғисида кам бўлгани яхши, чунки улар дизел ёнилғисида қийин оксидланиб, алангаланиш вақтини узайтириб юборади, натижада двигагел самарасиз ишлайди. Мойларда эса, ароматик углеводородлар кўп қурум ҳосил бўлишига олиб келади, шунингдек, температура пасайганда мойларнинг қовушқоқлигини ошириб юборади. Шунинг учун ароматик углеводородлар мойлаш материалларига кам қўшилади.

4.Тўйинмаган углеводородлар, умумий формуласи: С_nН_2n , С_nН_2n-2
Нефтни қайта ишлаш жараёнида кўпгина тўйинмаган углеводородлар ҳосил бўлади.Тўйинмаган углеводородлар реакцияга мойиллиги катта бўлади, улар учун қўшбоғли боғланиш ҳисобига бириктириб олиш реакциясига кўпрок мойил бўлади. Улар осонгина оксидланиб смолалар, органик кислоталар ва бошқа бирикмалар ҳосил қилади. Тўйинмаган углеводородлар ҳар қандай нефт маҳсулотларининг хоссаларини ёмонлаштиради, шунинг учун улар ёнилғида ҳам мойда ҳам бўлиши мақсадга мувофиқ эмас. Тўйинмаган углеводородлар таркибида қўшбоғ сонига қараб қуйидагича бўлади:
битта қўшбоғли-олефинлар: С_nН_2n ;иккита қўшбоғли-диолефинлар: С_nН_2n-2
Масалан: С₄Н₈ бутен





С₄Н₆ бутадиен





Бундан ташқари, нефт махсулотлари таркибида:

• 
  олтингугуртли бирикмалар;
  
• 
  кислородли бирикмалар;
  
• 
  азотли бирикмалар хам бўлади.
  

Бу бирикмалар автомобил ёнилғилари ва мойлари сифатини ёмонлаштира-ди. Олтингугуртли бирикмалар - деталлар коррозияланишини оширади:
Олтингугурт миқдори бензинда -0.1-0.2% ва дизел ёнилғисида - 0.2 - 0.4% дан ошмаслиги максадга мувофиқ бўлади.
Двигател деталларининг ейилиш тезлиги ёқилғидаги олтингугурт миқдорига боғлиқ. Олтингугурт миқдори 0.2 дан 0.5 гача кўпайганда ейилиш
25-30% ортади.
Х, %


100


80


60 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
Олтингугурт, %
2-расм. Ёнилғи таркибидаги олтингугурт миқдорининг поршен халқалари ейилишига таъсири
Кислородли бирикмалар - кўпинча нефт маҳсулотларининг юқори фракцияларида (керосиндан бошлаб) бўлади. Уларнинг миқдори 10% дан ошмайди. Бу бирикмалар асосан ҳар хил кислоталар кўринишида бўлади. Улар деталларнинг коррозияланишини оширади. Нефтда смолали-асфальт моддаларнинг ҳосил бўлишига олиб келади.
Азотли бирикмалар - нефтъ маҳсулотлари таркибида деярли жуда кам миқдорда, асосан смолали-асфальт моддалари кўринишида (0.3 %) учрайди. Бу моддалар иссиқ деталларда қурум ва лок пайдо бўлишини кўпайтиради.