Арены и гибридные углеводороды нефти. Арены в нефти


Ароматические углеводороды арены содержание в нефтях

    Гибридные циклоалкано-арены в значительных количествах представлены в высококипящих фракциях нефтей. Молекулы их содержат ароматическое и нафтеновое кольца. Ароматические циклы гибридных углеводородов замещены почти исключительно метильными группами, а апи-циклические имеют один или два более длинные алкильные заместители. Исследователи часто гибридные молекулы относят к аренам. Среднее содержание аренов в сумме с гибридными молекулами в тяжелых нефтях нащей страны составляет около 37 % масс, тогда как для высокопарафиновых нефтей оно равно 21 % масс /3/. [c.13]     Аналогично нафтеновым, ароматические углеводороды в нефти представлены разными рядами, соответствующими моноцикличе-ским углеводородам ряда бензола, бициклическим ряда нафталина, три- и тетрациклическим. Как общее правило, содержание ароматических углеводородов возрастает вместе с температурой кипения нефтяных фракций и, в среднем, составляет до 25% в самых высококипящих фракциях. Так как во многих нефтях метановые углеводороды выклиниваются в области высших фракций, последние рассматриваются как смеси из полиметиленовых и аро матических углеводородов. [c.101]

    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]

    Основным компонентом нефти являются углеводороды, которые различаются содержанием углерода и водорода в молекуле, а также ее строением. Углеводороды нефти относятся к следующим группам, или рядам парафиновые (насыщенные, алканы), нафтеновые (цикланы), ароматические (арены). В нефтях обычно преобладают парафиновые и нафтеновые углеводороды. В процессе переработки нефти образуются также олефиновые и диолефиновые (непредельные, ненасыщенные) углеводороды. Преобладание той или иной группы углеводородов в природной нефти или нефтепродуктах, а также присутствие в них серо-, азот- и кислородсодержащих соединений придает этим продуктам специфические свойства. [c.7]

    В нефти верхнего отдела содержание фракций до 300° С выше, чем в нефти нижнего отдела. По химическому составу эти фракции из нефти верхнего отдела содержат максимальное количество нафтенов и минимальное количество аро-матики. Соответственно для нефти нижнего отдела наблюдается уменьшение нафтеновых и увеличение парафиновых и ароматических углеводородов. [c.43]

    К нафтенам относят алициклические углеводороды состава С Н2 , С Н2 -2 и С Н2 -4. В нефтях содержатся преимущественно циклопентан СзНю, циклогексан СбН 2 и их гомологи. И наконец, арены (ароматические углеводороды). Они значительно беднее водородом, соотношение углерод/водород в аренах самое высокое, намного выше, чем в нефти в целом. Содержание водорода в нефтях колеблется в широких пределах, но в среднем может быть принято на уровне 10—12%, тогда как содержание водорода в бензоле 7,7%. А что говорить о сложных полициклических соединениях, в ароматических кольцах которых много ненасыщенных связей углерод — углерод Они составляют основу смол, асфальтенов и других предшественников кокса, и будучи крайне нестабильными, осложняют жизнь нефтепереработчикам. [c.18]

    Арены (ароматические углеводороды) - содержание их в дегазированной нефти составляет от 10 до 20 % масс. [c.29]

    Арены (ароматические углеводороды) содержатся в нефтях, как правило, в меньшем количестве, чем алканы и цнклоалкаНьЕ Общее содержание аренов в нефтях равно 10—20% и только в всобо ароматизированных нефтях, например чусовской, может достигать 35%. В бензиновой фракции арены представлены бензолом и его гомологами, керосиновые содержат наряду с гомологами бензола производные нафталина. В тяжелых фракциях арены представлены в основном гомологами нафталина и антрацена. [c.23]

    Реакции, лежащие в основе каталитического риформинга, эндо-термичны, а это требует применения сравнительно высоких температур. В этих условиях наряду с образованием ароматических углеводородов в результате более глубоких процессов деструкции на катализаторе откладывается кокс, что приводит к отравлению катализатора. Для того чтобы этого избежать, каталитический риформинг проводят под давлением водорода. В результате каталитического риформинга доля аренов, которая в исходном нефтяном сырье не превышает 10-15%, возрастает до 50—65%. Каталитический риформинг важен еще и в том отнощении, что за счет роста содержания ароматических углеводородов в продуктах риформинга резко возрастает октановое число бензина, используемого в двигателях внутреннего сгорания. Индивидуальные арены — бензол, толуол, ксилол и другие — вьщеляют при перегонке продуктов риформинга на высокопроизводительных ректификационных колоннах. В настоящее время около 90% бензола и его гомологов получается в промышленности в результате каталитического риформинга нефти. [c.373]

    Содержание ароматических у1 леводородов во фракциях большинства нефтей тем больше, чем выше температура кипения фракции. Молекула аро.матического углеводорода, так же как и нафтенового, может состоять из одного или нескольких ко,дец, а также парафиновых цепей. Советские ученые установили, что в высококипящих нефтяных фракциях содержатся нафтено-ароматические углеводороды, в молекулу которых наряду с ароматическими кольцами входят также нафтеновые .  [c.8]

    Арены. Для живого вещества организмов ароматические структуры нехарактерны, в то время как в нефтях содержание ароматических углеводородов составляет 10—20, а иногда и до 35%. [c.54]

    Энглер (1888 г.) при перегонке сельдевого жира получил коричневого цвета масла, горючие газы и воду. В легкой фракции масел содержались углеводороды от дз до Сд, во фракции >300°С — парафины, нафтены, олефины и ароматические углеводороды. Возникла гипотеза образования нефти из жиров животного происхождения. В 1919 г. Н. Д. Зелинский подвергнул перегонке озерный сапропелевый ил, почти нацело состоявший из растительного материала — остатков планктонных водорослей с высоким содержанием липидов. При этом были получены кокс, смолы, газ и пирогенетическая вода. Газ состоял из СН4, СО2, Н2 и Н23. Смола содержала бензин, керосин и тяжелые смолистые вещества. В бензине были обнаружены алканы, нафтены и арены в керосине преобладали циклические полиметиленовые углеводороды. Полученная смесь углеводородов во многом была сходна с природной нефтью, тяжелые фракции обладали оптической активностью. [c.5]

    Арены или ароматические углеводороды - соединения, в молекулах которых присутствуют циклические углеводороды с р-сопряжёнными системами. Содержание их в нефти изменяется от 10-15 до 50 %(масс.). К ним относятся представители моноциклических бензол и его гомологи (толуол, о-, М-, п-ксилол и др.), бициклические нафталин и его гомологи, трициклические фенантрен, антрацен и их гомологи, тетрациклические пирен и его гомологи и другие. [c.26]

    Лигроины обоих видов, выделенные из сырой нефти простой перегонкой, характеризуются низким содержанием ароматических соединений и отсутствием ненасыщенных углеводородов. Процессы вторичной переработки, которые обычно служат для превращения в автомобильный бензин продуктов прямой перегонки с низким октановым числом в ходе термического или каталитического крекинга, термического или каталитического риформинга или другими методами, увеличивают содержание аро- [c.77]

    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]

    На основании дифференциальных уравнений, описывающих данную схему, были подсчитаны константы скорости каждой стадии. Результаты расчетов подтвердили, что полициклические ароматические углеводО(роды могут подвергаться деструктивным превращениям по двум ветвям (см. с. 109), что свидетельствует о двухканальной схеме превращения высокомолекулярных углеводородов при термодеструктивных превращениях. Одновременно было подтверждено влияние на ироцессы коксообразования растворяющей силы среды, которая влияет на расслоение нефтяной системы на фазы. Так, наличие в остатках котур-тепинских нефтей повышенного содержания аро/матических углеводородов приводит к дезагрегации асфальтенов, увеличению их дисперсности и соответственно устойчивости (высокий порог осаждения). [c.179]

