Тема 6. циклоАлканы нефти. Циклоалканы содержатся в нефти


это... Циклоалканы: получение, формула, химические и физические свойства

Циклоалканы - это углеводороды, которые в своем составе имеют замкнутые структуры. Рассмотрим особенности данных соединений, их области применения.

циклоалканы это

Особенности класса

Что собой представляют циклоалканы? Формула класса Cnh3n свидетельствует о недостатке атомов водорода. Подобная ситуация предполагает два развития сценария. Либо в структуре должна присутствовать двойная связь, либо в молекуле содержится замкнутая структура. Какое строение имеют циклоалканы? Формула их соответствует второму случаю, то есть наличию в молекуле замкнутой структуры. Именно специфика строения обуславливает особенности физических и химических свойств данного класса углеводородов.

Сколько различных циклоалканов соответствует составу С4Н8? Чтобы найти ответ на этот вопрос, необходимо проанализировать те виды изомерии, которые характерны для циклоалканов. Два изомера с таким качественным и количественным составом могут иметь циклическое строение: циклобутан, метилциклопропан. Подобный вариант называют изомерией боковой цепи.

Так как циклоалканы - это межклассовые изомеры непредельных олефинов, можно рассмотреть формулы веществ, в составе которых есть двойная связь. В таком виде могут существовать две структуры: бутен-1 и бутен-2. Отвечая на вопрос о том, сколько различных циклоалканов может существовать для предложенной формулы, необходимо рассмотреть не только циклоалканы, но и алкены. Только в этом случае можно будет представить правильный ответ.

Итак, циклоалканы - это углеводороды, которые имеют как минимум два вида изомерии.

циклоалканы формула

Особенности номенклатуры

Названия конкретных углеводородов циклического состава дают в полном соответствии с международной номенклатурой. Для основы используют количество углеродов в замкнутой цепи. Далее, учитывают атомы, имеющиеся в боковой цепи. Например, метилциклопропан. Циклоалканы - это соединения, в которых атомы углерода находятся в sp3 гибридном состоянии, аналогично предельным углеводородам. Подобная особенность определяет основные способы получения и характерные свойства данного класса.

Варианты получения циклоалканов

Как можно получить циклоалканы? Примеры основных реакций свидетельствуют о том, что есть несколько вариантов их образования. Например, циклогексан образуется путем гидрирования ароматического бензола. Соединения с тремя, четырьмя атомами углерода в цикле можно получить путем отщепления галогенов из молекул дигалогенпроизводных алканов. Также циклоалканы получают при пиролизе солей дикарбоновых органических кислот. Нагревание без присутствия воздуха приводит к образованию циклопентана и циклогексана.

сколько различных циклоалканов

Химические свойства

По химическим свойствам нафтены схожи с предельными углеводородами. Для них свойственны реакции с галогенами по типу замещения. Кроме того, представители нафтенов вступают в химическое взаимодействие с азотной кислотой. Циклоалканы устойчивы к концентрированной серной кислоте. С хлорсерной кислотой и олеумом реакция также возможна: в итоге образуется оксид серы (4).

Нафтены, имеющие в молекулах по 5 и 6 атомов углерода, считаются химически стойкими соединениями. Но при воздействии на них бромидом или хлоридом алюминия, происходит их изомеризация, сопровождающаяся сужением либо расширением исходного цикла.

Изомеризация

Например, в процессе изомеризации, циклогексан образует метилциклопентан. В нефти были обнаружены разнообразные производные циклопентана и циклогексана, остальные представители нафтенов в ней практически отсутствуют.

Отличительными особенностями средних циклов считают способность образовывать такие конформации, в которых некоторые углеродные атомы направлены не наружу, а внутрь цикла. Подобные связи именуют интранулярными, а те, что находятся внутри кольца, именуют экстранулярными связями.

Например, для циклодекана в максимально выгодной конформации предполагается шесть интранулярных и четырнадцать экстранулярных водородных атомов. Это подразумевает неравноценность группировок СН2, что отражается на повышении энергии связи, способствует улучшению химических свойств данного соединения.

Для углеводородов, обладающих от 12 и более углеродными атомами, характерна конформационная подвижность. Так как по связи С-С возможно свободное вращение, для подобных соединений не предполагается существования транс- и цис-форм.

Цикланы (нафтены) могут содержаться с природной нефти в пределах от 25 до 75 процентов. Количественное содержание их зависит от утяжеления фракции. В масляных фракциях, которые имеют высокие температуры кипения, происходит повышение количества ароматических структур. Особенно много нафтенов выявлено в эмбенских и бакинских нефтях.

В количественном соотношении показатели составляют до 80 процентов. Выявлена зависимость между типами нефти и распределением циклоалканов по фракциям. Менее термодинамически стойкими считают моноциклические углеводороды, которые обладают длинной боковой алкильной цепочкой. Распределение Cnh3n по типам структур напрямую связано с температурами, используемыми при перегонке нефти.

Например, моноциклические нафтены не обнаруживаются при диапазоне температур 300-350 градусов по Цельсию, а бициклические соединения пропадают при превышении показателя температур в 400 градусов по Цельсию.алканы и циклоалканы

Характеристика циклопропана

С3Н6 является простейшим представителем нафтенов. Это газообразное вещество, имеющее незначительную растворимость в воде. Среди основных химических свойств, характерных для данного органического соединения, выделим каталитическое гидрирование. Продуктом такого взаимодействия будет предельный углеводород пропан. Кроме того, циклопропан, аналогично иным углеводородам, взаимодействует с кислородом воздуха, образуя углекислый газ, пары воды, достаточное количество энергии.

применение циклоалканов

Особенности представителей данного класса

Если сравнивать температуры кипения представителей класса циклоалканов с показателями для алканов, имеющих аналогичное число углеродных атомов, то они будут немного выше. Причина заключается в циклическом строении данного класса. Плотность нафтенов больше показателя для алканов, но немного уступает аренам.

Чтобы понять, сколько различных циклоалканов соответствуют одной формуле, необходимо составить варианты изомеров не только циклического вида, но и с прямым скелетом, в составе которго есть двойная связь. При присутствии в молекуле заместителей в виде углеводородных радикалов, происходит снижение температуры плавления циклоалкана.

