Мұнай құрамындағы ароматты көмірсутектерді бөліп алу және анықтау

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 C _n H _m . 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, С ₁₀ 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 C _n H _2n-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 С ₆ Н ₆ - 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 С ₇ -С ₈ 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

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] .

0. 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 , 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.

... жалғасы

Бензин фракциясы құрамындағы ароматты көмірсутектерді бөліп алу

Мұнай өнімдерінің фракцияларының бензин фракциясын әртүрлі әдістер бойынша анықтау

Мұнай химиялық өнеркәсіптің даму тарихы

Мұнай тотықтырушы бактериялар

Микроорганизм клеткаларының иммобилизациясы

Мұнай мен газдың экономикада алатын орнын талдап, майларды күкірт қышқылымен тазалау әдісін талдау

Бензин фракцияларының құрамындағы көмірсутектерді анықтау

Көмірсутек тотықтыратын микроорганиздер

Мұнаймен ластанған топырақтан

Мұнай қосылыстарын микробиологиялық жолмен тазалаудың негізі

• 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