Мұнай құрамы және мұнай фракциялары құрамындағы гетероатомды қосылыстар
Кіріспе
1 Мұнай құрамы
1.1 Мұнайдың фракциялық құрамы
1.2 Мұнайдың элементтік құрамы
1.3 Мұнайдың химиялық құрамы
1.3.1 Алкандар
1.3.2 Циклоалкандар
1.3.3 Арендер
2 Мұнай фракциялары құрамындағы гетероатомды қосылыстар
2.1 Оттекті қосылыстар
2.2 Күкіртті қосылыстар
2.3 Азотты қосылыстар
3 Мұнай мен мұнай қалдықтарындағы шайырлы.асфальтенді заттар
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
1 Мұнай құрамы
1.1 Мұнайдың фракциялық құрамы
1.2 Мұнайдың элементтік құрамы
1.3 Мұнайдың химиялық құрамы
1.3.1 Алкандар
1.3.2 Циклоалкандар
1.3.3 Арендер
2 Мұнай фракциялары құрамындағы гетероатомды қосылыстар
2.1 Оттекті қосылыстар
2.2 Күкіртті қосылыстар
2.3 Азотты қосылыстар
3 Мұнай мен мұнай қалдықтарындағы шайырлы.асфальтенді заттар
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Мұнай - судан жеңіл, түсі ашық қоңырдан қараға дейін, өзіне тән иісі бар, қозғалмалы, майлы жанатын сұйықтық.
Химия тұрғысынан алғанда мұнай газ тәрізді, сұйық және қатты көмірсутекті, әр түрлі химиялық құрамдағы көп компонентті өзара ерігіштігі бар күрделі сұйықтық. Ондағы көмірсутегі атомы 100 және одан асады және күкірт, азот, оттегі және кейбір металл қосындылары да бар. Әр кен орнындағы мұнайдың құрамы да әр түрлі. Сондықтан оның құрамы, молекулалық құрылымы және қасиеті «ортастатикалық» мұнайдың жөнінде ғана сөз қозғауға болады. Мұнайдың элементтік құрамы: 82,5-87 %-ы көміртегі, 11,5-14,5 %-ы сутегі, 0,05-0,35, сиректеу 0,7 %-ға дейін оттегі, 1,8 %-ға дейін азот және 5,3 сиректеу 10 %-ға дейін күкірт. Бұлардан басқа аз мөлшерде көптеген элементтер, оның ішінде металдар (Ca, Mg, Fe, Al, Si, V, Ni, Na және т.б.) табылады.
Мұнай көмірсутегі мен гетероатомды қосылыстардың үздіксіз көп компонентті қоспасы болғандықтан, оны қарапайым айыру әдісімен жеке физикалық константтары бойынша жеке қосылыстарға бөлуге болмайды. Мұнай мен мұнай өнімдерін айыру жолымен жеке компоненттерге бөлуге болады, ал олардың әрқайсысы қарапайым қоспа болып табылады.
Өңдеу әдісін, ассортиментін және алынған мұнайдың пайдалану қасиетін анықтайтын химиялық құрам мен оның фракцияларға бөлінуі - мұнайдың негізгі сапалық көрсеткіші болып табылады. Бастапқы мұнайда әр түрлі үлес мөлшерінде көмірсутегінің барлық кластары болады. Тек алкенді қосылыстар: парафинді (алкандар), нафтенді (циклді алканды), ректификациялық бағаналармен жабдықталған стандартты бөлу ароматты (арендер) және гибридті - парафинді - нафтенді - ароматты болмайды [1].
Мұнай мен газды өңдеу әдістерінің және тауарлы мұнай өнімдерінің шаруашылықтың әр түрлі саласында қолданылуының негізін физика-химиялық процестер құрайды. Осы процестерді басқару үшін газдың мұнай фракцияларының, олардың құрамындағы көмірсутектерінің және мұнай шикізаты органикалық қосылыстарының физикалық және физика-химиялық қасиеттерін терең білу қажет. Бұл қасиеттерді сипаттайтын кейбір тұрақтылар мұнай құрал-жабдықтарының аппараттарын есептеуге қажетті формулаларға кіреді, кейбіреулері өндірістік процестерді бақылауға пайдаланылады, үшіншісі тура немесе жанама түрінде мұнай өнімдерінің пайдалану қасиетін, олардың сапасын анықтайды.
Мұнайдағы гетероатомдық (күкірт, азот және оттегісі бар) және минералдық қосылыстар қажетсіз компоненттер болып саналады, өйткені алынатын мұнай өнімдері сапасын күрт төмендетеді, өңдеуді күрделендіреді (катализаторларды уландырады, аспаптардың тотықтануын күшейтеді т.б.) және гидрогенизация процестерін пайдалану қажеттілігіне себепші болады.
Химия тұрғысынан алғанда мұнай газ тәрізді, сұйық және қатты көмірсутекті, әр түрлі химиялық құрамдағы көп компонентті өзара ерігіштігі бар күрделі сұйықтық. Ондағы көмірсутегі атомы 100 және одан асады және күкірт, азот, оттегі және кейбір металл қосындылары да бар. Әр кен орнындағы мұнайдың құрамы да әр түрлі. Сондықтан оның құрамы, молекулалық құрылымы және қасиеті «ортастатикалық» мұнайдың жөнінде ғана сөз қозғауға болады. Мұнайдың элементтік құрамы: 82,5-87 %-ы көміртегі, 11,5-14,5 %-ы сутегі, 0,05-0,35, сиректеу 0,7 %-ға дейін оттегі, 1,8 %-ға дейін азот және 5,3 сиректеу 10 %-ға дейін күкірт. Бұлардан басқа аз мөлшерде көптеген элементтер, оның ішінде металдар (Ca, Mg, Fe, Al, Si, V, Ni, Na және т.б.) табылады.
Мұнай көмірсутегі мен гетероатомды қосылыстардың үздіксіз көп компонентті қоспасы болғандықтан, оны қарапайым айыру әдісімен жеке физикалық константтары бойынша жеке қосылыстарға бөлуге болмайды. Мұнай мен мұнай өнімдерін айыру жолымен жеке компоненттерге бөлуге болады, ал олардың әрқайсысы қарапайым қоспа болып табылады.
Өңдеу әдісін, ассортиментін және алынған мұнайдың пайдалану қасиетін анықтайтын химиялық құрам мен оның фракцияларға бөлінуі - мұнайдың негізгі сапалық көрсеткіші болып табылады. Бастапқы мұнайда әр түрлі үлес мөлшерінде көмірсутегінің барлық кластары болады. Тек алкенді қосылыстар: парафинді (алкандар), нафтенді (циклді алканды), ректификациялық бағаналармен жабдықталған стандартты бөлу ароматты (арендер) және гибридті - парафинді - нафтенді - ароматты болмайды [1].
Мұнай мен газды өңдеу әдістерінің және тауарлы мұнай өнімдерінің шаруашылықтың әр түрлі саласында қолданылуының негізін физика-химиялық процестер құрайды. Осы процестерді басқару үшін газдың мұнай фракцияларының, олардың құрамындағы көмірсутектерінің және мұнай шикізаты органикалық қосылыстарының физикалық және физика-химиялық қасиеттерін терең білу қажет. Бұл қасиеттерді сипаттайтын кейбір тұрақтылар мұнай құрал-жабдықтарының аппараттарын есептеуге қажетті формулаларға кіреді, кейбіреулері өндірістік процестерді бақылауға пайдаланылады, үшіншісі тура немесе жанама түрінде мұнай өнімдерінің пайдалану қасиетін, олардың сапасын анықтайды.
Мұнайдағы гетероатомдық (күкірт, азот және оттегісі бар) және минералдық қосылыстар қажетсіз компоненттер болып саналады, өйткені алынатын мұнай өнімдері сапасын күрт төмендетеді, өңдеуді күрделендіреді (катализаторларды уландырады, аспаптардың тотықтануын күшейтеді т.б.) және гидрогенизация процестерін пайдалану қажеттілігіне себепші болады.
1 Ахметов С.А. Физико-химическая технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие. Ч.1. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1996. - 279 с.
2 Серіков Т.П., Ахметов С.А. Мұнай мен газды терең өңдеу технологиясы: Жоғары оқу орнына арналған оқулық. 2-том. - Атырау: Атырау мұнай және газ институтының шығармашылық баспа бөлімі, 2005. - 349 б.
3 Омарәлиев Т. Мұнай мен газды өңдеудің химиясы мен технологиясы: Оқулық. 1-том. - Астана: Фолиант, 2011. - 504 б.
4 Абдуқадырова Қ.А. Мұнай және газ химиясы: Оқулық. - Алматы: ҚР Жоғары оқу орындарының қауымдастығы, 2013. - 319 б.
5 Левинтер М.Е., Ахметов С.А. Глубокая переработка нефти: Учебное пособие. - М.: Химия, 1992. -320с.
6 Рудин М.Г. Сомов В.Е., Фомин А.С. Карманный справочник нефтепереработчика.- М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2004.-336с.
2 Серіков Т.П., Ахметов С.А. Мұнай мен газды терең өңдеу технологиясы: Жоғары оқу орнына арналған оқулық. 2-том. - Атырау: Атырау мұнай және газ институтының шығармашылық баспа бөлімі, 2005. - 349 б.
3 Омарәлиев Т. Мұнай мен газды өңдеудің химиясы мен технологиясы: Оқулық. 1-том. - Астана: Фолиант, 2011. - 504 б.
4 Абдуқадырова Қ.А. Мұнай және газ химиясы: Оқулық. - Алматы: ҚР Жоғары оқу орындарының қауымдастығы, 2013. - 319 б.
5 Левинтер М.Е., Ахметов С.А. Глубокая переработка нефти: Учебное пособие. - М.: Химия, 1992. -320с.
6 Рудин М.Г. Сомов В.Е., Фомин А.С. Карманный справочник нефтепереработчика.- М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2004.-336с.