Если проанализировать физические и химические свойства данного класса углеводородов, можно выполнить условное подразделение веществ на соединения с малыми циклами (три-четыре), стандартными (пять, шесть, семь), средними (от восьми до двенадцати), а также с большими циклами (от двенадцати углеродов). сколько различных циклоалканов соответствуют

Сферы использования

Поговорим о том, каково основное применение циклоалканов. Нафтены применяют в медицине. Например, циклопропан является наркотическим препаратом. Циклопентан считается хорошим растворителем, он востребован в органическом синтезе. Циклогексан необходим в химической реакции синтеза нейлона, капрона (получении полиамидных волокон), кроме того, он востребован для получения бензена. Насыщенные алканы и циклоалканы обладают незначительной реакционной способностью. Объяснить данный факт можно незначительной полярностью связи С-С. Помимо этого, существенное количество циклоалканов применяется в химической промышленности.

циклоалканы примеры

Заключение

Смеси нафтенов и отдельные углеводороды применяют для изготовления смазочных средств. Представители данного класса углеводородов способны улучшать эксплуатационные характеристики дизельного топлива. Например, добавка циклоалканов существенно повышает октановое число, повышает вязкость, увеличивает теплоту сгорания двигателя. Именно поэтому циклоалканы не выделяют из продуктов нефтепереработки, а оставляют в составе бензиновой фракции.

Концентраты нафтенов применяют в виде органических растворителей. Циклоалканы со средними значениями молекулярных масс востребованы в производстве синтетических моющих средств. Достаточное количество нафтенов идет и в качестве топлива, так как при их сгорании выделяется немалое количество тепла.

fb.ru

Циклоалканы содержание в нефтях - Справочник химика 21

    Основной источник получения циклогексана—нефть. Главный метод — гидрирование бензола (95% общего объема производства), остальное количество циклогексана выделяют из бензиновых фракций нефтей, богатых циклоалканами. Гидрирование бензола позволяет получать наиболее чистый циклогексан (99,9 %). Для выделения циклогексана из нефтепродуктов получают узкие фракции нефти, обогащенные углеводородами Се и содержащие 10—14 % циклогексана. Затем производят четкую ректификацию на фракции, являющиеся концентратами с содержанием до 85 % циклогексана. При использовании дополнительных промежуточных стадий каталитического превращения аренов возможно получение фракций с содержанием 99 % циклогексана. [c.327]     Углеводороды являются важнейшей составной частью любой нефти. И хотя содержание их в различных нефтях далеко не одинаково от 30—40 до 100% (в газовых конденсатах), все же в среднем до 70 мас.% всех нефтей составляют углеводороды. История развития такой научной дисциплины, как химия нефти,— это фактически история развития химии углеводородов. Начало исследований по химии нефти было положено известным немецким химиком К. Шор-леммером, обнаружившим в нефтях Пенсильвании (США) и-бутан, к-пентан и к-гексан. Успех работы во многом был связан с тем, что ранее Шорлеммер выполнял работы по синтезу нормальных алканов в лаборатории своего учителя А. Вюрца. Спустя 20—25 лет русский химик В. В. Марковников, исследуя отечественные (бакинские) нефти, пришел к выводу о том, что основными углеводородами в этих нефтях являются уже не алифатические, а циклические — насыщенные углеводороды ряда циклоиентана и циклогексана, названные им нафтенами. И здесь Марковникову помогли его более ранние работы по синтезу и исследованию свойств циклоалканов, выполненные в лаборатории А. М. Бутлерова. Таким образом, еще в конце прошлого столетия были заложены методологические осно вы химии нефти, т. е. синтез модельных углеводородов с последующим нахождением их в нефтях. Тогда же были сформулированы и первые представления о химической классификации нефтей, предполагающей деление нефтей на два основных класса парафиновый и нафтеновый. [c.7]

    Содержание циклоалканов в различны нефтях, в % (масс.) [c.123]

    Арены (ароматические углеводороды) содержатся в нефтях, как правило, в меньших количествах по сравнению с алканами и циклоалканами. Общее содержание этих углеводородов в различных нефтях колеблется в достаточно широких пределах, составляя в среднем 10—20% (масс.). В ароматических нефтях, например чусовской, оно может достигать 35% (масс.) и более. Наиболее богаты аренами молодые кайнозойские нефти. [c.147]

    В настоящее время трудно дать оценку количественного содержания стеринов и терпенов в нефти. Количественное распределение циклоалканов по группам приведено в табл. 7.11. [c.134]

    Содержание циклоалканов в нефтях колеблется от 25 до 75 %. Они представлены гомологами циклопентана и циклогексана. Высококипящие части нефти содержат также многокольчатые циклоалканы ( в основном би- и трициклические). Циклоалканы с длинной боковой алкильной фуп-пой термодинамически менее устойчивы, чем замещенные двумя и тремя [c.11]

    Содержание циклоалканов и их распределение по фракциям зависят от типа нефти (табл. 7.1). [c.122]

    Нефти содержат от 25 до 75 % (масс.) циклоалканов. Содержание и распределение структур циклоалканов гга фракциям определяется типом нефти. [c.39]

    Для нафтеновых нефтей характерно высокое (до 60 % и более) содержание циклоалканов во всех фракциях. Они содержат минимальное количество твердых парафинов, смол и асфальтенов. К нафтеновым относятся нефти, добываемые в Баку (Балаханская и (Сураханская) и на Эмбе (Доссорская и Макатская) и др. [c.88]

    Общая концентрация циклоалканов в нефтях тина несколько меньше концентрации алканов. Циклоалканы в основном представлены MOHO- и бициклическими соединениями, причем содержание моноциклоалканов ча]оа е равно или больше содержания бицикланов. Нефти этого типа наиболее распространены в природе и встречаются во всех нефтегазоносных бассейнах Советского Союза, в отложениях любого геологического возраста, чаще всего на глубине свыше 1500 м. По классификации А. А. Карцева, они относятся к палео-тинным нефтям. Нефти типа А — это основные высокодебитные промышленные нефти. Эти нефтеносные месторождения, такие, так, например, Ромашкино, Самотлор, обычно представлены нефтями этого типа. Благодаря большой распространенности нефтей тина А этот тип, конечно, не может быть описан одним видом нефти, хроматограмма которого приведена на рис. 1. На этом рисунке изображен лишь наиболее часто встречающийся подтип нефти А с достаточно равномерным распределением нормальных алканов. Однако существуют и другие подтипы. Первый из них характеризуется тем, что концентрация нормальных алканов выше jo значительно более низкая (как, впрочем, и количество фракций, выкипающих выше 350 С). Этот тип может быть назван катагенно преобразованным (часто встречается в виде первичных газовых конденсатов). Для другого подтипа нефтей А , напротив, характерны уже высокие концентрации нормальных алканов выше Сго и весьма низкие концентрации изопреноидных алканов. Этот подтип может быть назван парафинистым. Типичная хроматограмма высокопарафинистой нефти приведена на рис. 5. [c.21]

