ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 22
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
10 Дәріс. Мұнайдағы гетероатомды қосылыстар
Қандай да болмасын мұнайлардың құрамында көмірсутектерден басқа гетероатомды (S,N,O) қосылыстар болады. Олардың мөлшері мұнайдың табиғатына және жасына байланысты. Кейбір ТМД елдеріндегі мұнайдың элементтік құрамы төмендегі кестеде келтірілген.
Кейбір ТМД елдеріндегі мұнайлардың элементтік құрамы мен сипаттамасы
| Мұнай | М | р | Мөлшері, % (массалық) | |||||
| С | Н | S | О | N | асфаль-тендер | |||
| Түймазы Доссор Прорва | 235 - 282 | 0,8769 0,8601 0,8703 | 85,95 - 86,17 | 12,78 - 12,37 | 1,44 0,13 1,25 | 0,15 - 0,13 | 0,14 - 0,08 | 3,40 - 2,19 |
Кестеден мұнай құрамында аздаған мөлшерде болсада күкірттің, оттегінің және азоттың бар екендігі байқалады.
Оттекті қосылыстар. Олардың мұнайдағы көлемі шамамен 10% (массалық). Олар мұнайда қышқылдар, фенолдар, кетондар, эфирлер күйінде кездеседі. Оттекті қосылыстардың басым бөлігі керосин фракциясынан бастап жоғары температурада қайнайтын фракцияларында кездеседі. Добрянский мәліметі бойынша 90-95% оттегі смолалар мен асфальтендерде.
М.А. Бестужев қортындылаған мәліметтер бойынша мұнайдың құрамында қалыпты құрылымды С1-С24 қышқылдар, изоқұрылысты С4-С7 алифатты қышқылдар, С11-С15 аралығындағы изопреноидты қышқылдар, циклопентан карбон қышқылы және оның моно, ди және три метилорынбасарлы гомологтары, фенолдар болатындығы дәлелденген.
Мұнай қышқылдары. Бұл термин соңғы жылдары ғана қолдана басталды ол, оның және фракцияларының құрамындағы барлық қышқылдарды білдіреді. Бұл терминді “нафтен қышқылдары” терминімен шатастыруға болмайды, себебі олардың өзі, яғни нафтен қышқылдары мұнай қышқылдарының құрамына кіреді.
Орташа және жоғары температурада қайнайтын мұнай фракциялары көбіне нафтен қышқылдарынан тұрады. Олар 1874 жылы мұнайды керосинді фракциясынан Эйхлермен табылған болатын. Химиялық құрамы бойынша нафтен қышқылдары әр түрлі. Олардың радикалдары бес және алты мүшелі сақинадан құралып бір-бірімен бір немесе бірнеше метиленді топтармен жалғасады. Сонымен бірге, сақинаның өзінде де метилен тобы болуы мүмкін. Молекулалық салмақтарының өсуіне қарай оларда бір немесе бінеше полициклды ядролар болады. Басқа да карбон қышқылдары сияқты, нафтен қышқылдары галогенангидтерді, амидтерді, ангидридтерді және күрделі эфирлерді түзеді.
Көміртегінің саны 6-ға тең (С6) алифаттық қатардың қышқылдары мұнай өнімдерінде өте аз мөлшерде болады.
Фенолдар. Оттекті қосылыстардың ішінде фенолдар қышқылдардан кейін екінші орында тұр. Жалпы олардың мұнайдағы көлемі онша көп емес.
Эфирлер. Эфирлер 3700С температурадан жоғары фракцияларында кездеседі, жалпы мөлшері 0-1,3% (массалық)- дай болуы мүмкін.
