Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Общие сведения о непредельных углеводородах.

Читайте также:
  1. I. Общие методические требования и положения
  2. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  3. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  4. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  5. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  6. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  7. I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Непредельными, или ненасыщенными, углеводородами называются углеводороды, содержащие меньшее число атомов водорода, чем соответствующие предельные соединения (с тем же числом атомов углерода), и резко отличающиеся от предельных своей способностью легко вступать в различные реакции присоединения (например, они легко присоединяют галогены).

В зависимости от содержания водорода, предельные углеводороды делят на разные подгруппы, или ряды состав соединений, входящих в различные подгруппы, удобно выражать общими формулами.

Если состав предельных углеводородов обозначают общей формулой СnН2n+2, то различные ряды непредельных углеводородов нужно выразить общими формулами: СnН2n, СnН2n - 2, СnН2n - 4 и т.д.

 

2. ВЫДЕЛЕНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ.

 

Непредельные углеводороды (алкены, циклоалкены, ди-, три- и полиены, алкины) в сырых нефтях, как правило, не со­держатся, но они образуются в процессах термической и термо-,каталитической переработки нефтяного сырья и играют важ­ную роль в химии нефти. Кроме того, эти соединения являются ценнейшим сырьем для нефтехимической промышленности и основного органического синтеза.

Существует две группы процессов получения непредельных соединений из нефти: процессы, в которых они являются по­бочными продуктами, и специальные, направленные на их мак­симальную выработку. К первой группе относят термический и каталитический крекинг, риформинг и коксование нефтяных остатков, основное назначение которых - производство топлив и нефтяного кокса. Вторая группа включает пиролиз, полимери­зацию низкомолекулярных алканов, дегидрирование алканов и синтез высших алканов в присутствии металлорганических ка­тализаторов.

Непредельные углеводороды проявляют высокую реакцион­ную способность, поэтому для их выделения и количественного определения наряду с физическими используют химические методы. В основе этих методов лежат реакции присоединения по кратным связям различных молекул (серной кислоты, галогенов, водорода и др.). Наиболее широко в аналитической практике для количественного определения алкенов используется их реакция с галогенами (хлором и бромом).

Так как галогены при взаимодействии с алкенами в обычных условиях способны не только присоединяться по кратной связи, но и вступать в реакцию замещения атомов водорода, при количественном определении непредельных углеводородов условия анализа подбирают так, чтобы свести к минимуму реакции замещения. Содержание непредельных в анализируе­мом нефтепродукте характеризуют с помощью иодных (бром­ных) чисел. Иодным (бромным) числом называют количество граммов иода (брома), присоединившегося при определенных условиях к 100 г исследуемого вещества. При этом считают, что весь иод (бром) идет на реакцию присоединения по кратной связи и на каждую двойную связь расходуется 1 моль иода (брома). При помощи иодных или бромных чисел можно рас­считать массовую долю алкенов (р, %), если известна средняя молекулярная масса исследуемого продукта. Для этого исполь­зуют формулу пересчета:

 

р= ИЧ × М/254

 

где ИЧ—иодное число; М— средняя молекулярная масса исследуемой фракции; 254 — молекулярная масса иода.

При использовании бромного числа формула пересчета имеет вид:

 

р= БЧ × М/160

 

где БЧ~ бромное число; 160—молекулярная масса брома.

Разработано большое количество вариантов методов опре­деления йодных и бромных чисел. Реагенты вводят как в сво­бодном состоянии, так и в виде соединений или реакционных смесей, для растворения исследуемых веществ и галогенов ис­пользуют различные растворители. Создание большого числа вариантов анализа непредельности нефтепродуктов связано со стремлением исследователей свести к минимуму протекание по­бочных реакций замещения атомов водорода галогенами. Одна­ко полностью исключить эти реакции никогда не удается. Про­теканию реакций замещения способствуют, избыток галогена в реакционной смеси, повышенная температура, а также присут­ствие алкенов изостроения и аренов. Как правило, полученные при анализе значения йодных и бромных чисел несколько ниже теоретических. Особенно заниженными получаются значения непредельности при наличии в испытуемом образце больших количеств изоалкенов.

Для определения содержания алкенов в смесях с аренами, алканами и циклоалканами может быть использована реакция присоединения водорода к алкенам.

Она происходит при комнатной температуре в присутствии платинового или палладиевого катализатора. Арены в этих условиях не гидрируются, и поэтому их присутствие не иска­жает результатов анализа. Степень непредельности продукта характеризуют водородным числом. Под водородным числом понимают количество водорода в см3, присоединившегося к 1 г исследуемого вещества.

Для выделения алкенов в чистом виде из смесей с углеводо­родами других классов может быть использована реакция с ацетатом ртути.

