Комплекс по предмету “химия нефти и природного газа

Контрольные вопросы
1. Что такое стабилизация масла?
2. На какой глубине из земной коры извлекается основная масса нефти?
3. Как добывают нефть?
4. Типы зубьев бурового оборудования?
5. Что сначала извлекают из нефти?
6. Зависит ли качество нефти и газа от возраста?
7. нефть это…?
8. Объясните метод газлифта?
9. В чем разница между производством земли и воды при добыче нефти и газа?
10. Как опресняется нефть?
11. Отличие добычи нефти Mинбулака от других нефтяных месторождений
4. Лекция
Тема: Процессы дегидратации, гидрирования, алкилирования, циклизации, изомеризации, нитрования, сульфатирования, окисления при переработке нефтяного и газового сырья.

План:
1. Содержание ароматических углеводородов в нефтяных фракциях

2. Насыщенные, ненасыщенные углеводороды в составе нефти
3. Названия ненасыщенных и ароматических углеводородов
1. Содержание ароматических углеводородов в нефтяных фракциях
Арены представлены в нефти моноциклическими и полициклическими. Обычно нефти содержат 15--20% аренов. В ароматических (смолистых) нефтях их содержание доходит до 35%. В зависимости от распределения ароматических углеводородов по фракциям нефти можно подразделить на три группы:
1) нафтено-ароматические - нефти, ароматические углеводороды которых (в основном, полициклические) концентрируются в высших фракциях. Это тяжелые смолистые нефти с плотностью > 0,9;
2) нафтеновые - нефти, ароматические углеводороды которых концентрируются в основном в средних фракциях. Плотность таких нефтей 0,85--0,9;
3) парафинистые нефти - нефти, ароматические углеводороды которых сконцентрированы в легких фракциях (до 300°С).
Во фракциях до 200°С (бензиновые фракции) содержатся только гомологи бензола. В нефтях найдены все гомологи бензола, включая С₉. Монозамещенные гомологи бензола, содержащие 4 и более атомов углерода в боковой цепи, встречаются редко. Наиболее распространенными являются толуол, этилбензол, ксилолы (м-ксилол преобладает как более термодинамически устойчивый), затем триметилбензолы, далее идут кумол, пропилбензол, метилэтилбензолы.
Во фракциях 200-350°С преобладают алкилбензолы, главным образом ди- и тризамещенные, молекулы которых содержат метильные группы и алкильную группу состава С₇-С₈. Кроме гомологов бензола, в этих фракциях содержатся гомологи нафталина (моно-, би-, три- и тетраметилнафталины). Найдены также гомологи дифенила. Нафталин встречается редко.
Во фракциях >350°С, кроме высших гомологов бензола и гомологов нафталина, содержатся диарилалканы -- углеводороды, в молекулах которых изолированные ароматические ядра связаны с углеводородным мостиком, например:
В высших фракциях содержатся в небольшом количестве также гомологи полициклических углеводородов с конденсированными кольцами, таких как:
Основная же часть этих углеводородов концентрируется в гудроне. Широко представлены в высших фракциях нефтей углеводороды смешанного строения, молекулы которых содержат наряду с ароматическими кольцами нафтеновые кольца и алкильные боковые цепи. Более подробно мы рассмотрим эти углеводороды специально.
Ароматические углеводороды имеют более высокие температуры кипения, чем соответствующие им по числу атомов углерода нафтены (табл. 2). Это объясняется более плотной упаковкой молекул ароматических углеводородов (плоское кольцо), а также более сильным физико-химическим взаимодействием между молекулами - наличием р-электронов (исключение составляют бензол и циклогексан, имеющие близкие свойства).
Таблица 1

Углеводород	tкип,^оС	tпл,^оС	с4^20
Метил циклогексан	101	-126	0,7692
Толуол	110,8	-95,5	0.8670

Алкилбензолы симметричного строения имеют более высокие температуры плавления. Например, п-ксилол (+13,2°С) и о-ксилол (-25°С). С увеличением числа углеводородных атомов в боковой цепи константы алкилбензола приближаются к константам алканов. Ароматические углеводороды избирательно растворяются в определенных растворителях, таких как гликоли, метанол, жидкий SO₂, анилин.
Молекулы аренов в нефтях ассоциированы как между собой, так и с молекулами алканов и нафтенов. Образование ассоциатов подтверждается отклонением от аддитивности физико-химических свойств бинарных смесей аренов, а также смесей аренов с нафтенами и алканами.
Образование комплексов с пикриновой кислотой (пикратов)
Полициклические арены (в частности, нафталин, антрацен и их гомологи) легко образуют пикраты. Бензол и его гомологи не образуют стабильных комплексов и могут служить растворителями при комплексообразовании. Пикраты получают по следующей методике.
К нефтяной фракции или раствору арена добавляют раствор пикриновой кислоты (в ацетоне, хлороформе, спирте). Смесь подогревают; при охлаждении выпадают кристаллы пикратов -- молекулярных соединений пикриновой кислоты с аренами. Образование комплекса происходит за счет донорно-акцепторного взаимодействия арена (донор р-электронов) с пикриновой кислотой (акцептор р -электронов). В комплексе молекулы углеводорода и пикриновой кислоты располагаются друг над другом в параллельных плоскостях:
Пикраты ароматических углеводородов - твердые кристаллические вещества желтого цвета, имеющие четкие температуры плавления. Каждому полициклическому углеводороду соответствует пикрат с определенной температурой плавления. По температуре плавления пикрата можно идентифицировать полициклический ароматический углеводород.
Комплексообразование с пикриновой кислотой используется также как метод выделения полициклических аренов. Пикраты легко разлагаются горячей водой. Пикриновая кислота растворяется в воде, а полициклические арены выделяются в свободном виде.
Полициклические арены образуют комплексы также и с другими ароматическими полинитросоединениями, в частности с 1,3,5-три-нитробензолом.
Однако комплексообразование с 1,3,5-тринитробензолом не используется в аналитических целях, так как из комплекса трудно выделить углеводороды (три-нитробензол не растворяется в воде).