|
|
|
содержание .. 7 8 9 10 ..
ГЛАВА IV
СОСТАВ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ И ПРИРОДНЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ
§ 1. ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ НЕФТЕЙ И ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ
Природные углеводородные газы встречаются в виде свободных скоплений или растворены в нефти и состоят в основном из угле- водородов. В их составе присутствуют углекислота, азот, сероводород и благородные газы. Основным компонентом газа газовых месторо- ждений (свободные скопления газа) является метан. Тяжелые угле- водороды, углекислота, азот, сероводород, водород, аргон и гелий иногда присутствуют в значительных количествах.
Основными компонентами растворенных в нефти газов (газы нефтяных месторождений) являются углеводороды С х — С в , т. е. метан, этан, пропан, бутан, пентан и гексан, в том числе изомеры углеводородов С 4 — С е . Содержание тяжелых углеводородов в рас- творенных газах достигает 20—40%, редко 60—80%. Среди гомологов метана обычно преобладает этан (6—20%), затем пропан. Неугле- водородные компоненты растворенного газа представлены обычно азотом и углекислым газом с примесью сероводорода, аргона и гелия. Содержание азота колеблется в широких пределах: от нуля до 30— 2 в растворенных газах ко- леблется от 0 до 10—15%. Количество сероводорода обычно колеб- лется в пределах от 0 до 6%, редко достигая более высоких значений. Водород и благородные газы содержатся в микроколичествах.
Нефть представляет собой жидкость, обычно коричневого или черного цвета, часто с зеленоватым или зеленовато-желтым отливом. Консистенция нефти различна: от жидкой маслянистой до густой смолообразной. Она легче воды, имеет специфический запах, который в случае присутствия сернистых соединений становится очень непри- ятным. Нефть состоит из органических соединений, основную часть которых составляют углеводороды.
Углеводороды. Углерод в соединении с водородом способен образовывать множество соединений — углеводородов, составляющих основную часть горючих природных газов, нефтей и озоке-ритов. Они различаются между собой химическим строением, а следовательно, и свойствами. Часть углеводородов имеет насыщенный характер, т. е. не способна к реакциям присоединения, другая часть имеет ненасыщенный характер, т. е. может присоединять
66 § 1. Химические соединения, входящие в состав нефтей и природных газов 67
к своей молекуле другие атомы и молекулы. Ненасыщенные угле- водороды легче вступают в реакции и обладают большим запасом свободной энергии.
В нефти и некоторых ее производных присутствуют три основные группы углеводородов.
1. П а р а ф и н о в ы е (метановые) углеводороды, или алканы.
Общая формула С„Н 2 , (+2 . Это полностью насыщенные соединения. Алканы могут иметь нормальное строение (неразветвленная цепь, например СН 3 —СН 2 —СН 2 —СН 3 ) и изостроение (разветвленная цепь, например СН 3 —СН—СН 3 ) углеродных атомов.
I СН 3
Простейшие члены, содержащие в молекуле от одного до пяти атомов углерода, при нормальной температуре являются газами. Углеводороды, содержащие от 5 до 15 атомов, — жидкости. Более высокомолекулярные алканы находятся в твердом состоянии.
Высшие метановые углеводороды нефтей представлены преиму- щественно нормальными формами. Последние более устойчивы, чем соответствующие изосоединения. Этим некоторые авторы объясняют преобладание в нефтях нормальных алканов, так как изомерные соединения могли разрушаться и выходить из общего баланса ме- тановых углеводородов.
Парафиновые углеводороды характеризуются малой реакционной способностью, химически весьма устойчивы.
2. Н а ф т е н о в ы е (полиметиленовые) углеводороды, или цик- ланы. Общая формула С„Н 2и . Это непредельные соединения, но благодаря замыканию углеводородной цепи в кольцо они имеют насыщенный характер. Атомы углерода могут соединяться в циклы из трех и более метальных групп. В нефтях широко распространены углеводороды пяти- и шестичленной структуры (1а), (16), к которым могут присоединяться и цепочки метанового строения — алкильные цепи (2):
67 |