În funcție de compoziție, proprietățile fizice și chimice ale uleiului se modifică într-o gamă largă. Consistența uleiului se schimbă de la ușoară, saturată cu gaze, la groasă, grea, rășinoasă. În consecință, culoarea uleiului se schimbă de la roșu deschis la roșu închis și negru. Aceste proprietăți depind de predominanța compușilor cu hidrocarburi ușoare cu greutate moleculară mică sau a compușilor complexi grei cu greutate moleculară mare în compoziția uleiului.

Din punct de vedere chimic, compoziția petrolului și a gazelor este foarte simplă. Principalele elemente care formează petrolul și gazele sunt carbonul - C și hidrogenul - H. Conținutul de carbon din uleiuri este de 83 - 89%, conținutul de hidrogen este de 12 - 14%. În volume mici, uleiurile conțin sulf - S, azot - N și oxigen - O. Carbonul și hidrogenul sunt prezente în ulei sub formă de mulți compuși numiți hidrocarburi.

Uleiul este un lichid mobil uleios inflamabil de la galben deschis la roșu închis, maro și negru, constând dintr-un amestec de diferiți compuși de hidrocarburi. În natură, uleiul este foarte divers în calitate, greutate specifică și consistență: de la foarte lichid și volatil până la rășinoase groase.

Se știe că elementele chimice se combină între ele în anumite rapoarte în funcție de valența lor. De exemplu, o moleculă de apă - H 2 O constă din doi atomi de hidrogen cu o valență de - 1 și un atom de oxigen divalent.

Cel mai simplu compus de hidrocarburi din punct de vedere al compoziției chimice este metanul - CH4. Este un gaz combustibil, care este componenta principală a tuturor gazelor combustibile naturale.

Următorul compus după metan este etan - C2H6,

Apoi, propan - C3H8,

butan - C 4 H 10, pentan - C 5 H 12, hexan - C 6 H 14 etc.

După cum sa menționat mai sus, pornind de la pentan, hidrocarburile gazoase trec în cele lichide, adică. în ulei. Formula pentanului continuă aceeași serie continuă de compuși de hidrocarburi aparținând grupei metanului.

În acest grup sunt implicate toate legăturile de carbon, adică folosit pentru legarea cu atomii de hidrogen. Astfel de compuși se numesc limitatori sau saturati. Sunt nereactive, adică nu sunt capabili să atașeze moleculele altor compuși la molecula lor.

Carbonul în combinație cu hidrogenul este capabil să formeze nenumărați compuși de hidrocarburi care diferă în structura lor chimică și, în consecință, în proprietățile lor.

Există trei grupe principale de compuși de hidrocarburi:

Primul grup – metan(sau alcani). Formula lor generală este С n H 2n+2 . Acest grup de compuși a fost discutat mai sus.

Sunt complet saturate deoarece au fost folosite toate legăturile de valență. Prin urmare, sunt cei mai inerți din punct de vedere chimic, nu sunt capabili de reacții chimice cu alți compuși. Scheletele de carbon ale alcanilor sunt fie liniare (alcani normali), fie lanțuri ramificate (izoalcani).

A doua grupă – naftenic(sau ciclanii). Formula lor generală este СnH2n. Principalele lor caracteristici sunt prezența unui inel cu cinci sau șase atomi de carbon, adică. ele formează, spre deosebire de metan, un lanț ciclic închis (de unde și cicanii):

Acestea sunt, de asemenea, saturate (compuși limită). Prin urmare, practic nu intră în reacții.

A treia grupă – aromatice(sau arene). Formula lor generală este C n H 2n-6. Ele sunt formate din inele cu șase atomi bazate pe așa-numitul inel aromatic al benzenului - C 6 H 6 . Caracteristica lor distinctivă este prezența legăturilor duble între atomi.

Dintre hidrocarburile aromatice, se remarcă monociclice, biciclice (adică inele duble) și policiclice, care formează compuși cu mai multe inele de tip fagure.

Hidrocarburile, inclusiv petrolul și gazele, nu sunt substanțe cu o compoziție chimică definită și constantă. Ele reprezintă un amestec natural complex de compuși hidrocarburi gazoși, lichizi și solizi ai metanului, serii naftenice și aromatice. Dar acesta nu este un simplu amestec, ci un sistem de soluție complexă de hidrocarburi, în care solventul este hidrocarburi ușoare, iar substanțele dizolvate sunt alți compuși cu molecul mare, inclusiv rășini și asfaltene, de exemplu. chiar și compușii non-hidrocarburi care alcătuiesc uleiurile.

O soluție diferă de un amestec simplu prin faptul că componentele sale constitutive sunt capabile să interacționeze chimic și fizic, dobândind în același timp noi proprietăți care nu erau inerente compușilor inițiali.

Densitate

Într-o serie de proprietăți fizice ale uleiului, densitatea sau greutatea specifică este cea mai importantă. Acest indicator depinde de greutatea moleculară a componentelor sale constitutive, adică din predominanța compușilor de hidrocarburi ușoare sau grele în compoziția petrolului, din prezența impurităților rășinoase, asfaltenelor și gazelor dizolvate.

