В. М. Капустин., М. Г. Рудин нефтни қайта ишлаш кимёси ва технологияси в. М. Капустин М. Г. Рудин

Газ кўринишидаги углеводородлар. С₁–С₄ (метан, этан, пропан, бутан, изобутан, шунингдек 2,2–диметилпропан) углеводородлари нормал шароитларда газ кўринишли ҳолатда бўлади. Уларнинг ҳаммаси табиий газда ва нефтнинг сепараторлар ёрдамида суюқлик ва газга бўлиниш вақтида ажралиб чиқадиган газ таркибига киради. Табиий газ конларининг кўпчилигида асосий компонент бўлиб метан ҳисобланади.
Уренгой, қутиб орқасидаги (Заполярное) ва Березовске каби Россия конларида метан 93–98,8 % ни ташкил қилади.
Табиий газ таркибида метан гомологларининг миқдори юқори эмас ; 0,1 дан 0,8 % гача этан, 0,1 дан 3,0 % гача пропан умумий фоиз миқдорининг бир қисми ҳисобида бутан ва ундан юқори бўлган углеводородлар.
Баъзи табиий газ конлари таркибида юқори миқдорда азотни сақлаши билан тавсияланади. Бундай газ таркибида азот билан биргаликда тез–тез равишда табиатда кам учрайдиган гелий, аргон ва бошқа газлар бўлиши мумкин. Газли конденсат конларидаги газ, тоза газ конларидан олинадиган газдан таркибида метан билан бир қаторда кўп миқдорда унинг газ кўринишидаги гомологларининг ҳамда юқори миқдорда суюқ алканлар, циклоалканлар ва ареналарнинг бўлиши билан билан фарқ қилади.
Суюқ углеводородлар. С₅–Н₁₅ алканлари суюқлик кўринишида бўлади. Нефт ҳайдаладиган вақтда пентандан декангача бўлган углеводородлар ва уларнинг изомерларининг ҳаммаси қайнаш ҳарорати етилганда бензинли дистиллятга бориб тушади. С₅ дан С₁₀ гача бўлган углеводородлар изомерларининг назарий томондан имкони бўлган сони 145 га тенг бўлади.
Нефтда пентан, гексан, гептан ва октан ҳамда нонаннинг кўпгина ва деканнинг баъзи изомерларининг ҳаммаси топилган. С₅–С₉ таркибли нефтнинг суюқ алканлари асосан нармал ёки суст бўлган тарзда ёйилган тузилишга эга.
Нефт таркибида алканлар миқдори 10% дан 70% гача бўган оралиқда қаттиқ равишда тебранади. Россияда қазиб олинадиган нефтлар ичида (Ставрополь ўлкаси) даги озексуатск нефти ҳамда майкоп нефти, шунингдек шарқ ҳудудларида жойлашган туймазин, ишибоев, ромошкино нефтлари суюқ алканларга жуда бой бўлади.
Қозоғистондаги Мангьлшлак ва Ўзбекистоннинг Фарғона вилоятида қазиб олинадиган нефт таркибида алканлар кўп миқдорда бўлади.
