Мұнай құрамындағы ароматты көмірсутектерді бөліп алу және анықтау
ЖОСПАР
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
1 Мұнайдағы ароматты көмірсутектер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1.1 Физикалық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...8
1.2 Химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..10
1.3 Әр түрлі мұнай фракцияларындағы арендердің құрамы ... ... ... ... ... ... ... ... .14
1.4 Арендердің концентрлі таралуының заңдылықтары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...15
2 Анықтау және бөлу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .20
2.1 Сандық анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...20
2.2 Ароматты көмірсутектердің бөлінуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..22
2.3 Ароматты көмірсутектердің идентификациясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...22
2.4 Реактивті жанармайдағы ароматты көмірсутектерді анықтау ... ... ... ... ... ... 23
3 Тәжірибелік бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27
3.1 Күкірт қышқылының көмірсутектерге әсері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .27
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .31
Қолданылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 33
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
1 Мұнайдағы ароматты көмірсутектер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1.1 Физикалық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...8
1.2 Химиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..10
1.3 Әр түрлі мұнай фракцияларындағы арендердің құрамы ... ... ... ... ... ... ... ... .14
1.4 Арендердің концентрлі таралуының заңдылықтары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...15
2 Анықтау және бөлу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .20
2.1 Сандық анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...20
2.2 Ароматты көмірсутектердің бөлінуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..22
2.3 Ароматты көмірсутектердің идентификациясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...22
2.4 Реактивті жанармайдағы ароматты көмірсутектерді анықтау ... ... ... ... ... ... 23
3 Тәжірибелік бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27
3.1 Күкірт қышқылының көмірсутектерге әсері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .27
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .31
Қолданылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 33
Кіріспе
Тақырыптың өзектілігі. Мұнай құрамындағы ароматты көмірсутектерді өндіріп, октан санын көбейту – халық шаруашылығындағы маңызды бағыттардың бірі.
Курстық жұмыстың мақсаты – мұнай құрамындағы ароматты көмірсутектерді бөліп алу және анықтау.
Курстық жұмыстың міндеттері:
1) Мұнай фракциясындағы ароматты көмірсутектердің пикринді қышқылдармен комплекс түзілуін сипаттау;
2) Ароматты көмірсутектерді фракцияларда сандық анықтау;
3) Ароматты көмірсутектерді идентификациялауда физикалық – химиялық әдістерді қолдану;
4) Реактивті отындарда ароматты көмірсутектерді анықтау.
Курстық жұмыстың мазмұнын ашатын тірек сөздер: ароматты көмірсутек, ациклді, алифатты, алкен, алкадиен, алкил, ацетон, арен, алкан, ангидрид, бензол,бицикл, бензин, гомолог, газойл, диэтиленгликоль, изомер, конденсат, керосин, нафталин, пикрин қышқылы, сульферлеу, фенол, фенантрен, фурфурол, фракция, хлороформ.
Курстық жұмыс: 3 бөлімнен, 3 суреттен, 5 кестеден, 32 беттен, 20 пайдаланылған әдебиет көзінен тұрады.
Тақырыптың өзектілігі. Мұнай құрамындағы ароматты көмірсутектерді өндіріп, октан санын көбейту – халық шаруашылығындағы маңызды бағыттардың бірі.
Курстық жұмыстың мақсаты – мұнай құрамындағы ароматты көмірсутектерді бөліп алу және анықтау.
Курстық жұмыстың міндеттері:
1) Мұнай фракциясындағы ароматты көмірсутектердің пикринді қышқылдармен комплекс түзілуін сипаттау;
2) Ароматты көмірсутектерді фракцияларда сандық анықтау;
3) Ароматты көмірсутектерді идентификациялауда физикалық – химиялық әдістерді қолдану;
4) Реактивті отындарда ароматты көмірсутектерді анықтау.
Курстық жұмыстың мазмұнын ашатын тірек сөздер: ароматты көмірсутек, ациклді, алифатты, алкен, алкадиен, алкил, ацетон, арен, алкан, ангидрид, бензол,бицикл, бензин, гомолог, газойл, диэтиленгликоль, изомер, конденсат, керосин, нафталин, пикрин қышқылы, сульферлеу, фенол, фенантрен, фурфурол, фракция, хлороформ.
Курстық жұмыс: 3 бөлімнен, 3 суреттен, 5 кестеден, 32 беттен, 20 пайдаланылған әдебиет көзінен тұрады.
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
1 Ахметов С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Изд. 2. М.: «Химия» 2001. – 568 бет.
2 Технология переработки нефти. 1 бөлім: Первичная перепаботка нефти./ Под ред. О. Ф. Глаголевой және В. М. Капустина. М.: «Химия, Колосс» 2005. – 400 бет.
3 Смирнов А. С. Технология углеводородных газов. М.: «Гостоптехиздат» 1946. – 544 бет.
4 Каминский Э. Ф., Хавкин В. А. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. М.: «Техника» 2001. – 384 бет.
5 Вержичинская Е. В., Дегуров Н. Г., Синицин С. А. Химия и технология нефти и газа. М.: «Форум» : Инфра-М, 2007. –400 бет.
6 Гуреевич И. Л. Технология переработки нефти и газа. М.: « Химия» 1972. 368 бет.
7 Мановян А.К Технология первичной переработки нефти и природного газа – М. «Химия» 2001.- 568 бет.
8 Ахметов С.А Технология глубокой переработки нефти и газа.- Уфа: Гилем, 2002. – 672 бет.
9 Глаголева О.Ф, Капустин В.М, Чернышева Е.А Технология переработки нефти.- М.: «Химия» 2005.- 400 бет.
10 Скобло А.И, Молоканов Ю.К, Владимиров А.И, Щелкунов В.А Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехими. – М.: «Химия» 2000 - 677 бет.
11 Сафиева Р.З Физикохимия нефти.Физико – химические основы переработки нефти.- М.: «Химия» 1998. - 448 бет.
12 Фукс Г.И Вязкость и пластичность нефтепродуктов. –М. Ижевск 2003. -328 бет.
13 Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. – М.: «Химия» 19767 – 400 бет.
14 Данилов А.М. Введение в химмотологию. – М.: «Техника» 2003.- 464 бет.
15 Сюняев З.И Нефтяной углерод. – М.: «Химия» 1980. - 272 бет.
16 Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. – M.: Недра, 1992. -223 бет.
17 Рябов В.Д. Химия нефти и газа. – М.: «Химия» 1976 – 720 бет.
18 Эрих В.И. Химия нефти и газа. М.: –Л. «Химия» 1967.- 220 бет.
19 Омаралиев Т.О Мұнай мен газ өңдеу химиясы және технологиясы. Құрылымды өзгертпей өңдеу процестері 1 бөлім. – Алматы.: «Білім» 2001. – 450 бет.
20 Антониади Д.Г Научные основы разработки нефтяных месторождений термическими методами.- М.: «Недра» 19957 – 314 бет.
1 Ахметов С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Изд. 2. М.: «Химия» 2001. – 568 бет.
2 Технология переработки нефти. 1 бөлім: Первичная перепаботка нефти./ Под ред. О. Ф. Глаголевой және В. М. Капустина. М.: «Химия, Колосс» 2005. – 400 бет.
3 Смирнов А. С. Технология углеводородных газов. М.: «Гостоптехиздат» 1946. – 544 бет.
4 Каминский Э. Ф., Хавкин В. А. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. М.: «Техника» 2001. – 384 бет.
5 Вержичинская Е. В., Дегуров Н. Г., Синицин С. А. Химия и технология нефти и газа. М.: «Форум» : Инфра-М, 2007. –400 бет.
6 Гуреевич И. Л. Технология переработки нефти и газа. М.: « Химия» 1972. 368 бет.
7 Мановян А.К Технология первичной переработки нефти и природного газа – М. «Химия» 2001.- 568 бет.
8 Ахметов С.А Технология глубокой переработки нефти и газа.- Уфа: Гилем, 2002. – 672 бет.
9 Глаголева О.Ф, Капустин В.М, Чернышева Е.А Технология переработки нефти.- М.: «Химия» 2005.- 400 бет.
10 Скобло А.И, Молоканов Ю.К, Владимиров А.И, Щелкунов В.А Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехими. – М.: «Химия» 2000 - 677 бет.
11 Сафиева Р.З Физикохимия нефти.Физико – химические основы переработки нефти.- М.: «Химия» 1998. - 448 бет.
12 Фукс Г.И Вязкость и пластичность нефтепродуктов. –М. Ижевск 2003. -328 бет.
13 Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. – М.: «Химия» 19767 – 400 бет.
14 Данилов А.М. Введение в химмотологию. – М.: «Техника» 2003.- 464 бет.
15 Сюняев З.И Нефтяной углерод. – М.: «Химия» 1980. - 272 бет.
16 Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. – M.: Недра, 1992. -223 бет.
17 Рябов В.Д. Химия нефти и газа. – М.: «Химия» 1976 – 720 бет.
18 Эрих В.И. Химия нефти и газа. М.: –Л. «Химия» 1967.- 220 бет.
19 Омаралиев Т.О Мұнай мен газ өңдеу химиясы және технологиясы. Құрылымды өзгертпей өңдеу процестері 1 бөлім. – Алматы.: «Білім» 2001. – 450 бет.
20 Антониади Д.Г Научные основы разработки нефтяных месторождений термическими методами.- М.: «Недра» 19957 – 314 бет.
ЖОСПАР
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
1 Мұнайдағы ароматты
көмірсутектер ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ...4
1. Физикалық
қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ...8
2. Химиялық
қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ..10
3. Әр түрлі мұнай фракцияларындағы арендердің
құрамы ... ... ... ... ... ... ... . ... 14
4. Арендердің концентрлі таралуының
заңдылықтары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15
2 Анықтау және бөлу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... .20
2.1 Сандық
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ..20
2.2 Ароматты көмірсутектердің
бөлінуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...22
2.3 Ароматты көмірсутектердің
идентификациясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...22
2.4 Реактивті жанармайдағы ароматты көмірсутектерді
анықтау ... ... ... ... ... ... 23
3 Тәжірибелік
бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .27
3.1 Күкірт қышқылының көмірсутектерге
әсері ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ...27
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...31
Қолданылған әдебиеттер
тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ..33
Кіріспе
Тақырыптың өзектілігі. Мұнай құрамындағы ароматты көмірсутектерді
өндіріп, октан санын көбейту – халық шаруашылығындағы маңызды бағыттардың
бірі.
