Гетероатомные соединения нефти. Азотсодержащие соединения нефти реферат


Азотистые соединения нефти - n1.docx

Азотистые соединения нефтиДоступные файлы (1):

n1.docx

Министерство образования и наук Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский Государственный Нефтяной Технический Университет»

Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Стерлитамаке

кафедра ОХТ

Азотистые соединения нефти

Реферат

Выполнила: студент гр. ТС-09-31

Ишегулова Г. М.

Проверила : Минниханова Э. А.

2013

Содержание

  1. Введение
  2. Азотистые соединения нефти
  3. Заключение
  4. Список использованных источников
Введение

Гетероатомные (серо-, азот- и кислородсодержащие) и минеральные соединения, содержащиеся во всех нефтях, являются нежелательными компонентами, поскольку резко ухудшают качество получаемых нефтепродуктов, осложняют переработку (отравляют катализаторы, усиливают коррозию аппаратуры и т.д.) и обусловливают необходимость применения гидрогенизационных процессов.

Азотистые соединения нефти — присутствующие в нефтях органические соединения, содержащие в молекуле помимо С и Н один или более атомов N. Представлены преимущественно высокомолекулярными веществами сложного строения, принадлежащими к асфальтово-смолистому комплексу нефти.

Во всех нефтях в небольших количествах (менее 1 %) содержится азот в виде соединений, обладающих основными или нейтральными свойствами. Большая их часть концентрируется в высококипящих фракциях и остатках перегонки нефти. Азотистые основания могут быть выделены из нефти обработкой слабой серной кислотой. Их количество составляет в среднем 30 - 40% от суммы всех азотистых соединений.

Азотистые соединения нефти

Содержание азота в нефтях редко превышает 1 %. Оно снижается с глубиной залегания нефтей и мало зависит от характера вмещающих их пород. Азотистые соединения сосредоточены в высококипящих фракциях и особенно тяжелых остатках. Обычно азотсодержащие соединения нефти делят на две большие группы: азотистые основания и нейтральные азотистые соединения. Доля азотистых оснований в нефтях колеблется в довольно широких пределах. По данным Камьянова, их содержание в нефтях составляет: США и Ближнего Востока — 25—34 %, Белоруссии—10—40%, Сахалина — 30—48 %. Ферганы— 21—58% от всех азотистых соединений данной нефти.

Азотистые соединения в российских нефтях содержатся в количествах не более 0,52%. В зарубежных нефтях (в Алжирских нефтях) 2,2%.

Они делятся на:

- основные

- кислотные

- нейтральные

Нейтральные сосредоточены в остаточных фракциях, и поэтому они попадают в маслянистые фракции.

Азотистые соединения с основными и нейтральными свойствами составляют до 80% всех органических соединений нефти.

Кислые свойства обнаружены в соединениях, которые называются порферины. Большое количество порферинов встречаются в виде комплексов с металлами (вольфрам, никель, ванадий, медь, железо, камбий) в встречаются в виде комплексов с металлами (вольфрам, никель, ванадий, медь, железо, камбий). Эти вещества термически нестабильны по химической активности.

Азотистые основания сравнительно легко выделяются минеральными кислотами и потому наиболее изучены, В настоящее время в нефтях и их фракциях выделено более 50 индивидуальных азотистых оснований. Это моно-, ди- и триметилпиридины или метилхинолины, а также их производные, где наряду с метильными присутствуют этил-, пропил- и изопропил-, бутил-, циклопентил- и другие заместители. Интересно, что во всех обнаруженных ди-, три- н тетраалкилхинолинах заместители располагаются в положениях 2-, 3-, 4- и 8-, причем в положениях 2- и 3- встречаются только метильные заместители.

Значительно реже представлены гомологи анилина. Например, в дизельной фракции арланской нефти обнаружено 34 % моно- и диметиланилинов.

По степени цикличности азотистые основания являются ароматическими гомологами пиридина, например:

Структуры типа акридина

встречаются редко.

Обнаруженные в калифорнийской нефти тетрациклические производные пиридина были представлены преимущественно 1, 2- и 3,4-бензакридинами:

Кроме чистоароматических гомологов пиридина в нефтях Сахалина найдены производные пиридина и хинолина, конденсированные с циклопентановым кольцом, которое в случае хинолина конденсировано с гетероциклом. Обычно нафтеновый цикл имеет один или два метильных и один длинный алкильный (4—10 атомов С) заместители.

