Курс органической химии - Каррер П.
Скачать (прямая ссылка):
Вероятно, нефть образовалась главным образом из планктона, который осаждался в закрытых водоемах в виде ила и подвергался действию анаэробных бактерий. Под влиянием этих бактерий сначала произошло превращение углеводов в жирные кислоты. По-видимому, аналогичные процессы образования нефти могут протекать и в настоящее время, например в Черном море.
Действительно, в эмульсиях нефть-вода на глубинах до 2000 м и даже при температуре 85° содержатся различные бактерии, обмен веществ у которых в значительной мере еще не выяснен. Так, например, существуют нефтяные бактерии, которые потребность в кислороде покрывают исключительно за счет сульфата кальция.
Хотя все нефти состоят главным образом из насыщенных углеводородов, они зачастую очень сильно различаются по своему химическому составу даже в тех случаях, когда их добывают из разных пластов одного и того же месторождения. Это объясняется тем, что образовавшиеся вначале жирные кислоты различным образом изменялись под влиянием окружающей среды. Щелочные минералы могли способствовать циклизации пли образованию кетонов (ср. стр. 218), глины, обладающие кислыми свойствами, — наоборот, могли вызывать изомеризации. Декарбоксилирование жирных кислот могло протекать как под влиянием бактерий, так и чисто химическим путем. Высокая температура, очевидно, вызывала различные реакции расщепления; давление также имело значение для дальнейших превращений.
Различают первичные и вторичные залежи нефти. В результате просачивания нефти из первичного месторождения в глинистые и силикатные пласты создаются идеальные условия для каталитических превращений содержащихся в нефти веществ (по всей вероятности, этим объясняется тот факт, что в нефтях Борнео содержится до 15% толуола). При дальнейшем вытеснении водой или под влиянием тектони-
Нефть и моторное топливо
85
ческого давления нефть может передвигаться п собираться в новых углублениях. Просачивание нефти через абсорбирующие слои глины, без сомнения, влияет на ее состав. Так, имеются залежи, практически состоящие из чистого бензина. Первоначально содержащиеся в них высокомолекулярные углеводороды, очевидно, были задержаны абсорбирующими минералами. С другой стороны, в некоторых месторождениях находят только нефтяной битум. В этом случае, по-видимому, первоначально образовавшаяся нефть при высоком давлении и высокой температуре претерпела крекинг и полимеризацию. Так образовалось Тринндадское асфальтовое озеро н озокернтовое месторождение в Галиции.
Состав нефти. Нефть преимущественно состоит из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов (от С5 до С70) и содержит 82—85% С, 10—14% Н, 0,01—7% S, 0,01—2% N и 0—7% О.
Кроме газообразных углеводородов, сырая нефть в большинстве случаев содержит также механические загрязнения и водный солевой раствор, частично в виде эмульсин. Эти примеси должны быть удалены в первую очередь. После этого проводят так называемую «стабилизацию» нефти: при нагревании под давлением отгоняют газообразные углеводороды вплоть до Сь Затем сырую нефть, в зависимости от ее состава н от предъявляемых требований, разделяют на несколько фракций. Для этого ее нагревают под давлением в трубчатой печи н затем перегоняют в специальной установке. Чаще всего выделяют следующие фракции:
40—175° (бензин прямой гонки) 175—250° (осветительный керосин) 250—350° (газойль)
Более высококипящне фракции перегоняют в вакууме во избежание крекинга. Эти фракции используют преимущественно в качестве смазочных масел и топлива. Остаток после перегонки состоит из смолы, битума или кокса.
Отдельные фракции обычно характеризуют по физическим свойствам и по техническому применению; наиболее важными константами являются температура кипения, плотность, вязкость, температура воспламенения и детонационное число.
Обычно бензин поступает в продажу в виде следующих фракций:
30— 6Э° петролепнын эфир (пентан + гексан)
60—1253 экстракционный бензин (гексан -(- гептан и углеводороды с разветвленной цепью) 100—140° лигроин
130—180° уайт-спирит (иногда содержит много нафтенов).
Благодаря тщательным исследованиям, главным образом «Национального бюро стандартов» в Вашингтоне, были идентифицированы практически все насыщенные углеводороды, содержащиеся в фракциях с т. кип. до 180°. При этом применялись такие методы, как точная ректификация, азеотропная и экстрактивная перегонки, адсорбция, образование соединении включения с мочевиной (стр. 288) и т. п. Смеси более высококииящих углеводородов до сих пор еще не удалось раз-' делить на отдельные компоненты. Все они содержат кроме нормальных и изопарафииов еще и существенные количества алициклических соединений (иолимстнленов), а также производных бензола (ароматических соединений). Например, кувейтские нефти состоят главным
86
Гл. 2. Углеводороды
образом из парафинов; бакинские к калифорнийские нефти, наоборот, содержат преимущественно нафтены (алпцпклнческпе соединения). Поэтому нефти подразделяют на парафиновые [метановые], смешанные и нафтеновые нефти [нефти, богатые производными бензола, называют ароматическими]. Чтобы установить, к какой из этих трех групп относится данная нефть, используют свойство анилина смешиваться с ароматическими соединениями во всех соотношениях даже при низкой температуре, с нафтенами — лишь начиная с 35—55°, а с парафинами— только частично и при температуре выше 70°. Пробу углеводорода нагревают с анилином, затем дают остывать и наблюдают, когда начнется расслаивание — так называемая «анилиновая точка помутнения».
