Азотсодержащие соединения сосредотачиваются в основном в высококипящих фракциях нефти, в частности в тяжелых остатках. Среднее содержание азота в нефти составляет порядка 0,02 – 0,56%, доходя иногда до 1,7%.
Азотистые соединения довольно стабильны и не оказывают заметного влияния на эксплуатационные характеристики нефтепродуктов. Свои отрицательные качества они проявляют на этапе переработки нефтяного сырья - снижают активность катализаторов, вызывают смолообразование и потемнение нефтепродуктов.
В частности, азотсодержащие соединения существенно отравляют катализаторы процесса гидрокрекинга. В процессах гидроочистки азотсодержащие соединения превращаются в углеводороды и аммиак.
Все азотсодержащие соединения, содержащиеся в нефти и нефтепродуктах делят на две группы:
- азотистые основания (30 - 40 % от суммы всех азотистых соединений)
- нейтральные азотистые соединения
Азотистые основания
Азотистые основания - это гетероциклические соединения с замещенным атомом азота в одном (иногда в двух) из колец, и общим числом колец до трех. В основном азотистые основания - это гомологи пиридина, хинолина и акридина, и могут быть выделены из нефти обработкой серной кислотой.
Азотистые основания используются в качестве дезинфицирующих средств, сильных растворителей, добавок к смазочным маслам, битумам, а также как ингибиторы коррозии и антиокислители.
Нейтральные азотистые соединения
Нейтральные азотистые соединения представляют собой гомологи пиррола, бензопиррола (индола и карбазола).
Повышение температуры кипения нефтяных фракций сопровождается увеличением содержания нейтральных азотистых соединений и уменьшению содержания азотистых оснований.
Порфирины
Особым классом азотсодержащих соединений являются нефтяные порфирины. Эти соединения представляют собой молекулу, содержащую 4 пиррольных кольца, и различаются алкильными заместителями. В нефти порфирины встречаются преимущественно в виде ванадиевых и никелевых комплексов, причем в довольно значительных количествах (1 - 3 кг/т).
Порфирины интересны сходностью своего строения с хлорофиллом растений и гемоглобином крови. Это позволяет считать порфирины реликтовыми структурами и служат доказательством органического происхождения нефти. Кроме этого, порфирины обладают каталитической активностью. Существует исследование, в котором было предложено применять эти соединения в качестве катализаторов химических процессов для создания биологически-активных препаратов, а также при производстве полупроводниковых устройств.