    Углеводороды, т.е. органические вещества, состоящие только из углерода и водорода, являются основной частью всех нефтей. Следует отметить, что в нефтях, за редким исключением, отсутствуют ненасыщенные углеводороды, относящиеся к классу непредельных (олефины или алкены). В углеводородный состав нефтей входят алканы (парафины), цикланы (циклоиарафины или нафтены) и арены (ароматические углеводороды). Относительное содержание этих групп углеводородов в разных нефтях различно. Преобладание той или иной группы в нефти придает ей определенные свойства, что определяет направление и комплекс ироцессовее переработки, атакже качество и области применения получаемых из нее нефтепродуктов. [c.14]

    Арены (ароматические углеводороды) содержатся в нефтях, как правило, в меньшем количестве, чем алканы и циклоалканы. Суммарное содержание аренов в нефтях равно 5-25%, в ряде ароматизированных нефтей это количество может составлять 25-35%. В бензиновой фракции арены представлены гомологическим рядом бензола керосиновые фракции содержат, наряду с гомологами бензола, производные нафталина. В тяжелых фракциях арепы находятся в виде гомологов нафталина и антрацена. [c.42]

    Арены (ароматические углеводороды). Общее содержание аренов нефтях равно 10—20 % и только в особо ароматизированных нефтях иожет достигать 35 %. Ароматические углеводороды в нефтях пред-стмлены, главным образом, бензолом и его гомологами  [c.89]

    Основную массу нефти составляют углеводороды, которые отличаются друг от друга различным содержанием углерода и водорода в молекуле, а также ее строением. Углеводороды нефти относятся к следующим группам, или рядам 1 — парафиновые (насыщенные), или алканы 2 — нафтеновые, или цикланы 3 — ароматические, или арены. В нефтях обычло преобладают парафиновые и нафтеновые углеводороды. В процессе переработки нефти образуются кроме указанных групп углеводородов непредельные, или ненасыщенные углеводороды. [c.5]

    Классификация и состав нефти. По составу нефть представляет собой сложную смесь большого числа органических соединений углеводородов метанового (парафинового), нафтенового, ароматического рядов, а также их производных, содержащих кроме С и Н гетероатомы 5, О, N. Свойства топочных мазутов, получаемых из нефти, особенно зависят от содержания в последней парафиновых углеводородов (алканов), имеющих общую формулу С Н2 + 2- По этому признаку различают малотрафинистые и высокопарафинистые нефти. Высокопарафинистые нефти содержат до 50 % парафинов. При разгонке нефти жидкие парафины состава С5— 0 переходят в бензиновый дистиллят, состава С —С (, — в керосиновую фракцию более тяжелые парафины (с числом атомов углерода в молекуле более 16) при нормальных условиях представляют собой твердые вещества и содержатся в мазутной фракции. Температура плавления парафинов колеблется от 40 до 70 °С, молекулярная масса — от 300 до 450. Содержание циклических углеводородных соединений с общей формулой С Н2 , не имеющих в структуре молекулы двойных связей (нафтенов), в зависимости от типа нефти составляет от 25 до 75 %. По химическому составу и свойствам нафтены приближаются к парафинам. Ароматические углеводороды (арены) — кольчатые структуры с чередованием одинарных и двойных связей между атомами углерода, в нефтях представлены главным образом бензолом С Нб и его гомологами С НзК. Общее содержание аренов в нефти находится в пределах 10—20% и только в особо ароматизированных нефтях достигает 35 %. [c.37]

    Авиационные бензины Бгнзин Б-70 ранее получали прямой перегонкой отборных нефтей нафтенового основания с добавлением ароматических компонентов в количествах, не превышающих 20 /о суммарного содержания ароматических углеводородов в бензине. В настоящее время бензин. Б-70 готовят на базе бензина, катали-., тического pифopмингaJ йГ катализата "риформинга удаляют аро-мЭТ ичёскйе углеводороды и полученный рафинат смешивают с исходным катализатом. В смесь, состоящую из 50—55% рафина-та и 30—40% катализата, добавляют 10—12% алкилбензина. Бензин Б-70 можно готовить компаундированием некоторых газоконденсатов с алкилбензином. [c.177]

    Сераорганические соединения обессмоленной высокомолекулярной части нефти сосредоточены в проматических компонентах, а алкано-циклоалкановые углеводороды этой части нефти практически не содержат серы. Содержание сернистых соединений повышается с увеличением молекулярной массы фракции. Основное количество серы сосредоточено в двухъядерных конденсированных ароматических фракциях, представляющих собой, главным образом, гомологи нафталина. Содержание сернистых соединений в этих фракциях доходит до 17—60 Уо (масс.), что в пересчете на серу составляет 1—5,6% (масс.). Содержание сернистых соединений в одноядерных ароматических фракциях значительно меньше — от 1 до 26% или 0,13—2,6% (масс.) серы. Лишь в исключительном.-случае, как в высокосернистой хау агской нефти, фракция, содержащая одноядерные арены, состоит на 44% (масс.) из сернистых соединений (3% серы), а двухъядерные — на 94% (масс.) (6,28% серы). [c.198]

    В предыдущих сообщениях [I—41 нами были приведены результаты исследования грузинских нефтей на содержание Б них ароматических и гексагидроароматнческих углеводородов, Работы других авторов, касающиеся исследований аро- [c.23]

    Арены содержатся в нефтях от 10 до 20 %, редко достигая 35 % и более. Наиболее богаты аренами молодые кайнозойские нефти. Этот класс углеводородов представлен в нефтях гомологами бензола, производными би- и полицикличес сих соединений. В нефтях идентифицированы гомологи нафталина, дифенила. В высококипящих фракциях нефтей обнаружены также полициклические арены производные фенантрена, антрацена, хризе-на и пирена /4/. В тяжелых нефтях обнаружены полициклические арены, имеющие в молекуле до 7 ароматических колец, хотя содержание полицик-лических аренов в нефтях незначительно. Среднее содержание отдельных групп в общем количестве ароматических углеводородов для нефтей нашей страны (% масс) бензольные-67, нафталиновые-18, фенантреновые-8, хри-зеновые и бензфлуореновые-3, пиреновые-2, антраценовые- 1, прочие арены-1 /3/. [c.12]

    Любое из индивидуальных соединений содержится в сырой нефти, естественно, в небольших количествах, поэтому до его выделения необходимо повысить концентрацию. Перегонкой можно грубо отделить широкую фракцию Се—Са, но даже в этой фракции содержание ароматических углеводородов довольно низкое. Цнкло-дегидрогенизацию алканов в арены осуществляют при высоких температурах и давлениях в присутствии металлических катализаторов. Обычно в качестве катализатора используют платину (плат-форминг) на оксиде алюминия высокой чистоты. На металлических центрах осуществляются реакции гидрогенизации — дегидрогенизации, а кислотные центры на оксиде алюминия необходимы для катализа процесса изомеризации. Реакции гидрокрекинга могут проходить на центрах общего типа. Платину обычно наносят на носитель в виде платинохлористоводородной кислоты, которая также образует кислотные центры на оксиде алюминия. Количество платины в катализаторе колеблется от 0,3 до 1,0% по массе, а процесс происходит при 500—525°С и давлении от 1,0-10 до 4,0-10 Па. Поверхность катализатора может легко дезактивироваться сернистыми соединениями и отложением кокса. Поэтому исходное сырье обессеривают до содержания серы реакцию проводят в присутствии водорода, чтобы избежать отложения кокса. [c.323]

    Общее содержание алканов (парафины) в нефтях достигает 30-50%, циклоалканов (циклопарафины, нафтены) - от 25 до 75%. Арены (ароматические углеводороды) содержатся, как правило, в меньшем количестве по сравнению с алканами и цикло-алканами (10-20%). [c.380]