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Қ.И.СӘТБАЕВ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ТЕХНИКАЛЫҚ ЗЕРТТЕУ УНИВЕРСИТЕТІ
"Мұнай және газды өңдеудің химиялық технологиясы" кафедрасы
Реферат
Тақырыбы: Мұнай құрамы және мұнай фракциялары құрамындағы гетероатомды қосылыстар
№
Жұмысты орындау сапасы
Баға диапазоны
Орындалған
%
1
Орындалған жоқ
0 %
2
Орындалды
0-50%
3
Материалдық өзіндік жүйелендіру
0-10%
4
Талап етілген көлемде және көрсетілген мерзімде орындау
0-5%
5
Қосымша ғылыми әдебиеттерді пайдалану
0-5%
6
Орындалған тапсырманың ерекшелігі
0-10%
7
МӨЖ-ді қорғау
0-20%
Қорытынды:
0-100%
Оқытушы: Мырзалиева С.К.
Магистрант: Аронова Ақбота Мамандығы: 6М072100
Алматы 2016
МАЗМҰНЫ
Кіріспе
3
1
Мұнай құрамы
4
1.1
Мұнайдың фракциялық құрамы
4
1.2
Мұнайдың элементтік құрамы
5
1.3
Мұнайдың химиялық құрамы
6
1.3.1
Алкандар
7
1.3.2
Циклоалкандар
8
1.3.3
Арендер
9
2
Мұнай фракциялары құрамындағы гетероатомды қосылыстар
10
2.1
Оттекті қосылыстар
10
2.2
Күкіртті қосылыстар
14
2.3
Азотты қосылыстар
19
3
Мұнай мен мұнай қалдықтарындағы шайырлы-асфальтенді заттар
20
Қорытынды
25
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
26
КІРІСПЕ
Мұнай - судан жеңіл, түсі ашық қоңырдан қараға дейін, өзіне тән иісі бар, қозғалмалы, майлы жанатын сұйықтық.
Химия тұрғысынан алғанда мұнай газ тәрізді, сұйық және қатты көмірсутекті, әр түрлі химиялық құрамдағы көп компонентті өзара ерігіштігі бар күрделі сұйықтық. Ондағы көмірсутегі атомы 100 және одан асады және күкірт, азот, оттегі және кейбір металл қосындылары да бар. Әр кен орнындағы мұнайдың құрамы да әр түрлі. Сондықтан оның құрамы, молекулалық құрылымы және қасиеті ортастатикалық мұнайдың жөнінде ғана сөз қозғауға болады. Мұнайдың элементтік құрамы: 82,5-87 %-ы көміртегі, 11,5-14,5 %-ы сутегі, 0,05-0,35, сиректеу 0,7 %-ға дейін оттегі, 1,8 %-ға дейін азот және 5,3 сиректеу 10 %-ға дейін күкірт. Бұлардан басқа аз мөлшерде көптеген элементтер, оның ішінде металдар (Ca, Mg, Fe, Al, Si, V, Ni, Na және т.б.) табылады.
Мұнай көмірсутегі мен гетероатомды қосылыстардың үздіксіз көп компонентті қоспасы болғандықтан, оны қарапайым айыру әдісімен жеке физикалық константтары бойынша жеке қосылыстарға бөлуге болмайды. Мұнай мен мұнай өнімдерін айыру жолымен жеке компоненттерге бөлуге болады, ал олардың әрқайсысы қарапайым қоспа болып табылады.
Өңдеу әдісін, ассортиментін және алынған мұнайдың пайдалану қасиетін анықтайтын химиялық құрам мен оның фракцияларға бөлінуі - мұнайдың негізгі сапалық көрсеткіші болып табылады. Бастапқы мұнайда әр түрлі үлес мөлшерінде көмірсутегінің барлық кластары болады. Тек алкенді қосылыстар: парафинді (алкандар), нафтенді (циклді алканды), ректификациялық бағаналармен жабдықталған стандартты бөлу ароматты (арендер) және гибридті - парафинді - нафтенді - ароматты болмайды [1].
Мұнай мен газды өңдеу әдістерінің және тауарлы мұнай өнімдерінің шаруашылықтың әр түрлі саласында қолданылуының негізін физика-химиялық процестер құрайды. Осы процестерді басқару үшін газдың мұнай фракцияларының, олардың құрамындағы көмірсутектерінің және мұнай шикізаты органикалық қосылыстарының физикалық және физика-химиялық қасиеттерін терең білу қажет. Бұл қасиеттерді сипаттайтын кейбір тұрақтылар мұнай құрал-жабдықтарының аппараттарын есептеуге қажетті формулаларға кіреді, кейбіреулері өндірістік процестерді бақылауға пайдаланылады, үшіншісі тура немесе жанама түрінде мұнай өнімдерінің пайдалану қасиетін, олардың сапасын анықтайды.
Мұнайдағы гетероатомдық (күкірт, азот және оттегісі бар) және минералдық қосылыстар қажетсіз компоненттер болып саналады, өйткені алынатын мұнай өнімдері сапасын күрт төмендетеді, өңдеуді күрделендіреді (катализаторларды уландырады, аспаптардың тотықтануын күшейтеді т.б.) және гидрогенизация процестерін пайдалану қажеттілігіне себепші болады.
1 Мұнай құрамы
1.1 Мұнайдың фракциялық құрамы
Мұнай және мұнай өнімдері көмірсутекті қосылыстардың қоспасын құрайды, оларды жеке тәсілдермен бөлу мүмкін емес. Алғашқыда мұнайды және мұнай өнімдерін айдау тәсілі арқылы күрделілігі аздау бөліктерге бөледі. Мұндай бөліктерді фракциялар немесе дистилляттар деп атайды. Мұнай көмірсутектерінің жеке қосылыстардан айырмашылығы - жеке қайнау температурасы болмайды. Олар белгілі аралық температурада қайнайды, яғни олардың бастапқы қайнау (б.қ.) және соңғы қайнау (с.қ.) температурасы болады. Ол фракцияның химиялық құрамына байланысты. Олай болса, мұнай мен мұнай өнімдерінің фракциялық құрамы, олардағы белгілі бір температура шегінде қайнайтын әртүрлі фракциялардың мөлшерін көрсетеді. Бұл көрсеткіштің іс жүзіндегі мәні үлкен, яғни фракциялық құрамға қарап, одан қандай мұнай өнімдерін және қандай мөлшерде алуға болатыны анықталады.
Мұнай сияқты өте күрделі қоспаны қыздырғанда бу фазасы алдымен жоғары ұшқыштық қабілеті бар төмен температурада қайнаушы компоненттерге ауысады. Олармен бірге аздап жоғары температурада қайнайтын компоненттер ілесіп кетеді, бірақ төменгі температурада қайнайтын компоненттің булардағы концентрациясы қайнап жатқан сұйықтықтағыға қарағанда әрдайым көп. Төменгі температурада қайнайтын компонент бөлінген сайын, қалдық жоғары қайнайтын компоненттермен байи түседі. Қайнау тоқтаусыз жүру үшін қыздыруды жалғастыра береді. Бөлінген бу конденсацияланады, конденсат әртүрлі мұнай фракциялары күйінде компоненттердің аралық қайнау температурасына байланысты бөлінеді [2].
Мұнайлар мен мұнай дистилляттарының фракциялық құрамын анықтау үшін зертханада айдаудың төмендегідей 5 әдісі көп қолданыс табуда:
1) төменгі температурада жүргізілетін ректификация - сұйытылған газдар және 200 0С төменгі температурада қайнайтын көмірсутектер фракциясы үшін;
2) орта температурада жүргізілетін айдау - 350 0С-те дейін қайнайтын мұнай өнімдері үшін;
3) 300 0С-ден жоғары температурада қайнайтын сұйықтарды вакуумды айдау;
4) жоғары молекулалы заттарды (шайырларды) молекулалық дистилляциялау;
5) біртіндеп буландыру әдісімен айдау.
Жаңа мұнайларды зерттегенде фракциялық құрамдағы ректификациялық бағаналармен жабдықталған стандартты айдау аппараттарында анықтайды. 200 0С-ге дейін қайнайтын фракцияларды алуды атмосфералық қысымда, ал одан жоғары температурада қайнайтын фракцияларды термиялық ыдырау болмау мақсатында әртүрлі вакуумда, яғни атмосфералық қысымнан бірнеше төмен қысымда жүргізеді. Бөлінетін фракциялар мен дистилляттар: бензин б.қ. - 180 0С, керосин - 180-240 0С, дизель - 240-350 0С.
Осы дистилляттардан мөлдір мұнай өнімдерін дайындайды:
1) ұшақ және автомобиль бензиндерін;
2) еріткіш бензиндерді;
3) ұшақ және жарық беруші керосиндерді;
4) дизель отынының әртүрлі сорттарын.
Барлық мұнай өнімдері үшін МЕСТ-ке сәйкес белгілі фракциялық құрам нормаланады (белгіленеді). Мөлдір мұнай дистилляттарды бөліп алғаннан кейінгі қалдықты мазут деп атайды. Мазутты вакуумда келесідей фракцияларға бөледі:
350-450 0С - жеңіл дистиллятты майлар алуға қажетті;
420-500 0С - ауыр дистиллятты майлар алуға қажетті және т.б.
Мазутты айдаудан қалған қалдықты (500 0С) гудрон немесе жартылай гудрон деп атайды [6].
1.2 Мұнайдың элементтік құрамы
Мұнай әлемнің әр түкпірінде, әртүрлі геологиялық жағдайларда кездесіп, әртүрлі тереңдікте орналасуына қарамастан, оның элементтік құрамы өте аз мөлшерде өзгереді. Мұнай құрамына кіретін негізгі элементтер: көміртегі - 82-87 %, сутегі - 11-15 %, мұнайларда азот мөлшері әдетте аз - 0,001-0,3 %, оттегі мөлшері - 0,1-1,5 %. Мұнайлардың құрамында өте аз мөлшерде басқа элементтер қосылыстары: ванадий, хром, никель, темір, кобальт, магний, титан, мыс, калий, кальций, германий, фосфор, кремний және т.б. кездеседі.
Элементтік құрамына сәйкес мұнайдың негізгі массалық құрамдасы көмірсутегі болап табылады. Төменде 1-кестеде мұнайлардың элементтік құрамдары келтірілген.