Нейтральные азотсодержащие соединения нефти представлены арилпроизводными пиррола и амидами кислот. Установлено, что основная часть нейтральных азотсодержащих соединений дистиллятных фракций нефти состоит из алкилпроизводных индола

карбазола

бензокарбазола . Убедительных доказательств наличия в нефтях самого пиррола и простейших его алкилзамещенных пока нет.

С повышением температуры кипения нефтяных фракций в них увеличивается содержание нейтральных азотсодержащих соединений и падает содержание основных. В таблице приведены данные М. А. Бестужева по распределению азотсодержащих соединений по фракциям американских нефтей.

Таблица 1. Распределение азотсодержащих соединений по фракциям нефти месторождения Вильмингтона

Фракции Содержание азота, % Содержание во фракции в расчете на общее количество азота, %
пиридиновых и хиноли- новых оснований амидов пирролов? и др. карбазолов и др.
Сырая нефть 0,64 31 5 9 55
300-350 °С

350-400 °С

450-500 °С

Остаток выше 500 °С

0,04

0,15

0,49

1,03

100

53

33

34

0

7

4

2

0

13

12

8

0

27

51

56

* Имеются в виду полициклические молекулы пиррольное кольцо. насыщенные соединения, включающие в состав

В кислотных экстрактах из газойлевых фракций обнаружены соединения, содержащие два атома азота в одной молекуле. Обычно один из них несет основную функцию, а другой нейтрален, например пирроло- или карбазолохинолины:

Интересным типом азотсодержащих соединений являются нефтяные порфирины, довольно подробно изученные в настоящее время. Они содержат в молекуле 4 пиррольных кольца и встречаются в нефти в виде комплексов с ванадилом V02+ или №. Порфириновые комплексы чаще всего присутствуют в нефти в виде мономолекулярных соединений типа

Эти соединения различаются алкильными заместителями R1... R8. Могут встречаться порфирины другого типа, которые на периферии содержат конденсированное с пиррольными ароматическое или алициклическое кольцо.

По строению молекулы порфирины похожи на хлорофиллин — порфириновый комплекс, входящий в состав хлорофилла, что позволяет считать их реликтовыми структурами.

Порфириновые комплексы нефти обладают каталитической активностью. Предполагают, что они играют определенную роль в реакциях диспропорционирования водорода в процессе генезиса нефти.

Порфирины сравнительно легко выделяются из нефти экстракцией полярными растворителями, такими, как ацетонитрил, пиридин, диметилформамид и др.

Еще одним типом азотсодержащих соединений нефти являются амиды кислот и другие производные аминокислот. Эти соединения обнаружены во многих нефтях, однако выделить индивидуальные амиды пока не удалось. Считают, что амиды кислот имеют циклическую структуру, состоящую из ароматического и лактамного колец. Изучение амидов кислот представляет интерес с точки зрения генезиса нефти, так как, зная строение продуктов превращения аминокислот растений и животных, можно более аргументированно представить путь превращения органического вещества живых организмов в нефть.

Промышленного использования азотсодержащие соединения нефти не имеют.

Для количественного определения азота в нефтепродуктах обычно используют различные модификации метода Кьельдаля. Навеску нефтяной фракции обрабатывают избытком концентрированной серной кислоты, и все азотистые соединения переходят в сернокислотный слой, который кипятят в присутствии катализатора. При этом весь азот связывается в сульфат аммония. Раствор нагревают со щелочью, выделяющийся аммиак поглощается титрованным раствором серной кислоты, избыток которой оттитровывают щелочью. Содержание основного азота определяют методом потенциометрического титрования 0,1 N раствором хлорной кислоты (НС1О4) в смешанном растворителе (уксусная кислота -- бензол = 1:1).

Азотистые основания извлекают из нефтей или нефтяных фракций с помощью разбавленной хлороводородной или серной кислот в виде водных растворов солей; растворы обрабатывают щелочами, при этом азотистые основания выделяются в свободном виде. Более полное выделение азотистых оснований достигается при использовании крупнопористых катионитов (КУ-23) в присутствии полярных растворителей (уксусный ангидрид, диметилформамид). Нефтяную фракцию с растворителем многократно пропускают через слой катионита. Азотистые основания сорбируются на его поверхности. Десорбцию азотистых оснований с поверхности катионита проводят с помощью спиртового раствора аммиака или едкого натра.

