А. Т. Сағынаев МҰнай мен газдың физикасы және химиясы
Мұнайдың топтық химиялық құрамы
жүктеу/скачать 6,98 Mb. Pdf көрінісі
|
S4
- Бұл бет үшін навигация:
- Көмірсутектер
| 2.2. Мұнайдың топтық химиялық құрамы
Мұнайдың құрамына кіретін қосылыстарды мынадай топтарға біріктіреді: көмірсутектер, гетероатомды қосылыстар, шайырлар және асфальтендер. Көмірсутектер 4 топқа бөлінеді: алкандар, алкендер, нафтендер және арендер. Алкендер табиғи мұнайдың құрамында өте сирек және аз мөлшерде кездеседі, мысалы Баку, Галиций, Пенсильвания, Эльзас мұнайларында алкендердің азғантай мөлшері анықталған. Алкендер негізінен мұнай өңдеу процестері өнімдерінде көп кездеседі. Дегенмен, мұнайдың құрамында алкендердің бар екендігі туралы алғаш рет О. П. Паренаго 1999 жылы айтқан болатын. Зерттеуге алынған 800 мұнайдың көпшілігінде қанықпаған көмірсутектер кездесетіндігі анықталған, олардың мөлшері 0,1-10% дейін және одан да көп болады. Сонымен бірге, олардың мұнайдың барлық фракциясында тең мөлшерде таралатындығы көрсетілді. Парафинді көмірсутектер (алкандар). СН 4 , С 2 Н 6 , С 3 Н 8 және С 4 Н 10 алкандар газ күйіндегі қосылыстар. Олар мұнайда еріген күйде кездеседі, ал табиғи және ілеспелі газдардың негізгі құрамды бөлігі болып табылады. Пропан, бутан және олардан да ауыр көмірсутектерге бай газдарды майлы газдар деп атайды. Олардан газ бензині, сұйытылған газдар және органикалық синтезге қажетті көмірсутектер алынады. Метаннан және этаннан тұратын газды тұрмыстық, транспорттық және өндірістік отын ретінде, сонымен қатар техникалық көміртек, ацетилен және органикалық синтез өнімдері ретінде пайдаланады. С 5 –С 16 парафинді көмірсутектер қалыпты жағдайда сұйық күйде болады. Олар мұнайдың сұйық фракцияларының құрамына кіреді. Құрлысына қарап алкандарды түзу тізбекті немесе қалыпты алкандар ( қ -алкандар) және тармақталған (изоалкандар) деп бөледі. Әдетте изоалкандардың тығыздығы, қату және қайнау температуралары төмен болады. Изоалкандар бензиннің қасиетін жақсартады, олардың детонацияға төзімділігі жоғары болып келеді. Авиация керосинінде қ -алкандар мүлде болмауы керек, себебі қату температурасы жоғары болғандықтан, олар төменгі температурада отынның қасиетін нашарлатады, ал авиация отындарында -60 о С дейін кристаллдар түзілуге болмайды. Дизельді отындарда қ -алкандардың болғаны жақсы, себебі олардың жану эффектісі жоғары, алайда сонымен бірге отынның қату температурасын көтереді. С 17 -ден жоғары парафиндер қалыпты жағдайда қатты заттар, молекулалық массалары өскен сайын балқу температуралары да көтеріледі. Қатты парафиндер көбіне 350-500 о С қайнайтын майлы фракцияларда болады, 19 сондықтан бұл фракциялардың қату температуралары жоғары болады. Қатты парафиндер синтетикалық май қышқылдарын, жуғыш заттарды, хлорпарафиндер мен хлоролефиндерді алуда, қорғаныш қабат ретінде, мастик және консистентті майлар дайындауда, парфюмерия және балауыз шам өндірісінде қолданылады. Нафтенді көмірсутектер (циклоалкандар). Мұнайдың жеңіл фракцияларындағы нафтендер, негізінен, циклопентан мен циклогексан гомологтары болып келеді. Мұнайда 1-4 сақиналы нафтендер анықталған. Моноциклді нафтендердің жалпы мөлшері парафинді мұнайларда 20-30%, нафтенді мұнайларда 85-90% жетеді. Полициклді нафтендер, негізінен 300 о С-дан жоғарғы фракцияларда болады, ал 400-500 о С фракцияларында барлық изомерлердің мөлшері 70-80% жетеді. Нафтендер мотор отындары мен майлағыш майлардың негізгі құрамына кіреді. Автомобиль бензиндеріне олар жоғары эксплуатациялық қасиет береді. Бензинді фракциядағы нафтендер каталитикалық риформинг процесі нәтижесінде ароматты көмірсутектерге айналады. Майлардың құрамындағы нафтендер температураның өзгерісіне тұтқырлықтың өзгерісін болдырмауға себепші болады. Сәйкес парафинді көмірсутектермен салыстырғанда нафтендердің тығыздығы жоғары және қату температурасы төмен болады. Мұнай химиясында нафтендерден бензол, толуол, капролактам, дәрілер және полимерлер алынады. Ароматты көмірсутектер (арендер) Мұнайдың құрамындағы арендер көбіне 1-4 сақиналы болып келеді. Олардың фракцияларда таралуы әртүрлі. Ауыр мұнайлардың қайнау температурасы жоғары фракцияларында олардың мөлшері көп болады. Нафтенді мұнайларда арендер барлық фракцияларда біркелкі таралған. Бензинді фракциясы көп жеңіл мұнайларда фракцияның қайнау температурасы жоғарылаған сайын арендердің мөлшері күрт төмендейді. Бензинді фракцияның (қ.б.-180 о С) ароматты көмірсутектері негізінен бензол гомологтарынан тұрады. Керосинді фракцияда (150-250 о С) бензол гомологтарымен қатар, аз мөлшерде нафталин туындылары кездеседі. Майлы фракцияларда (250-400 о С) бензолдың және нафталиннің гомологтары кездеседі. Ауыр газойлды фракциялар (400-500 о С) негізінен нафталин мен антраценнің гомологтарынан тұрады. Алкилароматты көмірсутектер бензиннің детонациялық тұрақтылығын көтереді, алайда реактивті және дизель отынының сапасын төмендетеді, себебі жану эффектісі төмендейді және экологиялық жағдай нашарлайды. Мемлекеттік стандарттарға сәйкес реактивті отынның құрамындағы ароматты көмірсутектердің мөлшері 20- 22% аспауы керек. Ароматты көмірсутектер өте улы, сондықтан ауада бензол буының мөлшері 5 мг/м 3 , толуол мен ксилол – 50 мг/м 3 аспауы керек. Арендер мұнай өнімдері мен еріткіштердің компоненттері, мұнайхимиялық синтезде шикізат ретінде, сонымен қатар жарылғыш заттар өндірісінде қолданылады. |