ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы определения химического состава и химической структуры нефтяных остатков из "Химия нефти" Известен классический метод структурного анализа углеводородных фракций п — р —Л1, однако он разработан и применяется для керосиновых и масляных фракций, но неприменим для тяжелых нефтяных остатков. Для тяжелых нефтяных остатков используют метод ИСА. При этом необходимо знать молекулярную массу, элементный состав, содержание функциональных групп, распределение атомов водорода и углерода по структурным группам методами ЯМР и ИК-спектроскопии. [c.230] На рис. 6.9 приведен инфракрасный спектр, характерный для битумов. Независимо от происхождения нефтей, из которых получены образцы битумов, в спектре наблюдается значительное совпадение большинства полос поглощения. [c.230] В табл. 6.1 приведены основные области поглощения, наблюдаемые в спектре нефтяных остатков, и указаны виды деформационных и валентных колебаний связей С—Н и С—С в соответствующих структурных фрагментах. [c.230] Следует, однако, отметить, что определение структурных характеристик проводят с учетом некоторых допущений (например, ароматические кольца не связаны связями С—С, молекулы состоят из С, Н, О и некоторых других элементов). [c.232] При наличии в молекулах 3—4 гетероатомов на 100 атомов С принятые допущения не вызывают существенных искажений результатов ИСА. [c.233] Для построения любых расчетных схем ИСА с использованием данных ЯМР нужны сведения о значениях атомных отношений Н/С в группах, находящихся в -положениях к ароматическим ядрам X — Нд/С( , в остальных насыщенных фрагментах молекул г/ = Нр+у/Ср+у или во всей насыщенной части молекул в целом и = Ннас/Снас- Сочетая результаты интегрирования полос атомов Н и С в спектрах ПМР (0,6—4,0 м. д.) и ЯМР С (10—60 м. д.) можно найти значение и, однако измерить его не представляется возможным, поэтому допускают, что X = и, что позволяет найти несколько предельных значений X и в конечном счете Хср. [c.234] Для продуктов, бедных ароматическими соединениями, может оказаться, что д больше, чем в этом случае следует принимать Хср — х . [c.235] Среднее арифметическое из найденных Сц и Сц близко к фактическому числу атомов углерода в циклических структурах Сц. Число углеродных атомов в нафтеновых кольцах Сн и алкеновых фрагментах Са соответственно равны Сн == Сц — Сар и Са = С — Сц. [c.236] Разделив значения Нар, Н , Сар, С , Кар на /Пар, можно установить средние характеристики ароматических ядер. [c.236] Определение структурных параметров нефтяных остатков расширяет представления о их технологических свойствах и позволяет целенаправленно и эффективно регулировать свойства получаемых из них продуктов. [c.236] Как уже указывалось, все нефти содержат кроме углеводородов значительные количества неуглеводородных или гетероатомных соединений, в состав которых входят сера, азот, кислород, металлы. Содержание этих соединений зависит от возраста, происхождения, глубины залегания нефти и может колебаться в достаточно широких пределах. Распределение гетероатомов по фракциям нефти неравномерно и основное их количество приходится на тяжелые, особенно остаточные фракции. Исследование гетероорганических соединений в смолисто-асфальтеновой части нефти весьма затруднено ввиду трудности ее фракционирования на узкие фракции, содержащие однотипные гетероатомные соединения, большой молекулярной массы и разнообразия связей С—гетероатом. [c.236] Идентификацию кислородсодержащих групп можно прово-ние получили физико-химические методы анализа. [c.236] Характерная для асфальтенов полоса в области 1700 см , проявляющаяся в виде перегиба на пике поглощения 1600 см % обусловлена валентными колебаниями карбонильной группы. Спектрометрически установлено, что при фракционировании асфальтенов с увеличением молекулярной массы фракций содержание гидроксильных и карбонильных групп в них уменьшается, а ОН-группы связаны между собой водородной связью, что в значительной степени обусловливает ассоциацию асфальтенов даже в очень разбавленных растворах. [c.237] Структуру азотсодержащих фрагментов остаточных нефтепродуктов можно установить с помощью данных масс-спектрометрии. Для идентификации азотсодержащих соединений используют ИК-спектроскопию. Полосы поглощения 1200, 1330, 1660, 3482 см- относят к структуре типа карбазола, пиррола, индола, =N=rpynn. Азот входит также в состав комплексных соединений в виде порфириноподобных структур, методы изучения которых приведены в гл. 2. [c.237] Обычно для остаточных нефтепродуктов определяют содержание общей серы. Для более углубленного изучения строения серосодержащих соединений используют методы термического воздействия на них, гидрирование. По составу полученных при этом продуктов судят о распределении серы в циклических и алифатических фрагментах. По-видимому, атомы серы в смо-листо-асфальтеновых веществах находятся и в циклических структурах и образуют сульфидные и сульфоксидные мостики. [c.237] Для получения информации о структуре серосодержащих соединений можно использовать ИК-спектроскопию (полосы поглощения 1025 и 1032 см- относят к сульфоксидным группам), масс-спектрометрию, с помощью которой было установлено наличие в остаточных фракциях нефти высокоароматизи-рованных серосодержащих соединений, имеющих гетероциклическое строение. [c.237] Вернуться к основной статье