Қаттиқ алканлар нефт таркибида доим мавжуд. Аммо кўпинча оз миқдорда учрайди (умумий фоизнинг 10 бўлагидан 5 % гача). Парафинли нефтда уларнинг миқдори 7–12 % гача ошади. Қаттиқ алканлар нефтда ериган ва маълум бир вазнга эга бўлган кристал ҳолатда бўлади. Маъзутни ҳайдашда мойли фракцияларга С₁₈–С₃₅ алканлари тушади, гудронда эса юқори ҳарорат остида эрийдиган С₃₆–С₅₃ углеводородлари концентрацияланади, яъни тўпланади.
Бу углеводородлар учун изомерларнинг ҳосил бўлиш имконияти юқори. Масалан гегсадекан 266–288,5 ⁰С оралиқларда қайнайдиган 10359 та измерга эга. Аммо олиб борилган кўп сонли тадқиқотлар нефт таркибидаги қаттиқ алканлар умумий миқдорининг ярмисига яқини нормал тузилишга эга эканлигини, қолган қисми эса ён томонли занжирларнинг оз миқдори билан бўлиб, кам ёйилган таркиблар (структуралар ) (Асосан метан ва этил гуруҳлари ) кўринишида эканлигини кўрсатди.
Нефтнинг баъзи турларида С₁₇ дан бошлаб углеводородларнинг узлуксиз қаторлари аниқланган. Шу билан бир қаторда С_nH_2n+2 углеводородлари билан бирга нефт таркибидаги циклик таркибга (структура) тузилишга эга бўлиб кристаллизацияланишга қодир бўлган қаттиқ органик моддалар борлиги аниқланган. Бу углеводородлар асосан церезин таркибига киради. Церезин бу юқори молекуляр ва юқори ҳарорат остида эрийдиган углеводородлар аралашмаси бўлиб улар қолдиқ нефт маҳсулотларидан ёки озокерит деб аталувчи ёнувчан минералдан олинади.
Озокерит (ерли, тоғли) кўринишидаги қаттиқ углеводородларнинг юқори ҳарорат остида эрийдиган углеводородлар ва смолаларнинг оз миқдори билан бўлган аралашмасидан тўйинган ер ости қатламида чўкмалар туркумидан шаклланган минерални билдиради. Озокерит конлари камдан– кам мавжуд. У Ғарбий Украинадаги Борислов шаҳрида, Туркманистон Республикасидаги Челекен ярим оролида, АҚШ да ЮТА штатида қазиб олинади. Озокеритнинг органик қисми ер ости туркумидан эритиб олинади ва улардан енгил фракцияларни ҳайдаб, тозалангандан сўнг товарли церизиннинг ҳар-хил навлари олинади.
Парафинли нефтдан мойли нефтларни олиш жараёнида қаттиқ углеводородлар нефтдан газ ва петролатум кўринишида ажратиб олинади.
Газ деб дистилляти хом ашёсидан олиниб қаттиқ товарли парафин ишлаб чиқаришда фойдаланиладиган маҳсулотга айтилади. Қолдиқ хом ашёдан петролатум олинади ва у церезин ишлаб чиқаришда қўлланилади.
Таркиби ва хусусияти бўйича церезин парафиндан кескин фарқ қилади. Парафин пластинкалар ва пластинкали тасмалар (ленталар) кўринишида кристалланади. Церезин юпқа игнали таркибга эга бўлиб кристалланиши қийин ўтади.