Курстық жұмыстың мақсаты – мұнай құрамындағы ароматты көмірсутектерді
бөліп алу және анықтау.
Курстық жұмыстың міндеттері:
1) Мұнай фракциясындағы ароматты көмірсутектердің пикринді қышқылдармен
комплекс түзілуін сипаттау;
2) Ароматты көмірсутектерді фракцияларда сандық анықтау;
3) Ароматты көмірсутектерді идентификациялауда физикалық – химиялық
әдістерді қолдану;
4) Реактивті отындарда ароматты көмірсутектерді анықтау.
Курстық жұмыстың мазмұнын ашатын тірек сөздер: ароматты көмірсутек,
ациклді, алифатты, алкен, алкадиен, алкил, ацетон, арен, алкан, ангидрид,
бензол,бицикл, бензин, гомолог, газойл, диэтиленгликоль, изомер,
конденсат, керосин, нафталин, пикрин қышқылы, сульферлеу, фенол, фенантрен,
фурфурол, фракция, хлороформ.
Курстық жұмыс: 3 бөлімнен, 3 суреттен, 5 кестеден, 32 беттен, 20
пайдаланылған әдебиет көзінен тұрады.
1 Мұнайдағы ароматты көмірсутектер
Көмірсутектер – құрамы бойынша қарапайым органикалык қосылыстар.
Олардың молекулалары тек екі атомнан құралған – көміртек және сутек. Жалпы
формуласы CnHm. Олар көміртек құрлымы және көміртек арасындағы атомдардың
байланысының сипаты бойынша бөлінеді.
Бірінші көрсеткіші бойынша оларды молекулалары ашық көміртекті –
көміртекті тізбектерден құралған ациклді (алифаттық) көмірсутектерге
бөледі, мысалы, гексан, изогексан және циклді (карбоциклді) көмірсутектер.
Ерекше қасиеттерге ие карбоциклді көмірсутектер ароматты деген атау
алды. Басқа карбоциклді көмірсутектер, мысалы, циклогексан алициклді деп
аталады.
Көміртек атомдары арасындағы байланыстың сипаты бойынша көмірсутектер
қаныққан немесе шекті (алкандар) және қанықпаған (шексіз) болуы мүмкін.
Соңғылары әр түрлі мөлшерде қос (алкендер, алкадиендер, циклоалкендер және
т.б.) және үштік байланысты (алкиндар, циклоалкиндар және т.б.) құрайды
[1].
Арендердің мұнайдағы жалпы құрамы 10-20% масс. құрайды, ал ароматты
мұнайлардағы олрдың құрамы 35% дейін жетеді. Арендерге өте бай жас
мұнайлар.
Жалпы барлық мұнайлар үшін арендердің құрамының өсуі мұнай
фракцияларының қайнау температурасына байланысты.
Бензолдың моноциклді өнімділік қатарының құрамы мұнайдың шығатын орнына
байланысты бензол фракцияларында 5-тен 25 % дейін жетеді [2].
Бұл фракцияларда бензолдың барлық, С10 қосқандағы, металл ауысқан
изомерлері қатысады. Толуол, м-ксилол және 1,2,4 – үшметилбензолдар
мұнайдың негізгі компоненттерін ұсынады. Диорынбасқан бензол
гомологтарының ішінде 1,3- триалкилбензолда -1,2,3, және 1,2,4-изомерлері.
Керосинді және газойлды фракцияларда арендер 15-тен 35% дейін
болады. Бұдан бензолдың гомологтары ғана емес нафталин, бифенил,
бифенилэтан және олардың метилтуындылары табылды. Нафталин өте көп емес
мөлшерде қатысады, мұнайда гомологтық қатардың бірінші мүшелерінің
концентрациясы әрқашан жоғары тұратын гомологтарымен салыстырғанда төмен
болады. Көбіне жоғары қайнағыш фракцияларға антрацен, фенантрен, пирен,
флуорен, хризен, перилен және олардың алкилді (соның ішінде, метилді)
туындылары сияқты полициклді арендер қатысады.
Кеңес Одағы әртүрлі типтегі мұнайлар үшін арендердің орташа құрамы:
бензолды – 67%, нафталинді – 18%, фенантренді – 8%, хризенді және
бензофлуоренді – 3%, пиренді – 2%, антраценді 1%, басқа да арендер – 1%.
Фреантердің гомологтарына қарағанда антраценнің гомологтары көп мөлшерде
қатысады, яғни олардың құрылымы өсімдік және жануар жасушаларында қатысты
мөлшері жоғары.
Арендер жоғары октан санына ие болғандықтан корбюратор отындарының негізгі
компоненттерінің бірі болып табылады (толуол -103, этилбензол – 98).
Арендердің дизелді және реактивті отындардың құрамында болуы олардың жануын
төмендетеді, сондықтан олардың болмағаны дұрыс. Қысқа бүйір тізбекті
полициклді арендер майдың қолдану қасиеттерін төмендетеді, сондықтан оларды
жойып отырады [3].
Арендер мұнай химия синтезі, синтетикалық каучук өндірісі,
платмасса, синтетикалық талшық, аниленді бояу және жарылғыш заттар,
фармацевтикалық препараттар өндірісінде құнды шикізат болып табылады.
Бензол, толуол, ксилол, этилбензол, нафталиндердің маңызы зор. Ароматты
көмірсутектер жоғары октан санына ие болғандықтан мұнайдың негізгі
компоненттерінің бірі болып табылады.
Моноциклді арендердің жалпы формуласы CnH2n-6 олардың қанықпаған
қосылыстар екендігін көрсетеді. Арендер немесе ароматты көмірсутектер
құрамында алты көміртек атомынан тұратын ерекше циклді топтан тұратын
қосылыс, яғни бензолды топ (бензолді ядро) деп аталады..
бензолды ядро
Бұл ароматты қосылыстар көмірсутектердің тобының атауы кездейсоқ және
қазіргі кезде ол бастапқы мағынасын жойды. Шындығында; бірінші ашылған
қосылыстар арнайы кейде жағымды иіске немесе табиғи өткір иісті өнімдерден
бөлінген. Бірақта көптеген белгілі бұл қосылыс топтарының ішінде ароматты
заттардың мөлшері аз. Сонымен қатар бұл заттардың физикалық және химиялық
қасиеттерінде және құрылымында бензолды топқа ұқсас бірқатар ерекшеліктер
байқалады.
Бір немесе бірнеше бензолды топқа ие бір ядролы және көп ядролы
ароматты көмірсутектер болып жіктеледі. Арендер молекуласының бүйір
тізбегінде тармақталған немесе тармақталмаған көміртек тізбегі, сонымен
қатар қос немесе үштік байланыстар және циклді топтар болады.
Арендер құрамында ароматты ядролармен қатар әртүрлі құрылымды алифатты
тізбектер, сонымен қатар циклді топ молекулалары болуы мүмкін.
Бензол С6Н6 – бір атомды ароматты көмірсутектер гомологтық қатарының
маңызды мүшелерінің бірі. Осыдан гомологтық қатардың жалпы атауы бензол
қатары деп аталады [4].
Мұнайда арендер моноциклді және полициклді болып келеді.Көбіне мұнай
құрамында арендер 15—20% болады. Ароматты мұнайлардың құрамында олардың
мөлшері 35% дейін жетеді. Мұнай фракциялары бойынша ароматты
көмірсутектердің таралуына байланысты оларды үш топқа бөледі:
1) Нафтенді – ароматты – ароматты көмірсутектері жоғары фракцияларымен
концентрленетін мұнайлар. Бұл тығыздығы 0,9 ауыр шайырлы мұнайлар.
2) Нафтенді – ароматты көмірсутектері көбіне орташа фракцияларымен
концентрленетін мұнайлар. Мұндай мұнайлардың тығыздығы 0,85—0,9 болады.
3) Парафинді мұнайлар – ароматты көмірсутектері жеңіл фракцияларымен
концентрленетін мұнайлар (300°С дейін).
200°С дейінгі фракцияларының (бензинді фракциялар)құрамында тек бензол
гомологтары болады. Мұнайдан бензолдың барлық гомологтары табылған. Шеткі
тізбектегі төрт және оданда көп көміртегі атомдары бар бензолдың моно орын
басқан гомологтары жиі кездеседі. Бұлардың ішіндегі ең көп таралғаны
толуол, этилбензол, ксилол (м-ксилол термодинамикалық тұрақтылығы бар)одан
соң триметилбензолдар, ары қарай кумол, пропилбензол, метилэтилбензолы.
200-350°С фракцияларының құрамына молекулалары метилді топтан және С7-
С8 құрамды алкилді топтан құралған екі және үш орын басқан алкилбензол
кіреді. Бензол гомологтарынан басқа бұл фракциялардың құрамына нафталин
(моно-, би-, три- және тетраметилнафталиндер ) гомологтары кіреді. Сонымен
қатар дифелин гомологтары табылған. Нафталин жиі кездеседі.
350°С көп фракцияларының құрамына бензолдың жоғары гомологтары мен
нафталиннің гомологтарынан басқа, молекулаларында тосқауылданған ароматты
атомдар көміртек көпірімен байланысқан көмірсутектер- диарилалкандар
кіреді, мысалы:
Жоғарғы фракцияларының құрамына сонымен қатар, аз мөлшердегі
сақиналармен концентрленген полициклді көмірсутектердің гомологтарын
жатқызуға болады:
Бұл көмірсутектердің негізгі бөлігі гудронда концентрленеді. Жоғары
фракциялы мұнайда кең таралған - молекулалары шеткі тізбекті алкилді және
нафтенді, ароматты сақиналардан тұратын аралас құрамды көмірсутектер[5].
1.1 Физикалық қасиеттері
Арендер алкандармен циклоалкандарға қарағанда тығыздығы және сыну
көрсеткіші жоғары болып келеді.
Жылудың булану қатынасы және еркін энергияларының молекуланың беттік
ауданы немесе көлемімен әсерлесуімен сипатталатын арендердің күшті өріс
молекулалары қаныққан көмірсутектерге қараған да жоғары болып келеді.