1-кесте - Мұнайлардағы элементтердің, шайыр мен асфальтендердің мөлшері
Мұнай
Құрам, %
С
Н
S
O
N
Шайыр
Асфальтен
Жетібай
-
-
0,10
-
0,10
19,40
1,40
Кеңқияқ
86,19
12,51
0,63
0,55
0,12
-
-
Өзен
-
-
0,12
-
0,16
15,30
1,18
Прорва
86,17
12,37
1,25
0,13
0,08
6,00
2,19
Мұнайдың элементтік құрамы оның ең басты сипаттамасы - тығыздықпен өте байланысты. Мұнай жеңіл болған сайын, оның құрамындағы көміртегі аз, ал сутегі көп болады немесе керісінше. Мсыалы, жеңіл парафинді мұнайларда сутегі 14 % болса, ал ауыр, тығыздығы 0,920 кгм3 асфальтты-шайырлы мұнайларда - 11,5-12 % болады. Оларда көбінесе күкірт, азот және оттегінің мөлшері көп болады. Сондықтан түрлі мұнай өнімдерінің бір-бірінен айырмашылығы - олардың құрамындағы элементтердің арақатынасында, оның ішінде сутегі мен көміртегінің мөлшеріне байланысты.
Мұнайдың элементтік құрамын дәл білу - оны әрі қарай тиімді әдістермен қайта өңдеуге мүмкіншілік береді.
Мұнайдың элементтік құрамын әртүрлі әдістермен анықтайды. Көміртегі мен сутегі Либих әдісі бойынша, яғни мұнай өнімін оттегі ағымында қалдықсыз жағу. Бөлініп шыққан көмір қышқылы мен су, арнайы ыдыстарды жиналады.
Күкіртті анықтау үшін лампалық немесе кварцтың түтікшеде жағу әдісі қолданылады. Орташа және ауыр мұнай өнімдері үшін калориметриялық бомбада конденсатты жуу әдісі қолданылады. Лампалы әдіспен анықтағанда мұнай өнімін түтіндемейтін арнайы лампада жағады, түзілген күкіртті газды-содалы-ерітінділі абсорберде жинайды. Оның соңғы мөлшерін титрлеу арқылы, оның күкіртті газбен байланысқа кеткен мөлшерін тауып, күкірттің мөлешрін есептеп алады.
Азотты Дюм немесе Къелдаль әдісі арқылы анықтайды. Дюм әдісі мұнай өнімін қатты тотықтырғышпен мыс оксиді көмірқышқыл газы ағынында тотықтыруға арналған. Тотығу нәтижесінде пайда болатын азот оксидтері мыспен азотқа дейін тотықсыздандырылады, сол арқылы мұнай өніміндегі азотты анықтайды.
Къелдаль әдісі бойынша, мұнай өнімін концентрлі күкірт қышқылымен тотықтырады. Тотыққан аммоний сульфатынан азотты сілтімен аммиак күйінде бөліп, қышқылдың титрленген ерітіндісімен әрекеттестіреді.
1.3 Мұнайдың химиялық құрамы
Мұнайдың төмен молекулалы бөлігінде кездесетін көмірсутектер:
CnH2n+2 - алкандар;
CnH2n-2 - 2 сақиналы алкандар, 2 сақиналы көп метиленді көмірсутектер;
CnH2n-4 - 3 сақиналы алкандар, 3 сақиналы көп метиленді көмірсутектер;
CnH2n-6 - 1 сақиналы арендер;
CnH2n-8 - 2 сақиналы қоспа (конденсирленген) арендер;
CnH2n-12 - 2 сақиналы арендер.
Мұнайдың төмен молекулалы бөлігіне көмірсутектермен бірге мынадай қосылыстар кіреді:
- оттегі бар қосылыстар: нафтен қышқылдары, фенолдар және т.б.;
- күкірті бар қосылыстар: меркаптандар, сульфидтер, қоссульфидтер, тиофендер және т.б.;
- азотты аминдер типтес қосылыстар.
Бұл гетероатомды заттардың 300 0С-ге дейінгі аралықтағы мөлшері аз, себебі бұл қосылыстар негізінен мұнайдың жоғары молекулалы бөлігінде жинақталады.
Бензин фракцияларының құрамына негізінен көмірсутектердің 3 класы кіреді: алкандар, циклоалкандар және бензол қатарының арендері.
Керосин және газойль фракцияларының көбін 2 және 3 сақиналы көмірсутектер құрайды. Шикі мұнайларда қанықпаған көмірсутектер болмайды, не болмаса тіптен аз мөлшерде болады.
1.3.1 Алкандар
CnH2n+2 қатарындағы көмірсутектер барлық мұнайлардың құрамына кіреді және олардың негізгі бөлігі болып саналады. С4-ке дейінгі көмірсутектер: метан, этан, пропан, бутан, изо-бутан, 2,2-диметилпропан қалыпты жағдайда газ күйінде болады. Бұлардың барлығы табиғи және мұнайға ілеспе газдар құрамына кіреді. Табиғи газдың негізгі компонентін метан құрайды. Газ кен орнының 3 түрі бар:
1) таза газды;
2) газды конденсатты;
3) мұнайлы.
Бірінші түрін табиғи деп атайды. Табиғи газ негізінен метан, оның гомологтарынан және көмірқышқыл газы, азот, кейде көмірсутектен тұрады. Газ конденсаты - кен орындарының газдарының таза газдардан айырмашылығы метанмен бірге олардың арасында пропаннан бастап, оның гомологтары, сол сияқты: сұйық алкандар және арендер болады. Мысалы: 1 м3 Орынбор газында 80 г сұйық көмірсутектері бар. Мұнай кен орындарының газдарын ілеспе мұнай газдары деп атайды. Бұл газдар мұнайда еріген түрінде болады және одан жер бетіне шыққан кезде бөлінеді. Бұлардың құрғақ газдарынан айырмашылығы: этан, пропан, бутан және одан жоғарғы көмірсутектер әлдеқайда көп мөлшерде болады. Сондықтан оларды байытылған немесе майлы газдар деп атайды. Бұл газдардан ең жеңіл бензин, тауарлы бензинге қоспа бола алатын, әрі отын есебінде пайдаланылатын сығылған газдар алынады. Этан, пропан және бутандар бір-бірінен бөлінгеннен кейін мұнай-химия өндірісінің құнды шикізаты болады.
С5-С15 көмірсутектері сұйық заттар қайнау температурасы бойынша пентаннан деканға дейінгі көмірсутектер және олардың изомерлері мұнай айдау кезінде бензинді дистиллятқа өтеді, неғұрлым көмірсутектердің кеңістіктік құрылысы тармақталған болса, соғұрлым қайнау температурасы төмен болады. С5-С10 арасында 145 изомер болуы мүмкін. 1883 жылы Менделеев Баку мұнайынан әуелі пентанды, кейіннен гександы анықтады. Қазіргі кезде мұнайдан пентан, гексан, гептанның барлық изомерлері, октанның - 17, нонанның - 24 және деканның кейбір изомерлері табылған. С1-С16 көмірсутектерін ундекан - С11, додекан - С12, тридекан - С13, тетрадекан - С14, пентадекан - С15, гексадекан - С16 табылған. Бұлар мұнай айдау кезінде керосин фракциясына өтеді. Мұнайда парафинді көмірсутектердің кездесу өте әркелкі, 10-70 %-ға дейін. Химиялық жағынан жоғарғы температурада алкандар ыдырайды, олар галогендермен әрекеттеседі, тотықпайды, күкірт қышқылымен әрекеттеспейді.
С16 және одан жоғары мұнай парафиндері мен церезиндердің құрамына кіретін алкандар - қалыпты жағдайда қатты заттар. С16Н34 гексадекан 18,1 0С-та балқиды. СnH2n+2 құрамындағы қалыпты құрылысты көмірсутектердің молекулалық массасы жоғарылаған сайын олардың қайнау және балқу температурасы біртіндеп өседі. Қатты алкандар барлық мұнайлардың құрамына кіреді, бірақ көбінесе аз мөлшерде (ондаған үлестен 5 %-ға дейін). Қатты алкандардың мөлшері Өзексуат, Жетібай және Өзен мұнайларында өте жоғары (15-20 %). Қатты алкандар мұнайлар құрамында еріген немесе қалқыған кристалдық түрінде болады. Мазутты айдағанда май фракциясының құрамына С18-С35 құрамдағы алкандар өтеді. Гудрон құрамына жоғары температурада балқитын С36-С53 көмірсутектер жиналады. Бұл көмірсутектердің изомерлері өте көп, бірақ көпшілігі мұнайда түзу тізбектілер түрінде кездеседі.
Мұнайдың құрамында тек қатты парафиндер (С15-С32) ғана емес, жоғарғы молекулалы және балқуы жоғарғы озекерит деп аталатын жанғыш минералдан алынатын церезиндер де (С32-ден жоғары) кіреді. Церезиндер қасиеті және құрылысы бойынша да парафиндерден біршама ерекшеленеді. Парафиндер жеңіл, церезиндер қиын кристалданады. Мұнай парафиндері негізінен әртүрлі молекулалық массалы алкандар қоспасы болса, ал церезиндердердің негізгі компоненттері молекулаларында изоқұрылымы басымдау нафтен көмірсутектерінен тұрады.
Парафинді мұнайлардан бөлінетін қатты көмірсутекті қалдықтар - гач және петролатум. Бұлар парафин мен церезин алуда шикізат болады.
Парафиндер мен церезиндер өте көп салада әртүрлі қолданыс табуда: электр және радиотехникада, қағаз, күкірт, химия, тері өнеркәсібі, парфюмерияда және т.б. Қазіргі кезде сұйық парафиндер микробиологиялық заттарда витаминді белок концентраттарын (ВБК), майлы қышқылдар, спирттер алуда кеңінен қолданылады [1].
1.3.2 Циклоалкандар
Циклоалкандар мұнайлар құрамында ерекше орын алады. Олардың мөлшерлері мұнайдың табиғатына байланысты 25-75 % дейінгі аралықта болады. 1880 жылы Марковников пен Оглобин Баку мұнайының құрамында циклді құрылысты көмірсутектер қатары бар екендігін анықтады. Олар циклопентан, циклогексан, метилциклопентан және диенді көмірсутектер гомологтарын тапты. Бұл циклопарафиндерді Марковников нафтендер деп атады. Кейін нафтенді көмірсутектер құрамында тек моноциклді ғана емес полициклді де көмірсутектер бар екені белгілі болды. Басқа көмірсутектер құрамына қарағанда нафтендер мұнайдың құрамында көп кездесуімен ерекшеленеді. Әртүрлі мұнайда орташа 25-75 %-ға дейін полиметиленді көмірсутектер типтері кездеседі. Нафтендер барлық мұнайлардың құрамына кіреді және барлық фракцияларда кездеседі, әсіресе Баку және Ембі мұнайларында нафтен көп - 40-60 %. Жай циклоалкандар: циклопропан және циклобутан мұнайдан табылған. Моноциклді нафтендерден циклопентан, циклогексан кездеседі. Метилциклогексан кейбір диметилді циклопентан гомологтары салыстырмалы көп мөлшерде кездеседі. 200 0С-ден жоғары фракцияларда нафтендер құрылысы толық анықталмаған. Бұл фракцияларға циклогексан гомологтарымен қатар бициклді және полициклді нафтендердің кездесуі мүмкін.