Densitatea uleiului variază într-un interval larg de la 0,71 la 1,04 g/cm3. În condiții de rezervor, datorită volumului mare de gaz dizolvat în petrol, densitatea acestuia este de 1,2-1,8 ori mai mică decât în ​​condițiile de suprafață după degazare. În funcție de densitate, se disting următoarele clase de uleiuri:

• Foarte usoara (pana la 0,8 g/cm 3);
• Ușoară (0,80-0,84 g / cm 3)
• Mediu (0,84-0,88 g / cm 3)
• Grea (0,88-0,92 g / cm 3)
• Foarte greu (mai mult de 0,92 g/cm3)

Viscozitate

Vâscozitatea uleiului- aceasta este proprietatea de a rezista mișcării particulelor de ulei unele față de altele în procesul de mișcare a acestuia. Vâscozitatea determină gradul de mobilitate a uleiului. Vâscozitatea se măsoară folosind un dispozitiv - un vâscozimetru. În sistemul SI se măsoară în milipascali pe secundă (mPa s), în sistemul CGS - Poise, g / (cm s).

Există două tipuri de vâscozitate: dinamică și cinematică. Vascozitate dinamica caracterizează forța de rezistență la mișcarea unui strat de lichid cu o suprafață de 1 cm2 la 1 cm la o viteză de 1 cm/sec. Vâscozitatea cinematică este proprietatea unui fluid de a rezista mișcării unei părți a fluidului față de alta, ținând cont de forța gravitațională.

Vâscozitatea dinamică este determinată de formula:

unde: A este aria straturilor în mișcare de lichid (gaz); F este forța necesară pentru a menține diferența de viteze de mișcare între straturi cu valoarea dv; dy este distanța dintre straturile în mișcare de lichid (gaz); dv este diferența de viteze a straturilor în mișcare de lichid (gaz).

În calcule se utilizează și vâscozitatea cinematică, este determinată de următoarea formulă:

unde: μ este vâscozitatea dinamică; ρ este densitatea uleiului la temperatura de determinare.

În condiții de suprafață, uleiurile sunt împărțite în:

1. vâscozitate scăzută - până la 5 mPa s;
2. vâscozitate crescută - de la 5 la 25 mPa s;
3. vâscozitate ridicată - mai mult de 25 MPa s.

Uleiurile ușoare au o vâscozitate mai mică, iar uleiurile grele au o vâscozitate mai mare. În condiții de rezervor, vâscozitatea petrolului este de zeci de ori mai mică decât același ulei la suprafață după degazarea acestuia, ceea ce este asociat cu saturația sa foarte mare de gaz în subsol. Această proprietate este de mare importanţă în formarea zăcămintelor de hidrocarburi, deoarece. determină sfera migrației.

Valoarea vâscozității inverse caracterizează fluiditatea lichidului φ:

1. Scăzut sulf - până la 0,5%;
2. Sulfuros - de la 0,5 la 2,0%;
3. Sulf ridicat - mai mult de 2%.

Parafinitatea uleiului

Aceasta este o altă proprietate importantă a petrolului care afectează tehnologia de producție și transport prin conducte. Parafinitatea apare în uleiuri datorită conținutului de componente solide din ele - parafine (de la C 17 H 36 la C 35 H 72) și ceresine (de la C 36 H 74 la C 55 H 112).

Conținutul lor ajunge uneori de la 13 la 14%, iar la depozitul Uzen din Kazahstan - 35%. Conținutul ridicat de parafină face extrem de dificilă extragerea uleiului, deoarece. la deschiderea rezervorului și ridicarea uleiului prin țevi, există o scădere continuă a presiunii și a temperaturii. În același timp, parafina este capabilă să cristalizeze și să precipite într-un precipitat solid, ceruind atât porii din formațiunea în sine, cât și pereții tuburilor, supapelor și a tuturor echipamentelor de proces. Cu cât temperatura de cristalizare a parafinei este mai aproape de temperatura de formare, cu atât începe mai repede și mai intens procesul de epilare.

1. Parafinic scăzut - mai puțin de 1,5%;
2. Parafină - de la 1,5 la 6,0%;
3. Foarte parafinic - mai mult de 6,0%.

Conținut de gaz

GOR poate ajunge la 300 - 500 m 3 / t, dar mai des - în termen de 30 - 100 m 3 / t. Există, de asemenea, mai puțin - 8 - 10 m 3 / t, de exemplu, țițeiurile grele din câmpul Yaregsky din regiunea Ukhta au un factor de gaz de 1 - 2 m 3 / t.

presiunea de saturație

Presiunea de saturație (sau începutul vaporizării) este presiunea la care gazul începe să fie eliberat din petrol. În condiții naturale, presiunea de saturație poate fi egală sau mai mică decât presiunea de formare.

În primul caz, toate gazele vor fi dizolvate în ulei, iar uleiul va fi saturat cu gaz. În al doilea caz, uleiul va fi subsaturat cu gaz.

Compresibilitatea

Compresibilitatea uleiului se datorează elasticității sale și se măsoară prin factorul de compresibilitate - β N.

unde V este volumul inițial de ulei, m3;

∆V - modificarea volumului de ulei, m 3;

∆р – modificarea presiunii, MPa.