Сондықтанда арендер полярлы адсорбенттермен өте жақсы адсорбцияланады және
көбіне полярлы еріткіштерде жаксы ериді. Тек полифтор құрамды алифатты және
алициклді қосылыстардан құралған қаныққан көмірсутектер ароматты
көмірсутектерге қарағанда жақсы ериді. Бұл еріткіш топтары басқа полярлы
қосылыстарға қарағанда тек арендермен ғана емес, қаныққан көмірсутектермен
салыстырғанда молекулаларының күшті өрістің аздылығымен сипатталады.
Мұнай құрамындағы арен бөліктерінің физикалық қасиеттері 1-ші кестеде
көрсетілген.
Кесте 1
Арендердің физикалық қасиеттері
Атауы Формула Балқу ҚайнаутемТығыздығСыну
температупературасы көрсеткіші
расы, ы 0,098ρ204 nd20
0С Мпа, 0С
болғанда
Бензол С6Н6 +5,5 80,1 0,8789 1,5012
Толуол С6Н5СН3 -95,0 110,6 0,8760 1,4969
Этилбензол С6Н5С2Н5 -94,4 136,1 0,8669 1,4959
о-ксилол С6Н4(СН3)2 -25,2 144,4 0,8801 1,5055
м-ксилол С6Н4(СН3)2 -47,9 139,1 0,8641 1,4970
п-ксилол С6Н4(СН3)2 +13,3 138,3 0,8610 1,4962
Изопропилбензол С6Н5 –и-С3Н7 -96,9 152,4 0,8581 1,4922
(кумол)
н-пропилбензол С6Н5 –н-С3Н7 -99,2 158,6 0,8628 1,4919
Мезитилен С6Н3(СН3)3 -44,7 165,0 0,8653 1,4990
трет-бутилбензолС6Н5 -58,1 168,9 0,8669 1,4925
–трет-С4Н9
Псевдокумол С6Н3(СН3)3 -43,8 165,3 0,8762 1,5048
Гемиллитон С6Н3(СН3)3 -25,4 176,1 0,8944 1,5130
н-бутилбензол С6Н5 –н-С4Н9 -88,5 182,6 0,8662 1,4880
1,3-диметил-2-этС6Н3С2Н5(СН3)2-1 6,3 189,9 - -
илбензол
1,2,4,5 С6Н2(СН3)4 +79,2 196,8 - -
-тетраметилбензо
л (дурол)
1,2,3,5 – С6Н2(СН3)4 -23,7 193,1 0,8906 1,5105
тетраметилбензол
(изодурол)
1, 2, 3, 4 – С6Н2(СН3)4 -6,3 205,0 0,9014 1,5185
тетраметилбензол
н-амилбензол С6Н5 –н-С5Н11 -78,2 204,5 0,8618 1,4920
ПентаметилбензолС6Н(СН3)5 -13,6 210,0 0,8830 1,5075
ГексаметилбензолС6(СН3)6 +166,0 265,0 - -
Нафталин С8Н10 +80,3 218,0 - -
α-метилнафталин С8Н9СН3 +34,6 241,1 1,029 1,6026
2,7-диметилнафтаС8Н7С2Н5 +97,0 262,3 - -
лин
β-этилнафталин С8Н9С2Н5 -7,0 258,0 0,9922 1,6028
α-этилнафталин С8Н9С2Н5 -13,8 258,7 1,00816 1,6089
Дифенил С12Н10 69,0 255,6 - -
Антрацен С14Н10 216,0 342,3 - -
Фенантрен С14Н10 199,2 340,1 - -
Пирен С16Н10 150,0 392,0 1,277 -
Хризен С18Н12 254,0 448,0 - -
Арендердің физикалық қасиеттері көміртегі атомдары санына және
молекулада олардың орынбасуымен және орналасуына байланысты.Арендер
циклоалкандарға қарағанда жоғары қайнау температурасына ие. Бұл олардың
молекулаларының тығыз қапталуымен және π-электрондарының молекулаларының
арасындағы күшті физика-химиялық әсерлесуімен түсіндіріледі [6].
Алкилді орынбасқыштармен қатар орналасқан гомологтар n-изомерлерге
қарағанда жоғары температурада қайнайды.Арендердің балқу температурасы
жоғары болған сайын алкилді орынбасқыштары соғұрлым симметриялы
орналасады.Бұл заттардың қатты күйінде симметриялы орналасуының қиындығымен
түсіндіріледі.
Цикл сандарының көбеюі балқу температурасының өсуіне байланысты. Шеткі
тізбектердің пайда болуы балқу температурасының төмендеуіне, ал
тізбектердің жойылуы олардың өсуіне әкеліп соғады.
Сутегіне бай барлық гомологтар аз тығыздықты иеленеді. Затта тығыз емес
қапталған, орынбасқыштары симметриялы орналасқан арендердің тығыздықтары аз
болады. Басқа көмірсутектердің арасында жоғары тығыздықпен және жану
көрсеткішімен сипатталатын арендер аналитикалық мақсатта пайдаланылады.
Көмірсутектердің басқа класынан арендердің айрықша қасиеті мұнайда
кездеседі. Бұл - спектрдің ультракүлгін облысында сәуле энергиясын жұту
қабілеті. Оларды анықтаудың аналитикалық әдісі осыған негізделген.
Бұған қарамастан арендер басқа көмірсутектерден кейбір еріткіштерде
жаксы еру қабілетімен ерекшеленеді. Мұндай талғағыш еріткіштерге полярлы
сұйықтықтар жатады: күреңденген ангидрид, диметилсульфат, сульфолан,
ацетон, фенол, фурфурол, диэтиленгликоль, анилин, нитробензол және т.б [7].
Талғағыш еріткіштерді өндірісте арендерді мұнай өнімдерімен мұнай
фракцияларынан бөлу үшін,сонымен қатар оларды жеке қосыластарға бөлу үшін
қолданады.
Сонымен қатар арендер тұтастай селекогельде, алюмогельде және кейбір
басқа адсорбенттерде адсорбциялануға қабілетті. Жоғары арендер үшін
еріткіштермен десорбция әртүрлі жылдамдықта жүреді. Бұл мұнай
фракцияларынан ароматты көмірсутектердің жіңішке фракцияларын немесе
өкілдерін хромотографиялық бөлуге мүмкіндік береді [8].
1.2 Химиялық қасиеттері
1. Пикринді қышқылмен (пикраттармен) комплекс түзуі
Полициклді арендер (соның ішінде нафталин, антроцен және олардың
гомологтары) оңай пикраттар түзеді. Бензол және оның гомологтары тұрақты
комплекс түзбейді және комплекс түзуде еріткіш ретінде қызмет атқарады.
Пикраттарды келесі әдістеме бойынша алады.
Мұнай фракцияларына немесе арен ертінділеріне пикрат қышқылының
ерітіндісін қосады (ацетонда, хлороформда, спиртте). Қоспаны қыздырады,
салқындау кезінде арендер мен пикраттық қышқылдың молекулалы қосылыстары –
пикраттардың кристалдары құлайды. Комплекстің түзілуі ареннің (донор π-
электрон) пикринді қышқылмен (акцептор π -электрон) донорлы-акцепторлы
әсерлесуі есебінен түзіледі. Комплексте көмірсутектермен пикринді қышқыл
молекулалары параллельді жазықтықта бір-бірінің үстінде орналасады:
Ароматты көмірсутектердің пикраттары - сары түсті қатты кристалды,
нақты балқу температурасына ие зат. Әрбір полициклді көмірсутегіне белгілі
балқу температуралы пикраттар сәйкес келеді. Балқу температурасы бойынша
пикратты полициклді ароматты көмірсутекпен анықтауға болады.
Пикринді қышқылмен комплекс түзу сонымен қатар, полициклді арендерді
бөлу әдісі ретінде де қолданылады. Пиктраттар ыстық сумен жеңіл ыдырайды.
Суда пикринді қышқыл ериді, ал полициклді арендер бос күйінде бөлінеді.
Полициклді арендер сонымен қатар басқа ароматты полинитроқосылыстармен,
соның ішінде 1,3,5-үшнитробензолмен комплекс түзеді.
Бірақ, 1,3,5-үшнитробензолмен комплекс түзу аналитикалық мақсатта
қолданылмайды. Себебі: комплекстен көмірсутектерді (үшнитробензол суда
ерімейді)бөлу қиын.
2. Ароматты көмірсутектерді сульферлеу
Барлық мұнайдың ароматты көмірсутектері концентрлі күкірт қышқылымен
жеңіл сульфирленеді:
Сульфирлену кері реакция болғандықтан десульфирленуге айналу үшін
түзілетін сумен байланыстыру керек.
Осы мақсатта концентрлі күкірт қышқылына фосфор пентоксидін
(Каттвинкель қоспасы) қосады.
Мұнай фракцияларын сульфирлеу ароматты көмірсутектерін бөлу үшін
қолданылады. Сульфирлеуді бөлме температурасында көмірсутектерді изомерлеу
және нафтендердің тотығу дегидрогенизациясы үшін қалдық күкірт қышқылын
қолданып жүргізіледі. Егер ароматты көмірсутектер қысқа алкилді тізбек
құрса, онда түзілген сульфоқышқыл күкірт қышқылының қалдығында ериді және
күкірт қышқылды қабатқа өтеді.
Егер алкилді топ үлкен болса, онда күкірт қышқылында сульфоқышқыл нашар
еритін және көмірсутек фазасында бөлшектеніп қалатын болады.
Сульфирлену кезінде алынған сульфоқышқылды сумен, сірке қышқылымен
қыздырып көмірсутегіне айналдыруға болады.
Бірақ, бұл реакция барлық көмірқышқылымен жеңіл жүрмейтін болғандықтан
қазіргі кезде анализде қолданылмайды.
3. Ароматты көмірсутектерді гидрлеу
Бензол және оның гомологтары Pt және Pd қатысында бөлме
температурасында, 0,3-0,5 МПа қысымда гидрленеді:
Активтілігі төмен никельді катализатор қатысқан кезде жоғары температура
(150-250°С) және 12 МПа дейінгі қысым қажет етіледі. Бензол
алкилбензолдарға қарағанда оңай гидрленеді.
