Газрын тосны нүүрсустөрөгч: бүрэлдэхүүн хэсэг, найрлага, бүтэц

2024 Зохиолч: Angel Austin | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-11 11:00

Нүүрстөрөгч нь аливаа газрын тосны хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Төрөл бүрийн тос дахь байгалийн нүүрсустөрөгчийн агууламж ижил биш: 100 (хийн конденсат) -аас 30% хүртэл. Дунджаар нүүрсустөрөгч нь энэ түлшний массын 70%-ийг эзэлдэг.

Тосон дахь нүүрсустөрөгч

Тосны найрлагад өвөрмөц бүтэцтэй 700 орчим нүүрсустөрөгч илэрсэн. Эдгээр нь бүгд найрлага, бүтцийн хувьд олон янз боловч нэгэн зэрэг эртний бактери, замаг, дээд ургамлын липидийн үндэс болсон бодисын найрлага, бүтцийн талаарх мэдээллийг хадгалдаг.

Газрын тосны нүүрсустөрөгчийн найрлагад:

1. Парафин.
2. Нафтен (циклоалкан).
3. Үнэрт нүүрсустөрөгч (арен).

Алканууд (алифатик ханасан нүүрсустөрөгчид)

Алканууд нь газрын тосны хамгийн чухал бөгөөд сайн судлагдсан нүүрсустөрөгчид юм. Газрын тосны найрлагад C₁-аас C₁₀₀ хүртэлх нүүрсустөрөгчийн алканууд орно. Тэдний тоо 20-60% хооронд хэлбэлздэг бөгөөд газрын тосны төрлөөс хамаарна. Молекулын хувьдмассын фракц, бүх төрлийн алканы концентраци багасна.

Хэрэв янз бүрийн бүтэцтэй циклик нүүрсустөрөгчид газрын тосонд адилхан түгээмэл байдаг бол алкануудын дунд тодорхой бүтцийн бүтэц давамгайлдаг. Түүнээс гадна бүтэц нь дүрмээр бол молекулын жингээс хамаардаггүй. Энэ нь янз бүрийн төрлийн тосонд тодорхой гомологийн цуврал алканууд байдаг гэсэн үг юм: хэвийн бүтэцтэй алканууд, метилийн бүлгийн өөр өөр байрлалтай монометил орлуулсан, бага ихэвчлэн - ди- ба триметил орлуулсан алканууд, түүнчлэн тетраметилалканууд. изопреноид төрөл. Онцлог бүтэцтэй алканууд нь газрын тосны алкануудын нийт массын бараг 90% -ийг бүрдүүлдэг. Энэ баримт нь газрын тосны янз бүрийн фракцууд, түүний дотор өндөр буцалгадаг алкануудыг сайн судлах боломжийг олгодог.

Өөр өөр фракцын алканууд

50-150 °C температурт I фракц ялгардаг бөгөөд үүнд 5-аас 11 хүртэлх нүүрстөрөгчийн атомын тоотой алканууд орно. Алканууд изомеруудтай:

• пентан - 3;
• гексан – 5;
• гептан – 9;
• октан - 18;
• нонан - 35;
• Дин – 75;
• ундекан – 159.

Тиймээс би фракцид онолын хувьд 300 орчим нүүрсустөрөгчийг багтааж болно. Мэдээжийн хэрэг, бүх изомерууд тосонд байдаггүй, гэхдээ тэдгээрийн тоо их байдаг.

Зураг дээр оргил бүр нь тодорхой бодистой тохирч байгаа Сургутын ордоос C₅ – C₁₁ алкануудын хроматограммыг харуулж байна..

200-430°С-ийн температурт С₁₂ – С₂₇ найрлагатай II фракцын алканууд тусгаарлагдана. Зураг харуулж байнаII фракцын алкануудын хроматограмм. Хроматограмм нь хэвийн ба монометил орлуулсан алкануудын оргилуудыг харуулж байна. Тоонууд нь орлуулагчдын байрлалыг заана.

430°C температурт III фракцын алканууд С₂₈ – С₄₀.