Coeficientul de compresibilitate caracterizează mărimea modificării volumului uleiului din rezervor cu o schimbare de presiune de 0,1 MPa. Acest coeficient este luat în considerare în stadiile incipiente de dezvoltare, când forțele elastice ale lichidelor și gazelor nu sunt încă irosite și, prin urmare, joacă un rol semnificativ în energia rezervorului.

unde Δt 0 este modificarea temperaturii cu 1 0 С.

Coeficientul de dilatare termică arată în ce parte din volumul inițial se modifică volumul de ulei atunci când temperatura se modifică cu 1 0 C. Acest coeficient este utilizat în proiectarea și aplicarea metodelor termice de influențare a rezervorului.

Factorul de volum al uleiului

Acest coeficient arată cât volum ocupă în condiții de rezervor 1 m 3 de petrol degazat datorită saturației sale cu gaz.

unde b H este coeficientul volumetric al uleiului din rezervor, fracții de unitate;

V pl - volumul de ulei în condiții de rezervor, m 3;

V deg - volumul aceluiași ulei în condiții de suprafață după degazarea acestuia, m 0;

ρ sur – densitatea uleiului în condiții de suprafață, t/m 3 ;

ρ pl este densitatea petrolului în condiții de rezervor, t/m 3 .

Factorul de volum al uleiului este de obicei mai mare decât 1, de regulă, este în intervalul 1,2-1,8, dar uneori ajunge la 2-3 unități. Factorul de volum este utilizat la calcularea rezervelor și la determinarea factorului de recuperare a petrolului.

Contracția uleiului și factorul de conversie În funcție de factorul de volum, se poate determina contracția uleiului în timpul extracției sale la suprafață - I, precum și factorul de conversie - Θ.

Acesta din urmă este utilizat în formula de calcul a rezervelor prin metoda volumului. Factorul de conversie Θ este reciproca factorului de volum - b H .

După cum puteți vedea, această formulă este o formulă inversată pentru coeficientul volumetric. Ea este cea care ia în considerare scăderea volumului de petrol (contracția acestuia) în timpul tranziției de la condițiile de rezervor la condițiile de suprafață.

Punct de curgere a uleiului

Punctul de curgere este temperatura la care uleiul răcit într-o eprubetă nu își modifică nivelul la o înclinare de 45°. Punctul de curgere și punctul de topire al uleiurilor sunt variate. De obicei, uleiul se află în rezervor în stare lichidă, dar unele dintre ele se îngroașă chiar și cu puțină răcire. Punctul de curgere crește simultan cu o creștere a conținutului de parafine solide din acesta și o scădere a conținutului de rășini. Rășinile au efectul opus - cu creșterea conținutului lor, punctul de curgere scade.

Proprietățile optice ale uleiului

Activitatea optică este exprimată în capacitatea uleiului de a roti planul unui fascicul de lumină polarizată spre dreapta (mai rar spre stânga). Substanțele optic active se formează în timpul activității vitale a organismelor, iar activitatea optică a uleiului indică legătura sa genetică cu sistemele biologice. Principalii purtători ai activității optice în petrol sunt moleculele fosile de origine animală și vegetală - chemofosilele. Uleiurile din zăcăminte mai vechi sunt mai puțin active din punct de vedere optic decât uleiurile din roci mai tinere.

Uleiurile strălucesc atunci când sunt iradiate cu raze ultraviolete, adică au capacitatea de a luminesce. Rășinile luminesc în compuși predominant neluminiscenți — hidrocarburi. Substanțele luminescente au anumite spectre de culori de luminescență (maro, albastru, galben etc.) iar intensitatea strălucirii depinde de concentrație. Uleiurile ușoare au culori de luminiscență albastru și albastru, uleiurile grele au galben și galben-maro.

Cunoașterea compoziției chimice a sistemelor petroliere naturale servește ca punct de plecare pentru prezicerea stării lor de fază și a proprietăților fazei în diferite condiții termobarice corespunzătoare proceselor de producere, transport și prelucrare a amestecurilor de ulei. Tipul amestecului - petrol, gaz condensat sau gaz - depinde și de compoziția sa chimică și de combinația condițiilor termobarice din zăcământ. Compoziția chimică determină starea posibilă a componentelor sistemelor petroliere în condiții date - moleculare sau dispersate.

;Sistemele de ulei se disting printr-o varietate de componente care pot fi în stare moleculară sau dispersată, în funcție de condițiile externe. Printre acestea se numără cele mai și mai puțin predispuse la diferite tipuri de interacțiuni intermoleculare (IIM), care determină în cele din urmă fenomenele asociative și dispersitatea inițială a sistemelor petroliere în condiții normale.

Compoziția chimică a uleiului se distinge ca elementară și materială.

Elementele principale ale compoziției uleiului sunt carbon(83,5-87%) și hidrogen(11,5-14%). În plus, uleiul conține:

• sulfîntr-o cantitate de la 0,1 la 1-2% (uneori conținutul său poate ajunge până la 5-7%, în multe uleiuri practic nu există sulf);
• azotîntr-o sumă de la 0,001 la 1 (uneori până la 1,7%);
• oxigen(găsit nu sub formă pură, ci în diverși compuși) într-o cantitate de la 0,01 la 1% sau mai mult, dar nu depășește 3,6%.