Нафталин бензолмен салыстырғанда оңай гидрленеді. Гидрлену сатылы
жүреді: бірінші жылдам тетралин түзіледі, содан соң декалиннің түзілуімен
гидрлену жай журеді:
4. Полициклді ароматты көмірсутектердің малиналы ангидридпен
конденсациясы
Антрацин және оның гомологтары малиналы ангидридпен қыздырған кезде
аддукттар түзеді (Дильса — Альдера реакциясы):
Осы реакция арқылы мұнай фракцияларынан антраценді көмірсутектерді жоюға
болады.
Фенантрен және оның гомологтары ультракүлгін сәулелену әсерінен
малиналы ангидридпен реакцияға түседі:
Алынған аддукттер фенантренді көмірсутектердің түзілуімен фотохимиялы оңай
бұзылады. Бұл әдіс мұнай фракцияларынан көмірсутектерді бөлуге мүмкіндік
береді.
5. Ароматты көмірсутектердің пербромдалуы
Бромды алюминидің қатысында ароматты көмірсутектер атомда түгелдей
бромдалады (Г. Г. Густавсон):
Пербромдар нақты балқу температурасын иеленеді.Пербромидтің балқу
температурасы бойынша анализденетін көмірсутегін теңестіруге болады.
Формальдигидпен конденсирлену. Арендер концентрлі күкірт қышқылы
қатысында формальдигидпен ерімейтін күлгін түсті тұнба түзіп
конденцирленеді:
Бұл реакция мұнай фракцияларындағы арендерді аналитикалық анықтау үшін
қолданылады [9].
1.3 Әртүрлі мұнай фракцияларындағы арендер құрамы
Әртүрлі мұнай құрамындағы арендер мөлшері 15% тен 20% құрайды.
Мұнайдың 400 түрінде арендердің орташа мөлшері; аз парафинді мұнайдың
құрамында 37,4 %, орташа парафинді 30,6 %, жоғары парафинді 20,8 %. ( Аз
парафинді мұнайларға 1 % дан кем емес, орташа парафинді — 1-ден 7%
және жоғары парафинді — 7% жоғары қатты көмірсутектер).
Полициклді көмірсутектер және би- туындылар, сонымен қатар арендер
мұнайлардың құрамында бензол және оның гамологтары болып келеді. Мұнай
құрамында тек ароматты және алканды тізбектермен қатар қаныққан циклдер бар
гибридті көмірсутектер.
Төмен қайнайтын фракция арендері. Бензинді фракцияларда барлық
теориялық мүмкін С6-С9 дейінгі арендер болады. Әртүрлі мұнайдың бензинді
фракцияларында бензолды көмірсутектердің мөлшері алкилді тізбектің
ұзаруынан төмендейді және орынбасарлар саны өскен сайын жоғарылайды. Понка-
Сити мұнайында толуолдың, этилбензолдың, бутил-бензолдың мөлшері сәйкесінше
0,51; 0,19; 0,09 және 0,026 % тең.
Бензинді фракцияда басым болатын арендер: толуол, м-ксилол және
псевдокумол (1,2,4-үшметилбензол). Жеке арендердің мөлшерлік қатынасы
мұнайдың әртүрлі типі үшін шамамен бірдей. Мысалы: барлық мұнайдың
құрамында трет-бутилбензол псевдокумолға қарағанда 50 рет аз болады [10].
Орташа фракция арендері. Бензолдың С10 құрамды гамологы негізінен 180-
200°С фракциясында болады. Олардың ішінде тетраметил-,диметилэтил
туындылары басым. Бензол қатарындағы көмірсутектердің мөлшері би ,
полициклді арендерге қарағанда және жоғары қайнайтын (керосинді, бензинді
және майлы) фракцияларда көп мөлшерде болады.
Бензолды көмірсутектер 230-275 0С фракцияда олар негізінен
азтармақталған ұзын алкил тізбегінен және бір немесе екі метил тобына ие
ди немесе үш орынбасарлары туындылары құрылымды.
Орта фракцияларда сонымен қатар изопреноидты құрылымды алкилді
орынбасарлары бар бензол туындылары табылған. Қаныққан изопреноидты тізбек
ретті және ретсіз құрылымды болуы мүмкін. Керосинді фракцияда нафталин және
оның гамологтары болады. Метилтуындылардың концентрациясы орынбаспаған
нафталинге қарағанда жоғары, яғни толуол мен бензолды салыстырғандай.
Сонымен қатар мұнай құрамынан бифенил және оның гамологтары табылған,
бірақта олардың мөлшері нафталинді қатар көмірсутектер концентрациясына
қарағанда төмен.
Жоғары қайнайтын фракция арендері. Жоғары қайнайтын мұнай
фракцияларында гопан қатарындағы көмірсутектермен генетикалық байланысқан
үш, төрт, бес қаныққан сақинаға ие гибридті моноароматты көмірсутектер
табылған. Сонымен қатар C27—C229 стероидты құрылымды моноаренде табылған.
Бұл барлық көмірсутектер бензолдың изо-преноидты алкилді орынбасарлармен
туындылары сияқты мұнайдың органикалық пайда болуын растайтын реликтивті
қосылыстарға жатады. Бірақ та арендердің концентрациясы организмдерде өте
аз, олар табиғатта ароматтау нәтижеснде бастапқы биологиялық заттардың
көміртек қаңқасын өзгерте отырып түзілуі мүмкін [11].
1.4 Арендердің концентрационды таралуының заңдылықтары
Добрянски мұнайларды арендердің құрамы мен таралу сипатына байланысты
үш класқа бөлген:
1) жоғары фракцияларда концентрацияланатын полициклді құрылымды
арендерден тұратын мұнайлар;
2) Орташа 250-4500С фракцияда арендердің максималды мөлшерлі мұнайлар;
3) жеңіл фракцияларда (3000С) коцентрленетін және моно- және бициклді
құрылымды арендерден тұратын жеңіл метанды мұнайлар;
Арендердің бензиндерде жиналуы мұнайдың метаморфизмі тереңдігімен
байланысты. Жас циклоалканды мен циклоалканеаренді мұнай құрамындағы
жоғарғы арендер және гибридті көмірсутектер алкилді және полиметиленді
топтардың бірігуі нәтижесінде іріленеді. Бұл кезде арендер қатысты
төменқайнайтын фракцияға өтіп, мұнайда соңғысының шығыны жоғарылайды.
Добрянски ұсынған заңдылықтар қатары мұнайдағы жеңіл арендер құрамында
дамуда. С6 - С10 арендердің мөлшерінің суммарлы өсуі нәтижесінде С6 – С8
фракцияларының қатынасы С8 көмірсутектерінің есебінен жоғарылайды. Изомерлі
арендер арасындағы қатынаста өзгереді. Мұнайдағы С8 арендерінің орташа
құрамы этилбензол мен о-метилбензол мөлшерінің тепе-теңдік құрамымен
салыстырғанда ерекшеленеді (Кесте 2).
Кесте 2
Мұнайдағы С8 арендардің орташа құрамы және олардың тепетеңдік
қоспаларының құрамы (изомерлердің% суммасы)
Мұнайдағы Тепе-теңдік қоспаларының құрамы
Көмірсутек орташа
құрамы
25 0С 127 0С 227 0С 327 0С 727 0С
Этилбензол 22,4 0,52 1,8 3,7 5,9 15,5
о-Ксилол 22,6 16,2 18,6 20,4 21,6 23,2
м-Ксилол 39,9 59,6 55,8 52,8 50,1 43,2
п-Ксилол 15,1 23,7 23,8 23,2 22,4 19,0
Мұны бір алкил тізбекті табиғи заттардың ішіндегі ароматты сипатты
қосылыстармен, сонымен қатар деструкция кезінде май қышқылдарының гибридті
құрылымынан түзілетін о-диалкилбензолдармен түсіндіруге болады. Бензин
фракциясында арендардің концентрленуі этилбензолдың
ксилол суммасына қатынасын төмендетеді.
Метаморфизм дәрежесі мұнайдың жасынан емес, сонымен қатар оның тереңдігі
мен тектоникалық оналасуына байланысты.Аномальды жоғары температура
аймағына жақындаған сайын мұнай мен конденсатта моноциклды арендердің
концентрациясы жоғарылайды [12].
Үлкен тереңдікке өткен сайын термодинамикалық тұрақты м-ксилол,
мезителен изомерлері басқа С8 және С9 қарағанда өседі.
Бірінші жақындауда т.қ-2000С фракциясында моноциклды арендер мөлшерлі 3
аймаққа бөледі:
1) 1-10% (40-800С)
2) 10-25% (80-1000С)
3) 30-40% (1000С ден жоғары температура).
Барлық мұнайлар үшін температураның жоғарылауынан арендардің
(жоғарыциклді, орташа циклді, жоғарыпарафинді) құрамының өсуі бірдей,
бірақта өсу градиенті мұнай типіне байланысты.
Жоғары циклді мұнай құрамынада арендердің құрамы 4,7 % дан т.қ.-2000С
фракцияда. 450-5000С дейін фракцияда 47,7 % дейін, орташа циклдіде 10,3
тен 44,5 % және жоғары парафинді мұнай үшін 12,0 ден 27,4%.
Жоғары циклді арендер ароматты сақинаға қарағанда жоғары сақинаға ие
және тармақталған сипатты төмен алкилді тізбекті болады.
Қайнау температурасы жоғарылаған сайын арендердің молекулярлы массасы
жоғарылайды, яғни алифатты тізбек дәрежесі өседі. Қалдық фракцияда аренді
циклдерде көміртек атомының мөлшері азайғандығы байқалады [13].
Бензиндегі ароматты көмірсутектер бензолдың әртүрлі гамологтары болып
келеді. Бензолдың өзінің мөлшері бензинді тура айдауда 2,0-2,5% дейін, ал
толуолда -0,5 тен 5%.
Нафтенді мұнай бензині құрамындағы ароматты көмірсутектер мөлшері
метанды мұнай бензині құрамына қарағанда төмен мөлшерде. Тура айдалған
бензин құрамында ароматты көмірсутектер мөлшері ережеге сай өте аз
мөлшерде болады. Құрамында 1-3% ароматты көмірсутектер бар бензин- аз
ароматталған, 3-9% - орташа ароматталған, 9-15% жоғары ароматталған тура
айдалған мұнай фракциясына жатады.
