Парафиновые углеводороды

Парафиновые углеводороды - алканы (С_nН_2n+2) - составляют зна­чительную часть групповых компонентов нефтей и природных газов всех месторождений. Общее содержание их в нефтях составляет 25-35 % масс. (не считая растворенных газов) и только в некоторых парафинистых нефтях, например типа мангышлакской, озек-суатской, достигает 40-50 % масс. Наиболее широко представлены в нефтях алканы нормаль­ного строения и изоалканы преимущественно монометилзамещенные с различным положением метильной группы в цепи. С повышением молекулярной массы фракций нефти содержание в них алканов умень­шается. Попутные нефтяные и природные газы практически полностью, а прямогонные бензины чаще всего на 60-70 % состоят из алканов. В масляных фракциях их содержание снижается до 5-20 % масс.

Газообразные алканы. Алканы С₁-С₄ метан, этан, пропан, бутан и изобутан, а также 2,2-диметилпропан при нормальных условиях нахо­дятся в газообразном состоянии. Все они входят в состав природных, газоконденсатных и нефтяных попутных газов.

Природные газы добывают из чисто газовых месторождений. Они состоят в основном из метана (93-99 % масс.) с небольшой примесью его гомологов, неуглеводородных компонентов: сероводорода, диоксида углерода, азота и редких газов (Не, Аг и др.). Газы газоконденсатных месторождений и нефтяные попутные газы отличаются от чисто газо­вых тем, что метану в них сопутствуют в значительных концентрациях его газообразные гомологи С₂-С₄ и выше. Поэтому они получили на­звание жирных газов. Из них получают легкий газовый бензин, который является добавкой к товарным бензинам, а также сжатые жидкие газы в качестве горючего. Этан, пропан и бутаны после разделения служат сырьем для нефтехимии.

Жидкие алканы. Алканы от С₅ до C₁₅ в обычных условиях пред­ставляют собой жидкости, входящие в состав бензиновых (С₅-С₁₀) и керосиновых (С₁₁-C₁₅) фракций нефтей. Исследованиями установле­но, что жидкие алканы С₅-С₉ имеют в основном нормальное или слабо­разветвленное строение. Исключением из этого правила являются анастасиевская нефть Краснодарского края и нефть морского место­рождения Нефтяные Камни, в которых содержатся сильноразветвлен­ные изопарафины.

Твердые алканы. Алканы С₁₆ и выше при нормальных условиях - твердые вещества, входящие в состав нефтяных парафинов и церезинов. Они присутствуют во всех нефтях, чаще в небольших количествах (до 5 % масс.) в растворенном или взвешенном кристаллическом состоянии. В парафинистых и высокопарафинистых нефтях их содержание повышает­ся до 10-20 % масс.

Нефтяные парафины представляют собой смесь преимущественно алканов разной молекулярной массы, характеризуются пластинчатой или ленточной структурой кристаллов. При перегонке мазута в масля­ные фракции попадают твердые алканы С₁₈-С₃₅ с молекулярной массой 250-500. В гудронах концентрируются более высокоплавкие алканы С₃₆-С₅₅ - церезины, отличающиеся от парафинов мелкокри­сталлической структурой, более высокой молекулярной массой (500-700) и температурой плавления (65-88°С вместо 45-54°С у парафинов). Исследованиями установлено, что твердые парафины состоят преиму­щественно из алканов нормального строения, а церезины - в основном из циклоалканов и аренов с длинными алкильными цепями нормально­го и изостроения. Церезины входят также в состав природного горюче­го минерала - озокерита.

Парафины и церезины являются нежелательными компонентами в составе масляных фракций нефти, поскольку повышают температуру их застывания. Они находят разнообразное техническое применение во многих отраслях промышленности: электро- и радиотехнической, бумажной, спичечной, кожевенной, парфюмерной, химической и др. Они применяются также в производстве пластичных смазок, изготовле­нии свечей и т. д. Особо важная современная область применения - как нефтехимическое сырье для производства синтетических жирных кислот, спиртов, поверхностно-активных веществ, деэмульгаторов, стиральных порошков и т. д.

2.2. Непредельные углеводороды (алкены, диалкены)

Непредельные углеводороды (олефины) с общей формулой С_nН_2n для алкенов и С_nН_2n-2 для диалкенов в нативных нефтях и природных газах обычно не присутствуют. Они образуются в химических процес­сах переработки нефти и ее фракций (термический и каталитический крекинг, коксование, пиролиз и др.). В газах этих процессов содержание олефинов С₁-С₄ составляет 20-60 % маcс. К ним относят этилен, пропи­лен, бутен-1, бутены-2 (цис- и трансформы), изобутилен, бутадиен. Жидкие алкены (С₅-С₁₈) нормального и изостроения входят в состав легких и тяжелых дистиллятов вторичного происхождения.

Все алкены, особенно диалкены, обладают повышенной реакци­онной способностью в реакциях окисления, алкилирования, полиме­ризации и др. Присутствие алкенов С₅ и выше в нефтепродуктах (топливах, маслах) ухудшает их эксплуатационные свойства (из-за окисляемости и осмоления). В то же время они являются ценным сырьем нефтехимического синтеза в производстве пластмасс, каучуков, мою­щих средств и т. п.

Содержание непредельных углеводородов в нефтяных фракциях оценивается так называемым йодным числом (И.Ч.), характеризую­щим присоединение количества граммов йода на 100 г нефтепродукта при их взаимодействии, по специальной методике.