Парафиновые углеводороды

При осуществлении технологического процесса следует учитывать склонность парафиновых углеводородов при определенных условиях к образованию ассоциатов.

Межмолекулярные взаимодействия высокомолекулярных (ВМ) алканов обусловлены водородными связями типа С–Н …С с энергией 2–4 кДж/моль и дисперсионными силами[11–13].

С понижением температуры число молекул углеводородов в парафиновом ассоциате возрастает, т.к. парафиновая цепь из зигзагообразной формы переходит в распрямленную, линейную и в этом состоянии молекулы ВМ парафинов являются склонными к межмолекулярному взаимодействию (ММВ) и образуют надмолекулярные структуры.

Температура начала образования ассоциата повышается с увеличением молекулярной массы углеводородов:

н-пентан – –60°С;

н-гексадекан – +80°С.

Число молекул углеводорода в ассоциате тем больше, чем ниже температура:

н-гексадекан при +20°С – 3 молекулы.

н-октан при –50°С – 31 молекула.

Это объясняется ослаблением теплового движения молекул углеводородов с понижением температуры и усилением энергии ММВ алканов с ростом длины цепи.

Парафиновые надмолекулярные структуры могут существовать в нефтяной системе только в области низких температур и полностью дезагрегируются при повышении температуры.

Склонность к ассоциации ВМ парафиновых углеводородов определяется:

· длиной цепей;

· наличием в них разветвлений;

· концентрацией и соотношением парафиновых и других ВМ углеводородов;

· растворимостью парафиновых углеводородов;

· температурой системы и др. факторами.

Расчет средней степени ассоциации молекул н-алканов на основе вязкостно-температурных свойств позволяет количественно оценить их склонность к ассоциации в широком температурном интервале [13].

Интенсивность ММВ алканов существенно ниже по сравнению с углеводородами других классов, присутствующими в нефтяных системах.

Нафтеновые углеводороды (циклоалканы)

В отличие от парафиновых углеводородов с тем же числом атомов углерода циклоалканы находятся в ассоциированном состоянии при более высокой температуре. Число молекул в ассоциате от 2 до 4–5 в зависимости от температуры и строения.

На основе исследования вязкостно-температурных свойств алкилзамещенных моноциклогексанов в широком интервале температур выяснено, что заместитель по мере его удлинения уменьшает среднюю степень ассоциации молекул.

Циклоалканы, в отличие от н-алканов с таким же числом углеродных атомов, находятся в ассоциированном состоянии при более высокой температуре.