Ароматтық көмірсутектердің мұнайдағы үлесі

Мұнай және мұнай өнімдерінің құрамы

Мұнай — құрамы күрделі табиғи қоспа. Оның негізгі бөлігін көмірсутектер құрайды, ал олардың ішінде алкандар, арендер және қанықпаған көмірсутектер (олефиндер, диолефиндер) ерекше орын алады. Төменде мұнайдағы осы компоненттердің таралу заңдылықтары мен құрамдық ерекшеліктері жүйеленіп берілген.

Алкандар: мөлшері, таралуы және жіктелуі

Жалпы мөлшері

Көптеген мұнай түрлерінде алкандардың үлесі 20–50% аралығында болады. Парафинді мұнайда алкандар 60% немесе одан да көп болуы мүмкін, ал азпарафинді мұнайда 1–2% деңгейінде ғана кездеседі.

Фракциялар бойынша таралуы

Мұнай фракцияларындағы алкандардың мөлшері, әдетте, фракцияның қайнау температурасына байланысты өзгереді. Парафин-нафтенді мұнайда алкандар көбіне 300 °C-қа дейін қайнайтын жеңіл фракцияларда жиірек кездеседі, ал парафинді мұнайда жоғары қайнайтын фракциялардың өзінде алкандардың үлесі жоғары болуы мүмкін.

Құрылымдық түрлері

Мұнай алкандары түзу және тармақталған тізбекті болып бөлінеді: н-алкандар (түзу тізбек) және изо-алкандар (тармақталған тізбек). Мұнайдағы әртүрлі алкан типтерінің үлесі мен өзара қатынасы мұнайдың шығу тегі мен қасиеттерін сипаттайды.

А. Петров бойынша мұнайдың алканды қосылыстарының химиялық жіктелуі

Мұнай типін анықтау үшін тиімділігі 25–30 мың теориялық табақшаға жететін хроматографиялық талдау қолданылады. А. Петров жіктеуі бойынша мұнайлар алкандық құрамына қарай төрт топқа бөлінеді: A¹, A², B², B¹.

A¹ типті

Алкандар: 30–40%

Парафинді немесе нафтен-парафинді мұнай. Бұл типке Татарстан (Ромашкино), Батыс Сібір, АҚШ және Қазақстандағы Өзен кен орны мұнайлары жатады.

A² типті

Алкандар: 15–25%

Парафин-нафтенді және нафтен-парафинді негіздегі мұнай. н-алкандар мөлшері A¹ типімен салыстырғанда шамамен 2 есе аз. Бұл типке Әзірбайжан және Каспий маңы ойпатына жақын кен орындарының мұнайлары жатады.

B² типті

Изо-алкандар: 8–20%

Нафтен негізіндегі мұнай. н-алкандар болмайды, ал изо-алкандар 8–20% аралығында кездеседі. Бұл топқа Грузия және Шығыс Кавказ мұнайлары жатады.

B¹ типті

Тармақталған: 8–9%

Нафтен және нафтен-ароматты негіздегі мұнай. н-алкандар мен изо-алкандар болмайды, алайда тармақталған изо-алкандар 8–9% шамасында болуы мүмкін. Мысалдар: Грозовая Сопка, Нафталан (Әзірбайжан), Ресей (Батыс Сібір). [1]

Арендер (ароматтық көмірсутектер): үлесі және фракциялар бойынша жинақталуы

Мұнайдағы арендер моноциклды және полициклды күйде кездеседі. Көп жағдайда олардың үлесі 15–20%, ал кейбір мұнайларда ароматтық көмірсутектердің мөлшері 35%-ға дейін жетуі мүмкін.

1-топ

Ауыр шайырлы мұнайларда (тығыздығы 0,9-ға дейін) ароматтық көмірсутектер жоғары фракцияларда шоғырланады; көбіне полициклды ароматтық қосылыстар басым болады.

2-топ

Тығыздығы 0,85–0,9 аралығындағы мұнайларда арендер нафтенді және нафтен-ароматтық фракцияларда көбірек концентрленеді.

3-топ

Парафинді мұнайдың жеңіл фракцияларында ароматтық көмірсутектер 300 °C-қа дейінгі аралықта көбірек жинақталады.

Жеңіл және орта фракциялардағы негізгі қосылыстар

200 °C-қа дейін қайнайтын фракциялар

Бұл фракцияларда негізінен бензол гомологтары C₉-ға дейін анықталған. Бүйір тізбегінде 4 немесе одан көп көміртегі атомы бар моноорынбасқан бензол гомологтары сирек кездеседі.

Ең жиі кездесетіндері:

толуол, этилбензол, ксилол (м-, п-, о-; олардың ішінде термотұрақтылығы жоғары м-ксилол жиірек), триметилбензол, кумол, пропилбензол, метилэтилбензол. [2]

200–350 °C аралығында қайнайтын фракциялар

Бұл аралықта ди- және үш орынбасқан алкилбензолдар (көбіне C₇–C₈ алкил және метил топтары бар) жиі кездеседі. Сонымен қатар нафталин гомологтары — моно-, би-, три-, тетраметилнафталиндер анықталады.

Жоғары фракциялар және қалдық өнімдер

Жоғары фракцияларда конденсацияланған полициклды сақиналары бар ароматтық көмірсутектердің гомологтары кездеседі: фенантрен, антрацен, хризен, пирен, бензтулен және перилен. Ароматтық қосылыстардың едәуір бөлігі гудронда шоғырланады.

Қанықпаған көмірсутектер (олефиндер және диолефиндер)

Қанықпаған көмірсутектер мұнайдың өзінде сирек деп есептелген. Алайда XX ғасырдың 80-жылдарының соңында Шығыс Сібір, Татарстан және бұрынғы КСРО аумағындағы кейбір мұнайларда олефин көмірсутектерінің мөлшері 15–20%-ға дейін жететіні анықталды. Мұндай олефиндер, әдетте, жоғары молекулалық массасымен ерекшеленеді және олар кен жағдайындағы табиғи радиоактивті сәулелену әсерінен алкандардың радиолиз өнімдері ретінде түзілуі мүмкін деген түсініктеме бар. Радиолиз кезінде C–H байланысы бойынша ыдырау реакциялары жүреді.

Газдардағы олефиндер

Газ тектес этилен қатары көмірсутектері (этилен, пропилен, бутилендер) негізінен мұнайды термиялық және термокаталитикалық өңдеу кезінде түзілетін газдарда болады.

Термиялық крекинг (сұйық фазалы)

470–520 °C, 20–50 атм қысымда алынатын газдарда олефиндер 20–25% шамасында болады.

Пиролиз

800–900 °C, шамамен 1 атм жағдайында пиролиз газдарында олефиндер 40–50% болуы мүмкін. Қысым артқан сайын олефиндердің үлесі де, әдетте, өседі.

Сұйық өнімдердегі олефиндер

Мұнай фракцияларын термиялық және термокаталитикалық өңдеудің сұйық өнімдерінде де олефиндердің белгілі бір бөлігі кездеседі.

Термиялық крекинг бензиндерінде олефиндер 30–35%.

Каталитикалық крекинг бензиндерінде олефиндер 10%-ға дейін.

Қос байланысы бар көмірсутектердің негізгі топтары

Нормальды және изоқұрылысты олефиндер.
Циклоолефиндер: циклогексен, циклопентен және олардың гомологтары.
Бүйір тізбегінде қос байланысы бар ароматтық қосылыстар (мысалы, стирол). [3]