    В общем необходимо руководствоваться следующими соображениями. В случае использования нефтей с высоким содержанием асфальто-смолистых соединений и ароматических углеводородов технология иолучения битумов Должна включать в себя процесс окисления, способствующий образованию дополнительных количеств асфальтенов (за счет перехода части аро-матики в смолы и смол в асфальтены). Впрочем, если исходная нефть характеризуется не только высоким содержащем общего количества асфальтенов и смол, но и достаточной величиной А/С, то для получения дорожных битумов достаточна вакуумная перегонка. В случае использования нефтей с низким содержанием асфальто-смолистых веществ и ароматических углеводородов следует избегать процесса окисления, поскольку он, наряду с увеличением количества асфальтенов, приводит к уменьшению ароматики в битуме, которой, в конечном счете,, оказывается недостаточно. Технология получения битумов на основе таких нефтей должна включать в оебя процессы деасфальтизации гудронов (с целью концентрирования асфальтенов), экстракции ароматических углеводородов и компаундирования асфальтенов и экстрактов. Целесообразно также увеличивать отбор вакуумного газойля в процессе подготовки гудрона, чт приводит к относительному уменьшению доли парафино-на теновых углеводородов в гудроне. [c.55]

    Исследованием молекулярной растворимости углеводородов и нефтей в воде занималась А.Н. Гусева, Е.Н. Парнов, Л. Прайс и др. В работах Л. Прайса анализировалась растворимость углеводородов и нефтей при температурах до 400°С и давлениях до 200 МПа. При поверхностных условиях давления и температуры 20-25°С жидкие углеводороды слабо растворяются в воде. Наибольшую растворимость (от 150 до 1700 мг/л) имеют арены, а наименьшую (24-62 мг/л) — н-алканы. Цикланы занимают промежуточное положение. Растворимость некоторых углеводородов (в мл/л) следующая метан — 24,4 этан — 60,4 пропан — 62,4 н-бутан — 61,4 изобутан — 48,9 н-пергган — 38,5 изопентан — 48,8. Растворимость жидких углеводородов уменьшается с увеличением их молекулярной массы. Растворимость н-октана при обычных условиях составляет 0,66, а н-нонана — 0,122 мг/л. Особенно резкое уменьшение растворимости н-алканов наблюдается начиная с н-декана. При росте температуры растворимость алканов в воде возрастает, особенно в интервале 130 150°С (рис. 5.1). Растворимость у н-парафинов растет больше, чем у ароматических углеводородов. Из кривых на рис. 5.2 следует, что относительная растворимость плохо растворимых в воде углеводородов с большей молекулярной массой увеличивается с ростом температуры значительно сильнее, чем углеводородов с меньшей молекулярной массой. Возрастание давления несколько уменьшает растворимость. Различные компоненты, находяшиеся в нефтях (смо-листо-асфальтеновые соединения, нафтеновые кислоты и др.), растворяются в воде пропорционально их содержанию и в зависимости от соотношения индивидуальных растворимостей. [c.200]

    Большие перспективы при производстве высокоэнергетических реактивных топлив для сверхзвуковой авиации открываются при использовании процессов каталитического крекинга с последующим выделением ароматических углеводородов и их гидрированием. Каталитическому крекингу могут подвергаться фракции высокосернистых нефтей с пределами кипения 300—600°. Для выделения ароматических углеводородов из газойля каталитического крекинга предложено производить экстракцию фурфуролом или серным ангидридом (рис. 1В), а также с помощью адсорбционной хроматографии на силикагеле (рис. 1Д) [8]. Одним из патентов экстракт рекомендуется подвергать очистке с помощью диметилсульфоксида для удаления парафино-нафтеновых углеводородов (рис. 1Г) [9]. Выделенные ароматические углеводороды обычно содержат 0,25—2,5% серы, 0,03—0,3%) азота и 0,25—2,5% кислорода. Поэтому для удаления серу-, азот- и кислородсодержащих соединений патентом предусматривается гидроочистка над окисью молибдена, сульфидом молибдена, сульфидом вольфрама или кобальто-молибденсульфидным катализатором под давлением водорода 35—85 атм и температуре 410—430°. В некоторых случаях гидроочистка проводится трижды [9]. В результате гидроочистки в ароматической фракции содержание серы снижается до 0,05—0,07% и кислорода — до 0,1%. Гидрирование ароматических углеводородов предложено проводить над никелевым катализатором при давлении водорода 105 атм и температуре 260° [10] или же при 140 атм и температуре 360— 380° [9]. Поскольку в гидрогенизате остается -небольшое количество аро.матичеоких углеводородов, в некоторых случаях их рекомендуется удалять адсорбционной очисткой на силикагеле [9]. Фракционировкой из гидрогенизата выделяют высокоэнергетическое реактивное топливо. Полученные реактивные топлива типа JP-X имеют пределы перегонки 218—315° тли 260—315°, весовую теплоту сгорания 10 200—10 265 ккал1кг, плотность 0,89— 0,90 г1см и температуру кристаллизации ниже —50°. В том слу- [c.10]

    Таким образом, сравнивая структурно-групповой состав ароматических фракций из дистиллятов нефтей, различающихся по химическому типу и геолого-геохимическим параметрам залежей, следует отметить, что структурные параметры аренов не всегда соответствуют химическому типу нефти. Так, арены из нафтенометановой нефти пласта АВ5+7 (тип Аа) характеризуются пониженным содержанием колец в средних молекулах, большим числом парафиновых заместителей. Нефть метанового основания (Ai) нласта Юц наоборот, характеризуется наличием ароматических структур с повышенной долей нафтеновой части молекул, большей разветвленностью алкильных заместителей и меньшей долей атомов С в них по сравнению с нефтью пласта АВв+7. Особенно зти различия заметны в высококипящих фракциях. Ароматические углеводороды нефти пласта BBg занимают промежуточное положение доли атомов углерода, приходящихся на нафтеновые и алкильные фрагменты мо- [c.53]

    В бензине из нефтяного газа, состоящем главным образом из парафиновых углеводородов, часто встречаются небольшие количества аро.матически х углеводородов, а также простейших нафтенов. Erskine обнаружил бензол, толуол и ir.-ксилол даже в бензине с высоким содержанием парафинов, полученном из пенсильванского естественного газа. Весьма вероятно присутствие бензола и егО простейших гомологов в газах, бывших в соприкосновении с нефтью, содержащей значительные количества ароматических углеводородов, подобно нефтям из Борнео (Koetei) и Румынии (Da i ). Точно так же можно ожидать и присутствия простейших нафтенов (циклопентана и циклогексана и их ближайших гомологов) в нефтях нафтенового основания, каковы например некоторые нефти, добываемые на юге СССР [c.27]

    Общей закономерностью является рост содержания аренов с повышением температуры кипения. При этом арены высших фракций нефти характеризуются не большим числом ароматических колец, а наличием алкильных цепей и насыщенных циклов в молекулах. В бензиновых фракциях обнаружены все теоретически возможные гомологи аренов Се-Сд. Углеводороды с малым числом бензольных колец доминируют среди аренов даже в самых тяжелых нефтяных фракциях. Так, по экспериментальным данным moho-, би-, три-, тетра- и пентаарены составляют соответственно 45-58, 24-29, 15-31, 1,5 и до 0,1 % от массы ароматических углеводородов в дистиллятах 370-535°С различных нефтей. [c.26]

    В промышлепностп экстракция углеводородов нефти растворителями в основном применяется при очистке смазочных масел. Эти масла представляют собой смеси высокомолекулярных углеводородов, полученные либо в виде вакуумных дистиллятов, либо как остаточные продукты они могут содержать небольшие количества неуглеводородных нещистн. Цель очистки состоит в удалении из масла нежелательных примесей, особенно тех, которые в процессе эксплуатации образуют смолистые и лакообразные вещества, а также примесей, имеющих низкий индекс вязкости и высокое содержание кокса. Эти нежелательные свойства в значительной степени обусловлены наличием полициклических ароматических и нафтепо-аро-матических углеводородов с высоким отношением содержания углерода [c.187]