2.2.1.2. Нафтенли углеводородлар

1880 йиллар орасида рус олимлари В.В. Марковников ва В.Н. Оглоблин С_nH_2n углеводородларининг Баку нефти таркибида борлигини аниқладилар. Улар томонидан циклопентан, циклогексан, метилциклопентан ва С₁₅ кирадиган бошқа гомологлар очиб берилди. Бу полиметиленли углеводородлар нафтенлар деб атала бошланди. Ҳозирги замон номенклатураси бўйича улар циклоалканлар (циклопарафинлар) деб аталади.

Кейинча нафтенли углеводородлар деганда фақат бир циклик (моноциклик) углеводородларгина эмас, балки нефтдан олинадиган, нефт табиатидаги кўп циклик (полициклик) углеводородлар тушунила бошланди.
Нефтдаги углеводородларнинг умумий миқдори бўйича циклоалканлар қолган углеводородлар синфидан устун келади. Ҳар-хил нефт турлари таркибида ўртача олганда полиметиленли углеводородлар ҳамма турларининг 25 % дан 75 % гача сақланади.
Циклоалканлар нефт таркибида доимо мавжуд бўлиб ҳамма фракцияларда иштирок этади. Уларнинг миқдори фракциялар оғирлашган сари яъни ҳажми ошган сари ошиб бораверади. Энг мустаҳкам, чидамли бўлиб беш ва олти цикликлар ҳисобланади. Айнан улар нефт таркибида бошқа углеводородларга нисбатан ўзиб кетади.
Ҳар– хил нефтдан олинадиган бензинли ва керосинли фракцияларда С₅–С₁₂ таркибли бу углеводородлар синфининг 80 дан ортиқ алоҳида вакиллари аниқланган. Нефт таркибида метилциклогексан, циклогексан, метилциклопентан, циклопентаннинг баъзи диметил гомологлари етарли миқдорда мавжуд.
Соддароқ циклоалканларга кирадиган – циклопропан, циклобутан ва уларнинг гомологлари нефт таркибида аниқланмаган.
200 ⁰С дан ортиқ ҳарорат остида ўзлаштириладиган фракцияларда циклогексан гомологлари билан бир қаторда (С_nH_2n-2) бициклик ва цикллар сони олтидан ошмайдиган (С_nH_2n-4–C_nH_2n-10) кўп циклик циклоалканлар мавжуд.
Шунингдек нефт таркибида тўрт ва беш циклик циклоалканлар мавжуд эканлиги тасдиқланган.
Циклоалканнинг ён томондаги занжирларида углерод атомларининг сони ўрта ҳарорат остида қайнайдиган фракцияларда 3–10 ни ва нефтнинг юқори ҳарорат остида қайнайдиган фракцияларида 20–28 ни ташкил қилади.
Алкан занжирларида углерод атомларининг сони катта бўлган юқори молекулали циклик углеводородларни циклоалканларга эмас, балки аралаш (гибридли) алканли, циклоалканли углеводородларга таълуқли деб ҳисобласак, тўғри бўлади.
Узун алканли занжирлардан иборат бўлган кўп циклик циклоалканлар юқори қайнаш ҳароратига эга бўлади ва нефтни қайта ўзлаштириши жараёнида парафин ҳамда церезин таркибига киради.
Кимёвий хусусияти бўйича циклоалканлар алканларга яқинроқ бўлади. Улар учун гологенлар ва азот кислотаси билан реакцияга киришишга хос бўлади: ва натижада иккиламчи ва учламчи гологен ҳамда нитро ҳосилалар ҳосил бўлади.
Моноциклик циклоалканларнинг кучли оксидловчи моддалар билан юқори ҳарорат остида оксидланиши шундай тарзда борадики бунда ён томондаги занжирлар углерод оксиди ва сувгача оксидланади, цикл бўлса иккита асосий кислоталар ҳосил бўлиши билан узилади. Бу реакция саноатда циклогександан адипин кислотасини олиш учун катта аҳамиятга эга бўлади.
1911 йилда Н.Д. Зелинский циклоалканларнинг каталитик дегидрогенлаш реакциясини очди. Дегидргенлаш жараёнида циклогександан бензол, метилциклогександан-толуол, этилциклогексан-дан-этилбензол, иккиметил-циклогександан – ксилол ҳосил бўлади. Юқори ҳарорат остида ҳамда ҳар – хил катализаторларнинг иштирокида циклоалканлар парчаланади. Шунингдек доирада углерод атомларининг сони ўзгаргани ҳолатида изомерланади.
2.2.1.3. Ароматик углеводородлар

XIX аср охирида Баку нефтидан бензол қатори углеводородлари ажратиб олинган эди. Ҳар–хил нефт таркибида аренларнинг умумий миқдори алканлар ва циклоалканларга нисбатан кам бўлади ва у 10–20 % ни ташкил қилади. Чусовск ароматик нефтида ареналарнинг миқдори 35 % ни ташкил қилади.