Ароматты көмірсутектердің құрылымын термодинамикалық талдау алкил
бензол изомерлеріне қарғанда және толуол мен ксилол бензиндерінде ұзын
тізбек орнында қысқа бүйір тізбекті болып келеді.
Кесте 3-те де байқағандай бензолдан толуолға өткенде энегрия мөлшерінің
азайғанын байқаймыз. Екіорынбасарлы бензолдарда энергия мета-изомер (1, 3-)
ге ; үш орынбасарларда - 1, 2, 4 - изомерлерге.
Бүйір тізбектің –СН2– тобына өсуі энергетикалық деңгейі 5,1 кДж.
Орынбасу радикалының изомерленуі еркін энергияның төмендеуіне әкеледі.
Алкандар да төмен еркін энергияға ие болғанмен ароматты көмірсутектерге
қарағанда бүйір тізбегінің ұзаруы нәтижесінде еркін энергия өседі. Тізбек
қысқарған сайын энергия дәрежесі бензолға жақындайды.
Кесте 3
Ароматты көмірсутектерде еркін энергия түзілуі
Изомерлер кДжмоль
300°К -500°К, 1 ат.
Бензол 94,78 54,97
Толуол 89,54 76,59
Этилбензол 95,70 88,91
1, 2 - диметилбензол 89,50 85,81
1, 3 - диметилбензол 87,15 84,05
1, 4 - диметилбензол 88,83 85,56
н-пропилбензол 100,69 100,64
1-метил-2-этилбензол 96,20 97,96
1, 2, 3-триметилбензол 90,09 95,32
1, 2, 4 - триметилбензол 85,77 92,26
1, 3, 5 - триметилбензол 86,61 93,81
изопропилбензол 100,52 101,57
Конденсирленген ароматты көмірсутектер үшін сақинаның санының өсуі
бір малекулаға санағанда өседі, ал көміртектің бір атомына есептегенде
нафталиннен графитке қарай нөлге дейін төмендейді.С8 изомерлерінің
термодинамикалық қасиеттерін талдауда суммасы этилбензолдан жоғары, ал С9
триметилбензолдан (1, 2, 4-; 1, 3, 5-; 1, 2, 3-) басым, С10 -
тетраметилбензолы(1, 2, 4, 5- и 1, 2, 3, 5 -) дан жоғары.
Ароматты қөмірсутектер:
А) Моноциклді ароматты көмірсутектер.
С10–С12 ароматты көмірсутектерінің ішінде көпорынбасқан
формалар:1,2,4–триметилбензол, 1,2,3,4– и 1,2,3,5–тетраметилбензолдар.
С13–С16 алкил бензол құрамы диорынбасқан 1,3– және 1,2– .
Диорынбасарларда метилді радикал және алкилді тізбегі(С6–С8), тура
немесе әлсіз тармақталған құрылымды болады.
Б) Бициклді ароматты көмірсутектер.
Нафталин мен дифенил гамологтары мұнайдың газойлді және керосинді
фракцияларында көп болады [14].
Грозный, Майкоп, Таяу Шығыс мұнай керосиндерінде моно-, би-, три-,
тетраметилнафталинді нафталиндер бөлініп алынады. 2–метилнафталин
1–метилнафталинге қарағанда көп мөлшерде болады. Диметилнафталиндер барлық
нафталин гамологтарының 40% құрайды. Барлық он мүмкін изомерлерінің
тоғызынан табылған, тек 1,8–диметилнафталиндерден басқасы. Дифенил
гамологтарының мөлшері нафталинді қатарға қарағанда төмен.2–метил-,3–метил-
және 4–метилдифенилдер, 3–этил және изопропилдифенилдер табылған,
сонымен қатар төрт диорынбасарлы және екі үшорынбасарлы изомерлері
табылған. Ромашкинді мұнайынан диметилизопропил-1- пентаметилнафталиндер,
сонымен қатар 1,2–дифенилэтанатабылған.
в) Полициклді ароматты көмірсутектер.
Флоуреннің бір, екі, үш метил топты алты гамологы және фенантреннің
алты метилді топты гамологтары табылған. УК –спректрі арқылы фнеантрен
гамологтары антрацен гамологтары қатарына қарағанда көп мөлшерде болатыны
дәлелденген (99,5:0,5 қатынаста). Пиреннің, хризеннің, периленнің және
бензофлоуреннің метилді гамологтары аз мөлшерде болады.
Бұл көмірсутектердің екі үш көміртек атомы орынбасқан жоғары
гамологтары мүлде табылмаған .
Аралас құрылымды көмірсутектер тетралин және индана гамологтары
түрінде(С10–С12) берілген. 1-, 2-, 4- және 5-метилинданы, ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
1 Мұнайдағы ароматты
көмірсутектер ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ...4
1. Физикалық
қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ...8
2. Химиялық
қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ..10
3. Әр түрлі мұнай фракцияларындағы арендердің
құрамы ... ... ... ... ... ... ... . ... 14
4. Арендердің концентрлі таралуының
заңдылықтары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15
2 Анықтау және бөлу
әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... .20
2.1 Сандық
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ..20
2.2 Ароматты көмірсутектердің
бөлінуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...22
2.3 Ароматты көмірсутектердің
идентификациясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...22
2.4 Реактивті жанармайдағы ароматты көмірсутектерді
анықтау ... ... ... ... ... ... 23
3 Тәжірибелік
бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .27
3.1 Күкірт қышқылының көмірсутектерге
әсері ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ...27
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...31
Қолданылған әдебиеттер
тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ..33
Кіріспе
Тақырыптың өзектілігі. Мұнай құрамындағы ароматты көмірсутектерді
өндіріп, октан санын көбейту – халық шаруашылығындағы маңызды бағыттардың
бірі.
Курстық жұмыстың мақсаты – мұнай құрамындағы ароматты көмірсутектерді
бөліп алу және анықтау.
Курстық жұмыстың міндеттері:
1) Мұнай фракциясындағы ароматты көмірсутектердің пикринді қышқылдармен
комплекс түзілуін сипаттау;
2) Ароматты көмірсутектерді фракцияларда сандық анықтау;
3) Ароматты көмірсутектерді идентификациялауда физикалық – химиялық
әдістерді қолдану;
4) Реактивті отындарда ароматты көмірсутектерді анықтау.
Курстық жұмыстың мазмұнын ашатын тірек сөздер: ароматты көмірсутек,
ациклді, алифатты, алкен, алкадиен, алкил, ацетон, арен, алкан, ангидрид,
бензол,бицикл, бензин, гомолог, газойл, диэтиленгликоль, изомер,
конденсат, керосин, нафталин, пикрин қышқылы, сульферлеу, фенол, фенантрен,
фурфурол, фракция, хлороформ.
Курстық жұмыс: 3 бөлімнен, 3 суреттен, 5 кестеден, 32 беттен, 20
пайдаланылған әдебиет көзінен тұрады.
1 Мұнайдағы ароматты көмірсутектер
Көмірсутектер – құрамы бойынша қарапайым органикалык қосылыстар.
Олардың молекулалары тек екі атомнан құралған – көміртек және сутек. Жалпы
формуласы CnHm. Олар көміртек құрлымы және көміртек арасындағы атомдардың
байланысының сипаты бойынша бөлінеді.
Бірінші көрсеткіші бойынша оларды молекулалары ашық көміртекті –
көміртекті тізбектерден құралған ациклді (алифаттық) көмірсутектерге
бөледі, мысалы, гексан, изогексан және циклді (карбоциклді) көмірсутектер.
Ерекше қасиеттерге ие карбоциклді көмірсутектер ароматты деген атау
алды. Басқа карбоциклді көмірсутектер, мысалы, циклогексан алициклді деп
аталады.
Көміртек атомдары арасындағы байланыстың сипаты бойынша көмірсутектер
қаныққан немесе шекті (алкандар) және қанықпаған (шексіз) болуы мүмкін.
Соңғылары әр түрлі мөлшерде қос (алкендер, алкадиендер, циклоалкендер және
т.б.) және үштік байланысты (алкиндар, циклоалкиндар және т.б.) құрайды
[1].
Арендердің мұнайдағы жалпы құрамы 10-20% масс. құрайды, ал ароматты
мұнайлардағы олрдың құрамы 35% дейін жетеді. Арендерге өте бай жас
мұнайлар.
Жалпы барлық мұнайлар үшін арендердің құрамының өсуі мұнай
фракцияларының қайнау температурасына байланысты.
Бензолдың моноциклді өнімділік қатарының құрамы мұнайдың шығатын орнына
байланысты бензол фракцияларында 5-тен 25 % дейін жетеді [2].
Бұл фракцияларда бензолдың барлық, С10 қосқандағы, металл ауысқан
изомерлері қатысады. Толуол, м-ксилол және 1,2,4 – үшметилбензолдар
мұнайдың негізгі компоненттерін ұсынады. Диорынбасқан бензол
гомологтарының ішінде 1,3- триалкилбензолда -1,2,3, және 1,2,4-изомерлері.
Керосинді және газойлды фракцияларда арендер 15-тен 35% дейін
болады. Бұдан бензолдың гомологтары ғана емес нафталин, бифенил,
бифенилэтан және олардың метилтуындылары табылды. Нафталин өте көп емес
мөлшерде қатысады, мұнайда гомологтық қатардың бірінші мүшелерінің
концентрациясы әрқашан жоғары тұратын гомологтарымен салыстырғанда төмен
болады. Көбіне жоғары қайнағыш фракцияларға антрацен, фенантрен, пирен,
флуорен, хризен, перилен және олардың алкилді (соның ішінде, метилді)
туындылары сияқты полициклді арендер қатысады.
Кеңес Одағы әртүрлі типтегі мұнайлар үшін арендердің орташа құрамы:
бензолды – 67%, нафталинді – 18%, фенантренді – 8%, хризенді және
бензофлуоренді – 3%, пиренді – 2%, антраценді 1%, басқа да арендер – 1%.
Фреантердің гомологтарына қарағанда антраценнің гомологтары көп мөлшерде
қатысады, яғни олардың құрылымы өсімдік және жануар жасушаларында қатысты
мөлшері жоғары.