Марковников өткен ғасырда-ақ конденсацияланбаған бициклді көмірсутек дициклогексилді бөлді. Көптеген мұнайларда сақиналы конденсирленген түрлерінің алғашқы өкілі декалин табылған. Кей мұнайларда гидриндан, пергидраперин табылған нафтен көмірсутектерінің бүйір тізбегіндегі көмірсутек атомдарының саны әртүрлі (3-10-ға дейін), ал мұнайдың қайнауы жоғары фракциялары 20-28-ге дейін кездеседі. Химиялық қасиеттері бойынша нафтендер алкандарға жақын. Олар галогендермен және HNO3-мен реакцияласады, нәтижесінде екінші және үшінші нитро- және галоген- қосылыстары түзіледі. Олар тотығады. Зелинский реакциясы арқылы циклогексан көмірсутектерін дегидрлеп, оған сәйкес ароматты қосылыстар алады. Жоғары температурада және әртүрлі катализатор қатысумен нафтендер ыдырайды және сақинада көміртегі атомдары санын өзгертіп изомерленеді. Әзірбайжанда шығарылған нафталин мұнайының ерекше физиологиялық қасиеті бар. Ол жартылай нафтен және жартылай полициклді көмірсутектерден тұрады. Бұл - дүниежүзіндегі емдік қасиеті бар мұнай, тері, бұлшық ет және буын ауруларын емдейді [3].
1.3.3 Арендер
Мұнайларда 15-50 %-ға дейін кездеседі. Бензол және оның гомологтары түрінде қос, көп сақиналы туындылары, сол сияқты гибридті түрлері де кездеседі. Бензолдың С10 құрамындағы гомологтары негізінен 180-200 0С фракцияларында кездеседі. Олардың арасында 4-метил және 2-метилді туындылары көбірек. Мұнайдың орта фракцияларында (180-200 0С) бензол туындыларынан бөлек нафталин және оның туындылары кездеседі. Мұнайдың жоғары температурада қайнайтын фракцияларында 3,4 және 5 бензол сақиналары бар екендігі анықталған. Олар аценафтен, антрацен, фенантрен.
Арендердің детонациялық тұрақтылығы жоғары, октан саны да жоғары. Метил тобының мета- және пара- орындарында болуы октан санын өсіреді, ал орто- орындағысын кемітеді.
Арендердің тұтануы төмен, цетан саны да төмен. Сондықтан тез жүретін дизельдерде арендері бар отындар көп қолданылмайды. Бүйірлі тізбегі қысқа, көп сақиналы арендерді мұнайды вакуумды айдағанда май фракцияларынан әртүрлі тазалау әдістерімен бөліп жіберу керек, себебі олардың май құрамында болуы майлайтын майлардың сапасын төмендетеді. Арендер мұнай-химия және органикалық синтезге қажетті, өте құнды шикізат. Олардан химия өндірісінде синтетикалық каучуктер, пластмассалар, жасанды талшықтар, бояулар, фармацевтикалық заттар өндіріледі [3].
2 Мұнай фракциялары құрамындағы гетероатомды қосылыстар
Мұнайдағы гетероатомдық (күкірт, азот және оттегісі бар) және минералдық қосылыстар қажетсіз компоненттер болып саналады, өйткені алынатын мұнай өнімдері сапасын күрт төмендетеді, өңдеуді күрделендіреді (катализаторларды уландырады, аспаптардың тотықтануын күшейтеді т.б.) және гидрогенизация процестерін пайдалану қажеттілігіне себепші болады.
Гетероатомды қосылыстар мен мұнай тығыздығы арасында заңды ықпал байқалады: жеңіл, жоғары ашық құрамдағы мұнай гетероқосылыстарға кедей де, ауыр мұнай оларға бай келеді. Оларды фракциялар бойынша бөлгенде де белгілі бір заңдылық байқалады: гетероатомды қосылыстар жоғары қайнау фракциялары мен қалдықтарда жинақталады [4].
2.1 Оттекті қосылыстар
Мұнайдың құрамындағы оттектің көп бөлігі шайырлы заттардың құрамына кіреді, оның 10 %-ы органикалық заттар - карбон қышқылдары мен фенолдар. Моноциклді қосылыстардың формулалары:
CnH2n-1COOH немесе CnH2n-2O2
Мұнай құрамында кездесетіндері нафтен қышқылдары болып табылады. Физикалық қасиеттері бойынша нафтен қышқылдары сұйық немесе кристалды заттар. Олар сілтімен әрекеттесіп, тұз түзеді:
CnHnCOOH + NaOH -- CnHnCOONa + H2O
Бұл реакция мұнай фракцияларынан қышқылдарды бөлуге көмектеседі. Бұл қышқыл сілті металдарының тұздары суда жақсы ериді. Нафтенді қышқылдардың металдарында тұздар түзіледі, мұндай жағдайда олар мырышты, мысты, темірді, ең аз мөлшерде алюминийді бұзады. Керосиндерден және майлы дистилляттардан бөлінетін техникалық нафтен қышқылы еріткіштер, каучук, анилинді бояулар және әртүрлі лактар шығаруда қолданылады. Мұнай фенолдары көп мөлшерде болса да толық зерттелмеген, олардың арасында ең белгісі төмен молекулалы (С6-С9) фенолдар. Бейтарапты оттекті қосылыстарды негізінен кетондар құрайды. Олар орташа және жоғары фракциялардан анықталады. Нафтен қышқылдарының және олардың сілті металдары мен тұздары көптен бері сабын ретінде қолданылып жүр.
Мұнай қышқылдары. Бұл термин соңғы жылдары ғана қолданыла бастады. 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 жоғарғы температурада қайнайтын мұнай фракциялары көбіне нафтен қышқылдарынан тұрады. Оларды 1874 жылы мұнайдың керосиндік фракциясынан Д. Эйхлер тапқан. Химиялық құрамы бойынша нафтен қышқылдары әртүрлі. Олардың радикалдары бес және алты мүшелі сақинадан құралып, бір-бірімен бір немесе бірнеше метиленді топтар арқылы жалғасады. Сонымен бірге, сақинаның өзінде де метилен тобы болуы мүмкін. Молекулалық салмақтарының өсуіне қарай оларда бір немесе бірнеше полициклді ядролар болады. Басқа да карбон қышқылдары сияқты, нафтен қышқылдары да галогенангидридтерді, амидтерді, ангидридтерді және күрделі эфирлерді түзеді.
Көміртегінің саны 6-ға тең (С6) алифаттық қатардың қышқылдары мұнай өнімдерінде өте аз мөлшерде болады.
Мұнай қышқылы термині мұнай құрамына кіретін барлық алифатты, алициклді (нафтенді), ароматты, гибридті (көміртек радикалының аралас құрылысты) қышқылдарды қамтиды. Мұнай қышқылдары мен фенолдар қышқылдық қасиет көрсетеді, олар мұнайдан және оның фракцияларынан сілтілермен бөлінеді. Қышқылдық қасиет көрсететін заттардың болуы, барлық оттекті қосылыстар сияқты мұнай орындарының жасы мен тереңдігіне байланысты азаяды.
Мұнай қышқылдары мұнайдың 250 0С-ден жоғары қайнайтын орташа фракциясында болады және алифатты, нафтенді қышқылдары көп болатын органикалық қышқылдар қоспасынан тұрады.
Бензин фракциясында тек алифатты қышқылдар кездеседі, себебі қарапайым алициклді және ароматты қышқылдар 200 0С-дан жоғары температурада қайнайды. Бұл қышқылдардың қалыпты немесе әлсіз тармақталған құрылысы болады, яғни бүйір тізбегінде бір метил орынбасары ғана болады. Алифатты қышқылдар, сонымен қатар жоғары температурада қайнайтын фракцияларда анықталған. Әртүрлі мұнайда аз мөлшерде көміртек атомдарының саны 25-ке дейін болатын қалыпты және тармақталған тізбекті барлық дерлік қаныққан алифатты қышқылдар болатындығы анықталған. Жоғары температурада қайнайтын фракциялардан бөлінген осы қышқылдар сияқты изопреноидты құрылымды полиметил орын басқан кейбір алифатты қышқылдар төменде берілген, 2,6,10-триметилундекан; 3,7,11-триметилдодекан, 2,6,10,14-тетраметилпентадекан (пристан) және 3,7,11,15-тетраметилгексадекан (фитан):
Химиялық және физикалық қасиеттері бойынша бұл қышқылдардың нафтен қышқылдарынан аз айырмашылығы бар. Парафинді мұнайда ғана, яғни көмірсутектерге бай мұнайда алифатты қышқылдар, ал нафтенде нафтен қышқылдары көп болады.
М.А. Бестужев қорытындылаған мәліметтер бойынша мұнайдың құрамында қалыпты құрылымды С1-С24 қышқылдар, изоқұрылымды С4-С7 алифатты қышқылдар, С11-С15 аралығындағы изопреноидты қышқылдар, циклопентан, карбон қышқылдары және оның моно-, ди-, және триметилорынбасарлары, гомологтары, фенолдар болатындығы дәлелденген.
Нафтен қышқылдары (техникалық атауы асидол) және олардың сілтілік металдар мен тұздарының (сабыннафт) беттік-белсенді қасиеті жақсы болғандықтан, жуғыш және тазартқыш заттар ретінде қолданылады. Нафтен қышқылдарының натрий және калий тұздары эмульсиялық май алуда эмульгатор, мұнайды сусыздандыруда деэмульгатор болып табылады. Кальций және алюминий нафтенаттары қою жағар заттар алуда қоюландырғыш қызметін атқарады, кальций мен мырыш тұздары мотор майларын шашыратушы қондырма болып табылады. Қорғасын, кобальт және марганец нафтенаттары лак-бояу өндірісінде сиккативтер (сырмайдың полимерленуін тездетуші) ретінде қолданылады. Мыс тұздары ағаш пен мақтаматаны ыдыратудан сақтайды. Алюминий тұздары скипидар ерітіндісімен бірге лак ретінде қолданылады.
