Азотистые соединения нефти

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Ноября 2013 в 17:40, реферат

Краткое описание

Гетероатомные (серо-, азот- и кислородсодержащие) и минеральные соединения, содержащиеся во всех нефтях, являются нежелательными компонентами, поскольку резко ухудшают качество получаемых нефтепродуктов, осложняют переработку (отравляют катализаторы, усиливают коррозию аппаратуры и т.д.) и обусловливают необходимость применения гидрогенизационных процессов.
Азотистые соединения нефти — присутствующие в нефтях органические соединения, содержащие в молекуле помимо С и Н один или более атомов N. Представлены преимущественно высокомолекулярными веществами сложного строения, принадлежащими к асфальтово-смолистому комплексу нефти.

Содержание

Введение
Азотистые соединения нефти
Заключение
Список использованных источников

Прикрепленные файлы: 1 файл

Документ Microsoft Office Word.docx

— 38.38 Кб (Скачать документ)

Министерство образования  и наук Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное  образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Уфимский Государственный  Нефтяной Технический Университет»

Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ  в г. Стерлитамаке

 

 

 

                                                                                                              кафедра ОХТ

 

 

Азотистые соединения нефти

Реферат

 

 

 

 

Выполнила:       студент гр. ТС-09-31

               Ишегулова Г. М.

Проверила :                                  Минниханова Э. А.

 

 

2013

Содержание

 

  1. Введение
  2. Азотистые соединения нефти
  3. Заключение
  4. Список использованных источников

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

    Гетероатомные (серо-, азот- и кислородсодержащие) и минеральные соединения, содержащиеся во всех нефтях, являются нежелательными компонентами, поскольку резко ухудшают качество получаемых нефтепродуктов, осложняют переработку (отравляют катализаторы, усиливают коррозию аппаратуры и т.д.) и обусловливают необходимость применения гидрогенизационных процессов.

   Азотистые соединения  нефти — присутствующие в нефтях органические соединения, содержащие в молекуле помимо С и Н один или более атомов N. Представлены преимущественно высокомолекулярными веществами сложного строения, принадлежащими к асфальтово-смолистому комплексу нефти.

   Во всех нефтях в небольших количествах (менее 1 %) содержится азот в виде соединений, обладающих основными или нейтральными свойствами. Большая их часть концентрируется в высококипящих фракциях и остатках перегонки нефти. Азотистые основания могут быть выделены из нефти обработкой слабой серной кислотой. Их количество составляет в среднем 30 - 40% от суммы всех азотистых соединений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Азотистые соединения нефти

    Содержание азота в нефтях редко превышает 1 %. Оно снижается с глубиной залегания нефтей и мало зависит от характера вмещающих их пород. Азотистые соединения сосредоточены в высококипящих фракциях и особенно тяжелых остатках. Обычно азотсодержащие соединения нефти делят на две большие группы: азотистые основания и нейтральные азотистые соединения. Доля азотистых оснований в нефтях колеблется в довольно широких пределах. По данным Камьянова, их содержание в нефтях составляет: США и Ближнего Востока — 25—34 %, Белоруссии—10—40%, Сахалина — 30—48 %. Ферганы— 21—58% от всех азотистых соединений данной нефти.

   Азотистые соединения в российских нефтях содержатся в количествах не более 0,52%. В зарубежных нефтях (в Алжирских нефтях) 2,2%.

Они делятся на:

- основные

- кислотные

- нейтральные

  Нейтральные сосредоточены в остаточных фракциях, и поэтому они попадают в маслянистые фракции.

  Азотистые соединения с основными и нейтральными свойствами составляют до 80% всех органических соединений нефти.

   Кислые свойства обнаружены в соединениях, которые называются порферины. Большое количество порферинов встречаются в виде комплексов с металлами (вольфрам, никель, ванадий, медь, железо, камбий) в встречаются в виде комплексов с металлами (вольфрам, никель, ванадий, медь, железо, камбий). Эти вещества термически нестабильны по химической активности.