Реакция лучше всего идет в нейтральной среде в растворе органического растворителя. Хорошие результаты получаются при использовании раствора ацетата ртути в метаноле, при этом продукты реакции легко выделяются путем отгонки раствори­теля и непрореагировавших углеводородов в вакууме. Алкены выделяют из их соединений со ртутью обработкой минераль­ными кислотами.

Третичные алкены проявляют повышенную реакционную способность по сравнению с алкенами другого строения, по­этому они могут быть количественно определены в бензиновых фракциях методом гидрохлорирования. Третичные алкены легко взаимодействуют с концентрированной соляной кислотой, обра­зуя третичные алкилхлориды.

Продукты реакции можно отделить от углеводородов бензи­новой фракции путем перегонки, так как их температуры ки­пения значительно (на 40—50"С) выше температур кипения исходных углеводородов. Так как третичные алкилхлориды при нагревании легко отщепляют хлороводород, перегонку ре­комендуется проводить под вакуумом. Для количественного определения содержания третичных алкенов в исследуемом образце продукт гидрохлорирования обычно не разгоняют, а подвергают обработке раствором гидроксида калия. При этом происходит гидролиз образовавшегося алкилхлорида.

Содержание в пробе алкилхлорида находят, оттитровывая непрореагировавший КОН серной кислотой.

Непредельные углеводороды легко взаимодействуют с сер­ной кислотой, при этом, в зависимости от молекулярной массы, строения углеводородов и условий, реакции могут протекать по разным направлениям. Наибольшее практическое значение имеет обработка бензиновых фракций концентрированной (98— 99%-и) серной кислотой для совместного удаления алкенов и аренов. Правда, в настоящее время для этой цели чаще ис­пользуют адсорбционные методы.

Для выделения, количественного определения и идентифи­кации алкенов различного строения могут быть использованы и другие реакции.

Среди алкадиенов наибольшей реакционной способностью-отличаются углеводороды с конъюгированнымн (сопряженны­ми) связями, такие, как 1,3-бутадиен, 1,3-пентадиен, циклопен-тадиен и т. п. Весьма специфической для указанных соединений является реакция диенового синтеза (реакция Дильса—Альдера). Для количественного определения алкадиенов исполь­зуется их взаимодействие с малеиновым ангидридом.

В процессе реакции образуются кристаллические соедине­ния, скорость образования которых зависит от строения исход­ных алкадиенов. Наиболее легко реагируют с малеиновым ан­гидридом циклопентадиен и его гомологи. Алифатические ал-кадиены реагируют медленнее.

Объемное содержание непредельных соединений в газах жидкофазного термического крекинга (470—520 °С; 2—5 МПа) составляет примерно 10%, в газах пиролиза (670—900 °С; 0,1 МПа) 30—50%. Как следует из данных, приведенных в табл. 10.1, среди алкенов термических процессов преобладают этилен и пропилен; в меньшем количестве присутствуют бутены и бутадиен. Алкены, содержащиеся в газах каталитического крекинга, состоят в основном из пропилена и бутенов.

Непредельные углеводороды содержатся также в жидких продуктах термической и каталитической переработки нефти. Так, массовое содержание непредельных соединений в бензине

жидкофазного термического крекинга 30—35%, бензине парофазного крекинга 40—45%, бензине каталитического кре­кинга 10 %.

Таблица 10.1. Объемный состав газов термической и термокаталитической переработки нефтяного сырья, %

 

Компоненты Термический крекинг Коксование Пиролиз Каталити­ческий крекинг
Н2 0,4 1-2   1,0-1,5
Алканы        
СН4 16-20 20-30 40—45 8-12
С2Н4 19-20 15-20 6-10 8-10
С3Н8 25-28 5-10 1-2 10-15
изо- С4Н10 5-7 3-5 1-2 20-25
С4Н10 9-10 10-15 1-2 8-12
Алкены        
С2Н4 2-3 10-15 20—30 2-3
С3Н6 9-10 20-25 12-15 10-15
С4Н8 9-10 10-15 1—2 15-20
С4Н6 1-5 - 3-10

 


Дата добавления: 2015-07-15; просмотров: 393 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: СМАЗОЧНЫЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ МАСЛА. | МАСЛА ТУРБИННЫЕ, КОМПРЕССОРНЫЕ И ДЛЯ ПАРОВЫХ МАШИН. | ПЛОТНОСТЬ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА. | ВЯЗКОСТЬ НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ. | ХИМИЧЕСКИЕ КЛАССИФИКАЦИИ | ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ | МЕТОДЫ АНАЛИЗА СЫРОЙ НЕФТИ И ПОДГОТОВКА НЕФТИ К ИССЛЕДОВАНИЯМ | Приборы, реактивы, материалы | Проба на потрескивание | ОБЕЗВОЖИВАНИЕ НЕФТИ |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИМЕСИ В НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТАХ| СВОЙСТВА НЕПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.008 сек.)