Dintre celelalte elemente prezente în ulei - fier, magneziu, aluminiu, cupru, staniu, sodiu, cobalt, crom, germaniu, vanadiu, nichel, mercur, aur și altele. Cu toate acestea, conținutul lor este mai mic de 1%.

Din punct de vedere material, petrolul constă în principal din hidrocarburi și compuși heteroorganici.

hidrocarburi

hidrocarburi(HC) sunt compuși organici ai carbonului și hidrogenului. Uleiul conține în principal următoarele clase de hidrocarburi:

Alcani

Alcani sau hidrocarburi parafinice sunt SW saturate (limitatoare) cu formula generală CnH2n+2. Conținutul lor în ulei este de 2 - 30-70%. Există alcani cu structură normală ( n-alcani - pentanși omologii săi), izostructuri ( izoalcani - izopentan etc.) și structura izoprenoidă ( izoprene – debarcader, fitan si etc.).

Uleiul conține alcani gazoși din De la 1 inainte de De la 4(sub formă de gaz dizolvat), alcani lichizi De la 5 la 16, alcătuiesc cea mai mare parte a fracțiilor lichide ale uleiului și alcanilor solizi din compoziție De la 17 la 53și altele, care sunt incluse în fracțiunile de petrol grele și sunt cunoscute sub numele de parafine dure. Alcanii solizi sunt prezenți în toate uleiurile, dar de obicei în cantități mici - de la zecimi la 5% (greutate), în cazuri rare - până la 7-12% (greutate).

Există diferiți izomeri ai alcanilor în ulei: mono-, di-, tri-, tetrasubstituiți. Dintre acestea predomină cele monosubstituite, cu o singură ramificare. Alcanii metil-substituiți sunt aranjați în ordine descrescătoare: alcani 2-metil-substituiți > alcani 3-metil-substituiți > alcani 4-metil-substituiți.

Descoperirea în uleiuri a alcanilor ramificati de tip izoprenoid cu grupări metil în pozițiile 2, 6, 10, 14, 18 etc datează din anii 60. În compoziția principală au fost găsite peste douăzeci de astfel de hidrocarburi. De la 9 - de la 20. Cei mai comuni alcani izoprenoizi din orice ulei sunt fitanul C20H42și debarcader C19H40, al cărui conținut poate ajunge până la 1,0 -1,5% și depinde de geneza și condițiile faciale ale formării uleiurilor.

Astfel, alcanii în diverse proporții sunt incluși în toate amestecurile naturale și produsele petroliere, iar starea lor fizică într-un amestec - sub formă de soluție moleculară sau de sistem dispers - este determinată de compoziția, proprietățile fizice individuale ale componentelor și termobare. conditii.

Cicloalcani

Cicloalcani sau hidrocarburi naftenice sunt hidrocarburi aliciclice saturate. Acestea includ și cele monociclice cu formula generală CnH2n, ciclic - CnH2n-2, triciclic - CnH2n-4, tetraciclic - CnH2n-6.

Conform conținutului total de cicloalcani din multe uleiuri, predomină asupra altor clase de hidrocarburi: conținutul lor variază de la 25 la 75% (greutate). Sunt prezente în toate fracțiile petroliere. De obicei, conținutul lor crește pe măsură ce fracțiile devin mai grele. Conținutul total de hidrocarburi naftenice din ulei crește pe măsură ce greutatea moleculară a acestuia crește. Singurele excepții sunt fracțiile petroliere, în care conținutul de cicloalcani scade din cauza creșterii cantității de hidrocarburi aromatice.

Dintre hidrocarburile monociclice din petrol, există în principal serii cu cinci și șase membri hidrocarburi naftenice. Distribuția naftenelor monociclice în fracțiile petroliere, proprietățile lor sunt studiate mult mai pe deplin în comparație cu naftenele policiclice prezente în fracțiile cu punct de fierbere mediu și înalt. Fracțiunile de benzină cu punct de fierbere scăzut ale uleiurilor conțin în principal derivați alchil ai ciclopentanuluiși ciclohexan[de la 10 la 86% (greutate)] și în fracțiuni cu punct de fierbere ridicat - policicicloalcaniși monocicloalcani cu substituenți alchil cu structură izoprenoidă (așa-numitele hidrocarburi hibride).

Dintre naftenele policiclice din uleiuri, au fost identificate doar 25 de naftene biciclice individuale, cinci triciclice și patru tetra- și pentaciclice. Dacă într-o moleculă există mai multe inele naftenice, atunci acestea din urmă, de regulă, sunt condensate într-un singur bloc policiclic.

Bicicletele C7-C9 cel mai adesea prezente în uleiuri de tip naftenic pronunțat, în care conținutul lor este destul de ridicat. Printre aceste hidrocarburi găsite (în ordinea descrescătoare a conținutului): biciclooctan (pentalan), biciclooctan, biciclooctan, biciclononan (hidrindan), bicicloheptan (norbornan)și omologii lor cei mai apropiați. Din triciclani în uleiuri domină alchilperhidrofenantreni.