     Азотистые основания сравнительно легко выделяются минеральными кислотами и потому наиболее изучены, В настоящее время в нефтях и их фракциях выделено более 50 индивидуальных азотистых оснований. Это моно-, ди- и триметилпиридины или метилхинолины, а также их производные, где наряду с метильными присутствуют этил-, пропил- и изопропил-, бутил-, циклопентил- и другие заместители. Интересно, что во всех обнаруженных ди-, три- н тетраалкилхинолинах заместители располагаются в положениях 2-, 3-, 4- и 8-, причем в положениях 2- и 3- встречаются только метильные заместители.

    Значительно реже представлены гомологи анилина. Например, в дизельной фракции арланской нефти обнаружено 34 % моно- и диметиланилинов.




   По степени цикличности азотистые основания являются ароматическими гомологами пиридина, например:


Структуры типа акридина

 

встречаются редко.

 Обнаруженные в калифорнийской нефти тетрациклические производные пиридина были представлены преимущественно 1, 2- и 3,4-бензакридинами:



       Кроме чистоароматических гомологов пиридина в нефтях Сахалина найдены производные пиридина и хинолина, конденсированные с циклопентановым кольцом, которое в случае хинолина конденсировано с гетероциклом. Обычно нафтеновый цикл имеет один или два метильных и один длинный алкильный (4—10 атомов С) заместители.

   Нейтральные азотсодержащие соединения нефти представлены арилпроизводными пиррола и амидами кислот. Установлено, что основная часть нейтральных азотсодержащих соединений дистиллятных фракций нефти состоит из алкилпроизводных индола


карбазола


 

бензокарбазола . Убедительных доказательств наличия в нефтях самого пиррола и простейших его алкилзамещенных пока нет.

   С повышением температуры кипения нефтяных фракций в них увеличивается содержание нейтральных азотсодержащих соединений и падает содержание основных. В таблице приведены данные М. А. Бестужева по распределению азотсодержащих соединений по фракциям американских нефтей.

Таблица 1. Распределение азотсодержащих соединений по фракциям нефти месторождения Вильмингтона

Фракции

Содержание азота, %

Содержание во фракции в расчете на общее количество азота, %

пиридиновых и хиноли- новых оснований

амидов

пирролов∗ и др.

карбазолов и др.

Сырая нефть

0,64

31

5

9

55

300-350 °С

350-400 °С

450-500 °С

Остаток выше 500 °С

0,04

0,15

0,49

1,03

100

53

33

34

0

7

4

2

0

13

12

8

0

27

51

56


 

* Имеются в виду полициклические  молекулы пиррольное кольцо. насыщенные соединения, включающие в состав

   В кислотных экстрактах из газойлевых фракций обнаружены соединения, содержащие два атома азота в одной молекуле. Обычно один из них несет основную функцию, а другой нейтрален, например пирроло- или карбазолохинолины:



 

  Интересным типом азотсодержащих соединений являются нефтяные порфирины, довольно подробно изученные в настоящее время. Они содержат в молекуле 4 пиррольных кольца и встречаются в нефти в виде комплексов с ванадилом V02+ или №. Порфириновые комплексы чаще всего присутствуют в нефти в виде мономолекулярных соединений типа



 

   Эти соединения различаются алкильными заместителями R1... R8. Могут встречаться порфирины другого типа, которые на периферии содержат конденсированное с пиррольными ароматическое или алициклическое кольцо.

   По строению молекулы порфирины похожи на хлорофиллин — порфириновый комплекс, входящий в состав хлорофилла, что позволяет считать их реликтовыми структурами.

     Порфириновые комплексы нефти обладают каталитической активностью. Предполагают, что они играют определенную роль в реакциях диспропорционирования водорода в процессе генезиса нефти.

    Порфирины сравнительно легко выделяются из нефти экстракцией полярными растворителями, такими, как ацетонитрил, пиридин, диметилформамид и др.

