АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Содержание азота в нефтях редко превышает 1 %. Оно снижается с глубиной залегания нефтей и мало зависит от характера вмещающих их пород. Азотистые соединения сосредоточены в высококипящих фракциях и особенно тяжелых остатках. Обычно азотсодержащие соединения нефти делят на две большие группы: азотистые основания и нейтральные азотистые соединения. Доля азотистых оснований в нефтях колеблется в довольно широких пределах: 10–58 % от всех азотистых соединений данной нефти (по данным Камьянова).

Азотистые основания являются ароматическими гомологами пиридина, соединения состоящего из ароматического кольца, в котором один атом углерода замещен азотом (рис. 2.8). Они наиболее изучены. В настоящее время в нефтях и их фракциях выделено более 50 индивидуальных азотистых оснований.

Значительно реже представлены гомологи анилина. Например, в дизельной фракции арланской нефти обнаружено 34 % моно- и диметиланилинов.

Структуры типа акридина (рис. 2.9) встречаются редко.

Обнаруженные в калифорнийской нефти тетрациклические производные пиридина были представлены преимущественно 1,2- и 3,4-бензакридинами:

Кроме чисто ароматических гомологов пиридина в нефтях Сахалина найдены производные пиридина и хинолина,конденсированные с циклопентановым кольцом.

Нейтральные азотсодержащие соединения нефти представлены ароматическими производными пиррола и амидами кислот (– СОNH₂). Основная часть нейтральных азотсодержащих соединений дистиллятных фракций нефти состоит из арилпроизводных индола (рис. 2.10,а), карбазола (рис. 2.10,б), бензокарбазола (рис. 2.10,в). Убедительных доказательств наличия в нефтях самого пиррола и простейших его алкилзамещенных пока нет.

Распределение по фракциям.В бензиновых фракцияхазотных соединенийпрактически нет или их содержание очень невелико: 0,0002–0,0005 % масс., но с повышением температуры выкипания фракций их концентрация быстро нарастает и при этом изменяется соотношение основных групп соединений.

Сповышением температуры кипения нефтяных фракций в них увеличивается содержание нейтральных азотсодержащих соединений и падает содержание основных. В табл. 5 приведены данные по распределению азотсодержащих соединений по фракциям американских нефтей.

Таблица 5 Распределение азотсодержащих соединений по фракциям нефти месторождения Вильмингтон [3]

Основное количество азотсодержащих ГАС присутствует во фракциях нефти выше 400–450 ^оС.

В газойлевых фракциях обнаружены соединения, содержащие два атома азота в одной молекуле. Обычно один из них несет основную функцию, а другой нейтрален, например пирроло- или карбазолохинолины:

К азотсодержащим соединениям относятся и нефтяные порфирины, довольно подробно изученные в настоящее время. Они содержат в молекуле 4 пиррольных кольца и встречаются в нефти в виде комплексов с ванадилом VО²⁺ или Ni, т.е. порфирины можно отнести к смешанным соединениям, включающим азот и металл. Порфириновые комплексы чаще всего присутствуют в нефти в виде мономолекулярных соединений типа

Эти соединения различаются алкильными заместителями R₁–R₈. Могут встречаться порфирины другого типа, которые на периферии содержат конденсированное с пиррольными ароматическое или алициклическое кольцо.

По строению молекулы порфирины похожи на хлорофиллин – порфириновый комплекс, входящий в состав хлорофилла, что позволяет считать их реликтовыми структурами.

Порфириновые комплексы нефти обладают каталитической активностью. Предполагают, что они играют определенную роль в реакциях диспропорционирования водорода в процессе генезиса нефти.

Азотсодержащие соединения – нежелательный компонент нефтяных топлив, поскольку являются ядами катализаторов ароматизации, крекинга, гидрокрекинга, в дизельных топливах интенсифицирует осмоление и потемнение топлива.

Азотсодержащие соединения являются природными ПАВ и определяют:

поверхностную активность на границах раздела жидких фаз;

смачивающую способность нефти на границах раздела порода–нефть, металл–нефть;

обладают свойствами ингибиторов коррозии металлов.

Причем, азотистые основания более сильное ПАВ, чем нейтральные азотистые соединения.

Промышленного использования азотсодержащие соединения нефти не имеют [3].