Tetraciclani uleiurile sunt reprezentate mai ales de derivate ciclopentano-perhidrofenantren - sterani.

La pentaciclani uleiurile includ hidrocarburi din serie hopana, lupana, fridelana.

Informații de identificare fiabile policicicloalcani cu un număr mare de cicluri este absent, deși pe baza grupului structural și a analizei spectrale de masă, se poate presupune că sunt prezente naftene cu un număr de cicluri mai mare de cinci. Conform unor date, naftenele cu punct de fierbere ridicat conțin până la 7-8 cicluri în molecule.

Diferențele în comportamentul chimic al cicloalcanilor se datorează adesea prezenței excesului de energie de stres. În funcție de mărimea inelului, cicloalcanii sunt împărțiți în mici C3, C4- cu toate că ciclopropanși ciclobutan nu se găsește în uleiuri), normal ( C5-C7), in medie ( C8-C11) și macrocicluri (de la C 12și altele). Această clasificare se bazează pe relația dintre dimensiunea ciclului și tensiunile care apar în el, afectând stabilitatea. Pentru cicloalcaniși, mai presus de toate, diferitele lor derivate sunt caracterizate prin rearanjamente cu o modificare a mărimii inelului. Deci, atunci când cicloheptanul este încălzit cu clorură de aluminiu, se formează metilciclohexan, iar ciclohexanul la 30-80 ° C se transformă în metilciclopentan. Inelele de carbon cu cinci și șase membri se formează mult mai ușor decât inelele mai mici și mai mari. Prin urmare, în uleiuri se găsesc mult mai mulți derivați ai ciclohexanului și ciclopentanului decât derivații altor cicloalcani.

Pe baza studiului proprietăților vâscozitate-temperatură ale monociclohexanilor substituiți cu alchil într-un domeniu larg de temperatură, s-a constatat că substituentul, pe măsură ce se alungește, reduce gradul mediu de asociere al moleculelor. Cicloalcani, Spre deosebire de n-alcani cu același număr de atomi de carbon sunt într-o stare asociată la o temperatură mai mare.

Arene

Arene sau hidrocarburi aromatice- compuși în moleculele cărora se află hidrocarburi ciclice cu sisteme π-conjugate. Conținutul lor în ulei variază de la 10-15 până la 50% (greutate). Acestea includ reprezentanți ai monociclicilor: benzenși omologii săi ( toluen, o-, m-, p-xilen etc.), biciclice: naftalinăși omologii săi, triciclici: fenantren, antracenși omologii lor, tetraciclici: pirenși omologii săi și altele.

Pe baza generalizării datelor privind 400 de uleiuri, s-a arătat că cele mai mari concentrații de arene (37%) sunt tipice pentru uleiurile de tip naftenic, iar cele mai scăzute (20%) pentru uleiurile de tip parafină. Printre arenele petroliere predomină compușii care nu conțin mai mult de trei inele benzenice pe moleculă. Concentrațiile de arenă în distilate care fierb până la 500°C, de regulă, scad cu unul sau două ordine de mărime în următoarea serie de compuși: benzen >> naftalene >> fenantrene >> crizene >> pirene >> antracene.

Tiparul general este o creștere a conținutului de arene cu o creștere a punctului de fierbere. În același timp, arenele cu fracții mai mari de ulei sunt caracterizate nu de un număr mare de inele aromatice, ci de prezența lanțurilor alchil și a ciclurilor saturate în molecule. Toți omologii de arenă posibil teoretic au fost găsiți în fracțiile de benzină C6-C9. Hidrocarburile cu un număr mic de inele benzenice domină printre arene chiar și în cele mai grele fracțiuni de ulei. Deci, conform datelor experimentale, mono-, bi-, tri-, tetra- și pentaarene sunt, respectiv, 45-58, 24-29, 15-31, 1,5 și până la 0,1% din masa hidrocarburilor aromatice din distilate 370- 535 °C din diferite uleiuri.

Monoarenele uleioase sunt reprezentate de alchilbenzeni. Cei mai importanți reprezentanți ai alchilbenzenilor de petrol cu ​​punct de fierbere ridicat sunt hidrocarburile care conțin până la trei substituenți metil și un substituent lung al unei structuri liniare, α-metilalchil sau izoprenoid în ciclul benzenic. Substituenții alchil mari din moleculele de alchilbenzen pot conține mai mult de 30 de atomi de carbon.

Locul principal în rândul arenelor petroliere biciclice (diarenele) aparține derivaților naftalinei, care pot reprezenta până la 95% din totalul diarenelor și pot conține până la 8 inele saturate pe moleculă, iar locul secundar aparține derivaților difenilului și difenilalcanilor. Toate alchilnaftalinele individuale au fost identificate în uleiuri S11, S12și mulți izomeri C13-C15. Conținutul de difenili din uleiuri este cu un ordin de mărime mai mic decât conținutul de naftaline.

Dintre naftenodiareni, acenaftena, fluorenul și un număr de omologi ai săi care conțin substituenți metil în pozițiile 1-4 s-au găsit în uleiuri.