    Алканы и циклоалканы (парафины и нафтены). Общее содержание алканов и циклоалканов в нефтях равно 25-40%, в некоторых нефтях — до 70%. Из нефтей России и стран СНГ наиболее парафинистыми являются нефти, добываемые в Казахстане на полуострове Мангышлак, грозненская и озексуатская парафинистая, С повышением средней молекулярной массы фракций нефти содержание алканов в них уменьшается. В бензиновой и средних дистиллятных фракциях содержатся жидкие алканы, в тяжелых фракциях и остатке — твердые парафины с числом углеродных атомов 16 и выше. В составе алканов нефти наиболее широко представлены соединения нормального строения и монометилзамещен-ные с различным положением метильной группы в цепи. [c.42]

    Нефти типа А соответствуют нефтям парафинового и наф-тено-парафинового основания. Содержание суммы алканов во фракции 200—430 С 15—60 %. Для этого типа характерно высокое содержание н-алканов (5—25 % на исследуемую фракцию). Общее содержание циклоалканов в нефтях типа А несколько меньше, чем алканов. Циклоалканы в основном представлены MOHO- и бициклическими соединениями, причем содержание моноциклоалканов часто равно или больше содержания бицикланов. Нефти этого типа наиболее распространены в природе и встречаются во всех нефтегазоносных бассейнах в отложениях любого геологического возраста, чаще всего на глубине более 1500 м (Ромашкино, Самотлор). [c.34]

    СОДЕРЖАНИЕ ЦИКЛОАЛКАНОВ В НЕФТЯХ [c.187]

    В исходных нефтяных фракциях содержание ароматических углеводородов, как правило, невелико. Сырье представляет собой смесь преимущественно парафиновых и циклоалкановых углеводородов. Поэтому в основу производства ароматических углеводородов из нефти положены химические превращения углеводородов дегидрирование и дегидроизомеризация циклоалканов и дегидроциклизация парафинов. Указанные процессы термодинамически выгодны при высоких температурах и реализуются в присутствии катализаторов (каталитический риформинг) либо в некаталитических процессах (пиролиз, термический риформинг). [c.149]

    Наиболее богаты циклоалканами Бакинские и Эмбен — ские нефти — 40 — 60 %, а в отдельных фракциях до 60 — 80 % масс, на нефть. Нефть восточных районов характеризуется значительно меньшим их содержанием. [c.64]

    Нефти тнаа соответствуют нефтям парафино-нафтенового и особенно нафтенового оснований. Среди насыщенных углеводородов преобладают циклоалканы, содержание которых изменяется от 60 до 75%. Среди циклоалканов, как правило, преобладают moho-, би- и трициклические углеводороды. Алкановые же углеводороды, содержание которых колеблется в пределах 5—30%, представлены главным образом только разветвленными структурами. Небольшое количество нормальных алканов найдено только с помощью молекулярных сит или путем термической диффузии. На хроматограммах нефтей пики нормальных алканов не проявляются, так как их суммарная концентрация не превышает десятых долей процента. Концентрация изопреноидов 0,5—6% на фракцию 200—430° С. [c.25]

    Нефти Б соответствуют нефтям мегано-нафтенового и нафтенового оснований н встречаются чаще, чем нефти типа A . Распределение изопреноидных углеводородов в значительной части нефтей Б подобно нх распределению в нефтях типа Л и А , хотя нередко встречаются нефти с более низким содержаь нем пристана и фитана. Для нефтей Б характерно полное отсутствие на хроматограммах пиков реликтовых алкаиов. Нефти эти отличаются максимальным содержанием циклоалканов и являются нефтями нафтенового или иафтеио-ароматического основания. [c.109]

    Циклоалканы присутствуют во в ех фракциях. Их содержание обычно растет по мере утяжеления фракций, и только в наиболее высококипящих масляных фракциях оно падает за счет увеличения количества ароматических структур. Особенно богаты циклоалканами бакинские и эмбенские нсфтн — 40—60% (масс.) в расчете на нефть, а в отдельных фракциях до 60—80% (масс.). В нефтях восточных районов СССР их знгчительно меньше. [c.122]

    Арены, или ароматические углеводороды, в нефтях представлены различными гомологическими рядами, которые соответствуют моноциклическим углеводородам ряда бензола, бицикличес-ким ряда нафталина, три- и тетрациклическим углеводородам. В большинстве случаев арены по содержанию в нефти уступают алканам и циклоалканам. [c.30]

    Окислением циклоалканов средней фракции балаханской нефти получены нефтяные кислоты, по качеству не уступавшие товарным продуктам — мылонафту, асидолу и асидолу-мылонафту, получаемым выщелачиванием кислот из нефтей и нефтепродуктов [72J. Исходным сырьем являлась фракция концентрата циклоалканов 250—350 °С с содержанием 23 % циклогексанов и 77 %цик-лопентанов с боковыми цепями Се—С15. Окисление проводилось на пилотной установке при 140 °С с постепенным снижением нагрева до 110°С со скоростью 5°С/ч в присутствии 2 % нафтенатов марганца и калия в расчете на массу сырья, с удельным расходом воздуха 0,9 мУ(кг-ч) в течение 4,5 ч. Нафтенат калия ингибировал окисленпе циклоалканов в гидроксикислоты. Выход нафтеновых кислот 16 %, гидроксикислот — 2 %. [c.219]

    Как видно из данных табл. 7.2, несмотря на то, что рассмотренные нефти различны по содержанию легких компонентов гг групповому составу, закономерности и распределении изомеров циклоалканов ряда циклопентана и циклогексана во всех нефтях достаточно близки. В настоящее время имеются данные о распределении циклоалканов С —Сд во многих нефтях как различных месторождений СССР, так и зарубежн з Х. Во всех исследованных нефтях распределение циклических углеводородов сохраняется примерно таким же, как в приведенных зыше примерах, [c.125]

