ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВАКУУМНОЙ ФРАКЦИИ И ВЫКИПАЮЩИХ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 420-4500С НАФТЕНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ НАФТАЛАНСКОЙ НЕФТИ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

И ТВОРЧЕСТВА

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВАКУУМНОЙ ФРАКЦИИ И ВЫКИПАЮЩИХ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 420-450°С НАФТЕНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ НАФТАЛАНСКОЙ НЕФТИ

Мурадов Али Насрулла оглы, Азербайджанский технологический университет, г. Гянджа, Азербайджан

E-mail: sayra2176@mail.ru

Аннотация. В работе исследована вся совокупность нафтеновых углеводородов в составе нафталанской нефти. В отличие от других нефтей для нафтеновых углеводородов нафталанской нефти характерно значительное преобладание доли углерода в циклической части молекул, высокая цикличность и большая степень конденсированности молекул. Был изучен химический состав вакуумной фракции выкипающих при 420-450°С температуре нафтеновых углеводородов нафталанской нефти.

Ключевые слова: нафталанская нефть, нафтеновые углеводороды, ароматика, термодиффузия, каталитическое дегидрирование, ИК-УФ-спектроскопия.

Нафталанская нефть в настоящее время находит широкое применение в медицинской практике. Очень важное значение для установления сущности биологического действия этой нефти имеют работы в области изучения ее химического состава. Большое число исследований посвящено биологическому действию нафталанской нефти и ее лечебному применению [1-4], однако очень мало работ проведено в направлении изучения углеводородного и химического состава этой нефти. К.А. Красусский, И.Ф. Гутт, A.C. Великовский, Л.И. Саранчук, Ю.Г. Мамедалиев, М.И. Мирзакулиева [5-9] и др. изучали физико-химические свойства нафталанской нефти, осуществляли вакуумную или паровую перегонку ее на отдельные фракции и исследовали углеводородный состав этих фракций по методу ГрозНИИ [10] или методом адсорбционной хроматографии.

Нами были начаты исследования в направлении выделения и детального изучения входящих в состав этой нефти групп углеводородов, смол и других компонентов. Для разделения нафталанской нефти был использован метод

ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА

адсорбционной хромотографнн, который обычно проводится при комнатной температуре и позволяет исключить возможность разложения нефти.

Нафталанская нефть отбиралась на специализированном промысле по добыче лечебной нафталанской нефти. На основании имеющихся на промысле данных по качеству и дебиту нефти для исследования была отобрана нефть скв.№27 как одна из наиболее качественных и перспективных. В связи с образованием стойкой эмульсии нефть, после предварительного отстоя при комнатной температуре, подвергалась деэмульсации в электрическом поле переменного напряжения 10-15кВт и силе тока 50мА при подогреве до 40-500С.

Ниже приведены физико-химические свойства нафталанской нефти:

Фракционный состав

Н.К., °С 238

До 300иС отгоняется, % 10

До 350иС отгоняется, % 25

Удельный вес, ^д0 0,9395

Содержание смол, %

аксизных 24

силикагелевых 11,4

Йодное число по Гюблю 11,2

Температура вспышки, иС 125

Температура застывания, иС -20

Вязкость при 50иС (градусы условные) 5,2

Кислотность, мг КОН/г 1,29

Содержание серы (ускоренный метод),% 0,31

Асфальтены, % 0,49

Коксуемость, % 3,27

Зольность, % 0,1047

Нафталанская нефть по своему составу, по структуре и лечебным свойствам отличается от других видов нефти. Чтобы сохранить биологически-актив-ные вещества, содержащиеся в составе нафталанской нефти, впервые нами при комнатной температуре, методом адсорбционной хромотографии, нафталанская нефть была разделена по своему составу [10]. Для исследования состава наф-таланской нефти использовали: газожидкостную хромотографию на силика-геле, фракцинирование под вакуумом, термодиффузионное разде-ление, жид-кост-ное избирательное каталитическое дегидрирование, селектив-ную изомери-зацию и ИК-УФ спектроскопию [8,9].

ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА

Структурно-групповой состав углеводородов, полученных из нафталанской нефти методом адсорбционной хромотографии, приведены в таблице 1.

Углеводородный состав нафталанской нефти и характеристика выделенных групп углеводородов.

Таблица 1

Группы углеводородов Выход, % вес 20 П4 7 20 а 4 Мол. вес Структурно-групповой состав

Число колец в молекуле Содержание углерода, %

Ко Ка Кн Ск Сп

Нафтеновые 55 1,4830 0,8876 285 2,5 - 2,5 59,0 41,0

Ароматические

Легкие 90,7 1,5152 0,9373 330 2,8 0,9 1,9 55.7 44,3

Средние 11,7 1,5549 0,9944 290 3,5 1,5 2,0 75,8 24,2

Тяжелые 10,1 1,6125 1,0492 354 АЛ 3,1 1,6 80,0 20,0

Смолы 14,2 - - - - - - - -

где Ко - общее количество колец в молекуле

Ка - ароматические кольца в молекуле

Кн - нафтеновые кольца в молекуле

Ск - содержание углерода в углеводородных циклах

Сп - содержание углерода в парафиновых цепях.

Из таблицы 1 видно, что в составе нафталанской нефти 55,0% нафтеновых углеводородов 9% легких, 10,6% средних и 11,3% тяжелых ароматических углеводородов, а 14,1% составляет смола.