    В высококипящих нефтяных фракциях обнаружены арены с четырьмя конденсированными кольцами — пирен (VII), хри-зен (VIII), 1,2-бензантрацен (IX), 3,4-бензфенантрен (X). Гибридные углеводороды могут содержать 1—3 ароматических и несколько насыщенных колец. Имеются сообщения об идентификации алкилпроизводных аренОв с 5—7 конденсированными ароматическими циклами перилена (XI), 1,12-бензперилена (XII), коронена (XIIJ). С увеличением числа конденсированных колец содержание аренов в нефтях быстро уменьшается. [c.244]

    Арены. Углеводороды ряда бензола были выделены из бакинской нефти в конце прошлого века. Общее содержание аренов в различных нефтях меньше, чем алканов и циклоалканов, и составляет в среднем 10—20 %, исключая ароматические нефти (такие, как чусовская), где содержание аренов составляет 35 %. [c.27]

chem21.info

Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Арена

Cтраница 1

Арены состоят из 1, 2 и 3 колец с длинными боковыми цепями нормального и изостроения. К числу углеводородов, кристаллизующихся из нефтяных фракций, относятся высокомолекулярные алканы, а также циклоалканы, циклоалкано-арены и арены с длинными цепями нормального и слаборазветвленного строения. Согласно новым данным [120], содержание нормальных алканов в парафине в значительной степени возрастает с уменьшением соотношения арены: нормальные алканы в исходных дизельных фракциях при одинаковой глубине депарафиниза-ции. При введении аренов в реакционную смесь в момент образования комплекса карбамида с алканами молекулы аренов, адсорбируясь на поверхности кристаллов карбамида, блокируют некоторые его участки и исключают их из процесса комплексообразования, что приводит к снижению эффекта реакции. По данным [122, 123] арены тем сильней ингибируют комплексообразование, чем сильнее проявляются их адсорбционные связи с кристаллами карбамида.  [1]

Арены также гладко присоединяют карбены.  [2]

Арены из остатков при сравнительно близких к кренам из комплекса показателях молекулярной массы, плотности, показателя преломления отличаются повышенной цикличностью и низкой температурой плавления.  [3]

Арены вступают в реакции присоединения с большим трудом. Для этого требуются высокие температуры, ультрафиолетовое облучение и катализаторы.  [4]

Арены ( кроме бензола, нафталина и других голоядерных гомологов) легко вступают в реакции окисления. В ряду алкилпроизводных аренов устойчивость к окислению падает с увеличением длины и степени разветвления боковой цепи. При этом образуются кислые соединения.  [5]

Арены являются ценным сырьем для нефтехимического синтеза, при производстве синтетических каучуков, пластмасс, синтетических волокон, анилино-красочных и взрывчатых веществ, фармацевтических препаратов. Наибольшее значение имеют бензол, толуол, ксилолы, этилбензол, нафталин.  [6]

Арены с углеводородными цепями в условиях крекинга деаткилиру-ются.  [7]

Арены с длинными боковыми цепями в условиях крекинга дезалки-лируются ( отщепляются боковые группы) с образованием бензола и непредельных углеводородов.  [8]

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 оно может достигать 35 % масс, и более.  [9]

Арены имеют значительно более высокую плотность и показатель преломления по сравнению с алканами и циклоалканами.  [10]

Арены имеют низкую температуру кристаллизации, имеют высокую температуру самовоспламенения.  [11]

Арены лучше адсорбируются полярными адсорбентами и избирательно растворяются в большинстве полярных растворителей.  [12]

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.  [13]

Арены имеют более высокую плотность и показатель преломления по сравнению с алканами и циклоалканами.  [14]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Физические и химические свойства аренов

Простейшими представителями ароматических углеводородов являются бензол – C6H6 и толуол – C6H5-Ch4. Углеводородные радикалы, полученные из аренов носят названия: C6H5 – — фенил (Ph-) и C6H5-Ch3— — бензил.

Все шесть атомов углерода в молекуле бензола находятся в sp2 гибридном состоянии. Каждый атом углерода образует 3σ-связи с двумя другими атомами углерода и одним атомом водорода, лежащие в одной плоскости. Шесть атомов углерода образуют правильный шестиугольник (σ-скелет молекулы бензола).

Каждый атом углерода имеет одну негибридизованную р-орбиталь, на которой находится один электрон. Шесть р-электронов образуют единое π-электронное облако (ароматическую систему), которое изображают кружочком внутри шестичленного цикла.

Химические свойства аренов

Для бензола и его гомологов характерны реакции замещения, протекающие по электрофильному механизму:

— галогенирование (бензол взаимодействует с хлором и бромом в присутствии катализаторов – безводных AlCl3, FeCl3, AlBr3)

C6H6 + Cl2 = C6H5-Cl + HCl

— нитрование (бензол легко реагирует с нитрующей смесью – смесь концентрированных азотной и серной кислот)

нитрование

— алкилирование по Фридею-Крафтсу

алкилирование по Фридею-Крафтсу

— алкилирование алкенами

C6H6+ Ch3 = CH-Ch4 → C6H5-CH(Ch4)2

Реакции присоединения к бензолу приводят к разрушению ароматической системы и протекают только в жестких условиях:

— гидрирование (реакция протекает при нагревании, катализатор – Pt)

гидрирование

— присоединение хлора (протекает под действием УФ-излучения с образованием твердого продукта – гексахлорциклогексана (гексахлорана) – C6H6Cl6)

реакция присоединения хлора

Физические свойства аренов

Первые члены гомологического ряда бензола – бесцветные жидкости со специфическим запахом. Они легче воды и в ней практически нерастворимы. Хорошо растворяются в органических растворителях и сами являются хорошими растворителями.

Получение аренов

Основные способы получения бензола и его гомологов:

— дегидроциклизация алканов (катализаторы – Pt, Cr3O2)

дегидроциклизация алканов

— дегидрирование циклоалканов (реакция протекает при нагревании, катализатор – Pt)

дегидрирование циклоалканов

— тримеризация ацетилена (реакция протекает при нагревании до 600^{\circ}С, катализатор – активированный уголь)

3HC≡CH → C6H6

— алкилирование бензолов (реакция Фриделя-Крафтса) (катализатор – хлорид алюминия или ортофосфорная кислота)

алкилирование бензолов

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Арены и гибридные углеводороды нефти — реферат

или в  присутствии апротонных кислот с сокатализаторами:

Далее, как показано выше, электрофил Х+ быстро образует я-комплекс с молекулой ароматического соединения, который может изомеризоваться в несколько более стабильный ϭ-ком плекс. В ϭ -комплексе электрофил связан с молекулой ковалентной связью. В результате на ароматическом кольце возникает целый положительный заряд. При этом один из атомов углерода выключается из сопряжения и переходит из состояния гибридизации sp2 в состояние sp3:

Условно структура бензолоний-иона может быть представлена следующим образом:

Последняя стадия реакции состоит в отрыве протона от         ϭ-комплекса с образованием молекулы замещенного арена, например:

При исследовании механизма реакции электрофильного замещения шведский химик    Л. Меландер применил изотопный метод. Оказалось, что соединения, меченные дейтерием и тритием, замещаются с такой же скоростью, что и водородсодержащие аналоги, т. е. заметного изотопного кинетического эффекта для большинства реакций (за   исключением   реакции сульфирования) не наблюдается. Учитывая, что энергия разрыва связей углерод — дейтерий и углерод — тритий выше, чем энергия связи С—Н, можно заключить, .что последняя стадия реакции электрофильного замещения — отрыв протона — не должна быть лимитирующей. Следовательно, относительно медленной, лимитирующей стадией является образование промежуточных соединений. Известно, что образование π-комплексов— быстрый процесс, значит, наиболее медленная стадия — изомеризация π-комплекса в ϭ-комилекс. Это подтверждается, например, наличием корреляции между скоростями реакции галогенирования гомологов бензола и устойчивостью ϭ-комплексов, в то время как подобная корреляция с устойчивостью π-комплексов отсутствует.