Изопреноид алканууд

Изопреноид алкануудад метилийн бүлгүүдийн тогтмол ээлжээр салаалсан нүүрсустөрөгч орно. Жишээлбэл, 2, 6, 10, 14-тетраметилпентадекан эсвэл 2, 6, 10-триметилгексадекан. Биологийн нефтийн түүхий эдийн дийлэнх хувийг изопреноид алканууд болон шулуун гинжин алканууд эзэлдэг. Мэдээж изопреноид нүүрсустөрөгчийн өөр олон сонголт бий.

Изопреноидууд нь ижил төстэй байдал, тэнцвэргүй байдлын шинж чанартай байдаг, өөрөөр хэлбэл янз бүрийн тос нь эдгээр нэгдлүүдийн өөрийн гэсэн багцтай байдаг. Гомологи нь өндөр молекул жинтэй эх үүсвэрүүдийг устгасны үр дагавар юм. Изопреноид алкануудад аливаа гомологийн концентраци дахь "цоорхой" илрэх боломжтой. Энэ нь метил орлуулагчид байрладаг газарт тэдгээрийн гинжийг таслах боломжгүй (энэ гомолог үүсэх) үр дагавар юм. Энэ функцийг изопреноид үүсэх эх үүсвэрийг тодорхойлоход ашигладаг.

Циклоалканууд (нафтен)

Нафтенууд нь газрын тосны ханасан циклик нүүрсустөрөгч юм. Олон тооны тосонд тэдгээр нь нүүрсустөрөгчийн бусад ангиллуудаас давамгайлдаг. Тэдний агууламж 25-75% хооронд хэлбэлзэж болно. Бүх фракцуудад байдаг. Бутархай нь хүндрэх тусам тэдгээрийн агууламж нэмэгддэг. Нафтенууд нь тоо хэмжээгээрээ ялгагданамолекул дахь циклүүд. Нафтенуудыг моно- ба полициклик гэж хоёр бүлэгт хуваадаг. Моноцикл нь тав ба зургаан гишүүнтэй. Полициклик цагиргууд нь тав болон зургаан гишүүнтэй цагирагуудыг агуулж болно.

Бага буцалгах фракцууд нь ихэвчлэн циклогексан ба циклопентаны алкил деривативуудыг агуулдаг ба бензиний фракцуудад метилийн деривативууд зонхилдог.

Полициклик нафтенууд нь ихэвчлэн 300°С-аас дээш температурт буцалгаад буцдаг газрын тосны фракцид агуулагддаг ба 400-550°C-ийн фракцын агууламж 70-80% хүрдэг.

Үнэрт нүүрсустөрөгч (арен)

Тэд хоёр бүлэгт хуваагдана:

1. Зөвхөн үнэрт цагираг болон алкил орлуулагч агуулсан алкиларомат нүүрсустөрөгчид. Үүнд алкилбензол, алкилнафталин, алкилфенантрен, алкилхризепес, алкилпицен орно.
2. Ароматик (ханаагүй) болон нафтений (хязгаарлалтын) цагиргийг агуулсан холимог төрлийн бүтэцтэй нүүрсустөрөгч. Тэдний дунд:

• моноаромат нүүрсустөрөгч - индан, ди-, три- ба тетранафтенобензол;
• диаромат нүүрсустөрөгч - моно- ба динафтенонафталин;
• гурваас дээш үнэрт цагираг бүхий нүүрсустөрөгчид - нафтенофэнантрен.

Газрын тосны нүүрсустөрөгчийн найрлагын техникийн ач холбогдол

Бодисын найрлага нь тосны чанарт ихээхэн нөлөөлдөг.

1. Парафин:

• Хэвийн парафин (салбарлаагүй) нь октаны тоо бага, цутгах цэг ихтэй байдаг. Тиймээс, inболовсруулах явцад тэдгээр нь бусад бүлгийн нүүрсустөрөгч болж хувирдаг.
• Изопарафин (салбарласан) нь өндөр октаны тоотой, өөрөөр хэлбэл тогшлын эсрэг өндөр шинж чанартай (изооктан бол 100 октантай жишиг нэгдэл), түүнчлэн энгийн парафинтай харьцуулахад бага цутгах цэгтэй.

