Основные типы углеводородных соединений в нефтях и природных газах

Всего из нефти выделено и идентифицировано более 800 индивидуальных соединений. Основную часть нефти составляют углерод (83-87 %) и водород (11,5-14,5 %), связанные между собой в углеводородные соединения (УВ). Углеводороды группируются в три класса: алкановые, циклоалкановые и ароматические.

Алкановые (метановые, алифатические, парафиновые УВ) или алканы – предельные или насыщенные УВ с открытой линейной (нормальные или н-алканы) или разветвленной (изоалканы или и-алканы) цепью с общей формулой CnH_2n+2 (пентан – C₅H₁₂, гексан - C₆H₁₄, гептан - C₇H₁₆). Парафиновым углеводородам свойственно явление изометрии. В обычных условиях фазовое состояние метановых УВ разное: С₁-С₄ – газы, С₅-С₁₅ – жидкости, С₁₆ – твердые вещества, твердые парафины в нефти до С₄₀. Содержание метановых УВ в нефтях до 50- реже 70 % (метановые нефти). Твердые УВ (парафин и церезин), находящиеся в кристаллическом состоянии, содержатся в нефтях в количестве 10-15 % (редко до 40 %). По содержанию парафина выделяют нефти: беспарафинистые (мене 1 %), слабопарафинистые (1-2 %), парафинистые (более 2 %).

Циклоалкановые УВ (цикланы, циклоалканы, полиметиленовые УВ, циклопарафины, нафтены) – насыщенные циклические УВ, состоящие из трех и более метиленовых (-СН₂) групп. Молекула представлена от трехчленных до шестичленных циклов, в нефтях преобладают пяти- и шестичленные циклы (циклопентан и циклогексан). Выделяются цикланы с: одним циклом – моноциклические – с формулой С_nH_2n; двумя циклами – бициклические – с формулой С_nH_2n-2; тремя циклами – трициклические – с формулой С_nH_2n-4. В нефти встречаются различные комбинации пяти- и шестичленных циклов, водород метильных групп цикланов часто замещается боковыми цепями алкильных групп. Содержание цикланов в нефтях от 25 до 79 %. По мере утяжеления фракций их содержание растет. Ароматические УВ (арены) – класс УВ, содержащих шестичленные циклы с сопряженными связями и общей формулой С_nH_2n-p (р = 6, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 28, 30, 36). В нефтях арены представлены моноароматическими УВ – бензолом и его гомологами, бициклическими – бифенил, нафталин (и их гомологи), три- тетра- и другими полициклическими аренами – фенантрен, антрацен, хризен, пирен (и их гомологи).

Ароматические УВ легко вступают в химические реакции (нитрирования, сульфирования, галогенирования, алкилирования и др). Содержание аренов в нефтях – от 10 до 50 %, чаще всего 10-25 %. В зависимости от присутствия различных типов УВ выделяют классы и промежуточные типы нефтей: метановые, метаново-нафтеновые, нафтеновые, нафтеново-ароматические и ароматические. Наиболее распространены метаново-нафтеновые нефти.