Азотсодержащие соединения в нефти (по данным для 500 нефтей) присутствуют в диапазоне от 0,02-0,40 % (масс.), хотя в отдельных месторождениях может достигать 0,8-1,5 и даже 10-12%.
Все азотсодержащие соединения нефти являются, как правило, функциональными производными аренов, в связи с чем имеют сходное с ними молекулярно-массовое распределение. Однако в отличие от аренов азотсодержащие соединения концентрируются в высококипящих фракциях нефти и являются составной частью смол и асфальтенов в нефти.
До 95 % имеющихся в нефти атомов азота сосредоточены в смолах и асфальтенах. Высказано мнение, что при выделении смол и асфальтенов с ними соосаждаются в виде донорно-акцепторных комплексов даже сравнительно низкомолекулярные азотсодержащие соединения.
В соответствии с общепринятой классификацией по кислотно-основному признаку азотсодержащие соединения делятся на азотистые основания и нейтральные соединения.
Основания в нефти
Азотсодержащие основания в нефти являются, по-видимому, единственными носителями основных свойств среди компонентов нефтяных систем. Доля азотсодержащих оснований в нефти, титруемых хлорной кислотой в уксуснокислой среде, колеблется от 10 до 50 %. В настоящее время в нефтях и нефтепродуктах идентифицировано более 100 алкил- и ареноконденсированных аналогов пиридина, хинолина и других оснований.
Пиридины в нефти
Сильноосновные азотсодержащие соединения в нефти представлены пиридинами и их производными:
- пиридины;
- пиперидины;
- хинолины;
- изохинолины;
- бензохинолины;
- акридины;
Анилины в нефти
К слабоосновным азотсодержащим соединениям в нефти относятся анилины, амиды, имиды и N-циклоалкилпроизводные, имеющие в пиррольном кольце в качестве заместителя алкильные, циклоалкильные и фенильные группы:
В составе сырых нефтей и прямогонных дистиллятов чаще всего обнаруживаются производные пиридина.
С увеличением температуры кипения фракций обычно возрастает содержание азотсодержащих соединений, при этом изменяется их структура:
- в легких и средних фракциях преобладают пиридины;
- в более тяжелых - их полиароматические производные;
- в продуктах термической переработки при повышенных температурах в большей степени присутствуют анилины.
В светлых фракциях доминируют азотистые основания, а в тяжелых фракциях, как правило, - нейтральные азотсодержащие соединения.
Индолы и карбазолы нефти
К нейтральным азотсодержащим соединениям, не содержащим в молекулах иных гетероатомов, кроме атома азота, и выделенным из нефти, относятся индолы, карбазолы и их нафтеновые и серосодержащие производные:
Прочие соединения азота в нефти
Наряду с названными монофункциональными, идентифицированы следующие соединения азота в нефти:
- Полиароматические с двумя атомами азота в молекуле.
- Соединения с двумя гетероатомами (азота и серы) в одном цикле – тиазолы и бензтиазолы и их алкил- и нафтеновые гомологи.
- Соединения с двумя гетероатомами азота и серы в разных циклах:
- тиофенсодержащие алкилкилиндолы;
- тиофенсодержащие циклоалкилиндолы;
- карбазолы.
4. Соединения с карбонильной группой в азотсодержащем гетероцикле.
- пиперидоны;
- хинолоны.
5. Порфирины.
Значение азотсодержащих соединений нефти
Значение азотсодержащих соединений нефти как природных поверхностно-активных веществ очень велико, они во многом наряду со смолоасфальтеновыми веществами определяют поверхностную активность на жидких границах раздела фаз и смачивающую способность нефти на границах раздела порода - нефть, металл - нефть.
Азотсодержащие соединения и их производные - пиридины, гидроксипиридины, хинолины, гидроксихинолины, имидазолины, оксазолины и т. д. - являются природными нефтерастворимыми поверхностно-активными веществами, обладающими ингибирующими свойствами при коррозии металлов в процессе добычи, транспортировки и переработки нефти.
Более слабыми поверхностно-активными свойствами характеризуются такие азотсодержащие соединения нефти, как гомологи пиррола, индола, карбазола, тиазолы и амиды.
Если статья была вам интересной и полезной, ставьте лайк, а если хотите ежедневно получать новые статьи и узнавать больше о нефтепереработке, то подписывайтесь на канал.