2. Нафтен (циклопарафин) нь изопарафины хамт дизель түлш, тосолгооны материалын чанарт эерэг нөлөө үзүүлдэг. Бензиний хүнд хэсэг дэх тэдгээрийн өндөр агууламж нь өндөр гарц, өндөр октантай бүтээгдэхүүнийг бий болгодог.

3. Үнэрт нүүрсустөрөгч нь түлшний байгаль орчны шинж чанарыг улам дордуулдаг боловч өндөр октантай байдаг. Тиймээс газрын тос боловсруулах явцад бусад бүлэг нүүрсустөрөгчийг анхилуун үнэрт бодис болгон хувиргадаг боловч түлш дэх тэдгээрийн хэмжээг, ялангуяа бензолыг хатуу зохицуулдаг.

Газрын тосны нүүрсустөрөгчийн найрлагыг судлах арга

Техникийн зорилгоор газрын тосны найрлагыг тодорхой ангиллын нүүрсустөрөгчийн агууламжаар тогтооход хангалттай. Газрын тосны фракцийн найрлага нь газрын тос боловсруулах чиглэлийг сонгоход чухал үүрэгтэй.

Тосны бүлгийн найрлагыг тодорхойлохын тулд янз бүрийн аргыг ашигладаг:

• Химийн бодис гэдэг нь тодорхой ангиллын нүүрсустөрөгчтэй (алкен эсвэл арен) урвалжийн харилцан үйлчлэлийн урвал (нитратжуулалт эсвэл сульфонжуулалт) хийхийг хэлнэ. Үүссэн урвалын бүтээгдэхүүний хэмжээ эсвэл хэмжээг өөрчилснөөр тодорхойлсон ангиллын нүүрсустөрөгчийн агууламжийг үнэлдэг.
• Физик-химийн хувьд олборлолт, шингээлт орно. Ареныг ингэж гаргаж авдагхүхрийн давхар исэл, анилин эсвэл диметил сульфат, дараа нь эдгээр нүүрсустөрөгчийг цахиур гель дээр шингээх.
• Физик нь оптик шинж чанарыг тодорхойлохыг агуулдаг.
• Хосолсон - хамгийн зөв бөгөөд хамгийн түгээмэл. Аль ч хоёр аргыг хослуул. Жишээлбэл, ареныг химийн болон физик-химийн аргаар зайлуулах, тэдгээрийг зайлуулахаас өмнө болон дараа нь газрын тосны физик шинж чанарыг хэмжих.

Шинжлэх ухааны зорилгоор газрын тосонд яг ямар нүүрсустөрөгч агуулагдаж, давамгайлж байгааг тодорхойлох нь чухал.

Нүүрс устөрөгчийн бие даасан молекулуудыг тодорхойлохын тулд хий-шингэн хроматографийг хялгасан судас ба температурын хяналт, компьютерийн боловсруулалт бүхий хроматографи-масс спектрометр, фрагментийн ионуудын бие даасан шинж чанарын хроматограмм бүтээх (масс фрагментографи эсвэл масс хроматографи) ашиглана. ¹³C.

цөм дээрх NMR спектрийг мөн ашигладаг.

Газрын тосны нүүрсустөрөгчийн найрлагад дүн шинжилгээ хийх орчин үеийн схемүүд нь өөр өөр буцалгах цэг бүхий хоёр буюу гурван фракцад урьдчилан ялгах аргыг агуулдаг. Үүний дараа фракц бүрийг цахиурын гель дээр шингэн хроматографийн тусламжтайгаар ханасан (парафин-нафтен) болон үнэрт нүүрсустөрөгчид хуваана. Дараа нь анхилуун үнэрт нүүрсустөрөгчийг хөнгөн цагааны ислийг ашиглан шингэн хроматографийн аргаар моно-, би- болон полиароматт гэж ялгах хэрэгтэй.