Из этих компонентов только нафтеновые углеводороды являются биологически активными веществами и широко применяются для лечения различных болезней. Ароматика и смола является токсичными.

В этой статье перед нами поставлена цель в исследовании современными методами химического состава вакуумной фракции выкипающих 420-450°С нафтеновых углеводородов, полученных их нафталанской нефти.

Экспериментальная часть. Анализ фракций 420-450°С, полученных вакуумной перегонкой широкой фракции нафтеновых углеводородов нафталанской нефти представлен в таблице 2.

ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА

Таблица 2

Пределы кипения °С Выход. °о 20 Мол. вес Структурно-групповой состав Среднее число атомов

на широкую фракцию на нефть Число колец в молекуле Содержание углерода, ° о

Ск Си в кольцах в цепях

420-450 8.4 4.6 1.4872 365 3.0 54 46 14.3 12.4

Спектральная характеристика нафтеновых углеводородов фракции 420-450°С были подвергнуты исследованию методом ИК [инфракрасной] спектроскопии с целью получения сведений о наличии и относительном содержании основных структурных звеньев.

Спектральная характеристика этих фракций, приведенная ниже, получена на основании ИК-спектров (таблица 3).

Таблица 3

Фракции иС СНз - группы Длина звеньев цепи

изолированные геминальные Всего >6 4-5 3 2 1 Всего

420-450 17,3 3,3 20,6 9,2 7,9 5,7 3,8 1,0 27,6

Из таблицы видно, что в этой фракции изолированная группа состав-ляет 17,6%, геминальная часть - 4,7%, длина звеньев цепи: [-СН2- СН2)- СН3п>6-7,9; 4-5 метиленовых групп составляет 5,2; 3 метиленовых групп -4,8; 2 -метиленовых групп - 3,2 и одна метиленовая группа - 1,3.

На примере фракций 350-420 и 420-500 0С методом ИК - спектроскопии установлены закономерности изменения структурно-группового состава и характера строения боковых цепей нафтеновых углеводородов термодиффузионных фракциях, выделенных из указанных фракций.

Ниже приводятся результаты масс-спектрометрического анализа (на масс-спектрометре МХ-1303) фракций нафтеновых углеводородов, исследованных методом термодиффузионного разделения [10].

Таблица 4

Результаты масс-сиектрометрического анализа фракций, выкипающих при 420-450°С и при наличии нафтеновых углеводородов нафталанской нефти

№ Нафтеновые углеводороды, % Фракция, иС = 420-450иС

1. Моноциклические 2,3

2. Бициклические 24,5

3. Трициклические 29,0

4. Тетрациклические 34,2

5. Пентациклические и гексациклические 7,0

к

I. &

о

в

Е

¿ж

вг

.3 с , & &

¿--/Л - □

Грозненская нефть

х- -г

Ромашкинскаж нефть I 'юр га некая нефть

Нафталанская нефть Грозненская нефть Гьорганская нефть

Нафталанская нефть

Рис. 1

ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА

Сравнение ИК-спектров поглощения нафтеновых углеводородов, полученных термодиффузионным разделением фракции 420-450°С из некоторых разновидностей нефти, иллюстрируемое на рисунке 1, показывает, что для нафталанской нефти, в отличие от других видов нефти, характерно наличие коротких заместителей или полное отсутствие метиленовых групп. Установлено резкое отличие нафтеновых углеводородов нафталан-ской нефти от нафтеновых углеводородов других видов нефти нафтенового основания, связанное с их высокой цикличностью, преобладанием углерода в циклической части молекул, наличием коротких заместителей и даже отсутствием метиленовых групп, а также наличием высокоциклических голоядерных структур.

Литература:

1. Караев А.И., Алиев Р.К., Бабаев А.З. Нафталанская нефть, ее биологическое действие и лечебное применение. Изд.АН СССР, 1959.

2. Рефераты докладов Второй республиканской научной сессии по проблемам нафталана. Изд. Минздрава Азерб.ССР, 1935.

3. Материалы III Научно-практической конференции по изучению и использованию лечебных факторов курорта Нафталан. Изд. Минздрава Азерб. ССР, 1965.

4. Пашаев Т.Г. Нафталанская нефть и ее лечебное применение. Изд. Минздрава Азерб. ССР, 1965.

5. Павлова С.Н., Великовский A.C. Нефтяное хозяйство. 1945. № 3.

6. Мамедалиев Ю.Г. О химическом составе действующего начала лечебной нафталанской нефти. Изв. АН Азерб. ССР, № 5, 1953.

7. Мурадов А.Н. Изучение углеводородного состава фракций нафтеновых углеводородов полученных из нафталанской нефти // Аз. ННАК, Гянджинский научный центр. 2006. № 24. С. 24.

8. Мурадов А.Н., Кулиев A.M. и др. Химический состав и основные действующие начала лечебной нафталанской нефти // Министерство здравохранения РСФСР Пятигорский и Томский НИИ Курортологии и физиотерапии, грязевые препараты (сборных начальных трудов). Томск, 1981. С. 46-50.

9. Мурадов А.Н. Исследование химического состава фракций и термодиффузионного разделения нафтеновых углеводородов получен-ных из нафталанской нефти // Азерб. химический журнал. 2009. № 3. С. 163-167.

10. Мурадов А.Н., Анисимов A.B. Изучение углеводородного состава фракций нафтеновых углеводородов полученных из нафталанской нефти // Вестник МГУ Сер. хим. 2006. Т. 47. № 3. С. 226.