Жалпы формуласы СnH2n+1COOH нафтен қышқылдары нафтен көмірсутектері - циклопентан мен циклогексанның туындылары болып табылады. Нафтен қышқылдарының карбоксил тобы әдетте, ядродан 1-5 көміртек атомына аластатылған. Нафтен қышқылдары қаныққан, олардың көбі бес мүшелі нафтен сақинасынан тұрады және молекулаларының құрылысы төмендегі формуламен өрнектеледі:
Нафтен қышқылдары карбон қышқылдарына тән қасиеттердің барлығын көрсетеді. Оларды сілтілермен, сілтілік металдар карбонаттарымен немесе металл оксидтерімен өңдегенде көмірсутектерде ерімейтін тұз түзу қабілеті өндірісте мұнай фракциясы мен шикі мұнайды нафтен қышқылдарынан тазалау үшін қолданылады. Мұнай өнімдерінің құрамында нафтен қышқылдары қоспасының болуы, металдардың жемірілуге ұшырауына әкеледі.
Ароматты қышқылдар бензол мен полициклді арендердің туындылары болып табылады. Мұнайдың жоғарғы фракцияларында аралас құрылысты көмірсутектер туындылары болып табылатын қышқылдар болуы мүмкін.
Мұнайдан бөлінген шикі мұнай қышқылдары қою және жағымсыз иісі бар сұйықтықтар.
Бензин фракцияларының құрамына негізінен көмірсутектердің 3 класы кіреді: алкандар циклоалкандар және бензол қатарының арендері.
Керосин және газойль фракцияларының көбін 2 және 3 сақиналы көмірсутектер құрайды. Шикі мұнайларда қанықпаған көмірсутектер болмайды, не болмаса тіптен аз мөлшерде болады.
Мұнай оттегісінің негізгі бөлігі асфальт-шайырлы заттар құрамына енеді, оның 10 %-ы ғана қышқылды (мұнай қышқылы мен фенолдар) және бейтарап (күрделі эфир, кетондар) оттегісі бар қосылыстар үлесіне тиеді. Олар негізінен жоғары қайнайтын фракцияларда жинақталған. Мұнай қышқылдары (CnHmCOOH) негізінен циклопентан және циклогексан-карбонды (нафтенді) қышқылдар және нафтенароматты құрылым қышқылдары болып келеді. Мұнай фенолдарынан фенол (С6Н5ОН), крезол (СН3С6Н4ОН), ксиленолдар ((СН3)2С6Н3ОН) және олардан бөлінетіндер теңестіре алынған.
Кейбір мұнайлардың бензин фракцияларынан ацетон, метилэтил-, метилпропил-, метилизопропил-, метилбутил- және этилизопропилекетондар және басқа RCOR кетондары бөлініп алынған.
Мұнайдың орташа және жоғары қайнайтын фракцияларынан флуоренон типіндегі (ХХХІХ) циклді кетондар, күрделі эфирлер (AcOR, мұнда Ac - мұнай қышқылы қалдығы), көп молекулалы кәдімгі эфирлер (R', RO) әрі алифатты және циклді құрылымы бар, мысалы, бензофурандар (XL) типтері жоғары қайнайтын фракциялар мен қалдықтардан табылды.
Мұнайдың бензинді фракцияларында аз мөлшерде тек қалыпты және құрылымы әлсіз дамыған алифатты қышқылдар кездеседі. Қайнау температурасын жоғарылатқан сайын оларда күшті тарамдалған құрылымдық алифатты қышқылдар, мысалы, изопреноид типіндегі - және нафтенді қышқылдар кездеседі. Соңғысы орта және май фракцияларының құрамында қышқылы бар қосылыстардың негізгі бөлігін (90 %-ға дейін) құрайды. Оған Баку, Грозный, Ембі, Сахалин, Борислав мұнайлары бай (олардың құрамы массаның 1,7 %-на дейін барады). Фенол құрамы мұнайда шамалы (0,1 %-ға дейін).
Мұнайдың барлық қышқылдық қосылыстарының ішінде нафтенді қышқылдар мен олардың тұздарының - нафтенаттардың, жоғары жуу қасиеті болғандықтан өнеркәсіптік маңызы зор. Сондықтан мұнай дистилляттарын тазартқандағы қалдығы, яғни сабынды нафтен мақта-мата өндірісінде жуу заттарын әзірлеу үшін қолданылады.
Керосин және жеңіл дистилляттарынан бөлінетін техникалық мұнай қышқылдары (асидол) шайырды, каучукті, анилді бояғыштарды еріткіштер ретінде қолданылады, шпалдарды дымқылдау, ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Қ.И.СӘТБАЕВ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ТЕХНИКАЛЫҚ ЗЕРТТЕУ УНИВЕРСИТЕТІ
"Мұнай және газды өңдеудің химиялық технологиясы" кафедрасы
Реферат
Тақырыбы: Мұнай құрамы және мұнай фракциялары құрамындағы гетероатомды қосылыстар
№
Жұмысты орындау сапасы
Баға диапазоны
Орындалған
%
1
Орындалған жоқ
0 %
2
Орындалды
0-50%
3
Материалдық өзіндік жүйелендіру
0-10%
4
Талап етілген көлемде және көрсетілген мерзімде орындау
0-5%
5
Қосымша ғылыми әдебиеттерді пайдалану
0-5%
6
Орындалған тапсырманың ерекшелігі
0-10%
7
МӨЖ-ді қорғау
0-20%
Қорытынды:
0-100%
Оқытушы: Мырзалиева С.К.
Магистрант: Аронова Ақбота Мамандығы: 6М072100
Алматы 2016
МАЗМҰНЫ
Кіріспе
3
1
Мұнай құрамы
4
1.1
Мұнайдың фракциялық құрамы
4
1.2
Мұнайдың элементтік құрамы
5
1.3
Мұнайдың химиялық құрамы
6
1.3.1
Алкандар
7
1.3.2
Циклоалкандар
8
1.3.3
Арендер
9
2
Мұнай фракциялары құрамындағы гетероатомды қосылыстар
10
2.1
Оттекті қосылыстар
10
2.2
Күкіртті қосылыстар
14
2.3
Азотты қосылыстар
19
3
Мұнай мен мұнай қалдықтарындағы шайырлы-асфальтенді заттар
20
Қорытынды
25
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
26
КІРІСПЕ
Мұнай - судан жеңіл, түсі ашық қоңырдан қараға дейін, өзіне тән иісі бар, қозғалмалы, майлы жанатын сұйықтық.
Химия тұрғысынан алғанда мұнай газ тәрізді, сұйық және қатты көмірсутекті, әр түрлі химиялық құрамдағы көп компонентті өзара ерігіштігі бар күрделі сұйықтық. Ондағы көмірсутегі атомы 100 және одан асады және күкірт, азот, оттегі және кейбір металл қосындылары да бар. Әр кен орнындағы мұнайдың құрамы да әр түрлі. Сондықтан оның құрамы, молекулалық құрылымы және қасиеті ортастатикалық мұнайдың жөнінде ғана сөз қозғауға болады. Мұнайдың элементтік құрамы: 82,5-87 %-ы көміртегі, 11,5-14,5 %-ы сутегі, 0,05-0,35, сиректеу 0,7 %-ға дейін оттегі, 1,8 %-ға дейін азот және 5,3 сиректеу 10 %-ға дейін күкірт. Бұлардан басқа аз мөлшерде көптеген элементтер, оның ішінде металдар (Ca, Mg, Fe, Al, Si, V, Ni, Na және т.б.) табылады.
Мұнай көмірсутегі мен гетероатомды қосылыстардың үздіксіз көп компонентті қоспасы болғандықтан, оны қарапайым айыру әдісімен жеке физикалық константтары бойынша жеке қосылыстарға бөлуге болмайды. Мұнай мен мұнай өнімдерін айыру жолымен жеке компоненттерге бөлуге болады, ал олардың әрқайсысы қарапайым қоспа болып табылады.
Өңдеу әдісін, ассортиментін және алынған мұнайдың пайдалану қасиетін анықтайтын химиялық құрам мен оның фракцияларға бөлінуі - мұнайдың негізгі сапалық көрсеткіші болып табылады. Бастапқы мұнайда әр түрлі үлес мөлшерінде көмірсутегінің барлық кластары болады. Тек алкенді қосылыстар: парафинді (алкандар), нафтенді (циклді алканды), ректификациялық бағаналармен жабдықталған стандартты бөлу ароматты (арендер) және гибридті - парафинді - нафтенді - ароматты болмайды [1].
Мұнай мен газды өңдеу әдістерінің және тауарлы мұнай өнімдерінің шаруашылықтың әр түрлі саласында қолданылуының негізін физика-химиялық процестер құрайды. Осы процестерді басқару үшін газдың мұнай фракцияларының, олардың құрамындағы көмірсутектерінің және мұнай шикізаты органикалық қосылыстарының физикалық және физика-химиялық қасиеттерін терең білу қажет. Бұл қасиеттерді сипаттайтын кейбір тұрақтылар мұнай құрал-жабдықтарының аппараттарын есептеуге қажетті формулаларға кіреді, кейбіреулері өндірістік процестерді бақылауға пайдаланылады, үшіншісі тура немесе жанама түрінде мұнай өнімдерінің пайдалану қасиетін, олардың сапасын анықтайды.
Мұнайдағы гетероатомдық (күкірт, азот және оттегісі бар) және минералдық қосылыстар қажетсіз компоненттер болып саналады, өйткені алынатын мұнай өнімдері сапасын күрт төмендетеді, өңдеуді күрделендіреді (катализаторларды уландырады, аспаптардың тотықтануын күшейтеді т.б.) және гидрогенизация процестерін пайдалану қажеттілігіне себепші болады.