Нейтральные азотистые соединения извлекают хлорным железом, которое образует комплексные соединения с нейтральными азотистыми веществами:

Выделенные комплексы разлагают щелочами. При этом азотистые соединения выделяются в свободном виде.

Полученные азотистые основания или нейтральные соединения подвергают ректификации для выделения либо индивидуальных соединений, либо концентратов. Далее следует идентификация азотистых соединений физико-химическими методами (масс-спектрометрия, ИК-, УФ-спектроскопия). В последние 10--15 лет для идентификации азотистых соединений в их смесях успешно используется метод хромато-масс-спектрометрии. Иногда используют химические методы идентификации. С этой целью получают кристаллические производные -- пикраты, хлористоводородные соли, хлорплатинаты. Для идентификации азотистых соединений нейтрального характера используют восстановление алюмогидридом лития (LiAlh5). При этом амиды и нитрилы превращаются в амины. Гетероциклические соединения не подвергаются изменениям.

Азотистые соединения используют как дизенфецирующие средства, антисептики, ингибиторы коррозии, антиокислители, они нежелательны, так как вызывают коксо- и газообразование.

Заключение

Азотистые соединения как основные, так и нейтральные - достаточно термически стабильны и не оказывают заметного влияния на эксплуатационные качества нефтепродуктов. Азотистые основания используются как дезинфицирующие средства, ингибиторы коррозии, как сильные растворители, добавки к смазочным маслам и битумам, антиокислители и т.д. Однако в процессах переработки нефтяного сырья проявляют отрицательные свойства - снижают активность катализаторов, вызывают осмоление и потемнение нефтепродуктов. Поэтому промышленного использования азотсодержащие соединения нефти не имеют.

Список использованных источников

  1. Эрих В. Н., Расина М. Г.. Рудина М. Г. «Химия и технология нефти и газа»
  2. Лебедев Н. Н. «Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза»
  3. «Химия нефти и газа» под ред. Проскурянова В. А.
  4. «Химия нефти и газа» под ред. Сюняева З. И.
  5. Лебедев Н.Н. «Теория технологических процессов основного органического и нефтехимического синтеза»

perviydoc.ru

Курсовая работа: Гетероатомные соединения нефти

Гетероатомные соединения, содержание их в нефти и распределение по фракциям. Химические свойства нефтяных кислот. Способность сернистых соединений к гидродесульфированию. Азотистые соединения нефтей. Прибор для пиролитического лампового определения серы. Краткое сожержание материала:

Размещено на

Гетероатомные соединения нефти

Гетероатомные соединения - химические соединения на основе углеводородов любой группы, содержащие один или несколько различных атомов химических элементов - серы, азота, кислорода, хлора и металлов. Соответственно их называют "серосодержащие ГАС", "азотсодержащие ГАС" и т. д.

Содержание их в нефтях и распределение по фракциям различно и является важной характеристикой качества нефти. Общим же является то, что количество ГАС нарастает с увеличением температуры кипения фракции нефти. Так, во фракциях, кипящих выше 450 или 500°С, 80-90% входящих в них соединений составляют ГАС. Кислородные соединения нефти

Содержание кислорода в нефтях невелико (0,1-2%). В нефтях находятся следующие кислородные соединения: нефтяные кислоты и фенолы. Значительное количество кислорода нефти приходится на смолы -- вещества, которые, кроме С, Н и О, содержат N и S.

Нефтяные кислоты находятся в средних фракциях нефтей, выкипающих выше 250°С, в количестве нескольких процентов и представляют собой смесь органических кислот, в которой преобладают алифатические и нафтеновые кислоты.

Нафтеновые кислоты -- кислоты общей формулы СnН2n-1СООН, являются производными нафтеновых углеводородов -- циклопентана и циклогексана, откуда и происходит их название. Установлено, что нафтеновые кислоты в зависимости от типа могут быть, в основном, либо производными циклопентана, либо циклогексана, причем карбоксильная группа, как правило, удалена от ядра на 1-5 атомов углерода. Общий вид формулы, отвечающей структуре моноциклических нафтеновых кислот:

сера нефть гетероатомный соединение

где п = 1-5.