Triarenele sunt reprezentate în uleiuri prin derivați ai fenantrenului și antracenului (cu o preponderență accentuată a primului), care pot conține până la 4-5 cicluri saturate în molecule.

Tetraarenele petroliere includ hidrocarburi din seria crizenă, pirenă, 2,3- și 3,4-benzofenantren și trifenilen.

Tendința crescută a arenelor, în special a celor policiciclice, la interacțiuni moleculare se datorează energiei de excitație scăzute în procesul de disociere homolitică. Compuși precum antracenul, pirenul, crisenul etc. se caracterizează printr-un grad scăzut de corelație de schimb a orbitalilor π și o energie potențială crescută a MMW datorită apariției unei corelații de schimb de electroni între molecule. Arenele formează complexe moleculare destul de stabile cu unii compuși polari.

Interacțiunea electronilor π din nucleul benzenului duce la conjugarea legăturilor carbon-carbon. Efectul de conjugare are ca rezultat următoarele proprietăți ale arenelor:

• structura plană a ciclului cu o lungime a legăturii C-C (0,139 nm), care este intermediară între o legătură C-C simplă și dublă;
• echivalența tuturor legăturilor C-C în benzeni nesubstituiți;
• predispoziție la reacții de substituție electrofilă a unui proton pentru diferite grupuri în comparație cu participarea la reacții de adiție pe legături multiple.

Cerezine

Hidrocarburi hibride (ceresine)- hidrocarburi cu structură mixtă: parafină-naftenic, parafin-aromatic, nafteno-aromatic. Practic, aceștia sunt alcani solizi cu un amestec de hidrocarburi cu catenă lungă care conțin un nucleu ciclanic sau aromatic. Sunt componenta principală a depozitelor de parafină în procesele de extracție și preparare a uleiurilor.

Pagina 1

Pagina 2

Pagina 3

Petrolul este o resursă care stă la baza energiei moderne. Multe țări fac multe eforturi pentru a găsi un nou tip de combustibil, cu toate acestea, astăzi și în viitorul apropiat, produsele petroliere sunt cele care ocupă această nișă. În ciuda faptului că nici un comunicat de presă nu este complet fără a menționa prețul actual al petrolului sau alte lucruri legate de acesta, mulți oameni nu știu ce este cu adevărat petrolul. În acest material, vom vorbi despre formula chimică a uleiului și din ce elemente constă.

Poveste

Este demn de remarcat faptul că oamenii s-au familiarizat cu uleiul încă din zilele Babilonului. Apoi această resursă a fost folosită în construcții datorită calităților sale astringente. În Rusia, pe râul Ukhta, oamenii colectau ulei de la suprafață și îl foloseau ca unguent. Abia secole mai târziu, când au fost efectuate studii serioase, omenirea a aflat compoziția chimică a uleiului și adevăratul său scop. Cu toate acestea, nici astăzi întrebarea din ce constă uleiul nu poate fi răspunsă într-un singur cuvânt.

Formula chimică a uleiului

Formula de ulei

Uleiul este un sistem chimic coloidal complex format din multe componente. Faza lichidă a uleiului este hidrocarburi lichide (aproximativ cinci sute de substanțe diferite). De asemenea, „aurul negru” conține elemente semi-solide - hidrocarburi „grele” (de exemplu, rășini), care sunt suspendate într-un lichid.

Pe lângă amestecul de hidrocarburi, uleiul include sulf, azot, săruri minerale, apă, soluții de gaze de hidrocarburi.

Este de remarcat faptul că materiile prime extrase din diferite surse diferă în ceea ce privește compoziția chimică. Fiecare ulei este un sistem unic, prin urmare se acceptă clasificarea uleiului, în funcție de compoziție. Cu cât este mai mare conținutul de hidrocarburi ușoare și cu cât este mai mic conținutul de impurități mecanice, sulf și alte produse secundare, cu atât valoarea unui anumit tip de „aur negru” este mai mare.

Din punct de vedere chimic, uleiul este un amestec complex de hidrocarburi și compuși ai carbonului, este format din următoarele elemente principale: carbon (84-87%), hidrogen (12-14%), oxigen, azot și sulf (1-2%), conținutul de sulf crește uneori până la 3-5%.

În ulei se izolează o parte de hidrocarbură, asfalt-rășinoasă, porfirine, sulf și o parte de cenușă.

Partea principală a uleiului este alcătuită din trei grupe de hidrocarburi: metan, naftenic și aromatic.

Partea asfaltică-rășinoasă a uleiului este o substanță de culoare închisă. Este parțial solubil în benzină. Partea dizolvată se numește asfaltenă, partea nedizolvată se numește rășină. Compoziția rășinilor conține oxigen până la 93% din cantitatea totală în ulei.

Porfirinele sunt compuși speciali azotați de origine organică. Se crede că sunt formate din clorofilă vegetală și hemoglobină animală. La temperatură, porfirinele sunt distruse.

Sulful este larg distribuit în petrol și hidrocarburi gazoase și este conținut fie în stare liberă, fie sub formă de compuși (hidrogen sulfurat, mercaptani). Cantitatea sa variază de la 0,1% la 5%.

Partea de cenușă este reziduul rezultat din arderea uleiului. Aceștia sunt diverși compuși minerali, cel mai adesea fier, nichel, vanadiu, uneori săruri de sodiu.