    Состав циклоалканов ряда циклогексана приведен в табл. 7.5. Из нее видно,что количество циклогексана изменяется в широких пределах —от 1% (масс.) в бакинсь ой нефти Грязевой Сопки до 18% (масс.) в сургутской нефти — и значительно превышает содержание циклопентана. Содержание 1 1етилциклогексана, имеющего меньшую свободную энергию по сравнению с циклогексаном, превышает содержание циклогексана н 2—6 раз. Для ряда нефтей (эхабинская, паромайская, сургутская, грозненская) метилциклогексан является основным компонентом [36,5—50% (масс.)]. Во фракции н. к, — 125°С обнаружены в довольно зпачитель юм количестве алкилциклогексаны Сд. Меньше всего их содержится в грозненской парафинистой нефти [35% (масс.)], в то время как в бакинских нефтях (Грязевая Солка и Нефтяные Камни) эти соединения доминируют [93—94% (масс.) в расчете на фракцию].  [c.126]

    И ) габл. 7.7, видно, что природа нефти не оказывает существенного влияния на соотношение стерзоизомеров, определяемое 1 лавным образом факторами термоди -1амической устойчивости, однако аномально высокое содержание некоторых циклоалканов (метилциклогексан, этилциклогексан), превыщающее равновесное, вероятно, тесно связано с происхождением нефти, с генезисом исходного нефтематеринского вещества. [c.129]

    Химия полициклических циклоалканов усиленно развивается только в последние годы. В ранних работах было установлено, что количественное содержание их в нефтях колеблется в широком интервале. [c.130]

    Нефтяные системы состоят из низко- и высокомолекулярных углеводородных и неуглеводородных соединений. Углеводородными компонентами нефтяных систем являются в основном представители трех классов соединений алканов, циклоалканов и аренов, а также значительное количество углеводородов смешанного гибридного строения. Алкены н алкадиены в природных нефтяных системах обычно не встречаются, однако могут содержаться в продуктах переработки нефти. Неуглеводородные соединения нефти представлены главным образом смолами и асфальтенами. Элементный состав нефтяных систем колеблется в широких пределах. Так, для природных нефтей массовое содержание основных элементов углерода С, водорода Н и гетероатомов серы 5, азота N и кислорода О составляет С—83— 87, Н—12—14, 5— 0,001—8, N — 0,02—1,7, 0—0,05—3,6%. В значительно меньших количествах в нефтях присутствуют и многие другие элементы. В табл. 4 помеш.ены встречающиеся в нефтях углеводороды и гетеросоединения. [c.21]

    По суммарному содержанию циклоалканы во многих нефтях преобладают над остальными классами углеводородов их содержание в нефтях колеблется от 25 до 75% (мае.). Циклоалканы присутствуют во всех нефтяных фракциях. Обычно их содержание растет по мере утяжеления фракций. Исключение составляют лишь высококипящие масляные фракции, в которых содержание циклоалканов падает за счет увеличения количества ароматических структур. [c.28]

    Априорно принято, что не существует нефтей, в которых бы полностью отсутствовал какой-либо класс углеводородов, а нефтяные дистилляты полностью состояли бы из акланов, циклоалканов и аренов, т. е. (7ме-Ь кп + 9аг = ЮО. Приняты следующие интервалы изменения содержания углеводородов каждого класса (ф)  [c.12]

    При исследованиях группового углеводородного состава бензиновых фракций советских нефтей по единой унифицированной методике использовался так называемый комбинированный способ [145, 146]. При этом определяют критические температуры растворения (КТР) исходных и деароматизированных фракций в анилине. Арены удаляют жидкостной адсорбционной хроматографией -на силикагеле. КТР алканов, циклоалканов и аренов в анилине существенно различаются, на чем и основано определение содержания этих групп углеводородов в стандартных бензиновых фракциях н. к.— 60, 60—95, 95—122, 122—150 и 150—200 С. [c.127]

    ТАБЛИЦА 63. Содержание циклоалканов во фракции 360—410 °С оренбургской нефти [c.212]

    Как видно из таблицы, среди углеводородов исследованной фракции в наибольших количествах содержатся моноциклические структуры, составляющие до 1/3 от общего содержания циклоалканов во фракции. Таким образом, и в легких, и в средних, и в тяжелых фракциях нефти моноциклоалканы содержатся в значительных количествах наряду с закономерным возрастанием в высококипящих фракциях многокольчатых структур. [c.212]

    Высоким содержанием циклоалканов и гибридных циклоалкано-аренов отличается нафталанская нефть, известная своими целебными свойствами [129]. Так, алкилбензолы фракции н. к.— 450°С составляют 0,33% на нефть, а содержание инданов и тет-ралинов — 2,0 %, циклоалканобензолов — 3,0 %. [c.233]

    Ресурсы нефтяных кислот ограничены и не могут обеспечить возрастающий спрос, в частности содержание их в наиболее высокодебитных сернистых нефтях незначительно. Поэтому в дальнейшем химическая промышленность должна ориентироваться на использование синтетических нефтяны кислот, получаемых каталитическим окислением циклоалканов, деароматизированных нефтяных фракций с пределами перегонки от 170—180 до 250—260 °С. Для производства НРВ могут применяться и синтетические жирные кислоты, получаемые окислением парафина С]— je [140, 141]. [c.346]

    Нефти типа А относятся к парафинонафтеновым. Содержание алканов в них несколько ниже, чем в А, и может достигать в характерной фракции 25-30%, а циклоалканов - 60%. К нефтям типа А относятся нефти Южрого Каспия, Прикаспия и др. [c.9]

    Нефти состоят из парафиновых углеводородов (алканов), пяти- и шестичленных алициклических углеводородов (циклоалканов или наф-тенов) и ароматических углеводородов, содержащих одно или несколько бензольных ядер. Кроме того, в нефтях содержатся некоторые количества серо-, кислород- и азотсодержащих соединений. Сернистые соединения отрицательно влияют на качество топлива для двигателей и масел, в связи с чем переработка сернистых нефтей значительно усложняется. Поскольку содержание ароматических углеводородов в нефти очень низкое, а этиленовых и ацетиленовых — вообще нет, для их получения применяются специальные методы обработки нефтепродуктов. [c.352]