Арендер жоғары октан санына ие болғандықтан корбюратор отындарының негізгі
компоненттерінің бірі болып табылады (толуол -103, этилбензол – 98).
Арендердің дизелді және реактивті отындардың құрамында болуы олардың жануын
төмендетеді, сондықтан олардың болмағаны дұрыс. Қысқа бүйір тізбекті
полициклді арендер майдың қолдану қасиеттерін төмендетеді, сондықтан оларды
жойып отырады [3].
Арендер мұнай химия синтезі, синтетикалық каучук өндірісі,
платмасса, синтетикалық талшық, аниленді бояу және жарылғыш заттар,
фармацевтикалық препараттар өндірісінде құнды шикізат болып табылады.
Бензол, толуол, ксилол, этилбензол, нафталиндердің маңызы зор. Ароматты
көмірсутектер жоғары октан санына ие болғандықтан мұнайдың негізгі
компоненттерінің бірі болып табылады.
Моноциклді арендердің жалпы формуласы CnH2n-6 олардың қанықпаған
қосылыстар екендігін көрсетеді. Арендер немесе ароматты көмірсутектер
құрамында алты көміртек атомынан тұратын ерекше циклді топтан тұратын
қосылыс, яғни бензолды топ (бензолді ядро) деп аталады..
бензолды ядро
Бұл ароматты қосылыстар көмірсутектердің тобының атауы кездейсоқ және
қазіргі кезде ол бастапқы мағынасын жойды. Шындығында; бірінші ашылған
қосылыстар арнайы кейде жағымды иіске немесе табиғи өткір иісті өнімдерден
бөлінген. Бірақта көптеген белгілі бұл қосылыс топтарының ішінде ароматты
заттардың мөлшері аз. Сонымен қатар бұл заттардың физикалық және химиялық
қасиеттерінде және құрылымында бензолды топқа ұқсас бірқатар ерекшеліктер
байқалады.
Бір немесе бірнеше бензолды топқа ие бір ядролы және көп ядролы
ароматты көмірсутектер болып жіктеледі. Арендер молекуласының бүйір
тізбегінде тармақталған немесе тармақталмаған көміртек тізбегі, сонымен
қатар қос немесе үштік байланыстар және циклді топтар болады.
Арендер құрамында ароматты ядролармен қатар әртүрлі құрылымды алифатты
тізбектер, сонымен қатар циклді топ молекулалары болуы мүмкін.
Бензол С6Н6 – бір атомды ароматты көмірсутектер гомологтық қатарының
маңызды мүшелерінің бірі. Осыдан гомологтық қатардың жалпы атауы бензол
қатары деп аталады [4].
Мұнайда арендер моноциклді және полициклді болып келеді.Көбіне мұнай
құрамында арендер 15—20% болады. Ароматты мұнайлардың құрамында олардың
мөлшері 35% дейін жетеді. Мұнай фракциялары бойынша ароматты
көмірсутектердің таралуына байланысты оларды үш топқа бөледі:
1) Нафтенді – ароматты – ароматты көмірсутектері жоғары фракцияларымен
концентрленетін мұнайлар. Бұл тығыздығы 0,9 ауыр шайырлы мұнайлар.
2) Нафтенді – ароматты көмірсутектері көбіне орташа фракцияларымен
концентрленетін мұнайлар. Мұндай мұнайлардың тығыздығы 0,85—0,9 болады.
3) Парафинді мұнайлар – ароматты көмірсутектері жеңіл фракцияларымен
концентрленетін мұнайлар (300°С дейін).
200°С дейінгі фракцияларының (бензинді фракциялар)құрамында тек бензол
гомологтары болады. Мұнайдан бензолдың барлық гомологтары табылған. Шеткі
тізбектегі төрт және оданда көп көміртегі атомдары бар бензолдың моно орын
басқан гомологтары жиі кездеседі. Бұлардың ішіндегі ең көп таралғаны
толуол, этилбензол, ксилол (м-ксилол термодинамикалық тұрақтылығы бар)одан
соң триметилбензолдар, ары қарай кумол, пропилбензол, метилэтилбензолы.
200-350°С фракцияларының құрамына молекулалары метилді топтан және С7-
С8 құрамды алкилді топтан құралған екі және үш орын басқан алкилбензол
кіреді. Бензол гомологтарынан басқа бұл фракциялардың құрамына нафталин
(моно-, би-, три- және тетраметилнафталиндер ) гомологтары кіреді. Сонымен
қатар дифелин гомологтары табылған. Нафталин жиі кездеседі.
350°С көп фракцияларының құрамына бензолдың жоғары гомологтары мен
нафталиннің гомологтарынан басқа, молекулаларында тосқауылданған ароматты
атомдар көміртек көпірімен байланысқан көмірсутектер- диарилалкандар
кіреді, мысалы:
Жоғарғы фракцияларының құрамына сонымен қатар, аз мөлшердегі
сақиналармен концентрленген полициклді көмірсутектердің гомологтарын
жатқызуға болады:
Бұл көмірсутектердің негізгі бөлігі гудронда концентрленеді. Жоғары
фракциялы мұнайда кең таралған - молекулалары шеткі тізбекті алкилді және
нафтенді, ароматты сақиналардан тұратын аралас құрамды көмірсутектер[5].
1.1 Физикалық қасиеттері
Арендер алкандармен циклоалкандарға қарағанда тығыздығы және сыну
көрсеткіші жоғары болып келеді.
Жылудың булану қатынасы және еркін энергияларының молекуланың беттік
ауданы немесе көлемімен әсерлесуімен сипатталатын арендердің күшті өріс
молекулалары қаныққан көмірсутектерге қараған да жоғары болып келеді.
Сондықтанда арендер полярлы адсорбенттермен өте жақсы адсорбцияланады және
көбіне полярлы еріткіштерде жаксы ериді. Тек полифтор құрамды алифатты және
алициклді қосылыстардан құралған қаныққан көмірсутектер ароматты
көмірсутектерге қарағанда жақсы ериді. Бұл еріткіш топтары басқа полярлы
қосылыстарға қарағанда тек арендермен ғана емес, қаныққан көмірсутектермен
салыстырғанда молекулаларының күшті өрістің аздылығымен сипатталады.
Мұнай құрамындағы арен бөліктерінің физикалық қасиеттері 1-ші кестеде
көрсетілген.
Кесте 1
Арендердің физикалық қасиеттері
Атауы Формула Балқу ҚайнаутемТығыздығСыну
температупературасы көрсеткіші
расы, ы 0,098ρ204 nd20
0С Мпа, 0С
болғанда
Бензол С6Н6 +5,5 80,1 0,8789 1,5012
Толуол С6Н5СН3 -95,0 110,6 0,8760 1,4969
Этилбензол С6Н5С2Н5 -94,4 136,1 0,8669 1,4959
о-ксилол С6Н4(СН3)2 -25,2 144,4 0,8801 1,5055
м-ксилол С6Н4(СН3)2 -47,9 139,1 0,8641 1,4970
п-ксилол С6Н4(СН3)2 +13,3 138,3 0,8610 1,4962
Изопропилбензол С6Н5 –и-С3Н7 -96,9 152,4 0,8581 1,4922
(кумол)
н-пропилбензол С6Н5 –н-С3Н7 -99,2 158,6 0,8628 1,4919
Мезитилен С6Н3(СН3)3 -44,7 165,0 0,8653 1,4990
трет-бутилбензолС6Н5 -58,1 168,9 0,8669 1,4925
–трет-С4Н9
Псевдокумол С6Н3(СН3)3 -43,8 165,3 0,8762 1,5048
Гемиллитон С6Н3(СН3)3 -25,4 176,1 0,8944 1,5130
н-бутилбензол С6Н5 –н-С4Н9 -88,5 182,6 0,8662 1,4880
1,3-диметил-2-этС6Н3С2Н5(СН3)2-1 6,3 189,9 - -
илбензол
1,2,4,5 С6Н2(СН3)4 +79,2 196,8 - -
-тетраметилбензо
л (дурол)
1,2,3,5 – С6Н2(СН3)4 -23,7 193,1 0,8906 1,5105
тетраметилбензол
(изодурол)
1, 2, 3, 4 – С6Н2(СН3)4 -6,3 205,0 0,9014 1,5185
тетраметилбензол
н-амилбензол С6Н5 –н-С5Н11 -78,2 204,5 0,8618 1,4920
ПентаметилбензолС6Н(СН3)5 -13,6 210,0 0,8830 1,5075
ГексаметилбензолС6(СН3)6 +166,0 265,0 - -
Нафталин С8Н10 +80,3 218,0 - -
α-метилнафталин С8Н9СН3 +34,6 241,1 1,029 1,6026
2,7-диметилнафтаС8Н7С2Н5 +97,0 262,3 - -
лин
β-этилнафталин С8Н9С2Н5 -7,0 258,0 0,9922 1,6028
α-этилнафталин С8Н9С2Н5 -13,8 258,7 1,00816 1,6089
Дифенил С12Н10 69,0 255,6 - -
Антрацен С14Н10 216,0 342,3 - -
Фенантрен С14Н10 199,2 340,1 - -
Пирен С16Н10 150,0 392,0 1,277 -
Хризен С18Н12 254,0 448,0 - -
Арендердің физикалық қасиеттері көміртегі атомдары санына және
молекулада олардың орынбасуымен және орналасуына байланысты.Арендер
циклоалкандарға қарағанда жоғары қайнау температурасына ие. Бұл олардың
молекулаларының тығыз қапталуымен және π-электрондарының молекулаларының
арасындағы күшті физика-химиялық әсерлесуімен түсіндіріледі [6].
Алкилді орынбасқыштармен қатар орналасқан гомологтар n-изомерлерге
қарағанда жоғары температурада қайнайды.Арендердің балқу температурасы
жоғары болған сайын алкилді орынбасқыштары соғұрлым симметриялы
орналасады.Бұл заттардың қатты күйінде симметриялы орналасуының қиындығымен
түсіндіріледі.
Цикл сандарының көбеюі балқу температурасының өсуіне байланысты. Шеткі
тізбектердің пайда болуы балқу температурасының төмендеуіне, ал
тізбектердің жойылуы олардың өсуіне әкеліп соғады.