Күкіртті қосылыстар. Қазірде – дүние жүзінің көлемі бойынша өндіріліп жатқан мұнайлар және жоғарғы күкіртті типке жатады. Мұндай мұнайларды қайта өңдеу және мұнай өнімдерін отын ретінде қолдану қосымша шығындануды қажет етеді. Бензин құрамындағы күкірттің мөлшерін 0,033 тен 0,15 %-ға (массалық) көбейту, мотор күшін 10,5 % төмендетуге, отынның жұмсалуын 12 % көбейтуге, осының салдарынан қозғалтқыштардың капиталдық ремонтын 2 одан көп есе арттырады. Мұндай кемшіліктермен қатар бензин құрамындағы күкіртті қосылыстар қоршаған ортаны ластайды. Сондықтан 50 жылдардан бастап мұнай өнімдерін күкіртті қосылыстардан тазалау процестері бұрынғы КСРО елдерінде қарқынды қалыппен жүзеге асырыла бастады.
Күкіртті қосылыстардың басты бөлігін оның құрамындағы күкіртті сутегі құрайды.
Біздің еліміздегі пайдаланып отырған Теңіз, Жанажол т.б. кен орындары мұнайдың құрамындағы H2S мөлшері 8-25% дейін жетеді. Бұл мұнай құбырларын мерзімімен бұрын істен шығуына, қоршаған ортаға, сол мұнай өндіру жұмыстарымен байланысты адамдар организміне өздерінің шексіз залалын тигізуде.
Күкіртті сутегінен басқа мұнайда меркаптандар да кездеседі, олар көбінесе бензинді және аздаған мөлшерде керосинді фракцияларында болады. Олардың мөлшері 0,09-дан 7,2 %-дай (массалық ) болады. Тек Сібір мұнай кен көздерінде меркаптандардың мөлшері бүкіл күкіртті қосылыстарға шаққанда 70-75% (массалық) жетеді. 3000С дейін қыздырғанда олар сульфидтерге, ал одан да жоғары температурада алкен мен күкіртті сутегіне ыдырайды:
300oC
2C4HgSH C4HgSC4Hg + H2S 500oC
C4HgSH C4H10 + H2S Күшті тотықтырғыштар меркаптандарды сульфоқышқылдарға дейін тотықтырады:
O
2С3Н7SН С3Н7SО2ОН Мұнайда сульфидтер мен тиоэфирлер біршама мөлшерде болады, яғни барлық күкіртті қосылыстарға шаққанда 50-70 %-дай (массалық).
Азотты қосылыстар оттекті және күкіртті қосылыстармен салыстырғанда мұнай өнімдерінде аз мөлшерде кездеседі. Басқа да мұнайдың гетероатомды қосылыстары іспетті олар фракциялардан әр қилы таралған. Көбінесе азотты қосылыстар шайырлы-асфальтенді бөлігінде кездеседі.
Химиялық қасиеттер бойынша азотты қосылыстар, азотты негіздер және бейтарап азотты қосылыстар деп екіге бөлінеді. Азотты негіздер қышқылдармен оңай бөлінсе, бейтарап азотты қосылыстарда мұнайдан бөлу үлкен мәселе болып табылады.
Азотты негіздердің ішінен неғұрлым зерттелгендері: анилин, пиридин, хинолин, акридин, фенантрен т.б.
Азотты қосылыстардың бейтарапты өкілдеріне: индол, карбазол бензокарбазол жатады. Сол сияқты, мұнайдың ауыр фракцияларының құрамына порфириндер кіреді. Олар пирролдың төрт сақинасынан тұратыны белгілі. Мұнайдың порфиринді комплекстері фотоактивті, олар тотығу және тотықсыздану процестерін жеделдетеді. Сондықтан, мұнай генезисі процесінде олар сутегінің диспропорциялану процесіне пәрменді түрде қатысады деп тұжырымдалынуда. Шындығында мұндай табиғи заттарды терең зерттеу мұнайдың пайда болу жөніндегі біздің түсініктерімізді одан сайын толықтыра түсер еді.
Негізгі әдебиет: 1[53-57], 4[186-205]
Қосымша әдебиет: 6[33-40]
Бақылау сұрақтары
-
Мұнайда қандай гетероатомдар және қанша мөлшерде болады? -
Мұнайда қандай күкіртті қосылыстар кездеседі? Мұнайда қандай оттекті қосылыстар кездеседі? -
Мұнайда қандай азотты қосылыстар кездеседі? -
Мұнай өнімдері құрамынан гетероатомды қосылыстарды қалай бөліп алуға болады?