    Нафтеновые нефти характеризуются высоким содержанием циклоалканов во всех фракциях и малым содержанием алканов количество смол и асфальтенов в составе нафтеновых нефтей невелико. Обычно содержание нафтеновых углеводородов в нефти колеблется от 30 до 50 % масс, однако в малопарафиновых нефтях их содержание возрастает и может достигать 80 % масс. Нафтеновые углеводороды характеризуются промежуточными значениями плотности между плотностями парафиновых и ароматических углеводородов с тем же числом атомов углерода в молекуле. [c.27]

chem21.info

Циклоалканы нефти - Справочник химика 21

    Соотношение между стереоизомерами в циклоалканах нефтей [c.135]

    Исследования строения и идентификация индивидуальных циклоалканов нефтей и их фракций сопряжены с большими трудностями из-за крайне незначительных различий свойств изоалканов и гомологов циклоалканов, не разделяющихся при ректификации и хроматографии. Требуется осуществлять многократные превращения циклоалканов с помощью реакций изомеризации, дегидрирования, деструкции в углеводороды других классов, поддающихся анализу известными методами. [c.208]

    Бензины циклоалканового типа содержат 50—70 %, алканового типа — 20—30% циклоалканов. В настоящее время проводятся интенсивные исследования состава циклоалканов нефтей различных месторождений и их фракций. [c.209]

    Исследования строения и идентификация индивидуальных циклоалканов нефтей и их фракций сопряжены с большими трудностями из-за крайне незначительных различий свойств изоалканов и гомологов циклоалканов, не разделяющихся при ректификации и хроматографии. [c.128]

    Получение. Основным источником получения А. У. служат продукты коксования каменного угля. Из 1 т каменноугольной смолы можно получить, в среднем, 3,5 кг бензола 1,5 кг толуола. Большое значение имеет производство А. У. из алканов и циклоалканов нефти. При каталитическом риформинге бензино-лигро-иновых фракций нефти получается продукт, содержащий до 60 % А. У. (2,4—2,6 % от количества переработанной нефти). Некоторые А. У. в промышленности получают чисто синтетическими методами. [c.111]

    Использование реакций нитрования и дегидрирования сыграло огромную роль в установлении структуры циклоалканов нефти. [c.27]

    Наиболее богаты циклоалканами Бакинские и Эмбен — ские нефти — 40 — 60 %, а в отдельных фракциях до 60 — 80 % масс, на нефть. Нефть восточных районов характеризуется значительно меньшим их содержанием. [c.64]

    Для нафтеновых нефтей характерно высокое (до 60 % и более) содержание циклоалканов во всех фракциях. Они содержат минимальное количество твердых парафинов, смол и асфальтенов. К нафтеновым относятся нефти, добываемые в Баку (Балаханская и (Сураханская) и на Эмбе (Доссорская и Макатская) и др. [c.88]

    Химическая типизация нефтей основана на установлении закономерностей относительного распределения углеводородов различных классов алканов, циклоалканов, аренов. Оно зависит от-условий формирования нефти в пластах залегания, т. е. от степени биодеградации, катагенеза, миграции и пр. [15]. [c.12]

    Методы количественного анализа фракций нефти, нефтепродуктов и продуктов их превращений по ИК-спектрам основаны на использовании групповых полос поглощения, форма и интенсивность которых усредняется по данным для некоторого ряда индивидуальных соединений, относящихся к рассматриваемой группе. Точность количественного анализа ограничена в целом неизвестным значением погрешности, определяемой отличием средних коэффициентов поглощения от соответствующих коэффициентов поглощения реально присутствующих в смеси групп соединений. ИК-спектры интенсивно используются для количественного определения алканов и циклоалканов, включая достаточно тонкие элементы структуры (2.14, 2.15]. [c.38]

    При производстве этилена, пропилена, н-бу-тенов, изобутилена, а также смеси алканов и циклоалканов Се—С8 (для последующего получения бензола, толуола или ксилолов)в качестве сырья применяют практически чистые углеводороды (этан, пропан, н-бутан, изобутан). В других процессах в качестве сырья используют фракции газов или нефтей, содержащие смеси углеводородов известного состава (газы Сз—С4, бензины, керосины, тяжелые фракции). Синтез применяют также при получении углеводородов, которые обычно не встречаются в больших количествах в нефти и газе, —, ацетилена, бутадиена, метилбутадиена (изопрена). [c.45]

    Циклоалканы (циклопарафины, нафтены) содержатся во всех нефтях и входят в состав всех фракций. В среднем в нефтях различных типов от 25 до 75% циклоалканов. К нефтям, богатым циклоалканами, относятся бакинские и эмбенские нефти, американские нефти Галф-Коста. Простейшие циклоалканы — циклопропан и циклобутан — в несостав бензиновой и керосиновой фракций в высококипяш,их фракциях содержатся углеводороды е двумя, тремя и четырьмя циклами. Обнаружены в нефти также углеводороды, представляющие собой комбинацию пяти- и шестичленных циклов. [c.23]

    Углеводороды являются важнейшей составной частью любой нефти. И хотя содержание их в различных нефтях далеко не одинаково от 30—40 до 100% (в газовых конденсатах), все же в среднем до 70 мас.% всех нефтей составляют углеводороды. История развития такой научной дисциплины, как химия нефти,— это фактически история развития химии углеводородов. Начало исследований по химии нефти было положено известным немецким химиком К. Шор-леммером, обнаружившим в нефтях Пенсильвании (США) и-бутан, к-пентан и к-гексан. Успех работы во многом был связан с тем, что ранее Шорлеммер выполнял работы по синтезу нормальных алканов в лаборатории своего учителя А. Вюрца. Спустя 20—25 лет русский химик В. В. Марковников, исследуя отечественные (бакинские) нефти, пришел к выводу о том, что основными углеводородами в этих нефтях являются уже не алифатические, а циклические — насыщенные углеводороды ряда циклоиентана и циклогексана, названные им нафтенами. И здесь Марковникову помогли его более ранние работы по синтезу и исследованию свойств циклоалканов, выполненные в лаборатории А. М. Бутлерова. Таким образом, еще в конце прошлого столетия были заложены методологические осно вы химии нефти, т. е. синтез модельных углеводородов с последующим нахождением их в нефтях. Тогда же были сформулированы и первые представления о химической классификации нефтей, предполагающей деление нефтей на два основных класса парафиновый и нафтеновый. [c.7]