Алифатические (жирные) кислоты представлены в нефтях как кислотами линейного строения, так и изостроения, в том числе изопреноидного строения.

Ароматические кислоты нефтей являются производными бензола и полициклических аренов.

Следует отметить, что состав нефтяных кислот соответствует типу нефти. Так в нефтях типа А преобладают алифатические кислоты; в нефтях типа Б -- нафтеновые.

В высших фракциях нефти могут находиться кислоты, являющиеся производными углеводородов смешанного строения.

Сырые нефтяные кислоты, выделенные из нефти, представляют собой темные маслянистые жидкости с неприятным запахом. Они слабо растворимы в воде. Температура застывания нефтяных кислот зависит от соотношения алифатических и нафтеновых кислот и может быть очень низкой -- около --80°С (в случае, если преобладают в смеси нафтеновые кислоты).

Нефтяные кислоты могут быть превращены в сложные эфиры, амиды, галоидангидриды:

Соли щелочных металлов этих кислот обладают хорошими моющими свойствами (мылонафт). Соли меди и марганца растворимы в углеводородах, дают ярко окрашенные растворы и применяются в качестве катализаторов жидкофазного окисления углеводородов. Водный раствор калиевых солей нафтеновых кислот (40%) используется в качестве ускорителя роста растений.

Сернистые соединения нефтей

Серу в связанном виде нефти содержат от 0,02 до 6% (мас.), она входит в состав от 0,5 до 60% углеводородов нефти, превращая их в серосодержащие ГАС.

По интервалу кипения нефти сера распределяется неравномерно (рис.1): в легких фракциях 80-100 °С ее содержится много, во фракциях 150-220 °С ее количество обычно минимально и далее к концу кипения существенно нарастает.

Рис 1. Распределение серы (qS - содержание серы) по фракциям туймазинской(1) и арланской (2) нефтей

Сера находится в нефтях в виде простого вещества, сероводорода, в органических соединениях и смолистых веществах.

Сера как простое вещество содержится в нефтях в растворенном состоянии. При нагревании нефти (в процессе перегонки) сера частично реагирует с углеводородами (легче с ароматическими):

2RH + 2S > R-S-R + h3S.

Сероводород. Простейшим соединением является сероводород (h3S), который к серосодержащим ГАС относить не принято, но который является важным как соединение, сопутствующее технологии переработки нефти

В природных нефтях сероводород присутствует в небольших количествах [0,01-0,03% (мас.)] в растворенном состоянии. Основное его количество уходит с попутным газом, добываемым вместе с нефтью.

При переработке сернистых нефтей за счет термокаталитических реакций деструкции или конверсии других групп серосодержащих ГАС образуется в больших количествах сероводород, который выделяют из газов и направляют на производство серы.

Сера и сероводород вызывают коррозию металлов, кроме того, сероводород очень токсичен.

Основная масса серы входит в состав органических сернистых соединений и в состав смолисто-асфальтеновых веществ. В нефтях найдены меркаптаны R--SH, сульфиды R--S--R, дисульфиды R -- S--S--R, производные тиофена, тиофана и тиациклогексана. В настоящее время насчитывается свыше 200 различных сернистых соединений, найденных и идентифицированных в нефтях.

Тиолы (меркаптаны), содержащие от 1 до 9 атомов углерода (в общей сложности более 40), выделены из бензиновых фракций нефтей (в основном, алифатические). Следует отметить, что содержание меркаптановой серы в нефтях составляет 0,1 -- 15% от общего содержания серы (хотя есть и исключения, где эта доля достигает 60-70%, например в марковской нефти и оренбургском газоконденсате). Меркаптаны в бензиновых фракциях нефтей преобладают над другими сернистыми соединениями. С повышением температуры кипения фракций их содержание быстро уменьшается.

Повышенным содержанием меркаптанов во фракциях до 200°С отличается одна из новых и перспективных нефтей - тенгизская (общей серы 0,8%, меркаптановой 0,1%).

Одним из характерных для меркаптанов свойств является их коррозионная активность, в связи с чем в таких массовых топливах, как авиационные керосины и дизельные топлива, содержание меркаптановой серы ограничивается (не более 0,001-0,005 и 0,01% (мас.) соответственно).