   Еще одним типом азотсодержащих соединений нефти являются амиды кислот и другие производные аминокислот. Эти соединения обнаружены во многих нефтях, однако выделить индивидуальные амиды пока не удалось. Считают, что амиды кислот имеют циклическую структуру, состоящую из ароматического и лактамного колец. Изучение амидов кислот представляет интерес с точки зрения генезиса нефти, так как, зная строение продуктов превращения аминокислот растений и животных, можно более аргументированно представить путь превращения органического вещества живых организмов в нефть.

    Промышленного использования азотсодержащие соединения нефти не имеют.

   Для количественного определения азота в нефтепродуктах обычно используют различные модификации метода Кьельдаля. Навеску нефтяной фракции обрабатывают избытком концентрированной серной кислоты, и все азотистые соединения переходят в сернокислотный слой, который кипятят в присутствии катализатора. При этом весь азот связывается в сульфат аммония. Раствор нагревают со щелочью, выделяющийся аммиак поглощается титрованным раствором серной кислоты, избыток которой оттитровывают щелочью. Содержание основного азота определяют методом потенциометрического титрования 0,1 N раствором хлорной кислоты (НС1О4) в смешанном растворителе (уксусная кислота -- бензол = 1:1).

     Азотистые основания извлекают из нефтей или нефтяных фракций с помощью разбавленной хлороводородной или серной кислот в виде водных растворов солей; растворы обрабатывают щелочами, при этом азотистые основания выделяются в свободном виде. Более полное выделение азотистых оснований достигается при использовании крупнопористых катионитов (КУ-23) в присутствии полярных растворителей (уксусный ангидрид, диметилформамид). Нефтяную фракцию с растворителем многократно пропускают через слой катионита. Азотистые основания сорбируются на его поверхности. Десорбцию азотистых оснований с поверхности катионита проводят с помощью спиртового раствора аммиака или едкого натра.

    Нейтральные азотистые соединения извлекают хлорным железом, которое образует комплексные соединения с нейтральными азотистыми веществами:

   Выделенные комплексы разлагают щелочами. При этом азотистые соединения выделяются в свободном виде.

   Полученные азотистые основания или нейтральные соединения подвергают ректификации для выделения либо индивидуальных соединений, либо концентратов. Далее следует идентификация азотистых соединений физико-химическими методами (масс-спектрометрия, ИК-, УФ-спектроскопия). В последние 10--15 лет для идентификации азотистых соединений в их смесях успешно используется метод хромато-масс-спектрометрии. Иногда используют химические методы идентификации. С этой целью получают кристаллические производные -- пикраты, хлористоводородные соли, хлорплатинаты. Для идентификации азотистых соединений нейтрального характера используют восстановление алюмогидридом лития (LiAlH4). При этом амиды и нитрилы превращаются в амины. Гетероциклические соединения не подвергаются изменениям.

   Азотистые соединения используют как дизенфецирующие средства, антисептики, ингибиторы коррозии, антиокислители, они нежелательны, так как вызывают коксо- и газообразование.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

     Азотистые соединения как основные, так и нейтральные - достаточно термически стабильны и не оказывают заметного влияния на эксплуатационные качества нефтепродуктов. Азотистые основания используются как дезинфицирующие средства, ингибиторы коррозии, как сильные растворители, добавки к смазочным маслам и битумам, антиокислители и т.д. Однако в процессах переработки нефтяного сырья проявляют отрицательные свойства - снижают активность катализаторов, вызывают осмоление и потемнение нефтепродуктов. Поэтому   промышленного использования азотсодержащие соединения нефти не имеют.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

  1. Эрих В. Н., Расина М. Г.. Рудина М. Г. «Химия и технология нефти и газа»
  2. Лебедев Н. Н. «Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза»
  3. «Химия нефти и газа» под ред. Проскурянова В. А.
  4. «Химия нефти и газа» под ред. Сюняева З. И.
  5. Лебедев Н.Н. «Теория технологических процессов основного органического и нефтехимического синтеза»

Информация о работе Азотистые соединения нефти