1 Мұнай құрамы
1.1 Мұнайдың фракциялық құрамы
Мұнай және мұнай өнімдері көмірсутекті қосылыстардың қоспасын құрайды, оларды жеке тәсілдермен бөлу мүмкін емес. Алғашқыда мұнайды және мұнай өнімдерін айдау тәсілі арқылы күрделілігі аздау бөліктерге бөледі. Мұндай бөліктерді фракциялар немесе дистилляттар деп атайды. Мұнай көмірсутектерінің жеке қосылыстардан айырмашылығы - жеке қайнау температурасы болмайды. Олар белгілі аралық температурада қайнайды, яғни олардың бастапқы қайнау (б.қ.) және соңғы қайнау (с.қ.) температурасы болады. Ол фракцияның химиялық құрамына байланысты. Олай болса, мұнай мен мұнай өнімдерінің фракциялық құрамы, олардағы белгілі бір температура шегінде қайнайтын әртүрлі фракциялардың мөлшерін көрсетеді. Бұл көрсеткіштің іс жүзіндегі мәні үлкен, яғни фракциялық құрамға қарап, одан қандай мұнай өнімдерін және қандай мөлшерде алуға болатыны анықталады.
Мұнай сияқты өте күрделі қоспаны қыздырғанда бу фазасы алдымен жоғары ұшқыштық қабілеті бар төмен температурада қайнаушы компоненттерге ауысады. Олармен бірге аздап жоғары температурада қайнайтын компоненттер ілесіп кетеді, бірақ төменгі температурада қайнайтын компоненттің булардағы концентрациясы қайнап жатқан сұйықтықтағыға қарағанда әрдайым көп. Төменгі температурада қайнайтын компонент бөлінген сайын, қалдық жоғары қайнайтын компоненттермен байи түседі. Қайнау тоқтаусыз жүру үшін қыздыруды жалғастыра береді. Бөлінген бу конденсацияланады, конденсат әртүрлі мұнай фракциялары күйінде компоненттердің аралық қайнау температурасына байланысты бөлінеді [2].
Мұнайлар мен мұнай дистилляттарының фракциялық құрамын анықтау үшін зертханада айдаудың төмендегідей 5 әдісі көп қолданыс табуда:
1) төменгі температурада жүргізілетін ректификация - сұйытылған газдар және 200 0С төменгі температурада қайнайтын көмірсутектер фракциясы үшін;
2) орта температурада жүргізілетін айдау - 350 0С-те дейін қайнайтын мұнай өнімдері үшін;
3) 300 0С-ден жоғары температурада қайнайтын сұйықтарды вакуумды айдау;
4) жоғары молекулалы заттарды (шайырларды) молекулалық дистилляциялау;
5) біртіндеп буландыру әдісімен айдау.
Жаңа мұнайларды зерттегенде фракциялық құрамдағы ректификациялық бағаналармен жабдықталған стандартты айдау аппараттарында анықтайды. 200 0С-ге дейін қайнайтын фракцияларды алуды атмосфералық қысымда, ал одан жоғары температурада қайнайтын фракцияларды термиялық ыдырау болмау мақсатында әртүрлі вакуумда, яғни атмосфералық қысымнан бірнеше төмен қысымда жүргізеді. Бөлінетін фракциялар мен дистилляттар: бензин б.қ. - 180 0С, керосин - 180-240 0С, дизель - 240-350 0С.
Осы дистилляттардан мөлдір мұнай өнімдерін дайындайды:
1) ұшақ және автомобиль бензиндерін;
2) еріткіш бензиндерді;
3) ұшақ және жарық беруші керосиндерді;
4) дизель отынының әртүрлі сорттарын.
Барлық мұнай өнімдері үшін МЕСТ-ке сәйкес белгілі фракциялық құрам нормаланады (белгіленеді). Мөлдір мұнай дистилляттарды бөліп алғаннан кейінгі қалдықты мазут деп атайды. Мазутты вакуумда келесідей фракцияларға бөледі:
350-450 0С - жеңіл дистиллятты майлар алуға қажетті;
420-500 0С - ауыр дистиллятты майлар алуға қажетті және т.б.
Мазутты айдаудан қалған қалдықты (500 0С) гудрон немесе жартылай гудрон деп атайды [6].
1.2 Мұнайдың элементтік құрамы
Мұнай әлемнің әр түкпірінде, әртүрлі геологиялық жағдайларда кездесіп, әртүрлі тереңдікте орналасуына қарамастан, оның элементтік құрамы өте аз мөлшерде өзгереді. Мұнай құрамына кіретін негізгі элементтер: көміртегі - 82-87 %, сутегі - 11-15 %, мұнайларда азот мөлшері әдетте аз - 0,001-0,3 %, оттегі мөлшері - 0,1-1,5 %. Мұнайлардың құрамында өте аз мөлшерде басқа элементтер қосылыстары: ванадий, хром, никель, темір, кобальт, магний, титан, мыс, калий, кальций, германий, фосфор, кремний және т.б. кездеседі.
Элементтік құрамына сәйкес мұнайдың негізгі массалық құрамдасы көмірсутегі болап табылады. Төменде 1-кестеде мұнайлардың элементтік құрамдары келтірілген.
1-кесте - Мұнайлардағы элементтердің, шайыр мен асфальтендердің мөлшері
Мұнай
Құрам, %
С
Н
S
O
N
Шайыр
Асфальтен
Жетібай
-
-
0,10
-
0,10
19,40
1,40
Кеңқияқ
86,19
12,51
0,63
0,55
0,12
-
-
Өзен
-
-
0,12
-
0,16
15,30
1,18
Прорва
86,17
12,37
1,25
0,13
0,08
6,00
2,19
Мұнайдың элементтік құрамы оның ең басты сипаттамасы - тығыздықпен өте байланысты. Мұнай жеңіл болған сайын, оның құрамындағы көміртегі аз, ал сутегі көп болады немесе керісінше. Мсыалы, жеңіл парафинді мұнайларда сутегі 14 % болса, ал ауыр, тығыздығы 0,920 кгм3 асфальтты-шайырлы мұнайларда - 11,5-12 % болады. Оларда көбінесе күкірт, азот және оттегінің мөлшері көп болады. Сондықтан түрлі мұнай өнімдерінің бір-бірінен айырмашылығы - олардың құрамындағы элементтердің арақатынасында, оның ішінде сутегі мен көміртегінің мөлшеріне байланысты.
Мұнайдың элементтік құрамын дәл білу - оны әрі қарай тиімді әдістермен қайта өңдеуге мүмкіншілік береді.
Мұнайдың элементтік құрамын әртүрлі әдістермен анықтайды. Көміртегі мен сутегі Либих әдісі бойынша, яғни мұнай өнімін оттегі ағымында қалдықсыз жағу. Бөлініп шыққан көмір қышқылы мен су, арнайы ыдыстарды жиналады.
Күкіртті анықтау үшін лампалық немесе кварцтың түтікшеде жағу әдісі қолданылады. Орташа және ауыр мұнай өнімдері үшін калориметриялық бомбада конденсатты жуу әдісі қолданылады. Лампалы әдіспен анықтағанда мұнай өнімін түтіндемейтін арнайы лампада жағады, түзілген күкіртті газды-содалы-ерітінділі абсорберде жинайды. Оның соңғы мөлшерін титрлеу арқылы, оның күкіртті газбен байланысқа кеткен мөлшерін тауып, күкірттің мөлешрін есептеп алады.
Азотты Дюм немесе Къелдаль әдісі арқылы анықтайды. Дюм әдісі мұнай өнімін қатты тотықтырғышпен мыс оксиді көмірқышқыл газы ағынында тотықтыруға арналған. Тотығу нәтижесінде пайда болатын азот оксидтері мыспен азотқа дейін тотықсыздандырылады, сол арқылы мұнай өніміндегі азотты анықтайды.
Къелдаль әдісі бойынша, мұнай өнімін концентрлі күкірт қышқылымен тотықтырады. Тотыққан аммоний сульфатынан азотты сілтімен аммиак күйінде бөліп, қышқылдың титрленген ерітіндісімен әрекеттестіреді.
1.3 Мұнайдың химиялық құрамы
Мұнайдың төмен молекулалы бөлігінде кездесетін көмірсутектер:
CnH2n+2 - алкандар;
CnH2n-2 - 2 сақиналы алкандар, 2 сақиналы көп метиленді көмірсутектер;
CnH2n-4 - 3 сақиналы алкандар, 3 сақиналы көп метиленді көмірсутектер;
CnH2n-6 - 1 сақиналы арендер;
CnH2n-8 - 2 сақиналы қоспа (конденсирленген) арендер;
CnH2n-12 - 2 сақиналы арендер.
Мұнайдың төмен молекулалы бөлігіне көмірсутектермен бірге мынадай қосылыстар кіреді:
- оттегі бар қосылыстар: нафтен қышқылдары, фенолдар және т.б.;
- күкірті бар қосылыстар: меркаптандар, сульфидтер, қоссульфидтер, тиофендер және т.б.;
- азотты аминдер типтес қосылыстар.
Бұл гетероатомды заттардың 300 0С-ге дейінгі аралықтағы мөлшері аз, себебі бұл қосылыстар негізінен мұнайдың жоғары молекулалы бөлігінде жинақталады.
Бензин фракцияларының құрамына негізінен көмірсутектердің 3 класы кіреді: алкандар, циклоалкандар және бензол қатарының арендері.
Керосин және газойль фракцияларының көбін 2 және 3 сақиналы көмірсутектер құрайды. Шикі мұнайларда қанықпаған көмірсутектер болмайды, не болмаса тіптен аз мөлшерде болады.
1.3.1 Алкандар
CnH2n+2 қатарындағы көмірсутектер барлық мұнайлардың құрамына кіреді және олардың негізгі бөлігі болып саналады. С4-ке дейінгі көмірсутектер: метан, этан, пропан, бутан, изо-бутан, 2,2-диметилпропан қалыпты жағдайда газ күйінде болады. Бұлардың барлығы табиғи және мұнайға ілеспе газдар құрамына кіреді. Табиғи газдың негізгі компонентін метан құрайды. Газ кен орнының 3 түрі бар:
1) таза газды;
2) газды конденсатты;
3) мұнайлы.