    Общая концентрация циклоалканов в нефтях тина несколько меньше концентрации алканов. Циклоалканы в основном представлены MOHO- и бициклическими соединениями, причем содержание моноциклоалканов ча]оа е равно или больше содержания бицикланов. Нефти этого типа наиболее распространены в природе и встречаются во всех нефтегазоносных бассейнах Советского Союза, в отложениях любого геологического возраста, чаще всего на глубине свыше 1500 м. По классификации А. А. Карцева, они относятся к палео-тинным нефтям. Нефти типа А — это основные высокодебитные промышленные нефти. Эти нефтеносные месторождения, такие, так, например, Ромашкино, Самотлор, обычно представлены нефтями этого типа. Благодаря большой распространенности нефтей тина А этот тип, конечно, не может быть описан одним видом нефти, хроматограмма которого приведена на рис. 1. На этом рисунке изображен лишь наиболее часто встречающийся подтип нефти А с достаточно равномерным распределением нормальных алканов. Однако существуют и другие подтипы. Первый из них характеризуется тем, что концентрация нормальных алканов выше jo значительно более низкая (как, впрочем, и количество фракций, выкипающих выше 350 С). Этот тип может быть назван катагенно преобразованным (часто встречается в виде первичных газовых конденсатов). Для другого подтипа нефтей А , напротив, характерны уже высокие концентрации нормальных алканов выше Сго и весьма низкие концентрации изопреноидных алканов. Этот подтип может быть назван парафинистым. Типичная хроматограмма высокопарафинистой нефти приведена на рис. 5. [c.21]

    Нефти тнаа соответствуют нефтям парафино-нафтенового и особенно нафтенового оснований. Среди насыщенных углеводородов преобладают циклоалканы, содержание которых изменяется от 60 до 75%. Среди циклоалканов, как правило, преобладают moho-, би- и трициклические углеводороды. Алкановые же углеводороды, содержание которых колеблется в пределах 5—30%, представлены главным образом только разветвленными структурами. Небольшое количество нормальных алканов найдено только с помощью молекулярных сит или путем термической диффузии. На хроматограммах нефтей пики нормальных алканов не проявляются, так как их суммарная концентрация не превышает десятых долей процента. Концентрация изопреноидов 0,5—6% на фракцию 200—430° С. [c.25]

    Нефти тиаа по групповому составу относятся к нефтям нафтенового или нафтено-ароматического основания. Они, как правило, содержат мало легких фракций. Характерной чертой нефтей этого тина является полное отсутствие нормальных и изопреноидных алканов и малое количество других разветвленных алканов (4— 10%). Среди циклоалканов наблюдается преобладание бицикличе-ских над моноциклическими углеводородами. Нефти типа Б чаще распространены в кайнозойских отложениях многих нефтегазоносных бассейнов Советского Союза на глубинах 500—1000 м. Наиболее характерными нефтями являются нефти Южного Каспия и Севера Западной Сибири (месторождения Грязевая Сопка, Сураханы, Балаханы, Русское и др.). По классификации Карцева [12], они относятся к кайнотипным нефтям. [c.25]

    Из всех теоретически возможных моноциклических циклоалканов наиболее устойчивы циклопентаны и циклогексаны, именно они преимущественно и представляют этот класс соединений в нефтях. [c.41]

    Нефти нафтеновой природы содержат алканы в основном изостроения— до 75% и более. В частности, в бензине жирновской иефти среди разветвленных углеводородов явно преобладают такие, в которых имеется два заместЕггеля. В л[c.100]

    Новейшими методами изучен икдивидуальный углеводородный состав фракции 140—180 °С нефти Понка-Сити. Было выделено и идентифицировано 49 алканов и циклоалканов — 84% от всех возможных углеводородов погона или 10% в пересчете на нефть, в том числе шесть диметилоктанов и- 12 возможных 2,4-, 2,5-, 2,6-, [c.100]

    При исследовании беизиноа различ1и>1х нефтей комбинированным методом было определено до 90% углеводородов — алканов, циклоалканов С5 и Се и аренов. Установлены некоторые закономерности в распределении углеводородов в бензине в зависимости от типа нефти. Бензины различных нефтей содержат примерно один и тот же набор углеводородов, однако в неодинаковом количестве, причем 10 углеводородов, присутствующих в бензине в этом используются усредненные значения коэффициентов поглощения для различных веществ. [c.105]

    Нефти Б соответствуют нефтям мегано-нафтенового и нафтенового оснований н встречаются чаще, чем нефти типа A . Распределение изопреноидных углеводородов в значительной части нефтей Б подобно нх распределению в нефтях типа Л и А , хотя нередко встречаются нефти с более низким содержаь нем пристана и фитана. Для нефтей Б характерно полное отсутствие на хроматограммах пиков реликтовых алкаиов. Нефти эти отличаются максимальным содержанием циклоалканов и являются нефтями нафтенового или иафтеио-ароматического основания. [c.109]

    Дерезип, выделенный из деасфальтированного концентрата туймазииской нефти, состоит в основном из циклоалканов и аре-иоп с длинными алкильными цепями, образуюихнх комплекс с карбамидом, а также с разветвленными цепями, ие дающих комплекса. [c.112]

    Циклоалканы присутствуют во в ех фракциях. Их содержание обычно растет по мере утяжеления фракций, и только в наиболее высококипящих масляных фракциях оно падает за счет увеличения количества ароматических структур. Особенно богаты циклоалканами бакинские и эмбенские нсфтн — 40—60% (масс.) в расчете на нефть, а в отдельных фракциях до 60—80% (масс.). В нефтях восточных районов СССР их знгчительно меньше. [c.122]

    Содержание циклоалканов и их распределение по фракциям зависят от типа нефти (табл. 7.1). [c.122]

    Распределение циклоалканов по типам структур определяется составом нефтей и температурными пределами перегонки фракции. Так, моноциклические циклоалканы исчезают во фракциях 300—350°С, бициклические содержатся во фракциях от 160 до 500°С, причем количество их заметно убывает после 400°С. Трициклические находятся во фракциях выше 350—400°С. Это распределение подвержено некоторым колебаниям, зависящим от типа нефтей. [c.122]

    Содержание циклоалканов в различны нефтях, в % (масс.) [c.123]

    Как видно из данных табл. 7.2, несмотря на то, что рассмотренные нефти различны по содержанию легких компонентов гг групповому составу, закономерности и распределении изомеров циклоалканов ряда циклопентана и циклогексана во всех нефтях достаточно близки. В настоящее время имеются данные о распределении циклоалканов С —Сд во многих нефтях как различных месторождений СССР, так и зарубежн з Х. Во всех исследованных нефтях распределение циклических углеводородов сохраняется примерно таким же, как в приведенных зыше примерах, [c.125]

