Алканы (в нефтехимии чаще встречается название парафины или парафиновые углеводороды) – класс ациклических предельных углеводородов линейного или разветвленного строения, содержащие в своей структуре только простые (одинарные) связи и подчиняющиеся общий формуле CnH2n+2.
Простейшим алканом является метан (CH4). Его молекула представляет собой правильный тетраэдр, в центре которого находится атом углерода, а валентные связи расходятся к вершинам – атомам водорода.
Алканы в нефти
Алканы являются одним из основных компонентов нефти. Содержание данных соединений в нефти составляет порядка 40 - 50%, а в некоторых случаях доходит до 70%, в зависимости от типа сырья (см. классификация нефти).
Алкановые углеводороды присутствуют в нефти во всех агрегатных состояниях:
| Число атомов углерода | Агрегатное состояние | ©PetroDigest.ru |
|---|---|---|
| С1 - С4 |
Газ | |
| С5 - С15 |
Жидкость | |
| С16 - С60 |
Твердое вещество | |
Меньше всего в нефти газообразных алканов, входящих в состав попутных газов и газов газоконденсатных месторождений.
Далее следуют твердые алканы, которые представлены двумя группами – собственно парафины (молекулярная масса 300 – 450) и церезины (молекулярная масса 500 – 750). В зависисмости от температуры твердые алканы могут находится в нефти как в растворенном, так во взвешенно-кристаллическом состоянии.
Основновную же массу составляют жидкие алканы.
Алкановые углеводороды распределяются по фракциям нефти достаточно неравномерно. Их содержание уменьшается с повышением средней молекулярной массы фракции, и, соответственно, с увеличением температур выкипания:
| Пределы выкипания фракций | Содержание алканов | ©PetroDigest.ru |
|---|---|---|
| 200 - 300 °С |
55 - 60 % | |
| Н.к. 500 °С |
5 - 20 % | |
Свойства алканов
Вследствие максимальной насыщенности атомами водорода, алканы обладают самой большой массовой теплотой сгорания по сравнению с другими углеводородами, присутствующими в нефти - циклоалканами и аренами. Вместе с этим, они характеризуются довольно низкой плотностью. Суммарно, это приводит к довольно низкой объемной теплоте сгорания алканов, относительно углеводородов иного строения, но с аналогичным числом атомов углерода в молекуле.
В одинаковых температурных условиях и при нормальном давлении, алканы, тем не менее, имеют более высокую теплоемкость по сравнению с другими углеводородами.
Также алканы отличаются самой низкой вязкостью, среди других присутствующих в нефти углеводородов.
При понижении температуры алканы нормального строения первыми начинают кристаллизоваться (додекан кристаллизуется при – 9,6 °С). Однако, изоалканы кристаллизуются уже при более низкой температуре.
Стоит отметить детонационные свойства алканов, которые заметно различаются в зависимости от структуры. Так разветвленные парафины имеют наибольшее октановое число среди всех углеводородов, присутствующих в нефти, а парафины нормального строения – наименьшее.