Их также отличает очень сильный и неприятный запах, ощущаемый уже при концентрациях 1*10-7%. Это их свойство используется в газовых хозяйствах, где они применяются в качестве одорантов (этилмеркаптан) с целью обнаружения утечки бытового газа.

Меркаптаны в повышенных концентрациях токсичны, вызывают слезотечение, головокружение.

По своим химическим свойствам меркаптаны напоминают спирты, но атом водорода в группе SH более подвижен, поэтому меркаптаны реагируют легко с основаниями и даже с оксидами металлов, в частности с оксидом ртути:

2R-SH + HgO > (RS)2Hg + Н2О (тиолят ртути- меркаптид)

Отсюда их название -- меркаптаны (mercurium captans -- связывающий ртуть).

Кроме этого тиолы извлекают из нефтяных фракций действием водных растворов моноэтаноламина; в аналитических целях возможно использование солей некоторых металлов (нитрат серебра, плюмбит натрия).

R-S - Н + NaОН > R-S - Na + Н2О

Меркаптаны, содержащиеся в бензинах, окислением воздухом в присутствии катализаторов (Сu2С12) (в мягких условиях: 25оС) превращаются в дисульфиды (облагораживание бензинов):

R-S -( Н +1/2 О2 + H-)S-R > R-S-S-R + Н2О

Окисление меркаптанов азотной кислотой приводит к сульфокислотам:

R-SH > R-SО2-OH.

При термическом разложении меркаптана разрывается связь С -- S. Под действием водорода при повышенных давлениях и температурах в присутствии катализаторов происходит отщепление h3S (гидроочистка):

Сульфиды (тиоэфиры) наиболее распространены в бензиновых и в средних фракциях нефти, где они составляют 50-80% от суммы сернистых соединений. Сульфиды нефтей подразделяются на алифатические (диалкилсульфиды) и алициклические, содержащие атом серы в цикле (тиацикланы). Последние преобладают в средних фракциях нефти. Из бензиновых фракций нефтей выделено и идентифицировано более 50 индивидуальных диалкилсульфидов. Диалкилсульфиды - нейтральные вещества. Однако в присутствии сильных

В аналитических целях для удаления сульфидов из фракций нефти используют их способность образовывать комплексы с различными акцепторами электронов: BF3, Hg(NO3)2, A1C13, Hg(OOCCh4)2, TiCl2, SnCl2, AgNO3

Эти комплексы можно разложить водным раствором аммиака и выделить сульфиды.

Термическое разложение сульфидов приводит к образованию сероводорода и углеводородов:

Ch4-Ch3-S-Ch3-Ch4

2СН2=СН2.

Дисульфиды R-S-S-- R' находятся в нефтях в небольшом количестве во фракциях до 300°С. На них приходится 7--15% всей серы. Восстановление дисульфидов водородом в момент выделения (Zn + уксусная кислота) приводит к образованию меркаптанов:

Тиацикланы. Это соединения, молекулы которых содержат пяти- и шестичленные циклы с атомом серы в цикле, причем пятичленные тиацикланы (тиофаны) преобладают над шестичленными (тиациклогексаны). Обычно тиацикланы содержат алкильные заместители и конденсированные нафтеновые и ароматические кольца.

Например:

алкилтиофан

Тиофены -- это гетероциклические сернистые соединения, производные тиофена:

Так же как и в случае тиофанов, молекулы тиофенов, найденных в нефтях, содержат алкильные группы и конденсированные нафтеновые и ароматические кольца:

www.tnu.in.ua

Реферат: Состав нефти

Наиболее распространенные кислородсодержащие соединения нефти: кислоты и фенолы. Структурно-групповой анализ керосиновых и масляных фракций. Изучение смолисто-асфальтеновых веществ. Определение индивидуального состава нефтепродуктов и содержания азота. Краткое сожержание материала:

Размещено на

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТАВ НЕФТИ

1.1 Кислород

1.2 Сера

1.3 Азот

1.4 Алканы

1.5 Арены

1.6 Нафтены

1.7 Смолисто-асфальтеновые (САВ)

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОГО СОСТАВА НЕФТЕПРОДУКТОВ

ВВЕДЕНИЕ

Для правильного выбора метода переработки нефти, составления материальных балансов некоторых процессов необходимо знать элементарный состав нефти и нефтепродуктов.

