Парафины и церезины

Твердые метановые углеводороды (от С₁₆Н₃₄ и выше) встречаются иногда в продуктах животного и растительного происхождения (пчелиный воск, некоторые эфирные масла и т. п.). Они были впервые обнаружены в древесном дегте и получили название парафинов. Это название укрепилось за всеми твердыми углеводородами метанового ряда, независимо от способа их получения.

Парафины содержатся, по-видимому, практически во всех нефтях, но в разных количествах. Так, например, грозненские нефти делятся по содержанию парафинов на парафиновые (количество твердых парафинов более 6%), малопарафиновые (1,5–6,0%) и беспарафиновые (до 1,5%).

Парафины в нефтях находятся либо в растворенном, либо во взвешенном кристаллическом состоянии.

Очищенный технический продукт — парафин представляет собой бесцветную или белую кристаллическую массу без запаха и вкуса, на ощупь слегка жирную. Цвет парафина зависит от степени его очистки и содержания масел. Недостаточно очищенный парафин имеет желтый и даже буро-желтый цвет, причем под действием света интенсивность окраски увеличивается.

В соответствии с температурами кипения твердых метановых углеводородов при перегонке нефти основная масса их остается в мазуте, небольшая часть попадает в керосиновый дистиллят и может быть обнаружена при его сильном охлаждении — при этом твердые парафины выкристаллизовываются. При разгонке мазута парафины С₁₇ – Н₃₅ попадают в масляные дистилляты (соляровый, веретенный и т. д.). Более высококипящие парафины (С₃₆ – С₅₃) остаются в гудроне.

По химическим свойствам твердые углеводороды имеют ярко выраженный насыщенный характер. Они устойчивы к действию самых разнообразных реагентов (кислот, щелочей, щелочных металлов), на холоде не поддаются действию окислителей.

Состояние твердых парафинов в нефти определяется прежде всего температурой. Они растворяются в нефти неограниченно только при повышенных температурах (около 40°С). При более низких температурах парафин выделяется из нефти в виде микрокристаллов. Так как температура нефти в недрах земли обычно близка к 40°С или несколько выше, можно считать, что она представляет собой однородный раствор всех компонентов.

По химическому составу парафин является сложной смесью углеводородов. Полное разделение его на компоненты и индентификация их окончательно не завершены.

Исследования твердых углеводородов, выделенных из масляных фракций, показали, что наряду с парафином, имеющем ярко выраженную кристаллическую структуру, существует другой твердый продукт, более мягкий, внешне аморфный. Исследование его под микроскопом показало, что он имеет мелкокристаллическое строение. Эта разновидность получается, если не подвергать нефть перегонке, а выделять из нее твердые углеводороды осаждением. Такой продукт назвали церезином.

Нефтяные парафины (дистиллятные — от С₁₉Н₄₀ до С₃₅Н₇₂) имеют сравнительно небольшой молекулярный вес и соответственно невысокие температуры кипения. Нефтяные церезины характеризуются большим молекулярным весом (например, в сураханский церезин входят углеводороды от С₃₅Н₇₂ до С₅₃Н₁₀₈), и поэтому они концентрируются главным образом в гудроне.

Сопоставление свойств парафинов и церезинов, имеющих одинаковые температуры плавления, показало, что для церезинов характерны большие величины плотности, вязкости и молекулярного веса.

Парафины и церезины различаются и по химическим свойствам. Например, церезины легко поддаются действию окислителей, с которыми парафины на холоде не вступают в реакцию (азотная кислота, хлорсульфоновая кислота).

Многочисленными работами исследователей (С. С. Наметкина, Л. Г. Гурвича и др.) было показано, что парафины и церезины образуют два разных гомологических ряда, которые отвечают составу С_nH_2n+2. Однако в молекулы парафинов входят углеводородные радикалы нормального строения, а в молекулы церезинов — в основном изостроения, вместе с радикалами циклического строения (нафтеновыми и ароматическими).

Сырьем для получения парафинов служит обычно нефть, а церезин может быть выделен из остаточных нефтепродуктов, а также из озокерита. Озокерит, или горный воск, состоит главным образом из церезина с большим или меньшим содержанием других веществ (песчаник, нефтеобразные масла, смолы). После отделения сопровождающих минеральных пород и удаления из озокерита масел (при перегонке с водяным паром, с последующей отгонкой в вакууме) получают различные сорта товарного церезина.

Парафины и церезины имеют самое разнообразное применение. Огромная масса парафина расходуется в производстве свечей, в спичечной, бумажной, кожевенной, текстильной отраслях промышленности. Парафин применяется как загуститель в производстве пластичных смазок, является важной составной частью вазелина (и технического, и медицинского). Особенно большое значение приобрело производство из парафина синтетических жирных кислот и спиртов путем окисления кислородом воздуха.