     Значительно менее характерны для аренов, несмотря на их высокую степень ненасыщенности, реакции присоединения. Бензол, например, не гидрируется в условиях гидрирования алкенов. Тем не менее при гидрировании под давлением в присутствии никелевых катализаторов бензол превращается в циклогексан:

     

     Относительные скорости гидрирования бензола, циклогексе-на и стирола равны соответственно 1, 150 и 900.

     Возможна и реакция присоединения галогенов к бензолу, протекающая по свободнорадикальному механизму в жидкой фазе с использованием фотохимического метода  или инициаторов:

     

     Бензол  способен присоединять и озон, давая при разложении образующегося триозонида водой глиоксаль:

     Нафталин и полициклические углеводороды — фенантрен, антрацен, хризен, пирен—как и бензол, подчиняются правилу Хюккеля—содержат (4n +2)π-электронов на связывающих молекулярных орбиталях. Молекулы этих углеводородов плоские, для них характерны высокие значения энергий сопряжения и комплекс свойств аренов. В частности, все эти углеводороды, как и бензол, легко вступают в реакции электрофильного замещения.

     Все конденсированные арены в большей нли меньшей степени приближаются к непредельным соединениям. Так, нафталин значительно менее устойчив и более реакционноспособен, чем бензол. В отличие от молекулы бензола, в которой все углерод-углеродные связи равноценны, в молекулах нафталина и полициклических аренов связи неравноценны.

В молекуле нафталина связи 1—2, 3—4, 5—б и 7—8 имеют более высокий порядок, более непредельны и имеют меньшую длину, чем связи 2—3 и б—7. В молекуле фенантрена наибольшая электронная плотность характерна для связи 9—10, приближающейся по характеру к двойной.  Естественно, что реакции присоединения идут по связям с более высоким порядком и с большей скоростью, чем в случае бензола:

Реакции присоединения к молекулам антрацена  идут за счет жезо-положений 9 и 10:

        При таком направлении  реакции присоединения потеря энергии  сопряжения оказывается наименьшей:                         352—151*2 = 50 кДж/моль, где 352 и 151—энергии сопряжения молекул антрацена и  бензола, кДж/моль.

        Именно по положениям 9—10 в молекулах фенантрена и  антрацена происходит присоединение молекул малеинового ангидрида по реакции Дильса — Альдера, которая используется для выделения гомологов фенантрена и антрацена из нефтяных фракций.

freepapers.ru

Физические свойства аренов

Название Формула Температура плавления, 0С Температура кипения при 0,098 Мпа, 0С Плотность ρ204 Показатель преломления nd20
Бензол С6Н6 +5,5 80,1 0,8789 1,5012
Толуол С6Н5СН3 -95,0 110,6 0,8760 1,4969
Этилбензол С6Н5С2Н5 -94,4 136,1 0,8669 1,4959
о-ксилол С6Н4(СН3)2 -25,2 144,4 0,8801 1,5055
м-ксилол С6Н4(СН3)2 -47,9 139,1 0,8641 1,4970
п-ксилол С6Н4(СН3)2 +13,3 138,3 0,8610 1,4962
Изопропилбензол (кумол) С6Н5 –и-С3Н7 -96,9 152,4 0,8581 1,4922
н-пропилбензол С6Н5 –н-С3Н7 -99,2 158,6 0,8628 1,4919
Мезитилен С6Н3(СН3)3 -44,7 165,0 0,8653 1,4990
трет-бутилбензол С6Н5 –трет-С4Н9 -58,1 168,9 0,8669 1,4925
Псевдокумол С6Н3(СН3)3 -43,8 165,3 0,8762 1,5048
Гемиллитон С6Н3(СН3)3 -25,4 176,1 0,8944 1,5130
н-бутилбензол С6Н5 –н-С4Н9 -88,5 182,6 0,8662 1,4880
1,3-диметил-2-этилбензол С6Н3С2Н5(СН3)2 -16,3 189,9 - -
1,2,4,5 -тетраметилбензол (дурол) С6Н2(СН3)4 +79,2 196,8 - -
1,2,3,5 – тетраметилбензол (изодурол) С6Н2(СН3)4 -23,7 193,1 0,8906 1,5105
1, 2, 3, 4 – тетраметилбензол С6Н2(СН3)4 -6,3 205,0 0,9014 1,5185
н-амилбензол С6Н5 –н-С5Н11 -78,2 204,5 0,8618 1,4920
Пентаметилбензол С6Н(СН3)5 -13,6 210,0 0,8830 1,5075
Гексаметилбензол С6(СН3)6 +166,0 265,0 - -
Нафталин С8Н10 +80,3 218,0 - -
α-метилнафталин С8Н9СН3 +34,6 241,1 1,029 1,6026
2,7-диметилнафталин С8Н7С2Н5 +97,0 262,3 - -
β-этилнафталин С8Н9С2Н5 -7,0 258,0 0,9922 1,6028
α-этилнафталин С8Н9С2Н5 -13,8 258,7 1,00816 1,6089
Дифенил С12Н10 69,0 255,6 - -
Антрацен С14Н10 216,0 342,3 - -
Фенантрен С14Н10 199,2 340,1 - -
Пирен С16Н10 150,0 392,0 1,277 -
Хризен С18Н12 254,0 448,0 - -

 

Физические свойства аренов связаны с числом атомов углерода, наличием заместителей и расположением их в молекуле. Арены имеют более высокие температуры кипения, чем соответствующие циклоалканы. Это объясняется плотной упаковкой их молекул, (плоское кольцо), а также более сильным физико- химическим взаимодействием между молекулами вследствие наличия π-электронов.

Гомологи с рядом расположенными алкильными заместителями кипят при более высоких температурах, чем n-изомеры.

Температуры плавления аренов тем выше, чем симметричнее расположены алкильные заместители. Это объясняется тем, что асимметрия затрудняет упорядочение вещества в твёрдом состоянии.

Увеличение числа циклов сопровождается повышением температуры плавления. Появление боковых цепей снижает температуру плавления, а удлинение цепи приводит к её повышению.

Все гомологи, более богатые водородом, обладают меньшей плотностью. Наименьшей плотностью обладают арены с симметричным расположением заместителей, вследствие их менее плотной упаковки в веществе. Для аренов характерны максимальные среди других углеводородов плотность и показатель преломления, что используется в аналитических целях.

Отличительным свойством аренов от других классов углеводородов, встречающихся в нефти, является их способность поглощать лучистую энергию в ультрафиолетовой области спектра. На этом основан аналитический метод их определения.

Кроме того, арены отличаются от других углеводородов ярко выраженной способностью избирательно растворяться в некоторых растворителях. К таким избирательным (селективным) растворителям относятся полярные жидкости: сернистый ангидрид, диметилсульфат, сульфолан, ацетон, фенол, фурфурол, диэтиленгликоль, анилин, нитробензол и др.

Селективные растворители используют в промышленности для выделения аренов из нефтяных фракций и нефтепродуктов, а также для их разделения на индивидуальные соединения.

Кроме того, арены способны целиком, количественно адсорбироваться на силикагеле, алюмогеле и некоторых других адсорбентах. Для высших аренов десорбция растворителями идёт с различной скоростью, что позволяет хроматографически разделять и выделять отдельные представители или узкие фракции ароматических углеводородов из нефтяных фракций.