Основную часть нефти и нефтепродуктов составляют углерод (83-87%) и водород (12-14%). Их содержание, иногда и соотношение, полезно знать для расчетов некоторых процессов. Например, теплота сгорания котельных топлив является важным показателем, от которого зависит расход топлива. Теплота сгорания зависит от элементного состава топлив. Высокая теплота сгорания жидких топлив объясняется высоким содержанием в них водорода и углерода и малой зольностью. Входящие в состав топлива кислород, азот, влага и негорючие минеральные вещества являются балластом.

Процентное отношение массового содержания водорода к содержанию углерода (100Н\С) показывает сколько необходимо добавить водорода к сырью в процессе гидрокрекинга, чтобы получить желаемые продукты. Отношение 100 Н/С в бензине равно 17-18, в нефти 13-15, в тяжелых фракциях 9-12. Данные элементного состава и структурно-группового состава узких фракций масел и тяжелых остатков, из которых выделение индивидуальных соединений невозможно, позволяет значительно расширить представления о структуре веществ, входящих в эти фракции, и построить модель их "средней" молекулы.

Элементный анализ на углерод и водород основан на безостаточном сжигании органической массы нефтепродукта в быстром токе кислорода до диоксида углерода и воды. Последние улавливают, и по их количеству рассчитывают содержание указанных элементов. Во всех нефтях наряду с углеводородами имеется значительное количество соединений, включающих такие гетероатомы, как сера, азот и кислород. Содержание этих элементов зависит от возраста и происхождения нефти.

1. СОСТАВ НЕФТИ

1.1 Кислород

Кислорода в нефти содержится от 0,05 до 3,6%, а содержание азота не превышает 1,7%.

Распределение гетероатомов по фракциям нефти неравномерно. Обычно большая их часть сосредоточена в тяжелых фракциях и особенно в смолистой ее части.

Кислородсодержащие соединения в отечественных нефтях редко составляют больше 10%. Эти компоненты нефти представлены кислотами, эфирами, фенолами и др. Содержание кислорода в нефтяных фракциях возрастает с повышением их температуры кипения, причем до 90-95% кислорода приходится на смолы и асфальтены.

Наиболее распространенными кислородсодержащими соединениями нефти являются кислоты и фенолы, которые обладают кислыми свойствами и могут быть выделены из нефти или ее фракций щелочью. Их суммарное количество обычно оценивают кислотным числом (количество мг КОН, пошедшего на титрование 1 г нефтепродукта). Содержание веществ с кислыми свойствами также, как и всех кислородсодержащих соединений, убывает с возрастом и глубиной нефтяных залежей.

Процентное содержание кислорода чаще всего определяют по разности между ста и суммарным содержанием всех остальных элементов в процентах. Это неточный метод, так как на его результатах сказываются погрешности определения всех остальных элементов.

Имеются прямые методы определения кислорода, например, гравиметрический метод пиролиза нефтепродуктов в токе инертного газа в присутствии платинированного графита и оксида меди. О содержании кислорода судят по массе выделившегося СО2.

1.2 Сера

Сера может составлять от 0,2 до 7,0%, что отвечает содержанию сернистых соединений ~ 0,2-7,0%. . является наиболее распространенным гетероэлементом в нефтях и нефтепродуктах. Содержание ее в нефти колеблется от сотых долей процента до 14% (нефтепроявление Роузл Пойнт, США). В последнем случае почти все соединения нефти являются серосодержащими.

Как и кислородсодержащие соединения нефти, серосодержащие неравномерно распределены по ее фракциям. Обычно их содержание увеличивается с повышением температуры кипения. Однако в отличие от других гетероэлементов, содержащихся в основном в асфальто-смолистой части нефти, сера присутствует в значительных количествах в дистиллятных фракциях.

В нефтях сера встречается в виде растворенной элементарной серы, сероводорода, меркаптанов, сульфидов, дисульфидов и производных тиофена, а также в виде сложных соединений, содержащих одновременно атомы серы, кислорода и азота в различных сочетаниях.

