Групповой состав

Алканы C_nH_2n+2

Парафиновые углеводороды составляют значительную часть нефти и попутного газа. Из них выделены все алканы нормального строения от СН₄ до С₃₃Н₆₈. Кроме них встречаются и разветвленные алканы в количествах, составляющих доли процента. Предполагается, что они образовались в результате деструкции изопреноидных структур. По агрегатному состоянию парафины делятся на газообразные (С₁-С₄), жидкие (С₅-С₁₅) и твердые (С_³16), кристаллизующиеся при 20 ^оС.

Состав газообразных парафинов зависит от условий залегания нефти (температуры и давления). Жидкие парафины существенно влияют на величину октанового и цетанового числа топлива. Октановым числом оцениваются моторные свойства бензиновых топлив. Оно характеризует детонационную стойкость топлива, т.е. его способность сгорать без взрыва. Цетановое число принято для дизельных топлив и характеризует его способность к самовоспламенению. Твердые углеводороды подразделяют на собственно парафины – углеводороды нормального строения С₁₆ - С₃₅ и изопарафины или церезины – > С₃₆. Для церезинов характерны более высокие молекулярная масса и температура кипения. В отличие от парафинов церезины легко реагируют с серной, азотной и хлорсульфоновой кислотами. Парафины, наоборот, очень стойки на холоде к воздействию различных сильнодействующих реагентов и окислителей. При перегонке парафины С₁₆ и выше уходят в мазут, а церезины остаются в гудроне. Наличие парафинов в масляных фракциях повышает их температуру застывания и уменьшает подвижность масел при низких температурах.

Все насыщенные углеводороды находят применение как топливо и химическое сырье.

Циклоалканы С_nH_2n

Нафтены составляют большую часть нефти, в ней встречаются как моно-, так и полициклические циклоалканы. Среди первых выделены, в основном, циклопентаны и циклогексаны с числом заместителей от 1 до 3, например:

Их количество в нефти почти одинаково.

Нафтены склонны к структурным изменениям в процессе нефтепереработки. Они положительно влияют на качество топливных фракций и масляных дистиллятов, так как обладают достаточно высокой температурой затвердевания и практически не изменяют коэффициент вязкости с температурой.

В легких фракциях нефтепродуктов содержатся, в основном, циклопентан, циклогексан и метилциклопентан. С увеличением температуры выкипания фракций в них увеличивается количество углеводородов с бóльшим числом циклов в молекулах и длиной боковых цепей заместителей. В тяжелых фракциях появляются нафтены с заместителями С₁₄ и выше с изопреноидным типом строения.

Арены

В нефтях содержится большое количество аренов, относящихся к различным гомологическим рядам. В бензиновых фракциях присутствуют все теоретически возможные арены С₆-С₉ в соотношении С₆:С₇:С₈:С₉=1:3:7:8. Больше всего обнаружено термодинамически устойчивых 1,3-ди- и 1,2,4-триалкилбензолов. В этой фракции присутствует простейший гибридный (смешанный) нафтено-ароматический углеводород индан:

В керосиновой фракции обнаружены его метилпроизводные. Там же имеются нафталин, тетралин и их метилзамещенные:

В более тяжелых фракциях – керосино-газойлевых, дизельных и масляных – арены содержат больше ароматических нафтеновых ядер, при этом увеличивается число и длина заместителей, среди которых обнаружены и изопреноидные. В высококипящих фракциях найдены полициклические ароматические соединения, например:

Ароматические углеводороды играют исключительно важную роль в качестве химического сырья для промышленного органического и нефтехимического синтеза (бензол, толуол, этилбензол, ксилолы, нафталин) и как компоненты моторного топлива, повышающие его детонационную стойкость. А вот в дизельном топливе они нежелательны, так как ухудшают процесс его сгорания – устойчивы к окислению и имеют высокую температуру самовоспламенения.