Химические свойства и использование. Реакции присоединения. Арены вступают в реакции присоединения с большим трудом. Для этого требуются высокие температуры, ультрафиолетовое облучение и катализаторы. К ним относятся:

Галогенирование:

Гексахлоран используется в качестве инсектицида.

Гидрирование:

Реакции замещения наиболее характерны для аренов. Они протекают в сравнительно мягких условиях. Особенно легко вступают в реакции замещения гомологи бензола.

Галоидирование. В зависимости от условий галоидирования можно получить продукты различной степени замещения:

Сульфирование. Концентрированная серная кислота легко замещает водород на остаток серной кислоты с образованием сульфокислоты.

Эта реакция протекает количественно и может служить одним из способов определения содержания аренов в нефтяных фракциях.

Из бензолсульфокислоты и хлорбензола сплавлением их со щёлочью получают фенол.

Основная область применения фенола - производство фенолформальдегидных смол.

Нитрование. При действии на бензол смесью концентрированных азотной и серной кислот получается нитробензол:

Восстановлением нитробензола получают анилин:

Большая часть анилина используется для производства полиуретановых пенопластов.

При полном нитровании толуола получают взрывчатое вещество тротил (2,4,6-тринитротолуол):

 

Алкилирование. В присутствии таких катализаторов как АlCl3, HF, h3SO4, HCl, BF3 арены вступают в реакцию алкилирования с алкенами, спиртами, галоидзамещёнными алканами. Таким способом в промышленности получают этилбензол и изопропилбензол:

Каталитическим дегидрированием из этилбензола получают стирол, а из изопропилбензола - a-метилстирол - ценные мономеры, используемые в производстве каучуков и пластмасс:

 

Алкилированием бензола хлоралканами и дальнейшим сульфированием и нейтрализацией образующихся продуктов получают алкиларилсульфонаты - синтетические поверхностно-активные вещества. Эти вещества с некоторыми добавками называют сульфонолами:

Деалкилирование и гидродеалкилирование. В связи с тем, что наибольшее значение имеет бензол, его в настоящее время получают деалкилированием или гидродеалкилированием толуола:

Конденсация с формальдегидом. В присутствии концентрированной серной кислоты арены конденсируются с формальдегидом с образованием нерастворимого осадка бурого цвета:

Эту реакцию применяют для аналитического определения аренов в нефтяных фракциях.

Окисление. Арены (кроме бензола, нафталина и других голоядерных гомологов) легко вступают в реакции окисления. В ряду алкилпроизводных аренов устойчивость к окислению падает с увеличением длины и степени разветвления боковой цепи. При этом образуются кислые соединения. Эти свойства аренов широко используются в промышленности для получения кислородсодержащих производных:

С целью получения терефталевой кислоты разработаны также различные процессы окисления толуола. Наиболее устойчивыми к окислению кислородом воздуха являются бензол и нафталин. Однако и они в очень жёстких условиях (высокая температура, катализатор) окисляются с разрывом бензольного кольца:

Терефталевая кислота - полупродукт для производства синтетического полиэфирного волокна - лавсана (терилена). Фталевый ангидрид применяется для производства алкидных и полиэфирных смол, пластификаторов, репеллентов. Малеиновый ангидрид используется в производстве полиэфирных смол и присадок к смазочным маслам.

Образование комплексов с пикриновой кислотой. Полициклические арены (нафталин, антрацен и их гомологи) легко образуют комплексные соединения с пикриновой кислотой (2,4,6 - тринитрофенол) – пикраты.

Бензол и его гомологи не образуют стабильных комплексов и могут служить растворителями при комплексообразовании.

Пикраты ароматических углеводородов представляют собой твёрдые кристаллические вещества жёлтого цвета, имеющие чёткие температуры плавления. Каждому полициклическому углеводороду соответствует пикрат с определённой температурой плавления. По температуре плавления пикрата модно идентифицировать полициклический ароматический углеводород.

Комплексообразование с пикриновой кислотой используется как метод выделения полициклических ароматических углеводородов. Пикраты легко разлагаются горячей водой. Пикриновая кислота растворяется в воде, а полициклические ароматические углеводороды выделяются в свободном виде.

 

Углеводороды смешанного строения.Высококипящие фракции нефти главным образом состоят в основном из углеводородов смешанного (гибридного) строения. Это полицикличекие углеводороды, молекулы которых содержат циклоалкановые структуры, конденсированные с аренами.

В керосино-газойлевых фракциях содержатся простейшие гибридные бициклические углеводороды и их гомологи:

Ареновые циклы гибридных углеводородов имеют преимущественно короткие (метильные или этильные) заместители, циклоалкановые кольца – один или два довольно длинных алкильных заместителя. Особенно много гибридных углеводородов в масляных фракциях. Строение их изучено мало.

Гибридные углеводороды являются нежелательными компонентами смазочных масел, поскольку они ухудшают вязкостные свойства и уменьшают стабильность их против окисления.

Арены нефти, влияние на свойства нефтепродуктов, применение.Общее содержание аренов в нефтях составляет 10-20 % масс., а в ароматических нефтях их содержание доходит до 35%. Наиболее богаты аренами молодые нефти.

Общим для всех нефтей является повышение содержания аренов с температурой выкипания нефтяных фракций.

Содержание моноциклических производных ряда бензола в бензиновых фракциях колеблется от 5 до 25 % в зависимости от месторождения исходной нефти.

В этих фракциях присутствуют все метилзамещённые изомеры бензола до С10 включительно. Толуол, м-ксилол и 1,2,4 - триметилбензол представляют основные компоненты нефти. Среди дизамещённых гомологов бензола преобладают 1,3-, среди триалкилбензолов -1,3,5 и 1,2,4-изомеры.

В керосиновых и газойлевых фракциях содержится от 15 до 35 % аренов. Кроме гомологов бензола здесь обнаружены нафталин, бифенил, бифенилэтан и их метилпроизводные. Нафталин присутствует в очень небольших количествах, подтверждая общую закономерность, в соответствии с которой первые члены гомологических рядов всегда находятся в нефтях в меньших концентрациях по сравнению с вышестоящими гомологами. В более высококипящих фракциях присутствуют полициклические арены, такие как антрацен, фенантрен, пирен, флуорен, хризен, перилен и их алкильные (главным образом, метильные) производные.

Среднее содержание аренов, характерное для нефтей СССР различных типов (в % масс, в расчёте на арены): бензольные - 67%, нафталиновые - 18%, фенантреновые - 8%, хризеновые и бензофлуореновые - 3%, пиреновые - 2%, антраценовые 1%, прочие арены - 1. Гомологи фенантрена присутствуют в значительно большем количестве, чем гомологи антрацена, что согласуется с относительным содержанием этих структур в растительных и животных тканях.

Арены являются желательными компонентами карбюраторных топлив, так как обладают высокими октановыми числами (толуол -103, этилбензол - 98).

Присутствие аренов в значительных количествах в дизельном и реактивном топливах ухудшает условие сгорания, и поэтому крайне нежелательно.

Полициклические арены с короткими боковыми цепями ухудшают эксплуатационные свойства масел и поэтому они из них удаляются.

Арены являются ценным сырьём для нефтехимического синтеза, при производстве синтетических каучуков, пластмасс, синтетических волокон, анилино-красочных и взрывчатых веществ, фармацевтических препаратов. Наибольшее значение имеют бензол, толуол, ксилолы, этилбензол, нафталин.

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Применение аренов в нефтехимии — Мегаобучалка

Арены, главным образом, бензол, толуол, ксилолы, относятся к наиболее крупнотоннажным продуктам. Производство их за 15 лет (1981–1995 гг.) выросло, млн. т:

по бензолу – с 16,5 до 26,7;

толуолу – с 7,8 до 12,8;

ксилолам – 9,5 до 15,3;

всего по аренам – с 33,8 до 54,8.