Сутегіне бай барлық гомологтар аз тығыздықты иеленеді. Затта тығыз емес
қапталған, орынбасқыштары симметриялы орналасқан арендердің тығыздықтары аз
болады. Басқа көмірсутектердің арасында жоғары тығыздықпен және жану
көрсеткішімен сипатталатын арендер аналитикалық мақсатта пайдаланылады.
Көмірсутектердің басқа класынан арендердің айрықша қасиеті мұнайда
кездеседі. Бұл - спектрдің ультракүлгін облысында сәуле энергиясын жұту
қабілеті. Оларды анықтаудың аналитикалық әдісі осыған негізделген.
Бұған қарамастан арендер басқа көмірсутектерден кейбір еріткіштерде
жаксы еру қабілетімен ерекшеленеді. Мұндай талғағыш еріткіштерге полярлы
сұйықтықтар жатады: күреңденген ангидрид, диметилсульфат, сульфолан,
ацетон, фенол, фурфурол, диэтиленгликоль, анилин, нитробензол және т.б [7].
Талғағыш еріткіштерді өндірісте арендерді мұнай өнімдерімен мұнай
фракцияларынан бөлу үшін,сонымен қатар оларды жеке қосыластарға бөлу үшін
қолданады.
Сонымен қатар арендер тұтастай селекогельде, алюмогельде және кейбір
басқа адсорбенттерде адсорбциялануға қабілетті. Жоғары арендер үшін
еріткіштермен десорбция әртүрлі жылдамдықта жүреді. Бұл мұнай
фракцияларынан ароматты көмірсутектердің жіңішке фракцияларын немесе
өкілдерін хромотографиялық бөлуге мүмкіндік береді [8].
1.2 Химиялық қасиеттері
1. Пикринді қышқылмен (пикраттармен) комплекс түзуі
Полициклді арендер (соның ішінде нафталин, антроцен және олардың
гомологтары) оңай пикраттар түзеді. Бензол және оның гомологтары тұрақты
комплекс түзбейді және комплекс түзуде еріткіш ретінде қызмет атқарады.
Пикраттарды келесі әдістеме бойынша алады.
Мұнай фракцияларына немесе арен ертінділеріне пикрат қышқылының
ерітіндісін қосады (ацетонда, хлороформда, спиртте). Қоспаны қыздырады,
салқындау кезінде арендер мен пикраттық қышқылдың молекулалы қосылыстары –
пикраттардың кристалдары құлайды. Комплекстің түзілуі ареннің (донор π-
электрон) пикринді қышқылмен (акцептор π -электрон) донорлы-акцепторлы
әсерлесуі есебінен түзіледі. Комплексте көмірсутектермен пикринді қышқыл
молекулалары параллельді жазықтықта бір-бірінің үстінде орналасады:
Ароматты көмірсутектердің пикраттары - сары түсті қатты кристалды,
нақты балқу температурасына ие зат. Әрбір полициклді көмірсутегіне белгілі
балқу температуралы пикраттар сәйкес келеді. Балқу температурасы бойынша
пикратты полициклді ароматты көмірсутекпен анықтауға болады.
Пикринді қышқылмен комплекс түзу сонымен қатар, полициклді арендерді
бөлу әдісі ретінде де қолданылады. Пиктраттар ыстық сумен жеңіл ыдырайды.
Суда пикринді қышқыл ериді, ал полициклді арендер бос күйінде бөлінеді.
Полициклді арендер сонымен қатар басқа ароматты полинитроқосылыстармен,
соның ішінде 1,3,5-үшнитробензолмен комплекс түзеді.
Бірақ, 1,3,5-үшнитробензолмен комплекс түзу аналитикалық мақсатта
қолданылмайды. Себебі: комплекстен көмірсутектерді (үшнитробензол суда
ерімейді)бөлу қиын.
2. Ароматты көмірсутектерді сульферлеу
Барлық мұнайдың ароматты көмірсутектері концентрлі күкірт қышқылымен
жеңіл сульфирленеді:
Сульфирлену кері реакция болғандықтан десульфирленуге айналу үшін
түзілетін сумен байланыстыру керек.
Осы мақсатта концентрлі күкірт қышқылына фосфор пентоксидін
(Каттвинкель қоспасы) қосады.
Мұнай фракцияларын сульфирлеу ароматты көмірсутектерін бөлу үшін
қолданылады. Сульфирлеуді бөлме температурасында көмірсутектерді изомерлеу
және нафтендердің тотығу дегидрогенизациясы үшін қалдық күкірт қышқылын
қолданып жүргізіледі. Егер ароматты көмірсутектер қысқа алкилді тізбек
құрса, онда түзілген сульфоқышқыл күкірт қышқылының қалдығында ериді және
күкірт қышқылды қабатқа өтеді.
Егер алкилді топ үлкен болса, онда күкірт қышқылында сульфоқышқыл нашар
еритін және көмірсутек фазасында бөлшектеніп қалатын болады.
Сульфирлену кезінде алынған сульфоқышқылды сумен, сірке қышқылымен
қыздырып көмірсутегіне айналдыруға болады.
Бірақ, бұл реакция барлық көмірқышқылымен жеңіл жүрмейтін болғандықтан
қазіргі кезде анализде қолданылмайды.
3. Ароматты көмірсутектерді гидрлеу
Бензол және оның гомологтары Pt және Pd қатысында бөлме
температурасында, 0,3-0,5 МПа қысымда гидрленеді:
Активтілігі төмен никельді катализатор қатысқан кезде жоғары температура
(150-250°С) және 12 МПа дейінгі қысым қажет етіледі. Бензол
алкилбензолдарға қарағанда оңай гидрленеді.
Нафталин бензолмен салыстырғанда оңай гидрленеді. Гидрлену сатылы
жүреді: бірінші жылдам тетралин түзіледі, содан соң декалиннің түзілуімен
гидрлену жай журеді:
4. Полициклді ароматты көмірсутектердің малиналы ангидридпен
конденсациясы
Антрацин және оның гомологтары малиналы ангидридпен қыздырған кезде
аддукттар түзеді (Дильса — Альдера реакциясы):
Осы реакция арқылы мұнай фракцияларынан антраценді көмірсутектерді жоюға
болады.
Фенантрен және оның гомологтары ультракүлгін сәулелену әсерінен
малиналы ангидридпен реакцияға түседі:
Алынған аддукттер фенантренді көмірсутектердің түзілуімен фотохимиялы оңай
бұзылады. Бұл әдіс мұнай фракцияларынан көмірсутектерді бөлуге мүмкіндік
береді.
5. Ароматты көмірсутектердің пербромдалуы
Бромды алюминидің қатысында ароматты көмірсутектер атомда түгелдей
бромдалады (Г. Г. Густавсон):
Пербромдар нақты балқу температурасын иеленеді.Пербромидтің балқу
температурасы бойынша анализденетін көмірсутегін теңестіруге болады.
Формальдигидпен конденсирлену. Арендер концентрлі күкірт қышқылы
қатысында формальдигидпен ерімейтін күлгін түсті тұнба түзіп
конденцирленеді:
Бұл реакция мұнай фракцияларындағы арендерді аналитикалық анықтау үшін
қолданылады [9].
1.3 Әртүрлі мұнай фракцияларындағы арендер құрамы
Әртүрлі мұнай құрамындағы арендер мөлшері 15% тен 20% құрайды.
Мұнайдың 400 түрінде арендердің орташа мөлшері; аз парафинді мұнайдың
құрамында 37,4 %, орташа парафинді 30,6 %, жоғары парафинді 20,8 %. ( Аз
парафинді мұнайларға 1 % дан кем емес, орташа парафинді — 1-ден 7%
және жоғары парафинді — 7% жоғары қатты көмірсутектер).
Полициклді көмірсутектер және би- туындылар, сонымен қатар арендер
мұнайлардың құрамында бензол және оның гамологтары болып келеді. Мұнай
құрамында тек ароматты және алканды тізбектермен қатар қаныққан циклдер бар
гибридті көмірсутектер.
Төмен қайнайтын фракция арендері. Бензинді фракцияларда барлық
теориялық мүмкін С6-С9 дейінгі арендер болады. Әртүрлі мұнайдың бензинді
фракцияларында бензолды көмірсутектердің мөлшері алкилді тізбектің
ұзаруынан төмендейді және орынбасарлар саны өскен сайын жоғарылайды. Понка-
Сити мұнайында толуолдың, этилбензолдың, бутил-бензолдың мөлшері сәйкесінше
0,51; 0,19; 0,09 және 0,026 % тең.
Бензинді фракцияда басым болатын арендер: толуол, м-ксилол және
псевдокумол (1,2,4-үшметилбензол). Жеке арендердің мөлшерлік қатынасы
мұнайдың әртүрлі типі үшін шамамен бірдей. Мысалы: барлық мұнайдың
құрамында трет-бутилбензол псевдокумолға қарағанда 50 рет аз болады [10].
Орташа фракция арендері. Бензолдың С10 құрамды гамологы негізінен 180-
200°С фракциясында болады. Олардың ішінде тетраметил-,диметилэтил
туындылары басым. Бензол қатарындағы көмірсутектердің мөлшері би ,
полициклді арендерге қарағанда және жоғары қайнайтын (керосинді, бензинді
және майлы) фракцияларда көп мөлшерде болады.
Бензолды көмірсутектер 230-275 0С фракцияда олар негізінен
азтармақталған ұзын алкил тізбегінен және бір немесе екі метил тобына ие
ди немесе үш орынбасарлары туындылары құрылымды.
Орта фракцияларда сонымен қатар изопреноидты құрылымды алкилді
орынбасарлары бар бензол туындылары табылған. Қаныққан изопреноидты тізбек
ретті және ретсіз құрылымды болуы мүмкін. Керосинді фракцияда нафталин және
оның гамологтары болады. Метилтуындылардың концентрациясы орынбаспаған
нафталинге қарағанда жоғары, яғни толуол мен бензолды салыстырғандай.
Сонымен қатар мұнай құрамынан бифенил және оның гамологтары табылған,
бірақта олардың мөлшері нафталинді қатар көмірсутектер концентрациясына
қарағанда төмен.
Жоғары қайнайтын фракция арендері. Жоғары қайнайтын мұнай
фракцияларында гопан қатарындағы көмірсутектермен генетикалық байланысқан
үш, төрт, бес қаныққан сақинаға ие гибридті моноароматты көмірсутектер
табылған. Сонымен қатар C27—C229 стероидты құрылымды моноаренде табылған.