Бензинли фракциялар таркибида 6–11 % ареналар бўлади. Булар С₆–С₁₀ бициклик углеводородлар, яъни бензол ва толуол, о–,м–n– ксилол, этилбензол, псевдокумол каби унинг гомологларидир.
Алкилбензолларнинг, хусусан ён томонли қисқа занжирлар билан бўлган алкилбензолларнинг миқдори бензолга нисбатан юқори бўлади.
Нефтнинг ўрта фракцияларида (200–350 ⁰С) бензол ҳосилалари билан бир қаторда нафталин ва унинг яқин гомологлари, яъни С_nH_2n-12 қаторли бициклик конденсатциялашган аренлар иштирок этади.
Россия нефтининг ҳар–хил турларида нафталиннинг қуйидаги гомологлари очилган: метил, –этил, –диметил, –учметил(триметил) ва тетраметилнафталинлар.
Ўрта фракцияларда ареналарнинг миқдори айнан бир нефтдан олинган бензин фракцияларга нисбатан анча юқори бўлади ва 15–35 % лар оралиқларда тебранади.
Нефтнинг юқори фракциялари учта, тўрта ва бешта конденсирланган бензол ҳалқаларидан ташкил топган жуда мураккаб кўп циклик ареналар борлиги аниқланган, улар аценафтен, антрацен, фенантрен ва пиренларнинг гомологлари бўлиб ҳисобланади.
Физикавий хусусиятлари бўйича бензол ва унинг гомологлари молекулада углерод атомларининг сони айнан шундай бўлган алканлар ва циклоалканлардан кескин фарқ қилади. Ареналарнинг зичлиги ва синиш кўрсаткичи юқори бўлади. Бензол, n–ксилол, дурол, тетра, –пента–ва гексаметилбензолларнинг эриш ҳарорати 0 ⁰С дан юқори бўлади. Ареналар ҳар–хил ўриндош реакцияларга осон тарзда кирадилар. Уларга гологенлаш, сульфоллаш, нитроланиш реакцияларига кириш, шунингдек ён занжирларининг оксидланиш, бензол доираларининг алкидланиш, деалкидланиш ва гидроланиш реакцияларига кириш хос бўлиб ҳисобланади.
Бензол гомологларининг ҳар–хил оксидловчи моддалар ёки сув билан оксидланиш жараёнида ён тамон занжирлари карбоксил гуруҳларига айланади. Бу реакция икки асосли фтал кислоталарининг синтези учун катта амалий аҳамиятга эга бўлади.
Ароматик углеводородларнинг юқори октан сонига эга эканлигига қарамасдан уларнинг миқдори бензинда чегараланади, чунки улар канцероген моддалар ҳисобланади ва инсон организимига ёмон таъсир қилади.
Дизел ёқилғисида ареналарнинг юқори миқдорларда бўлиши ёқилғинииг ёниш жараёнини пасайтиради.
Ён томонли қисқа занжирли кўп циклик ареналар нефтни ҳайдаш жараёнида мойли фракцияларга тушади. Бунда тозалаш жараёнида улар четлатилиши керак, чунки сурков мойларнинг эксплуатацияли хусусиятларига ёмон таъсир ўтказади.
Бензол, толуол, этилбензол, изопропилбензол, ксилоллар, нафталин кимё саноатининг синтетик каучукларни ишлаб чиқариш пластик массалар, синтетик толалар, ёнувчан маддалар, лак ва бўёқ моддалар, шунингдек фармацевтик препаратлар ишлаб чиқариш каби тармоқларни ҳисобга олган ҳолда органик синтезнинг кўпгина жараёнлари учун муҳим бўлиб ҳисобланади.

2.2.1.4. Аралаш таркибли углеводородлар

Нефт таркибидаги углеводородларнинг энг кўп қисми аралаш (гибридли) тузилишга эга. Бу бундай тузилишли углеводородларнинг молекуласида ҳар–хил таркибли элементлар борлигини билдиради. Хусусан уларнинг таркибида ароматик ҳалқалар, беш ва олти сонли циклоалканли доиралар ва алканли занжирлар мавжуд.
Мойли фракциялар деярли бутунлигича аралаш тузилишли углеводородлардан ташкил топган. Уларни уч турга бўлиш мумкин: Алканли, циклоалканли, алканли аренли, алканли циклоалкан ва аренли.
Углеводородларнинг биринчи тури циклоалканли ўриндош узин алканли занжирларни ёки бир нечта жуда қисқа ён томонли алканли занжирлардан ташкил топган ҳар–хил даражадаги цикллардан иборат бўлган циклоалканли углеводородларни билдиради.
Аралаш алкан аренали углеводородларнинг иккичи тури занжир охирида фенил ўриндошлари билан бўлган узун алканли занжирлардан ташкил топган. Уларнинг таркибидаги ароматик доираларнинг сони 2 тадан ошмайди. Бундай углеводородлар қаттиқ парафин ва церезинларнинг таркибига кириши мумкин. Молекулаларида ҳамма таркибий элементлар–аренли, циклоалканли ва алканли углеводородлар аралаш(гибрид) тузилишига эга бўлган углеводородларнинг 3–чи турига киради. Улар нефтнинг юқори молекуляр қисмида жойлашган углеводородлар ичида энг кўп тарқалган.
Бу турга кирувчи моддалар индивидуал вакилларининг тузилиши ҳақидаги маълумотлар ҳозирги вақтда жуда кам.
Бу углеводород молекулалари асосан конденсацияли тузилишга эга ва уларда аниқ қилиб айтганда нафталин ядроси ароматик таркибни ташкил қилади, – деган тахминлар мавжуд. Доираларнинг (циклларнинг) умумий сони 2 тадан 3 тагача бўлиши мумкин.

2.2.2. Нефтнинг гетероатомли бирикмалари

Бу гуруҳ кислород, олтингугурт, азот, металларни ўз таркибида сақлайдиган углеводородларни бирлаштиради.