Кіріспе тақырыптың өзектілігі
Табиғи битумдардың жоғары молекулалық компоненттерінің құрамы
жүктеу/скачать 273,09 Kb.
|
| Табиғи битумдардың жоғары молекулалық компоненттерінің құрамы
Битумдардың жоғары молекулалық компоненттеріне шайырлар мен асфальтендер жатады. Мұнай шайырлары мен асфальтендерден айырмашылығы, битумдардың жоғары молекулалық компоненттерінің құрамында гетероатомдардың едәуір мөлшері болады [32]. Шайырлар жоғары тұтқыр заттар болып табылады, қалыпты температурада қатты немесе жартылай қатты және тығыздығы бірге жақын. Ауа оттегісі ұзақ уақыт әсер еткенде, химиялық ескіруін көрсететін қайтымсыз өзгерістер болуы мүмкін. Шайырлар битумдарға тұтқыр қасиеттер, сондай-ақ иілімділік береді. Олар конденсациялану дәрежесі жоғары циклдік және гетероциклді құрылымды жоғары молекулалы органикалық қосылыстарға жатады, олардың фрагменттері өзара алифатты тізбектермен байланысқан. Шайырлар барлық фракцияларда жақсы ериді. Олардың элементтік құрамы көміртек (79-87% мас.) және сутегіден басқа (8,5-9,5% мас.) оттегімен (1-16% мас.), күкіртпен (1-10% мас.), азотпен (2% мас.), сондай-ақ басқа элементтер - металдармен (ванадий және никель) келтірілген [33]. Шайырлар битумдардың 70-тен 90%-ға дейін барлық гетерорганикалық қосылыстарды құрайды, консистенциясы, молекулалық салмағы, микроэлементтер, гетероатомдар мөлшері бойынша ерекшеленеді, яғни битум кен орнымен анықталады. Оттегі мен азот мөлшері аздап өзгереді. Шайырлардың ПМР-зерттеулері оларда бір-бірімен конденсацияланған және бір-бірімен байланыспаған 1-ден 6 циклге дейін цикл болатынын көрсетті. Бұл жағдайда орынбасарларда ұзын алифатты тізбектер де, қысқа тізбектер де болуы мүмкін . Асфальтендер – тығыздығы бірліктен асатын және молекулалық салмағы 500-3500 және одан жоғары қатты, балқымайтын полициклді қосылыстар болып табылады. Кейбір асфальтендер майлар мен шайырларда еруі мүмкін, ал басқалары карбендер мен карбоидтар сияқты ерімейді. Карбендер мен карбоидтар бастапқы табиғи битумда болмайды, олар шайырлар мен асфальтендердің термиялық және термокаталитикалық түрленуінің нәтижесі болып табылады. Олар битумға қаттылық пен термиялық тұрақтылық береді. Битумдағы асфальтендердің жоғары мөлшері күн сәулесінің әсерінен түзілуі мүмкін, бұл битумның ескіруіне әкеледі. Асфальтендер - қара қоңыр немесе қара түсті заттарды білдіреді. 250–300 °C температурада олар пластикалық күйге өтеді, көбіктенеді, ал жоғары температурада олар кокс пен газ түзе ыдырайды. Әдетте асфальтендер өзара құрамына 4-5 молекула енетін пачкалы құрылымды берік ассоциаттар түзеді. Асфальтендердің орташа элементтік құрамы келесідей (% мас.): көміртек – 80-84 %, сутегі – 7,5– 8,5 %, күкірт – 4,6–8,3 %, оттегі – 6% дейін, азот – 0,4–1% және металдарды (темір, никель, кобальт, натрий, магний, ванадий және т.б.) қоса алғандағы басқа элементтер. Олардағы гетероатомдар мөлшері майлар және шайырларға қарағанда анағұрлым көп [34]. Асфальтендердегі оттегінің мөлшері ауа оттегісімен түйіскенде айтарлықтай өзгеруі мүмкін, ал күкірт немесе күкірті бар минералдармен түйіскенде оның мөлшерінің артуына әкелуі мүмкін. Асфальтендер үшін күкірт мөлшерінің көбеюіне пропорционал сутегі мөлшері артады. Асфальтендер термиялық ыдырағанда 80% оттегі, 1% азот, шамамен 23,5% күкірт жоғалады. Бұл термотөзімді азотты және күкіртті конденсирленген фрагменттердің болуын көрсетеді. Асфальтендерде фенолды-гидроксилді, карбонилді, карбоксилді, күрделі эфирлі оттегісі бар функционалды топтар болады. Сондай-ақ жай эфирлі байланыстар да бар. Күкіртті қосылыстар (молекулалар фрагменттері) сульфидтер, дисульфидтер, тиофенді құрылымдар, тиолды, сульфоксидті және сульфо- топтармен ұсынылған. Азот пиррольды, индольды және т. б. топтар құрамына кіреді [35]. Өз табиғаты және молекулааралық өзара әрекеттесу потенциалы бойынша шайырлар асфальтендерге жақын. Сондықтан мұнай жүйелерінде олар әдетте адсорбциялық-сольватты қабықшалар түзеді. Шайырлар асфальтендерге қарағанда сутектің (Н) көміртекке (С) жоғары қатынасымен сипатталады. Олар мұнай көмірсутектерінде жақсы ерігіштікке ие бола отырып тұрақты жүйе түзуге ықпал етеді: асфальтендер-шайырлар-майлар. Шайыр молекулалары дегидрлеу, тығыздау және конденсация реакцияларының өтуі нәтижесінде асфальтендер молекулалары түзілетін құрылымдық блоктар болып табылады. Егер жүйеде дисперсиялық ортаның артық мөлшері болса, онда кешенді бөлшектер бір-бірімен түйіседі және дисперсиялық ортада еркін қозғалады. Бұл құрылым қалыпты температурада сұйық битумдарға және жоғары температурада тұтқыр битумдарға тән. Дисперсиялық ортаның төмен мөлшерінде және мицеллалардың көп мөлшерінде олар бір-бірімен әрекеттесіп, мицеллярлық кеңістік тор түзе бастайды. Мұндай құрылымға ие битумдар бөлме температурасында жоғары тұтқырлығы және қаттылығымен сипатталады [36]. жүктеу/скачать 273,09 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|