Серосодержащие соединения наиболее вредны как при переработке, так и при использовании нефтепродуктов. Они отрицательно влияют на многие эксплуатационные свойства нефтепродуктов. У автомобильных бензинов снижается приемистость к ТЭС, стабильность, способность к нагарообразованию, коррозионную агрессивность. При сгорании сернистых соединений выделяются SO2 и SО3, образующие с водой коррозионно-агрессивные сернистую и серную кислоты. Серный ангидрид (SО3) сильнее, чем SО2 влияет на нагарообразование, износ и коррозию в двигателе, а также на качество масла, При наличии SО3 в продуктах сгорания повышается точка росы и тем самым облегчается конденсация Н2SO4 на стенках гильз цилиндров и усиливается коррозия. При воздействии на масло Н2SО4 образуются смолистые продукты, образующие затем нагар, обладающий в результате повышенного содержания серы большой плотностью и абразивностью и способствующий износу двигателя.

Сернистые соединения могут вызвать временное обратимое отравление. Вместе с тем, при длительном воздействии сернистых соединений, отравление зачастую бывает необратимым. Отравление сернистыми соединениями избирательно ведет к падению активности катализатора лишь в отношении реакций ароматизации углеводородов. При этом возрастает расщепляющее действие катализатора. Снижение скорости реакции ароматизации, с одной стороны, и усиление реакций распада, с другой, вызывает нарушение селективности процесса, ослабление гидрирующей функции катализатора ведет за собой также более быстрое закоксовывание катализатора. Наиболее чувствительны к действию сернистых соединений полиметаллические ренийсодержащие катализаторы.

1.3 Азот

Содержание азота в нефти редко превышает 1%. Оно снижается с глубиной залегания нефти. Азотистые соединения сосредоточены в высококипящих фракциях нефти, и особенно в тяжелых остатках. Обычно азотсодержащие соединения делят на две большие группы: азотистые основания и нейтральные азотистые соединения.

Азотистые основания сравнительно легко выделяются минеральными кислотами и поэтому наиболее изучены.

Нейтральные азотистые соединения нефти представлены арилпроизводными пиррола и амидами кислот. С увеличением температуры кипения нефтяных фракций увеличивается содержание в них нейтральных азотистых соединений и падает содержание основных.

Интересным типом азотсодержащих соединений являются нефтяные порфирины. Они содержат в молекуле 4 пиррольных кольца и встречаются в виде комплексов с ванадилом VО+2 или никелем. Порфириновые комплексы чаще всего присутствуют в нефти в виде мономолекулярных соединений. Эти соединения различаются алкильными заместителями. Могут встречаться порфирины, которые на перифирии содержат конденсированные с пиррольными ароматическое или ароматическое кольцо.

Порфириновые комплексы нефти обладают каталитической активностью. Предполагают, что они играют определенную роль в реакциях диспропорционирования водорода в процессах генезиса нефти.

Азотсодержащие соединения являются сильнейшим ядом для катализаторов процесса гидрокрекинга. Считают, что высокомолекулярные азотистые соединения прочно адсорбируются на кислотных центрах, блокируя их и понижая тем самым расщепляющую способность.

Содержание азота определяют методом Дюма или методом Кьельдаля. Метод Дюма заключается в окислении нефтепродукта твердым окислителем - оксид меди (I) - в токе диоксида углерода. Образовавшиеся в процессе окисления оксиды азота восстанавливаются медью до азота, который улавливают после поглощения СО2, и по его объему определяют количество азота в нефтепродукте. По методу Кьельдаля нефтепродукт окисляют концентрированной серной кислотой. Из образовавшегося сульфата аммония азот выделяют при обработке щелочью в виде аммиака, который улавливают титрованием раствором кислоты.

К минеральным компонентам нефти относятся содержащиеся в нефти соли, образованные металлами и кислотами, металлические комплексы, а также коллоидно-диспергированные минеральные вещества. Элементы, входящие в состав этих веществ. Часто называют микроэлементами, их содержание колеблется от 10-8 до 10-2 %.

В состав нефти входят многие металлы, в том числе щелочные и щелочноземельные, металлы подгруппы меди, цинка, бора, ванадия, а также типичные неметаллы.

Внутримолекулярные комплексы относительно хорошо изучены на примере порфириновых комплексов ванадила и никеля. Кроме порфириновых в нефтях обнаружены псевдопорфириновые и другие более сложные внутримолекулярные компле...

www.tnu.in.ua