В 2002 г. мировое производство ароматики составило 55,2 млн. т.

Основными процессами для производства аренов являются каталитический риформинг бензиновых фракций и пиролиз.

Главными направлениями использования бензола – это производство стирола и ά-метилстирола, которые получают, в свою очередь, из этилбензола и кумола соответственно. Около 20 % бензола идет на совместное производство фенола и ацетона кумольным способом. Примерно 15 % бензола используется в производстве циклогексана, необходимого для синтеза капролактама и адипиновой кислоты. Окислением бензола получают малеиновый ангидрид. Нитрованием бензола получают нитробензол, гидрируя который производят анилин и красители на его основе, а также полиуретаны. Алкилированием бензола 1-алкенами с последующим сульфиро­ванием продуктов алкилирования производят алкиларилсуль­фонаты, используемые в синтезе СМС.

Значительная часть толуола перерабатывается в бензол и ксилолы пу­тем деалкилирования, трансалкилирования с аренами С9 и диспропорцио­ниро­вания. Толуол используется в качестве растворителя, как высоко­октановая добавка к моторным топливам. Другое важное направление при­ме­нения толуола – производство тринитротолуола (тротила), бензойной кислоты и далее капролактама и/или салициловой кислоты. Декарбокси­лированием последней можно получить фенол. Карбонилированием толуола в присут­ствии НВF4 получают п-толуиловый альдегид, при окислении которого образуется терефталевая кислота.

Свыше 15 % суммарных ксилолов используют в качестве высоко­октановой добавки к моторным топливам. 17 % суммарных ксилолов приме­няют как растворитель. Остальное количество товарных ксилолов исполь­зуют раздельно. При этом почти весь о-ксилол идет в производство фта­левого ангидрида. Больше половины п-ксилола направляют на полу­чение терефталевой кислоты. Последнюю сополимеризуют с этилен­глико­лем и получают лавсан. Часть п-ксилола идет для синтеза п-ксилилена, который затем полимеризуют и выпускают термостойкий до 220 оС полимер. М-ксилол в основном изомеризуют в о- и п-ксилолы.

Все более широкое применение находят арены С9 . Псевдокумол применяют в производстве термостойких пластиков, а также красителей и витамина Е. Путем окисления мезитилена получают полимерные материалы. При нитровании мезитилена производят мезидин– полупродукт для производства красителей.

Из нафталина производят фталевый ангидрид, 1- и 2-нафтолы, инсектициды, азокрасители.

Контрольные вопросы

1. Какова доля аренов в нефтях различных месторождений? Как распределены арены по фракциям нефти? Какие арены преобладают в бензиновых фракциях нефти, а какие в керосиновых?

2. Расскажите об особенностях строения аренов и их физических свой­ствах.

3. Приведите примеры аннелированных и ангулярных полиаромати­ческих углеводородов. Назовите их.

4. Объясните механизм электрофильного замещения в аренах. Напишите соответствующие реакции.

5. Приведите примеры реакций присоединения, известные для аренов.

6. Приведите примеры реакций окисления аренов.

7. Приведите примеры реакций алкилирования аренов.

8. Приведите примеры реакций для полиаренов.

9. Назовите основные области применения бензола.

10. Назовите основные области применения толуола.

11. Назовите основные области применения ксилолов.

ТЕМА 7.

Гетероатомные соединения нефти

Как уже неоднократно было отмечено, основными компонентами подавляющего числа нефтяных месторождений являются углеводороды парафинового, нафтенового и ароматического строения. Вместе с тем любая нефть содержит в своем составе соединения, не относящиеся к перечи­сленным типам. Это прежде всего серу-, азот-, и кислородсодержащие веще­ства, а также металлоорганические соединения и вещества смешанного состава.

 

Сернистые соединения

Соединения этого класса представлены в нефтях в наибольшем количестве и разнообразии. К ним относятся элементарная сера, сероводород, меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, тиофены, тиофаны, полициклические серусодержащие вещества.

7.1.1. Сероводород. В сырых нефтях встречается редко. Однако он образуется в процессах переработки нефти. Сероводород – сильнейший яд с характерным запахом тухлых яиц. В малых количествах он вызывает рвоту, тошноту, головную боль и головокружение. Высокие концентрации сероводорода смертельны. ПДК в воздухе составляет 10 мг/м3.

7.1.2. Меркаптаны (тиолы). Общая формула меркаптанов R – S – H. Из нефти выделены меркаптаны с числом углеродных атомов от одного до восьми, например:

 

С2Н5 S – H

С2Н5 – S – H; СН3 – СН – С2Н5 ; СН3 С – S – H;

С2Н5

S – H

этилмеркаптан вторбутилмеркаптан третгексилмеркаптан циклогексан-

(этантиол) (2-бутантиол) (3-метилпентантиол) тиол

 

Меркаптаны сосредоточены в основном в легких фракциях нефти, выкипающих до 300 оС.

Меркаптаны обладают чрезвычайно неприятным запахом. Органы обоняния человека улавливают концентрации этилмеркаптана до 2·10-6 %. Это свойство меркаптанов используют при одорировании бытового газа метилмеркаптаном.

Меркаптаны, как и другие серусодержащие соединения, являются вредной примесью к товарным нефтепродуктам и в нефтепеработке в целом, т. к. вызывают повышенную коррозию металлов, особенно цветных, способ­ствуют смолообразованию и придают отвратительный запах нефтепродуктам.

Следует отметить, что сероводород и меркаптаны обладают кислыми свойствами и поэтому среди других сернистых соединений, входящих в состав нефти, имеют наибольшую коррозионную способность.

7.1.3. Алифатические сульфиды(тиоэфиры)и дисульфиды(персульфиды). Это в основной своей массе жидкости с неприятным запахом. Они представлены соединениями типа R – S – R/ (cульфиды) с количеством атомов углерода от одного до семи. В светлых фракциях нефти на долю таких сульфидов приходится от 50 до 80 %от всех сернистых соединений. Дисульфиды имеют общую формулу R – S – S – R/.

Сульфиды и дисульфиды термически неустойчивы. Они начинают разлагаться уже при 130 – 160 оС. При этом образуются сероводород и меркаптаны. Сульфиды и дисульфиды химически нейтральные соединения. Они не взаимодействуют со щелочами, но хорошо растворяются в серной кислоте. Их характерной особенностью является способность образовывать устойчивые комплексные соединения с такими веществами, как HgCl2, HF, BF3 и др.

7.1.4. Моноциклические сульфиды представлены насыщенными пяти- и шестичленными гетероциклами с атомами серы в цикле, например:

 

 

тиофан тиофен пентаметиленсульфид

(тетраметиленсульфид, (циклопента- (циклогексилсульфид)

пентилсульфид) диенсульфид)

 

Эти вещества наиболее термически устойчивы среди других сернистых соединений нефти.

Из нефтей выделено до 20 видов сульфидов. Тиофен и его гомологи – жидкости с характерным запахом, близкие по химическим свойствам к ароматическим углеводородам.

7.1.5. Полициклические сернистые соединения концентрируются в керосино-газойлевых и масляных фракциях. Их выделение из нефти – труднейшая задача. Многие ученые считают наиболее вероятным, что высокомолекулярные сернистые соединения – основные структурные элементы, которые могут быть представлены следующими соединениями:

бензтиофен бензтиофан дибензтиофен тионафтен

 

нафтотиофан фенилполиметилентиофан - нафтилполиметилентионафтен

 

В промышленной практике сернистые соединения из нефтепродуктов удаляют в процессах гидропереработки.

 

Азотистые соединения

Нефти стран СНГ содержат от 0,02 до 0,56 % азота. Но в мире известны высо­ко­смолистые нефти с долей азота 2–3 и даже 10 %. Основная его часть со­дер­жится в тяжелых фракциях Азотистые соединения принято разделять на основные и нейтральные.