Нүүрс устөрөгчийн эх үүсвэр

Газрын тос, хийн нүүрсустөрөгчийн байгалийн эх үүсвэр нь янз бүрийн нэгдлүүдийн биоорганик молекулууд, голчлон тэдгээрийн липидийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд юм. Имибайж болно:

• ургамлын липид өндөр,
• замаг,
• фитопланктон,
• зоопланктон,
• бактери, ялангуяа эсийн мембраны липид.

Ургамлын липидийн бүрдэл хэсгүүд нь химийн найрлагаараа маш төстэй боловч молекулуудын тодорхой өөрчлөлтүүд нь энэ тос үүсэхэд тодорхой бодис зонхилох оролцоог тодорхойлох боломжтой болгодог.

Бүх ургамлын липидийг хоёр ангилалд хуваадаг:

• шулуун (эсвэл бага зэрэг салаалсан) гинж бүхий молекулуудаас тогтсон нэгдлүүд;
• алицикл ба алифатик цувралын изопреноид нэгжид суурилсан нэгдлүүд.

Лав зэрэг хоёр ангилалд хамаарах элементүүдээс бүрдсэн нэгдлүүд байдаг. Лав молекулууд нь илүү өндөр ханасан эсвэл ханаагүй тосны хүчлүүд ба циклик изопреноид спирт - стеролуудын эфир юм.

Нефтийн нүүрсустөрөгчийн липидийн байгалийн эх үүсвэрийн ердийн төлөөлөл нь дараах нэгдлүүд юм:

1. C₁₂-C₂₆ найрлагатай ханасан ба ханаагүй тосны хүчил ба гидрокси хүчлүүд. Өөх тосны хүчлүүд нь C₂-ацетатын бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс нийлэгждэг тул тэгш тооны нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүрддэг. Эдгээр нь триглицеридын нэг хэсэг юм.
2. Байгалийн лав - өөх тосноос ялгаатай нь глицерин агуулаагүй, харин илүү их хэмжээний тосны спирт эсвэл стерол агуулдаг.
3. Гинжингийн төгсгөлд карбоксил бүлгийн эсрэг талын метил орлуулагчтай сул салаалсан хүчлүүд, жишээ нь изо- ба антейзо хүчил.
4. Сонирхолтой бодисууд нь суберин, кутин зэрэг багтдагургамлын янз бүрийн хэсгүүд. Тэдгээр нь полимержүүлсэн өөх тосны хүчил, спиртээр үүсгэгддэг. Эдгээр нэгдлүүд нь ферментийн болон микробын халдлагад тэсвэртэй тул биологийн исэлдэлтээс алифат гинжийг хамгаалдаг.

Relic болон хувирсан нүүрсустөрөгч

Бүх газрын тосны нүүрсустөрөгчийг хоёр бүлэгт хуваадаг:

1. Өөрчлөгдсөн - анхны биоорганик молекулуудын бүтцийн шинж чанараа алдсан.
2. Relic буюу химофоссил - эдгээр нүүрсустөрөгч нь анхны биомассанд байсан эсвэл бусад бодисоос хожим үүссэн эсэхээс үл хамааран анхны молекулуудын бүтцийн онцлог шинж чанарыг хадгалсан нүүрсустөрөгчид.

Нефтийг бүрдүүлдэг релик нүүрсустөрөгчийг хоёр бүлэгт хуваадаг:

• изопреноид төрөл - алициклик ба алифатик бүтэцтэй, нэг молекул дахь тав хүртэлх мөчлөгтэй;
• изопреноид бус - ихэвчлэн n-алкил эсвэл хөнгөн салаалсан гинж бүхий алифатик нэгдлүүд.

Изопреноид бүтцийн үлдэгдэл нь изопреноид бусаас хамаагүй олон байдаг.

500 гаруй реликт газрын тосны нүүрсустөрөгчийг илрүүлсэн бөгөөд тэдгээрийн тоо жил бүр нэмэгдэж байна.