АНАЛИЗ СОСТАВА И СТРУКТУРЫ НЕФТЯНЫХ КИСЛОТ

АННОТАЦИЯ

В статье проанализировано строение смешанных нафтеново-ароматических кольцевых нафтеновых кислот, отличных от алифатических и нафтеновых кислот, фракционный состав нефтяных кислот в маслах. Изучен также фракционный состав нефтяных кислот Каравульбозорской нефти Узбекистана.

АBSTRACT

The article analyzes the structure of mixed naphthenic-aromatic ring naphthenic acids, different from aliphatic and naphthenic acids, and the fractional composition of petroleum acids in oils. The fractional composition of petroleum acids of the Karavulbozor oil of Uzbekistan was also studied.

Ключевые слова: нафтеновая кислота, алифатическая и нафтеновая кислота, смешанные нафтен-ароматические кислоты, триметилундекан, триметилдодекан, тристан, тетраметилпентадекан, фитан.

Keywords: naphthenic acid, aliphatic and naphthenic acid, mixed naphthenic-aromatic acids, trimethylundecane, trimethyldodecane, tristan, tetramethylpentadecane, fitan.

Введение. Наиболее изученным классом кислородсодержащих соединений в  составе нефти являются нефтяные кислоты. Термин «нефтяные кислоты» включает все алифатические, алициклические (нафтеновые), ароматические, гибридные (со смешанными углеводородными радикалами) кислоты в нефти. В бензиновых фракциях встречаются только алифатические кислоты, так как простые алициклические и ароматические кислоты кипят при температуре выше 200°С. Эти кислоты имеют преимущественно нормальную или слаборазветвленную структуру (сохраняют одну метильную группу в боковой цепи) [1]. Алифатические кислоты обнаружены также в высококипящих фракциях. В настоящее время из масел выделены все кислоты с нормальной структурой до 25 атомов углерода в цепи. По мере повышения температуры кипения масляных фракций они образуют разветвленные алифатические кислоты, сохраняющие две и более метильные группы в основной цепи. Изопреноидные кислоты являются одной из наиболее известных групп полиметилалифатических кислот. В настоящее время  выделены и определены строение следующих соединений: 2,6,10 - триметилундекан; 3,1,11-триметилдодекан; 2,6,10,14-тетраметилпентадекановая (тристан) и 3,7,11,15-тетраметилгексадекановая (фитановая) кислота[2].

Таким образом, строение алифатических кислот тесно связано со строением алифатических углеводородов в тех же фракциях и изменяется по сходным законам.

Алициклические кислоты особенно характерны для нефтей на нафтеновой основе. Их содержание колеблется от 0,03 до 3,0% в разных нефтях.

Нафтеновые кислоты были открыты Эйхлером в 1874 г. при очистке глинозема от керосиновых фракций. Долгое время термин «нафтеновые кислоты» отождествлялся с термином «нефтяные кислоты». В какой-то мере это можно объяснить следующим: в прошлом нефть добывали из мелководных участков, и это были в основном молодые нефти на нафтеновой основы, в которых доля нафтеновых кислот в нефти составляла 90-95% от общего количества кислоты.

Объект и методы исследования. В маслах обнаружены нафтеновые кислоты, содержащие от 1 до 5 полиметиленовых колец на молекулу. Моно- и бициклонафтеновые кислоты в основном состоят из циклопентановых и циклогексановых колец. Карбоксильная группа может быть расположена непосредственно на атоме углерода кольца или отделена от него одной или несколькими метиленовыми группами. Полиметиленовое кольцо может иметь в среднем один метильный заместитель, и во многих случаях один атом углерода кольца может содержать два метильных заместителя (гем-замешение).

В полициклонафтеновых кислотах все кольца связаны в единую систему, и обычно считается, что кольца состоят из шести членов. Данные о несвязанных полиметильных кольцевых кислотах отсутствуют[3].

Полученные результаты и обсуждения. Трициклических нафтеновых кислот в нефти гораздо меньше, чем моно- и бициклических, и их содержание в нефти составляет не менее 0,05%. Количество тетрациклических нафтеновых кислот меньше, т. е. 0,033%, и они имеют стероидную структуру. Недавно было идентифицировано несколько кислот следующих типов:

Ни одна из пентациклических кислот не была выделена в индивидиуальном состоянии. Их строение сходно с кислотами, выделенными из битуминозных пород (например, гопилуксусная кислота):

Помимо алифатических и нафтеновых кислот, масла содержат различные ароматические кислоты и кислоты со смешанной нафтеново-ароматической структурой молекул со следующим строением:

Кроме того, асфальтосмолистая часть нефти содержит асфальтогенные кислоты, в состав которых помимо кислорода входят атомы серы и (или) азота. Структура этих молекул до конца не выяснена.

Таблица 1.

Фракционный состав нефтяных кислот, выделенных  из Каравулбазарской нефти

Заключение. Некоторые физические свойства нафтеновых кислот зависят от их молекулярной массы. Нафтеновые кислоты, имеющие малую молекулярную массу, находятся в легкой фракции нефти и представляют собой маловязкую, неприятно пахнущую, легколетучую жидкость.

В масляной фракции высокомолекулярные нафтеновые кислоты встречаются с менее резким запахом, большей вязкостью, а в некоторых случаях и в полутвердой форме.

Нафтеновые кислоты имеют более высокую вязкость, чем жирные кислоты. Их вязкость увеличивается с увеличением молекулярной массы. В некоторых маслах высокомолекулярные нафтеновые кислоты имеют меньшую плотность, чем низкомолекулярные.

Список литературы:

1. Исмоилов М.Ю., Мирзахужаева Н.Н., Алибоева Д.М. Сравнительная характеристика нефтей добываемых в Узбекистане // Универсум: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 5(86). УРЛ: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11744
2. Исмоилов М.Ю. Жўраев И., Хикматиллаев И., Ўринова О. Ўзбекистонда қазиб олинадиган нефтларнинг киёсий тавсифи. ФДУ Хабарлар. Илмий журнал. Фарғона 2015. №1. 30-33 б.
3. Хамидов Б.Н., С.Ф.Фозилов, Ш.М.Сайдахмедов, Б.А.Мавланов. Нефт ва газ кимёси. Олий ўқув юртларининг талабалари учун дарслик. ТОШКЕНТ «МУҲАРРИР» – 2014 й. 598 бет.