Основные соединения представлены в нефтях следующими типами:

 

 

пиридины пиперидины изохинолины хинолины бензхинолины

 

акридины анилины ароматические амины

Нейтральные азотистые соединения находятся в нефтях в виде следую­щих классов соединений:

 

ароматические амиды нитрилы пирролы индолы карбазолы (бензпирролы)

 

Ch4 C2H5

 
 

 

N

СН3 СН3

N Ме N R C2H5

N R/ R//

       
   

R/// Ch4

Порфирины (комплексы порфирина с металлами, например, Ni, Fe и др.)

 

Значительная доля азотсодержащих веществ имеется в сернистых и высокосернистых нефтях Поволжья, Сибири, а также в государствах Центральной Азии и Украине. На долю основного азота приходится от 7 до 50 % от общего азота. Наиболее типичное соотношение основного и общего азота составляет от 0,2 до 0,4. Как правило, для сернистых нефтей характерно наличие только третичных аминов. Однако в украинских нефтях доля первичных и вторичных аминов может превышать 50 % всего основного азота.

Вредность азотистых соединений состоит в том, что они отравляют катализаторы в процессах деструктивной переработки нефтепродуктов, вызывают их потемнение и осмоление. Удаление азотистых соединений из нефтепродуктов производят в процессах их гидрогенизации.

 

megaobuchalka.ru

Циклоалканы и арены - Справочник химика 21

из "Химия и технология нефти и газа Издание 3"

Циклоалканы. В 1880-х гг. Марковников и Оглоблин показали наличие в бакинской нефти углеводородов циклического строения ряда С Н2 . Ими были открыты циклопентан, циклогексан, метилциклопентан и другие гомологи без расшифровки строения до С15 включительно. Эти полиметиленовые углеводороды, или циклопарафины, а по современной номенклатуре — циклоалканы и были Марковниковым названы нафтенами. В дальнейшем под нафтеновыми углеводородами стали понимать не только моноцик-лические, но и полициклические полиметиленовые углеводороды нефтяного происхождения. [c.24] По общему содержанию циклоалканы во многих нефтях преобладают над остальными классами углеводородов. В среднем в различных нефтях от 25 до 75 % полиметиленовых углеводородов всех типов. Циклоалканы входят в состав всех нефтей и присутствуют во всех фракциях. Их содержание, как правило, растет по мере утяжеления фракций. Только в наиболее высококипящих масляных фракциях их количество уменьшается за счет увеличения ароматических структур. Особенно богаты циклоалканами бакинские и эмбенские нефти (40—60 %, считая на нефть, а в отдельных фракциях до 60—80 %). Нефти восточных районов, наоборот, характеризуются значительно меньшим их содержанием. [c.24] Наиболее устойчивы пяти- и шестичленные циклы. Они и преобладают в нефтях. [c.24] В бензиновых и керосиновых фракциях различных нефтей обнаружено более 80 индивидуальных представителей этого класса углеводородов состава С5—С12. В относительно больших количествах в нефтях присутствуют метилциклогексан, циклогексан, метилциклопентан, некоторые диметильные гомологи циклопентана. В незначительных количествах обнаружены также циклогептан и метилциклогептан. [c.24] Открытые в нефтях бициклические циклоалканы по способу сочетания циклов относятся к следующим трем типам. [c.25] Гидриндан, декалин и его гомологи от моно- до тетраметил-производных найдены во многих советских нефтях. Пенталан выделен из калифорнийской нефти. [c.25] Число углеродных атомов в боковых цепях циклоалканов может быть самым разнообразным, от 3—10 в средних до 20—28 в высококипящих фракциях нефти. Высокомолекулярные циклические углеводороды с большим числом углеродных атомов в алка-новых цепях правильнее относить не к циклоалканам, а к смешанным (гибридным) алкано-циклоалкановым углеводородам. Полициклические циклоалканы с длинными алкановыми цепями имеют высокую температуру плавления и поэтому при переработке нефти попадают в состав парафинов и, главным образом, церезинов. [c.26] Пергидро- обозначает полную гидрогенизацию. [c.26] Использование реакций нитрования и дегидрирования сыграло огромную роль в установлении структуры циклоалканов нефти. [c.27] При повышенных температурах и в присутствии различных катализаторов циклоалканы распадаются, а также изомеризуются с изменением числа углеродных атомов в кольце. [c.27] Интересными физиологическими свойствами обладает нафта-ланская нефть, добываемая в Азербайджане и состоящая более чем наполовину из циклоалканов и смешанных полициклических углеводородов. Это единственная в мире лечебная нефть. Она оказывает болеутоляющее и рассасывающее действие и применяется для лечения заболеваний кожи, суставов и мышц. Эта нефть не содержит легких фракций и парафина, плотность ее близка к единице. Исследования Кулиева с сотрудниками показали, что именно циклоалкановая часть нафталанской нефти обладает целительным действием, в то время как выделенные из нее смолы и полициклические арены в концентрированном виде оказались токсичными. [c.27] Углеводороды ряда бензола были выделены из бакинской нефти в конце прошлого века. Общее содержание аренов в различных нефтях меньше, чем алканов и циклоалканов, и составляет в среднем 10—20 %, исключая ароматические нефти (такие, как чусовская), где содержание аренов составляет 35 %. [c.27] В бензиновых фракциях содержится 6—11 % аренов. Это моно-циклические углеводороды Се—Сю, т. е. бензол и его гомологи — толуол, 0-, М-, /г-ксилолы, этилбензол, псевдокумол. Содержание алкилбензолов, особенно с короткими боковыми цепями, выше, чем бензола. [c.27] Содержание аренов в средних фракциях всегда несколько выше, чем в бензиновых фракциях из той же нефти, и колеблется в пределах 15—35 %. [c.28] В высших фракциях нефти обнаружены более сложные полициклические арены с тремя, четырьмя и пятью конденсированными бензольными кольцами. Имеются указания, что они являются гомологами аценафтена, антрацена, фенантрена, пирена, бензан-трацена, хризена, перилена. [c.28] Следует, однако, отметить, что таких полициклических чисто ароматических углеводородов с короткими алкановыми боковыми цепями в нефтях очень немного, так как строение молекул высокомолекулярных соединений нефти имеет главным образом смешанный (гибридный) характер (см. 6). [c.28] По физическим свойствам бензол и его гомологи значительно отличаются от алканов и циклоалканов с тем же числом углеродных атомов в молекуле. Плотности и показатели преломления их выше. Бензол, п-ксилол, дурол, тетра-, пента- и гексаметилбензолы плавятся при температуре выше О °С. [c.28] При сульфировании гомологов бензола сульфогруппа становится легче всего в пара- и труднее в орто-положение. Поэтому толуол, м- и о-ксилолы сульфируются легче, чем м-ксилол, где параположение уже занято радикалом. Гексазамещенные с серной кислотой вообще не реагируют. Гомологи бензола с длинными боковыми цепями сульфируются труднее. При воздействии дымящей серной кислотой (олеумом) получаются ди- и трисульфокислоты. Обработка аренов нитрующей смесью (НЫОз + Н2504) приводит к образованию нитропроизводных. [c.28] При окислении гомологов бензола различными окислителями пли воздухом боковые алкильные цепи превращаются в карбоксильные группы. Таким образом можно получать соответствующие ароматические кислоты. Эта реакция имеет большое практическое значение для синтеза двухосновных фталевых кислот. [c.28] Над гидрирующими катализаторами (Pt, Pd, Ni) под давлением водорода бензольное кольцо сполна насыщается водородом и превращается в циклогексановое. Так же могут быть полностью или частично гидрированы и полициклические арены. [c.29]

Вернуться к основной статье

chem21.info