Uleiul variază foarte mult ca culoare (de la maro deschis, aproape incolor, la maro închis, aproape negru) și ca densitate (de la deschis 0,65-0,70 la greu 0,98-1,05).

Debutul fierberii uleiului este de obicei peste 280C. punctul de curgere variază de la +300 la -600C și depinde în principal de conținutul de parafină (cu cât este mai mult, cu atât este mai mare punctul de curgere). Vâscozitatea variază într-o gamă largă și depinde de compoziția chimică și fracționată a conținutului de ulei și gudron (conținutul de substanțe asfalto-rășinoase din acesta). Uleiul este solubil în solvenți organici, practic insolubil în apă în condiții normale, dar poate forma emulsii stabile cu el.

Uleiul poate fi clasificat după diferite criterii.

2. În funcție de conținutul potențial al fracțiilor care fierb până la 3500C

3. După conținutul potențial de ulei

4. După calitatea uleiurilor

Combinația de denumiri de clasă, tip, grup, subgrup și tip formează codul pentru clasificarea tehnologică a uleiului.

În funcție de domeniu, petrolul are o compoziție calitativă și cantitativă diferită. De exemplu, uleiul de Baku este bogat în cicloparafine și relativ sărac în hidrocarburi saturate. Există mult mai multe hidrocarburi saturate în uleiul Grozny și Ferghana. Uleiul permian conține hidrocarburi aromatice.

După cum știe fiecare școlar, fără petrol și produse petroliere, dezvoltarea normală a civilizației noastre ar fi absolut imposibilă, deoarece mașinile și avioanele zboară pe diferite tipuri de combustibil obținut din petrol. Un număr mare de vehicule diferite și tot felul de echipamente (de exemplu, centrale electrice mobile) lucrează astăzi la produse petroliere. Cu toate acestea, nu toată lumea cunoaște compoziția chimică a uleiului și unele dintre proprietățile sale fizice. Și pentru a umple acest gol, am pregătit acest articol pentru tine. Să începem cu informații generale despre ulei.

informatii generale

Uleiul este un lichid uleios inflamabil produs în natură, care constă dintr-un amestec destul de complex de diferiți compuși organici, în special hidrocarburi. În funcție de locul de extracție, compoziția chimică a uleiului se poate modifica, ceea ce atrage după sine o schimbare a culorii acestui lichid combustibil. Uleiul poate fi aproape negru și roșu-maro și galben-verzui și chiar complet incolor. De asemenea, uleiul are un miros specific. În natură, petrolul se găsește la adâncimi cuprinse între câteva zeci de metri și câțiva kilometri. Deci, în unele puțuri, petrolul este pompat de la o adâncime de până la 2-3 km. Marea majoritate a zăcămintelor de petrol din pământ sunt situate la o adâncime de 1 până la 3 km. De asemenea, uleiul poate să apară la adâncimi mici și chiar să iasă în mod natural la suprafață. Adevărat, în aceste cazuri, sub influența aerului atmosferic, uleiul se transformă în bitum și nisipuri bituminoase, precum și în asfalt semisolid și maltă destul de groasă. În continuare, vom vorbi în principal despre compoziția chimică și fizică și proprietățile uleiului. Menționăm doar că petrolul are o structură chimică similară cu asfaltul și gazele naturale combustibile: toate aceste substanțe sunt numite petrolite în chimie. Petroliții sunt substanțe combustibile de origine biologică, care includ, printre altele, multe tipuri de combustibili nu numai lichizi, ci și solizi.

Compoziția chimică a uleiului

Din cate substante mai simple crezi ca este facut uleiul? Din zece? Din o sută? De fapt, uleiul este un amestec de aproximativ o mie (!) Diverse substanțe, dintre care aproximativ 80% sunt hidrocarburi lichide (mai mult de cinci sute de substanțe). Ponderea substanțelor sulfuroase în ulei (și sunt aproximativ două sute cincizeci dintre ele) reprezintă aproximativ 3%. Ceva mai puțin oxigen (80-85) și substanțe azotate (30). De asemenea, uleiul poate conține până la 10% apă și până la 4% gaze de hidrocarburi dizolvate. Compoziția uleiului include și o anumită cantitate de substanțe care conțin metale care conțin nichel și vanadiu. Ei bine, printre altele, uleiul în diverse proporții poate conține săruri minerale și soluții de săruri de diverși acizi organici și, desigur, tot felul de impurități mecanice.