Бірінші түрін табиғи деп атайды. Табиғи газ негізінен метан, оның гомологтарынан және көмірқышқыл газы, азот, кейде көмірсутектен тұрады. Газ конденсаты - кен орындарының газдарының таза газдардан айырмашылығы метанмен бірге олардың арасында пропаннан бастап, оның гомологтары, сол сияқты: сұйық алкандар және арендер болады. Мысалы: 1 м3 Орынбор газында 80 г сұйық көмірсутектері бар. Мұнай кен орындарының газдарын ілеспе мұнай газдары деп атайды. Бұл газдар мұнайда еріген түрінде болады және одан жер бетіне шыққан кезде бөлінеді. Бұлардың құрғақ газдарынан айырмашылығы: этан, пропан, бутан және одан жоғарғы көмірсутектер әлдеқайда көп мөлшерде болады. Сондықтан оларды байытылған немесе майлы газдар деп атайды. Бұл газдардан ең жеңіл бензин, тауарлы бензинге қоспа бола алатын, әрі отын есебінде пайдаланылатын сығылған газдар алынады. Этан, пропан және бутандар бір-бірінен бөлінгеннен кейін мұнай-химия өндірісінің құнды шикізаты болады.
С5-С15 көмірсутектері сұйық заттар қайнау температурасы бойынша пентаннан деканға дейінгі көмірсутектер және олардың изомерлері мұнай айдау кезінде бензинді дистиллятқа өтеді, неғұрлым көмірсутектердің кеңістіктік құрылысы тармақталған болса, соғұрлым қайнау температурасы төмен болады. С5-С10 арасында 145 изомер болуы мүмкін. 1883 жылы Менделеев Баку мұнайынан әуелі пентанды, кейіннен гександы анықтады. Қазіргі кезде мұнайдан пентан, гексан, гептанның барлық изомерлері, октанның - 17, нонанның - 24 және деканның кейбір изомерлері табылған. С1-С16 көмірсутектерін ундекан - С11, додекан - С12, тридекан - С13, тетрадекан - С14, пентадекан - С15, гексадекан - С16 табылған. Бұлар мұнай айдау кезінде керосин фракциясына өтеді. Мұнайда парафинді көмірсутектердің кездесу өте әркелкі, 10-70 %-ға дейін. Химиялық жағынан жоғарғы температурада алкандар ыдырайды, олар галогендермен әрекеттеседі, тотықпайды, күкірт қышқылымен әрекеттеспейді.
С16 және одан жоғары мұнай парафиндері мен церезиндердің құрамына кіретін алкандар - қалыпты жағдайда қатты заттар. С16Н34 гексадекан 18,1 0С-та балқиды. СnH2n+2 құрамындағы қалыпты құрылысты көмірсутектердің молекулалық массасы жоғарылаған сайын олардың қайнау және балқу температурасы біртіндеп өседі. Қатты алкандар барлық мұнайлардың құрамына кіреді, бірақ көбінесе аз мөлшерде (ондаған үлестен 5 %-ға дейін). Қатты алкандардың мөлшері Өзексуат, Жетібай және Өзен мұнайларында өте жоғары (15-20 %). Қатты алкандар мұнайлар құрамында еріген немесе қалқыған кристалдық түрінде болады. Мазутты айдағанда май фракциясының құрамына С18-С35 құрамдағы алкандар өтеді. Гудрон құрамына жоғары температурада балқитын С36-С53 көмірсутектер жиналады. Бұл көмірсутектердің изомерлері өте көп, бірақ көпшілігі мұнайда түзу тізбектілер түрінде кездеседі.
Мұнайдың құрамында тек қатты парафиндер (С15-С32) ғана емес, жоғарғы молекулалы және балқуы жоғарғы озекерит деп аталатын жанғыш минералдан алынатын церезиндер де (С32-ден жоғары) кіреді. Церезиндер қасиеті және құрылысы бойынша да парафиндерден біршама ерекшеленеді. Парафиндер жеңіл, церезиндер қиын кристалданады. Мұнай парафиндері негізінен әртүрлі молекулалық массалы алкандар қоспасы болса, ал церезиндердердің негізгі компоненттері молекулаларында изоқұрылымы басымдау нафтен көмірсутектерінен тұрады.
Парафинді мұнайлардан бөлінетін қатты көмірсутекті қалдықтар - гач және петролатум. Бұлар парафин мен церезин алуда шикізат болады.
Парафиндер мен церезиндер өте көп салада әртүрлі қолданыс табуда: электр және радиотехникада, қағаз, күкірт, химия, тері өнеркәсібі, парфюмерияда және т.б. Қазіргі кезде сұйық парафиндер микробиологиялық заттарда витаминді белок концентраттарын (ВБК), майлы қышқылдар, спирттер алуда кеңінен қолданылады [1].
1.3.2 Циклоалкандар
Циклоалкандар мұнайлар құрамында ерекше орын алады. Олардың мөлшерлері мұнайдың табиғатына байланысты 25-75 % дейінгі аралықта болады. 1880 жылы Марковников пен Оглобин Баку мұнайының құрамында циклді құрылысты көмірсутектер қатары бар екендігін анықтады. Олар циклопентан, циклогексан, метилциклопентан және диенді көмірсутектер гомологтарын тапты. Бұл циклопарафиндерді Марковников нафтендер деп атады. Кейін нафтенді көмірсутектер құрамында тек моноциклді ғана емес полициклді де көмірсутектер бар екені белгілі болды. Басқа көмірсутектер құрамына қарағанда нафтендер мұнайдың құрамында көп кездесуімен ерекшеленеді. Әртүрлі мұнайда орташа 25-75 %-ға дейін полиметиленді көмірсутектер типтері кездеседі. Нафтендер барлық мұнайлардың құрамына кіреді және барлық фракцияларда кездеседі, әсіресе Баку және Ембі мұнайларында нафтен көп - 40-60 %. Жай циклоалкандар: циклопропан және циклобутан мұнайдан табылған. Моноциклді нафтендерден циклопентан, циклогексан кездеседі. Метилциклогексан кейбір диметилді циклопентан гомологтары салыстырмалы көп мөлшерде кездеседі. 200 0С-ден жоғары фракцияларда нафтендер құрылысы толық анықталмаған. Бұл фракцияларға циклогексан гомологтарымен қатар бициклді және полициклді нафтендердің кездесуі мүмкін.
Марковников өткен ғасырда-ақ конденсацияланбаған бициклді көмірсутек дициклогексилді бөлді. Көптеген мұнайларда сақиналы конденсирленген түрлерінің алғашқы өкілі декалин табылған. Кей мұнайларда гидриндан, пергидраперин табылған нафтен көмірсутектерінің бүйір тізбегіндегі көмірсутек атомдарының саны әртүрлі (3-10-ға дейін), ал мұнайдың қайнауы жоғары фракциялары 20-28-ге дейін кездеседі. Химиялық қасиеттері бойынша нафтендер алкандарға жақын. Олар галогендермен және HNO3-мен реакцияласады, нәтижесінде екінші және үшінші нитро- және галоген- қосылыстары түзіледі. Олар тотығады. Зелинский реакциясы арқылы циклогексан көмірсутектерін дегидрлеп, оған сәйкес ароматты қосылыстар алады. Жоғары температурада және әртүрлі катализатор қатысумен нафтендер ыдырайды және сақинада көміртегі атомдары санын өзгертіп изомерленеді. Әзірбайжанда шығарылған нафталин мұнайының ерекше физиологиялық қасиеті бар. Ол жартылай нафтен және жартылай полициклді көмірсутектерден тұрады. Бұл - дүниежүзіндегі емдік қасиеті бар мұнай, тері, бұлшық ет және буын ауруларын емдейді [3].
1.3.3 Арендер
Мұнайларда 15-50 %-ға дейін кездеседі. Бензол және оның гомологтары түрінде қос, көп сақиналы туындылары, сол сияқты гибридті түрлері де кездеседі. Бензолдың С10 құрамындағы гомологтары негізінен 180-200 0С фракцияларында кездеседі. Олардың арасында 4-метил және 2-метилді туындылары көбірек. Мұнайдың орта фракцияларында (180-200 0С) бензол туындыларынан бөлек нафталин және оның туындылары кездеседі. Мұнайдың жоғары температурада қайнайтын фракцияларында 3,4 және 5 бензол сақиналары бар екендігі анықталған. Олар аценафтен, антрацен, фенантрен.
Арендердің детонациялық тұрақтылығы жоғары, октан саны да жоғары. Метил тобының мета- және пара- орындарында болуы октан санын өсіреді, ал орто- орындағысын кемітеді.
Арендердің тұтануы төмен, цетан саны да төмен. Сондықтан тез жүретін дизельдерде арендері бар отындар көп қолданылмайды. Бүйірлі тізбегі қысқа, көп сақиналы арендерді мұнайды вакуумды айдағанда май фракцияларынан әртүрлі тазалау әдістерімен бөліп жіберу керек, себебі олардың май құрамында болуы майлайтын майлардың сапасын төмендетеді. Арендер мұнай-химия және органикалық синтезге қажетті, өте құнды шикізат. Олардан химия өндірісінде синтетикалық каучуктер, пластмассалар, жасанды талшықтар, бояулар, фармацевтикалық заттар өндіріледі [3].
2 Мұнай фракциялары құрамындағы гетероатомды қосылыстар
Мұнайдағы гетероатомдық (күкірт, азот және оттегісі бар) және минералдық қосылыстар қажетсіз компоненттер болып саналады, өйткені алынатын мұнай өнімдері сапасын күрт төмендетеді, өңдеуді күрделендіреді (катализаторларды уландырады, аспаптардың тотықтануын күшейтеді т.б.) және гидрогенизация процестерін пайдалану қажеттілігіне себепші болады.
Гетероатомды қосылыстар мен мұнай тығыздығы арасында заңды ықпал байқалады: жеңіл, жоғары ашық құрамдағы мұнай гетероқосылыстарға кедей де, ауыр мұнай оларға бай келеді. Оларды фракциялар бойынша бөлгенде де белгілі бір заңдылық байқалады: гетероатомды қосылыстар жоғары қайнау фракциялары мен қалдықтарда жинақталады [4].