    Состав циклоалканов ряда циклогексана приведен в табл. 7.5. Из нее видно,что количество циклогексана изменяется в широких пределах —от 1% (масс.) в бакинсь ой нефти Грязевой Сопки до 18% (масс.) в сургутской нефти — и значительно превышает содержание циклопентана. Содержание 1 1етилциклогексана, имеющего меньшую свободную энергию по сравнению с циклогексаном, превышает содержание циклогексана н 2—6 раз. Для ряда нефтей (эхабинская, паромайская, сургутская, грозненская) метилциклогексан является основным компонентом [36,5—50% (масс.)]. Во фракции н. к, — 125°С обнаружены в довольно зпачитель юм количестве алкилциклогексаны Сд. Меньше всего их содержится в грозненской парафинистой нефти [35% (масс.)], в то время как в бакинских нефтях (Грязевая Солка и Нефтяные Камни) эти соединения доминируют [93—94% (масс.) в расчете на фракцию].  [c.126]

    И ) габл. 7.7, видно, что природа нефти не оказывает существенного влияния на соотношение стерзоизомеров, определяемое 1 лавным образом факторами термоди -1амической устойчивости, однако аномально высокое содержание некоторых циклоалканов (метилциклогексан, этилциклогексан), превыщающее равновесное, вероятно, тесно связано с происхождением нефти, с генезисом исходного нефтематеринского вещества. [c.129]

    Большое количество циклоалканов содержится во фракциях вьппе 400°С. Даже в таких парафинистых нефтях, как сураханская и грозненская, во фракциях 400—5Б0°С содержится 70—80% (масс.) циклоалканов. [c.129]

    Химия полициклических циклоалканов усиленно развивается только в последние годы. В ранних работах было установлено, что количественное содержание их в нефтях колеблется в широком интервале. [c.130]

    Гидриндаи и декалин были найдены в ромашкинском бензине и в бензине балаханскои нефти Зелинским. Петров из фракции 125—150 °С нефти месторождения Грязевая Сопка (Баку) методом термодиффузии выделил кон1 ентрат бициклических циклоалканов g—Сд, было идентифицировано 18 индивидуальных соединений (табл. 7.8). [c.130]

    Состав бициклических циклоалканов Сд--С ,, идентифицированных в нефти месторождения Грязевая Сопка, в % (масс.) [c.131]

    В настоящее время трудно дать оценку количественного содержания стеринов и терпенов в нефти. Количественное распределение циклоалканов по группам приведено в табл. 7.11. [c.134]

    В высших фракциях нефти могут присутствовать моноциклические полиметиленовые углеводороды с 28 атомами углерода в цепи (в нескольких цепях). При близких молекулярных массах и одинаковой температуре перегонки тяжелые нефти показывают более высокую цикличность циклоалканов, чем легкие. Исследованиями Россини в нефти Понка-Сити найдены сложные циклоалканы с боковыми алкановыми цепями. Преобладали углеводороды с двумя и тремя циклами [15.7 и 11,2% (масс.) в расчете на масляное сырье]. В экстрактах найдены различные гибридные углеводороды с двумя, тремя и до гяти циклов, из которых часть принадлежала к циклоалканам и часть — к сложному ароматическому ряду с различным числом радикалов. Данные о гибридных циклоалкано-аренах приведены з гл. 8. [c.134]

    Высн1не фракции нефти содержат в основном би- и трициклические углеводороды, замещенные С1Дной или несколькими короткими цепями. Такая структура высших циклоалканов выводится из данных структурно-группового анализа, проведенного методом ИК-спектроскопии (табл. 7.12). [c.134]

    Достпгиутис успе.хи в области исследования состава и строения циклоа,лка 10в eme не означают, что химический состав нефти полностью изучен. Особенно трудной областью по-прежнему остается химия циклоалканов как весьма сложного и многокомпонентного класса нефтяных углеводородов. [c.136]

    Основные физические свойства циклоалканов помещены в табл. 7.13. Температура кипения циклоалканов выше температуры кипения алкенов или алканов с тем же числом атомов углерода в молекуле. Плотность соединений этой группы выше плотности соответствующих нормальных алканов, но ниже плотности аренов. Это свойство иногда используется для определения группового состава фракций нефти. На [ичие радикалов-заместителей резко снижает температуру плавления углеводорода, и тем значительнее, чем меньше углеродных атомов содержит алкильный заместитель. [c.136]

chem21.info

Тема 6. циклоАлканы нефти — Мегаобучалка

 

Аннотация

Рассматриваются основные типы насыщенных карбоциклических углеводородов нефти, основные физические и химические свойства.

Простейшими соединениями алициклического ряда являются циклопарафины. Их называют также полиметиленовыми углеводородами или нафтенами (СnН2n).

Названия циклических соединений строятся подобно наименованиям соединений жирного ряда с добавлением приставки цикло-.

Многие химические свойства циклоалканов напоминают свойства алканов. Они вступают в реакции замещения, например с галогенами, нитруются азотной кислотой. Концентрированная азотная кислота практически не растворяет циклоалканы (С5 и выше), олеум и хлорсульфоновая кислота реагируют с ними с выделением SO2.

Гидрирование, дегидрирование. При каталитическом гидрирование трёх-, четырёх- и пятичленные циклы разрываются с образованием парафиновых углеводородов:

 

Соединения с шести членными циклами при нагревании с катализаторами гидрирования дегидрируются и превращаются в ароматические:

Окисление. При действии сильных окислителей циклопарафины (с разрывом цикла) образуют двухосновные кислоты с тем же числом углеродных атомов.

Основные физические свойства циклоалканов приведены в табл.6.