Compoziția de hidrocarburi a uleiului

După cum tocmai ați învățat, cel mai mare procent din orice ulei sunt compuși de hidrocarburi. În funcție de depozit, cota lor poate fi mai mare de 80% - până la 90%. Care sunt aceste conexiuni? În primul rând, așa-numitele naftenice și parafinice. Naftenic la volumul total de hidrocarbură este de la 25 la 70%, iar parafina poate conține de la 30 la 50%. De asemenea, în compoziția uleiului sunt compuși hidrocarburi aromatici, și hibrizi: nafteno-aromatic, parafin-naftenic și alții. Apropo, denumirile enumerate ale compușilor servesc și ca nume pentru diferite tipuri de ulei. Există uleiuri parafinice, naftenice, metanice, aromatice (dintre petroliști, cuvântul „ulei” poate fi pluralizat în sensul de „tipuri de ulei”). Uleiul primește un nume în funcție de clasa de hidrocarburi, din care mai mult de 50% este prezent în el. Dacă domină două clase (de exemplu, 30% hidrocarburi parafinice și naftenice fiecare), acest tip de ulei primește o denumire dublă pentru ambele clase. În exemplul nostru, acesta este tipul parafină-naftenic. Prima din nume este clasa de hidrocarburi, care este reprezentată într-unul sau altul tip de ulei într-o cantitate ceva mai mare. Prin urmare, există, de exemplu, tipuri metano-aromatic și aromatic-metan, nafteno-aromatic și aromatic-naftenic, nafteno-metan și metano-naftenic etc.

Compoziția uleiului pe elemente

Deoarece uleiul, în funcție de originea sa, poate avea o compoziție destul de eterogenă, raportul procentual al anumitor elemente chimice din el poate fi foarte condiționat. Cu toate acestea, observăm că în diferite tipuri de ulei, elementele constitutive principale sunt carbonul, hidrogenul și sulful, mai rar oxigenul și azotul. În total, într-un singur tip de ulei pot fi prezente până la 80 de elemente chimice diferite. Unele dintre ele sunt prezente în cantități atât de microscopice încât procentul lor este măsurat folosind puteri negative. Deci, de exemplu, conținutul de nichel din anumite tipuri de ulei variază de la 10-4 la 10-3% sau, dacă este exprimat folosind o fracție zecimală: de la 0,0001 la 0,001%. Adică, un kilogram de produs petrolier poate conține o miime sau o sutime de gram de nichel. În ceea ce privește procentul de carbon, acesta poate varia de la 82 la 87%. Hidrogenul este conținut în ulei în cantități de la 11 la 14%, iar sulful - de la 0,01 la 8%. De asemenea, uleiul poate conține până la 1,8% azot și până la 0,35% oxigen. Dintre substanțele care conțin sulf, remarcăm prezența tiofanilor, tiofenilor, mercaptanilor și mono- și disulfurilor. Substantele care contin azot sunt reprezentate de piroli, carbazoli, indoli, chinoline, porfirine si piridine, iar substantele care contin oxigen sunt reprezentate de fenoli, acizi naftenici si substante rasino-asfaltene.

Compoziția fizică a uleiului

Mai precis, ne vom concentra aici asupra proprietăților sale fizice. În funcție de compoziția chimică, uleiul are un număr mare de nuanțe de culoare. De regulă, culoarea uleiului variază de la maro închis, aproape negru, până la maro deschis, aproape transparent. Cu toate acestea, există tipuri de ulei chiar și nuanță de smarald, precum și roșu-maro. Greutatea moleculară a uleiului poate varia de la 200 la 450 g/mol de substanță. Densitatea uleiului variază de obicei între 0,7 și 1 g per cmc. După densitate, uleiul este împărțit în ușor (0,83 și mai jos), mediu (0,83-0,86) și greu (de la 0,86). De asemenea, trebuie remarcat faptul că densitatea uleiului depinde în primul rând de presiunea și temperatura substanței. De asemenea, punctul de fierbere poate varia. Uleiul ușor poate fierbe chiar și la 30 de grade Celsius, iar uleiul greu - de la 100 și peste. Temperatura de cristalizare a uleiului depinde în întregime de conținutul de parafină din acesta. Uleiul cu conținut scăzut de parafină cristalizează doar la temperaturi foarte scăzute (până la -60 de grade Celsius), iar uleiul cu conținut ridicat de parafină necesită uneori +30 de grade. De asemenea, este imposibil să nu spunem că uleiul este o substanță, de regulă, foarte inflamabilă, dar, în funcție de tip, poate aprinde la temperaturi negative de la -30 -35 de grade și la temperaturi foarte ridicate - de la +120 de grade. . Uleiul nu se dizolvă în apă, dar formează emulsii stabile cu el. În ceea ce privește deshidratarea uleiului, care este cerută de diverse industrii, astăzi există mai multe metode eficiente de separare a uleiului și a apei.

Compoziția fracționată a uleiului

Acesta este unul dintre cei mai importanți indicatori ai calității uleiului. În timpul distilării uleiului, diferite componente sunt separate de acesta printr-o creștere treptată a temperaturii - așa-numitele fracții. Deci, fracția de petrol fierbe la temperaturi de până la 100 de grade Celsius, benzina - până la 180 de grade, nafta - la temperaturi de la 140 la 180 de grade, kerosenul - de la 140 la 220 și, în final, la temperaturi de la 180 la 350 de grade, De asemenea, fracția de motorină fierbe. Fracțiile de benzină sunt numite ușoare pentru că fierb înaintea oricui, kerosenul - mediu și motorina - grele. Reziduul care nu fierbe nici măcar la o temperatură de 350 de grade se numește păcură. Păcură dispersată sub vid la o temperatură de peste 500 de grade se numește gudron. Păcura este componenta principală pentru producerea diferitelor uleiuri.