Бұл барлық көмірсутектер бензолдың изо-преноидты алкилді орынбасарлармен
туындылары сияқты мұнайдың органикалық пайда болуын растайтын реликтивті
қосылыстарға жатады. Бірақ та арендердің концентрациясы организмдерде өте
аз, олар табиғатта ароматтау нәтижеснде бастапқы биологиялық заттардың
көміртек қаңқасын өзгерте отырып түзілуі мүмкін [11].
1.4 Арендердің концентрационды таралуының заңдылықтары
Добрянски мұнайларды арендердің құрамы мен таралу сипатына байланысты
үш класқа бөлген:
1) жоғары фракцияларда концентрацияланатын полициклді құрылымды
арендерден тұратын мұнайлар;
2) Орташа 250-4500С фракцияда арендердің максималды мөлшерлі мұнайлар;
3) жеңіл фракцияларда (3000С) коцентрленетін және моно- және бициклді
құрылымды арендерден тұратын жеңіл метанды мұнайлар;
Арендердің бензиндерде жиналуы мұнайдың метаморфизмі тереңдігімен
байланысты. Жас циклоалканды мен циклоалканеаренді мұнай құрамындағы
жоғарғы арендер және гибридті көмірсутектер алкилді және полиметиленді
топтардың бірігуі нәтижесінде іріленеді. Бұл кезде арендер қатысты
төменқайнайтын фракцияға өтіп, мұнайда соңғысының шығыны жоғарылайды.
Добрянски ұсынған заңдылықтар қатары мұнайдағы жеңіл арендер құрамында
дамуда. С6 - С10 арендердің мөлшерінің суммарлы өсуі нәтижесінде С6 – С8
фракцияларының қатынасы С8 көмірсутектерінің есебінен жоғарылайды. Изомерлі
арендер арасындағы қатынаста өзгереді. Мұнайдағы С8 арендерінің орташа
құрамы этилбензол мен о-метилбензол мөлшерінің тепе-теңдік құрамымен
салыстырғанда ерекшеленеді (Кесте 2).
Кесте 2
Мұнайдағы С8 арендардің орташа құрамы және олардың тепетеңдік
қоспаларының құрамы (изомерлердің% суммасы)
Мұнайдағы Тепе-теңдік қоспаларының құрамы
Көмірсутек орташа
құрамы
25 0С 127 0С 227 0С 327 0С 727 0С
Этилбензол 22,4 0,52 1,8 3,7 5,9 15,5
о-Ксилол 22,6 16,2 18,6 20,4 21,6 23,2
м-Ксилол 39,9 59,6 55,8 52,8 50,1 43,2
п-Ксилол 15,1 23,7 23,8 23,2 22,4 19,0
Мұны бір алкил тізбекті табиғи заттардың ішіндегі ароматты сипатты
қосылыстармен, сонымен қатар деструкция кезінде май қышқылдарының гибридті
құрылымынан түзілетін о-диалкилбензолдармен түсіндіруге болады. Бензин
фракциясында арендардің концентрленуі этилбензолдың
ксилол суммасына қатынасын төмендетеді.
Метаморфизм дәрежесі мұнайдың жасынан емес, сонымен қатар оның тереңдігі
мен тектоникалық оналасуына байланысты.Аномальды жоғары температура
аймағына жақындаған сайын мұнай мен конденсатта моноциклды арендердің
концентрациясы жоғарылайды [12].
Үлкен тереңдікке өткен сайын термодинамикалық тұрақты м-ксилол,
мезителен изомерлері басқа С8 және С9 қарағанда өседі.
Бірінші жақындауда т.қ-2000С фракциясында моноциклды арендер мөлшерлі 3
аймаққа бөледі:
1) 1-10% (40-800С)
2) 10-25% (80-1000С)
3) 30-40% (1000С ден жоғары температура).
Барлық мұнайлар үшін температураның жоғарылауынан арендардің
(жоғарыциклді, орташа циклді, жоғарыпарафинді) құрамының өсуі бірдей,
бірақта өсу градиенті мұнай типіне байланысты.
Жоғары циклді мұнай құрамынада арендердің құрамы 4,7 % дан т.қ.-2000С
фракцияда. 450-5000С дейін фракцияда 47,7 % дейін, орташа циклдіде 10,3
тен 44,5 % және жоғары парафинді мұнай үшін 12,0 ден 27,4%.
Жоғары циклді арендер ароматты сақинаға қарағанда жоғары сақинаға ие
және тармақталған сипатты төмен алкилді тізбекті болады.
Қайнау температурасы жоғарылаған сайын арендердің молекулярлы массасы
жоғарылайды, яғни алифатты тізбек дәрежесі өседі. Қалдық фракцияда аренді
циклдерде көміртек атомының мөлшері азайғандығы байқалады [13].
Бензиндегі ароматты көмірсутектер бензолдың әртүрлі гамологтары болып
келеді. Бензолдың өзінің мөлшері бензинді тура айдауда 2,0-2,5% дейін, ал
толуолда -0,5 тен 5%.
Нафтенді мұнай бензині құрамындағы ароматты көмірсутектер мөлшері
метанды мұнай бензині құрамына қарағанда төмен мөлшерде. Тура айдалған
бензин құрамында ароматты көмірсутектер мөлшері ережеге сай өте аз
мөлшерде болады. Құрамында 1-3% ароматты көмірсутектер бар бензин- аз
ароматталған, 3-9% - орташа ароматталған, 9-15% жоғары ароматталған тура
айдалған мұнай фракциясына жатады.
Ароматты көмірсутектердің құрылымын термодинамикалық талдау алкил
бензол изомерлеріне қарғанда және толуол мен ксилол бензиндерінде ұзын
тізбек орнында қысқа бүйір тізбекті болып келеді.
Кесте 3-те де байқағандай бензолдан толуолға өткенде энегрия мөлшерінің
азайғанын байқаймыз. Екіорынбасарлы бензолдарда энергия мета-изомер (1, 3-)
ге ; үш орынбасарларда - 1, 2, 4 - изомерлерге.
Бүйір тізбектің –СН2– тобына өсуі энергетикалық деңгейі 5,1 кДж.
Орынбасу радикалының изомерленуі еркін энергияның төмендеуіне әкеледі.
Алкандар да төмен еркін энергияға ие болғанмен ароматты көмірсутектерге
қарағанда бүйір тізбегінің ұзаруы нәтижесінде еркін энергия өседі. Тізбек
қысқарған сайын энергия дәрежесі бензолға жақындайды.
Кесте 3
Ароматты көмірсутектерде еркін энергия түзілуі
Изомерлер кДжмоль
300°К -500°К, 1 ат.
Бензол 94,78 54,97
Толуол 89,54 76,59
Этилбензол 95,70 88,91
1, 2 - диметилбензол 89,50 85,81
1, 3 - диметилбензол 87,15 84,05
1, 4 - диметилбензол 88,83 85,56
н-пропилбензол 100,69 100,64
1-метил-2-этилбензол 96,20 97,96
1, 2, 3-триметилбензол 90,09 95,32
1, 2, 4 - триметилбензол 85,77 92,26
1, 3, 5 - триметилбензол 86,61 93,81
изопропилбензол 100,52 101,57
Конденсирленген ароматты көмірсутектер үшін сақинаның санының өсуі
бір малекулаға санағанда өседі, ал көміртектің бір атомына есептегенде
нафталиннен графитке қарай нөлге дейін төмендейді.С8 изомерлерінің
термодинамикалық қасиеттерін талдауда суммасы этилбензолдан жоғары, ал С9
триметилбензолдан (1, 2, 4-; 1, 3, 5-; 1, 2, 3-) басым, С10 -
тетраметилбензолы(1, 2, 4, 5- и 1, 2, 3, 5 -) дан жоғары.
Ароматты қөмірсутектер:
А) Моноциклді ароматты көмірсутектер.
С10–С12 ароматты көмірсутектерінің ішінде көпорынбасқан
формалар:1,2,4–триметилбензол, 1,2,3,4– и 1,2,3,5–тетраметилбензолдар.
С13–С16 алкил бензол құрамы диорынбасқан 1,3– және 1,2– .
Диорынбасарларда метилді радикал және алкилді тізбегі(С6–С8), тура
немесе әлсіз тармақталған құрылымды болады.
Б) Бициклді ароматты көмірсутектер.
Нафталин мен дифенил гамологтары мұнайдың газойлді және керосинді
фракцияларында көп болады [14].
Грозный, Майкоп, Таяу Шығыс мұнай керосиндерінде моно-, би-, три-,
тетраметилнафталинді нафталиндер бөлініп алынады. 2–метилнафталин
1–метилнафталинге қарағанда көп мөлшерде болады. Диметилнафталиндер барлық
нафталин гамологтарының 40% құрайды. Барлық он мүмкін изомерлерінің
тоғызынан табылған, тек 1,8–диметилнафталиндерден басқасы. Дифенил
гамологтарының мөлшері нафталинді қатарға қарағанда төмен.2–метил-,3–метил-
және 4–метилдифенилдер, 3–этил және изопропилдифенилдер табылған,
сонымен қатар төрт диорынбасарлы және екі үшорынбасарлы изомерлері
табылған. Ромашкинді мұнайынан диметилизопропил-1- пентаметилнафталиндер,
сонымен қатар 1,2–дифенилэтанатабылған.
в) Полициклді ароматты көмірсутектер.
Флоуреннің бір, екі, үш метил топты алты гамологы және фенантреннің
алты метилді топты гамологтары табылған. УК –спректрі арқылы фнеантрен
гамологтары антрацен гамологтары қатарына қарағанда көп мөлшерде болатыны
дәлелденген (99,5:0,5 қатынаста). Пиреннің, хризеннің, периленнің және
бензофлоуреннің метилді гамологтары аз мөлшерде болады.
Бұл көмірсутектердің екі үш көміртек атомы орынбасқан жоғары
гамологтары мүлде табылмаған .
Аралас құрылымды көмірсутектер тетралин және индана гамологтары
түрінде(С10–С12) берілген. 1-, 2-, 4- және 5-метилинданы, ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz