Химический состав нефти.

Она состоит главным образом из парафинов, нафтенов и ароматических углеводородов, содержит в качестве примесей азот-, кислород- и серосодержащие органические соединения, а также металлорганические соединения, в частности соединения меди, железа, никеля и ванадия.

Входящие в состав нефти парафины обычно подразделяют на жидкие (от С₅Н₁₂ до С₁₅Н₃₂ с температурой кипения 36— 270 °С) и твердые. Начиная с гексадекана (С₁₆Н₃₄), углеводороды ряда С_nН_2n+2 нормального строения при обычной температуре представляют собой бесцветную полупрозрачную, аморфную на вид массу без запаха и вкуса. Максимальное содержание твердых углеводородов в нефти обычно не превышает 13%. В большинстве же нефтей их количество очень мало. Твердые углеводороды нефти делятся на две резко отличающиеся по своим свойствам группы—парафины и церезины.

Н е ф т я н ы е п а р а ф и н ы —сравнительно низкоплавкие смеси углеводородов, выделяемые из масляных фракций и имеющие в основном состав С20—С33.

Ц е р е з и н ы выделяют из остатков от перегонки нефти и из горючего минерала озокерита (или, как его еще называют, земляного воска, горного воска). Церезины (С36—С55) являются более высокомолекулярными веществами и имеют более высокую температуру плавления, чем парафины.

Обычно нефтяные парафины представляют собой смесь углеводородов нормального строения с примесью (до 36%) изопарафинов, а церезины — смесь высокомолекулярных углеводородов изостроения с примесью н-парафинов.

Н а ф т е н о в ы е у г л е в о д о р о д ы (циклопарафины) представлены в нефти только моно- и полициклическими углеводородами с пятью или шестью атомами углерода в цикле. Кроме циклопентана и циклогексана присутствуют также их алкилзамещенные. Так, из бензиновой фракции одной из нефтей было выделено и идентифицировано 38 таких соединений, в том числе 1,1-диметилциклопентан, 1,3-диметилциклопентап, этилциклогексан, 1,2,4-триметилциклогексан и др.

А р о м а т и ч е с к и е у г л е в о д о р о д ы встречаются практически во всех нефтях. Из бензиновых фракций выделено и идентифицировано более 20 ароматических углеводородов: бензол, толуол, ксилолы, этилбензол, изопропилбензол, триметилбензолы и др.

Из более высококипящих фракций выделены нафталин и его моно- и диметилзамещенные. В масляных фракциях ароматические углеводороды представлены производными с двумя и тремя кольцами в молекуле.

Ф у н к ц и о н а л ь н ы е п р о и з в о д н ы е углеводородов также входят в состав органической части нефти, но в весьма незначительных количествах. Содержание кислородсодержащих соединений колеблется от 0,1 до 1,0% и в очень редких случаях (например, Грозненская безпарафиновая нефть) достигает 5% (масс.), содержание серосодержащих соединений колеблется от 0,4 до 6,0%. Меньше всего в нефтях содержится азотсодержащих соединений—0,001—0,3%, в редких случаях 2,0% и более.

Н а ф т е н о в ы е к и с л о т ы. Установлено, что более 90% кислорода, содержащегося в нефти, входит в состав смолистых веществ: нафтеновых и алифатических кислот и фенолов.

С е р о - и а з о т с о д е р ж а щ и е соединения. Присутствие серосодержащих соединений в нефтях является нежелательным главным образом потому, что сера элементарная и связанная, попадая в различные нефтяные фракции, при дальнейшей их каталитической переработке вызывает быстрое отравление катализатора. Кроме того, серосодержащие соединения вызывают сильную коррозию аппаратуры. Из нефти был выделен и идентифицирован ряд серосодержащих органических соединений — производных парафинов, алкенов и ароматических углеводородов:

Большинство серосодержащих соединений термически неустойчивы и уже при простой перегонке нефти разлагаются с выделением сероводорода. Основная масса серосодержащих соединений (до 80%) концентрируется в высококипящих фракциях нефти.

Содержание азота в нефтях чрезвычайно мало. Часть азотсодержащих соединений нефти обладает основными свойствами и может быть удалена экстракцией диоксидом серы или минеральными кислотами. Из азотсодержащих соединений основного характера из нефти были выделены, например

а также моно-, ди- и триметилзамещенные пиридина и азосодержащие соединения невыясненного строения с общей формулой С_nН_2n-7N.

Почти во всех нефтяных фракциях обнаружены и другие сложные вещества, содержащие азот, например порфирины. Азотсодержащие соединения нефти ввиду их незначительного количества практического значения не имеют.

А с ф а л ь т о-с м о л и с т ы е в е щ е с т в а — особая группа веществ, входящих в состав нефтей. Они представляют собой высокомолекулярные органические соединения невыясненного строения, в состав которых входят углерод, водород, кислород, сера и азот. При перегонке нефти они концентрируются главным образом в гудронах, но попадают и в некоторые дистиллятные фракции (кроме бензиновых), вследствие чего последние приобретают окраску. Асфальто-смолистые вещества в основном являются нейтральными, и лишь незначительная их часть имеет кислые свойства. В отечественных нефтях содержание асфальто-смолистых веществ колеблется от 1 до 40%, причем наибольшее их количество содержится в тяжелых нефтях, богатых ароматическими углеводородами.

Различные составы и свойства нефтей отражены в различных видах классификации нефтей.