2.1 Оттекті қосылыстар
Мұнайдың құрамындағы оттектің көп бөлігі шайырлы заттардың құрамына кіреді, оның 10 %-ы органикалық заттар - карбон қышқылдары мен фенолдар. Моноциклді қосылыстардың формулалары:
CnH2n-1COOH немесе CnH2n-2O2
Мұнай құрамында кездесетіндері нафтен қышқылдары болып табылады. Физикалық қасиеттері бойынша нафтен қышқылдары сұйық немесе кристалды заттар. Олар сілтімен әрекеттесіп, тұз түзеді:
CnHnCOOH + NaOH -- CnHnCOONa + H2O
Бұл реакция мұнай фракцияларынан қышқылдарды бөлуге көмектеседі. Бұл қышқыл сілті металдарының тұздары суда жақсы ериді. Нафтенді қышқылдардың металдарында тұздар түзіледі, мұндай жағдайда олар мырышты, мысты, темірді, ең аз мөлшерде алюминийді бұзады. Керосиндерден және майлы дистилляттардан бөлінетін техникалық нафтен қышқылы еріткіштер, каучук, анилинді бояулар және әртүрлі лактар шығаруда қолданылады. Мұнай фенолдары көп мөлшерде болса да толық зерттелмеген, олардың арасында ең белгісі төмен молекулалы (С6-С9) фенолдар. Бейтарапты оттекті қосылыстарды негізінен кетондар құрайды. Олар орташа және жоғары фракциялардан анықталады. Нафтен қышқылдарының және олардың сілті металдары мен тұздары көптен бері сабын ретінде қолданылып жүр.
Мұнай қышқылдары. Бұл термин соңғы жылдары ғана қолданыла бастады. 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 жоғарғы температурада қайнайтын мұнай фракциялары көбіне нафтен қышқылдарынан тұрады. Оларды 1874 жылы мұнайдың керосиндік фракциясынан Д. Эйхлер тапқан. Химиялық құрамы бойынша нафтен қышқылдары әртүрлі. Олардың радикалдары бес және алты мүшелі сақинадан құралып, бір-бірімен бір немесе бірнеше метиленді топтар арқылы жалғасады. Сонымен бірге, сақинаның өзінде де метилен тобы болуы мүмкін. Молекулалық салмақтарының өсуіне қарай оларда бір немесе бірнеше полициклді ядролар болады. Басқа да карбон қышқылдары сияқты, нафтен қышқылдары да галогенангидридтерді, амидтерді, ангидридтерді және күрделі эфирлерді түзеді.
Көміртегінің саны 6-ға тең (С6) алифаттық қатардың қышқылдары мұнай өнімдерінде өте аз мөлшерде болады.
Мұнай қышқылы термині мұнай құрамына кіретін барлық алифатты, алициклді (нафтенді), ароматты, гибридті (көміртек радикалының аралас құрылысты) қышқылдарды қамтиды. Мұнай қышқылдары мен фенолдар қышқылдық қасиет көрсетеді, олар мұнайдан және оның фракцияларынан сілтілермен бөлінеді. Қышқылдық қасиет көрсететін заттардың болуы, барлық оттекті қосылыстар сияқты мұнай орындарының жасы мен тереңдігіне байланысты азаяды.
Мұнай қышқылдары мұнайдың 250 0С-ден жоғары қайнайтын орташа фракциясында болады және алифатты, нафтенді қышқылдары көп болатын органикалық қышқылдар қоспасынан тұрады.
Бензин фракциясында тек алифатты қышқылдар кездеседі, себебі қарапайым алициклді және ароматты қышқылдар 200 0С-дан жоғары температурада қайнайды. Бұл қышқылдардың қалыпты немесе әлсіз тармақталған құрылысы болады, яғни бүйір тізбегінде бір метил орынбасары ғана болады. Алифатты қышқылдар, сонымен қатар жоғары температурада қайнайтын фракцияларда анықталған. Әртүрлі мұнайда аз мөлшерде көміртек атомдарының саны 25-ке дейін болатын қалыпты және тармақталған тізбекті барлық дерлік қаныққан алифатты қышқылдар болатындығы анықталған. Жоғары температурада қайнайтын фракциялардан бөлінген осы қышқылдар сияқты изопреноидты құрылымды полиметил орын басқан кейбір алифатты қышқылдар төменде берілген, 2,6,10-триметилундекан; 3,7,11-триметилдодекан, 2,6,10,14-тетраметилпентадекан (пристан) және 3,7,11,15-тетраметилгексадекан (фитан):
Химиялық және физикалық қасиеттері бойынша бұл қышқылдардың нафтен қышқылдарынан аз айырмашылығы бар. Парафинді мұнайда ғана, яғни көмірсутектерге бай мұнайда алифатты қышқылдар, ал нафтенде нафтен қышқылдары көп болады.
М.А. Бестужев қорытындылаған мәліметтер бойынша мұнайдың құрамында қалыпты құрылымды С1-С24 қышқылдар, изоқұрылымды С4-С7 алифатты қышқылдар, С11-С15 аралығындағы изопреноидты қышқылдар, циклопентан, карбон қышқылдары және оның моно-, ди-, және триметилорынбасарлары, гомологтары, фенолдар болатындығы дәлелденген.
Нафтен қышқылдары (техникалық атауы асидол) және олардың сілтілік металдар мен тұздарының (сабыннафт) беттік-белсенді қасиеті жақсы болғандықтан, жуғыш және тазартқыш заттар ретінде қолданылады. Нафтен қышқылдарының натрий және калий тұздары эмульсиялық май алуда эмульгатор, мұнайды сусыздандыруда деэмульгатор болып табылады. Кальций және алюминий нафтенаттары қою жағар заттар алуда қоюландырғыш қызметін атқарады, кальций мен мырыш тұздары мотор майларын шашыратушы қондырма болып табылады. Қорғасын, кобальт және марганец нафтенаттары лак-бояу өндірісінде сиккативтер (сырмайдың полимерленуін тездетуші) ретінде қолданылады. Мыс тұздары ағаш пен мақтаматаны ыдыратудан сақтайды. Алюминий тұздары скипидар ерітіндісімен бірге лак ретінде қолданылады.
Жалпы формуласы СnH2n+1COOH нафтен қышқылдары нафтен көмірсутектері - циклопентан мен циклогексанның туындылары болып табылады. Нафтен қышқылдарының карбоксил тобы әдетте, ядродан 1-5 көміртек атомына аластатылған. Нафтен қышқылдары қаныққан, олардың көбі бес мүшелі нафтен сақинасынан тұрады және молекулаларының құрылысы төмендегі формуламен өрнектеледі:
Нафтен қышқылдары карбон қышқылдарына тән қасиеттердің барлығын көрсетеді. Оларды сілтілермен, сілтілік металдар карбонаттарымен немесе металл оксидтерімен өңдегенде көмірсутектерде ерімейтін тұз түзу қабілеті өндірісте мұнай фракциясы мен шикі мұнайды нафтен қышқылдарынан тазалау үшін қолданылады. Мұнай өнімдерінің құрамында нафтен қышқылдары қоспасының болуы, металдардың жемірілуге ұшырауына әкеледі.
Ароматты қышқылдар бензол мен полициклді арендердің туындылары болып табылады. Мұнайдың жоғарғы фракцияларында аралас құрылысты көмірсутектер туындылары болып табылатын қышқылдар болуы мүмкін.
Мұнайдан бөлінген шикі мұнай қышқылдары қою және жағымсыз иісі бар сұйықтықтар.
Бензин фракцияларының құрамына негізінен көмірсутектердің 3 класы кіреді: алкандар циклоалкандар және бензол қатарының арендері.
Керосин және газойль фракцияларының көбін 2 және 3 сақиналы көмірсутектер құрайды. Шикі мұнайларда қанықпаған көмірсутектер болмайды, не болмаса тіптен аз мөлшерде болады.
Мұнай оттегісінің негізгі бөлігі асфальт-шайырлы заттар құрамына енеді, оның 10 %-ы ғана қышқылды (мұнай қышқылы мен фенолдар) және бейтарап (күрделі эфир, кетондар) оттегісі бар қосылыстар үлесіне тиеді. Олар негізінен жоғары қайнайтын фракцияларда жинақталған. Мұнай қышқылдары (CnHmCOOH) негізінен циклопентан және циклогексан-карбонды (нафтенді) қышқылдар және нафтенароматты құрылым қышқылдары болып келеді. Мұнай фенолдарынан фенол (С6Н5ОН), крезол (СН3С6Н4ОН), ксиленолдар ((СН3)2С6Н3ОН) және олардан бөлінетіндер теңестіре алынған.
Кейбір мұнайлардың бензин фракцияларынан ацетон, метилэтил-, метилпропил-, метилизопропил-, метилбутил- және этилизопропилекетондар және басқа RCOR кетондары бөлініп алынған.
Мұнайдың орташа және жоғары қайнайтын фракцияларынан флуоренон типіндегі (ХХХІХ) циклді кетондар, күрделі эфирлер (AcOR, мұнда Ac - мұнай қышқылы қалдығы), көп молекулалы кәдімгі эфирлер (R', RO) әрі алифатты және циклді құрылымы бар, мысалы, бензофурандар (XL) типтері жоғары қайнайтын фракциялар мен қалдықтардан табылды.
Мұнайдың бензинді фракцияларында аз мөлшерде тек қалыпты және құрылымы әлсіз дамыған алифатты қышқылдар кездеседі. Қайнау температурасын жоғарылатқан сайын оларда күшті тарамдалған құрылымдық алифатты қышқылдар, мысалы, изопреноид типіндегі - және нафтенді қышқылдар кездеседі. Соңғысы орта және май фракцияларының құрамында қышқылы бар қосылыстардың негізгі бөлігін (90 %-ға дейін) құрайды. Оған Баку, Грозный, Ембі, Сахалин, Борислав мұнайлары бай (олардың құрамы массаның 1,7 %-на дейін барады). Фенол құрамы мұнайда шамалы (0,1 %-ға дейін).
Мұнайдың барлық қышқылдық қосылыстарының ішінде нафтенді қышқылдар мен олардың тұздарының - нафтенаттардың, жоғары жуу қасиеті болғандықтан өнеркәсіптік маңызы зор. Сондықтан мұнай дистилляттарын тазартқандағы қалдығы, яғни сабынды нафтен мақта-мата өндірісінде жуу заттарын әзірлеу үшін қолданылады.
Керосин және жеңіл дистилляттарынан бөлінетін техникалық мұнай қышқылдары (асидол) шайырды, каучукті, анилді бояғыштарды еріткіштер ретінде қолданылады, шпалдарды дымқылдау, ... 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