Таблица 6 – Физические свойства некоторых циклоалканов

 

Углеводород Тпл., 0С Ткип., 0С ρ20, кг/м3 n20D
Циклопентан -94,4 49,3 745,4 1,4064
Метилциклопентан -142,7 71,9 748,8 1,4099
Этилциклопентан -137,9 103,4 765,7 1,4197
1,1-Диметилциклопентан -76,4 87,5 752,3 1,4126
1,3-Диметилциклопентан -136,7 90,7 745,6 1,4076
Пропилциклопентан -120,3 130,8 775,6 1,4265
Циклогексан -6,5 80,8 778,1 1,4264
Метилциклогексан -126,3 100,8 769,2 1,4230
Этилциклогексан -114,4 132,0 777,2 1,4324
1,1-Диметилциклогексан -34,1 120,5 784,0 1,4293
Пропилциклогексан -94,5 154,7 793,2 1,4371
Изопропилциклогексан -89,8 154,5 799,2 1,4410
Циклогептан -12,0 117,0 810,0 -
Циклооктан 14,2 146,0 839,0 -

Моноциклические циклоалканы, содержащие от пяти до восьми атомов углерода в молекуле, сосредоточены в основном во фракции н.к.-1250С.

Циклоалканы ряда циклопентана. Некоторые представители этого ряда приведены в таблице 6. Содержание метилциклопентана воз­растает до 24,5 % в сургутской нефти, в бакинских нефтях он практически отсутствует. Основная масса соединений ряда циклопентана представ­лена углеводородами С7 и составляет 40—48,5 % в грозненской парафинистой, сургутской, паромайской и эхабинской нефтях. Даже в бакинских нефтях, в которых обнаружены лишь следы циклопентана и метилциклопентана, содержание циклоалканов С7 достигает 28%. В составе углеводородов С7 преобладают наиболее устойчивые углеводороды — 1,2- и 1,3-диметилцикло- пентаны, т.е. с метильной группой при разных углеродных ато­мах циклопентанового кольца.

Во фракции н.к.-1250С обнаружены в довольно значи­тельном количестве циклопентаны С8. Так, в грозненской парафинистой нефти они составляют 29,5, а в бакинской 88% от суммы циклоалканов фракции. Эти циклопентаны представлены в основном триметилциклопентанами, при этом преобладают циклопентаны с заместителями у разных атомов углерода.

Среди углеводородов состава С9 преобладают 1,2,3,4-тетраметилциклопентан, 1,4-диметил-2-этилциклопентан и 1,2-диметил-3-этилциклопентан.

Циклоалканы ряда циклогексана. Во фрак­ции н.к.- 1250С обнаружены в довольно значительном ко­личестве алкилциклогексаны С8.Меньше всего их содержится в грозненской парафинистой нефти (35%), в то время как в ба­кинских нефтях эти со­единения доминируют (93-94% в расчете на фракцию С8). Как и в случае диметилциклопентанов, преобладают циклогексаны с заместителями при разных ато­мах углерода.

В составе углеводородов С9 ряда циклогексана находятся гем-, ди- и тризамещённые циклогексаны. Их содержание в нефтях раз­личается незначительно, однако среди гем-замещённых цикло­гексанов преобладает 1,1,3-триметилциклогексан (74-83% от суммы гем-замещенных), содержание 1,1,2- и 1,1,4-триметил-

циклогексанов суще­ственно ниже (3-15%). Среди тризамещенных циклогексанов преобладает 1,2,4-триметилциклогек-

сан (61-80%).

Во фракции С9 содержится реликтовый углеводород (1,1,3-триметилциклогексан) - продукт деструкции каротиноидов. Его следующий гомолог - 1,1,2,3-тетраметилциклогексан - обнару­жен во фракции С10. Состав цикланов С10 был расшифрован современными методами анализа. В нафтеновых нефтях во фракции С10 (150-1750С) было идентифицировано 87 углево­дородов, главным образом, производных циклогексана. В этой фракции определены некоторые бицикланы.

Природа нефти не оказывает суще­ственного влияния на соотношение стереоизомеров, определяе­мое главным образом факторами термодинамической устойчи­вости, однако аномально высокое содержание некоторых циклоалканов (метилциклогексан, этилциклогексан), превышающее равновесное, вероятно, тесно связано с происхождением нефти, генезисом исходного нефтематеринского вещества.

Полициклические циклоалканы. Большое количество циклоалканов содержится во фракциях выше 4000С. Даже в парафинистых нефтях содержится 70-80% циклоалканов.

Циклоалканы высших фракций нефти содержат одно или несколько колец с длинными боковыми алкильными цепями. Эти углеводороды, а также циклоалканы сложной конденсированной структуры представляют собой при обычной температуре твёрдые вещества.

Бициклические нафтены обнаружены во фракциях 130-150оС. Они содержатся в основном в средних фракциях нефти.

 

1 – Декалин, 2 – пенталан, 3 – гидриндан, 4 – дициклогексил, 5 – норборнан, 6 – бицикло (3,3,1)нонан.

В нефтях наиболее распространены бициклические углеводороды, имеющие конденсированные кольца, затем идут углеводороды мостикового строения и сочленённые углеводороды.

Трициклические нафтены в зависимости от расположения колец бывают трёх типов – мостикового типа, с конденсированной системой колец и смешанные.

К числу мостиковых углеводородов относится трицикло[3.3.1.13,7]декан – адамантан

В адамантане атомы расположены так же, как в кристаллической решетке алмаза, что определило его название (греч. adamantos – алмаз)

Кроме адамантана в нефтях содержатся его моно-, ди-, триметильные и -этильные гомологи состава С11-С15. При гидрокрекинге адамантан и его гомологи не претерпевают деструкции, что позволяет надёжно анализировать их в соответствующих фракциях (200-2500С).

Нафтеновые углеводороды высококипящих фракций. По данным газожидкостной хроматографии, масс-спектроскопии, ЯМР С13-спектроскопии во фракции нефти 350-5400С содержатся моно-, би, три, тетра- и пентациклические нафтены, включающие кроме моноциклических углеводородов конденсированные системы из циклогексановых и циклопентановых колец с алкильными заместителями нормального и разветвлённого строения.

В нефтях обнаружены также нефтяные трицикланы С11-С14, углеводороды со структурой пергидрофенантрена (С19-С26), тетрациклические нафтены мостикового типа (С12-С14), стераны и гопаны.

Стераны и тритерпаны (гопаны) являются оптически активными и относятся к так называемым «биологическим меткам», свидетельствующим о связи нефти с живой природой.

 

Контрольные вопросы.

1. Циклопентаны нефти, физические химические свойства.

2. Циклогексаны нефти, физические химические свойства.

3. Бициклические нафтены.

4. Полициклические нафтены.

5. Содержание нафтенов в нефтяных фракциях.

 

megaobuchalka.ru


Смотрите также