COMPOZITIA CHIMICA A TITEIULUI

COMPOZITIA CHIMICA A TITEIULUI

Titeiul contine ca elemente de baza carbonul și hidrogenul care, in majoritatea cazurilor , reprezinta mai mult de 96% din compozitia sa elementara. In afara de aceste elemente, titeiul mai contine și sulf, oxigen și azot ale caror proprietati sunt mai mici de 1%.

Datele privind compozitia elementara a titeiurilor arata ca predominante sunt hidrocarburile și derivatii acestora.

a)   Hidrocarburile

In compozitia titeiului predomina hidrocarburile ; proportia lor variaza cu natura titeiului; astfel titeiurile parafinice contin 90-98% hidrocarburi , pe cand unele titeiuri grele , naftenaromatice, contin aproximativ 50% hidrocarburi.

Hidrocarburile existente in titei și identificate fac parte din urmatoarele clase :parafinice, naftenice și aromatice. Hidrocarburile olefinice se gasesc numai in produsele de prelucrare termica și termocatalitica a derivatelor de titei. In uleiuri exista și hidrocarburi cu caracter mixt. Parafinele predomina in fractiunile de benzina și petrol provenite din titeiuri cu caracter parafinic, naftenele , alaturi de aromatice predomina in motorine și uleiuri. In general , pentru toate titeiurile studiate, indiferent de provenienta, s-au observant urmatoarele:

procentul de n-parafine din titei scade pe masura creșterii numarului de atomi de carbon in molecula (%nC₅H₁₂> %nC₆H₁₄> %nC₇H₁₆.> %nC₃₃H₆₈ . etc; procentele din aceste hidrocarburi sunt calculate fata de titei).

naftenele monociclice prezente in titei fac parte din seria alchilciclo-pentanilor și alchilciclohexanilor. Continutul relativ de alchilnaftene crește cu creșterea numarului de catene laterale ale ciclului;

aromaticele monociclice identificate in titei fac parte din seria alchilbenzenilor , continutul relativ de izomeri urmand aceeasi regula ca cea expusa pentru alchilnaftenele monociclice;

aromaticele policiclice identificate in titei fac parte din clasele: alchilnaftaline, alchilbifenili, alchilifenantreni și alchilantraceni. Continutul de alchilnaftaline este mai mare decat cel de alchilbifenili, iar continutul relativ al alchilfenantrenilor este mai mare decat cel de alchilantraceni.

in benzine (cu limite de distilare 40.200C) se gasesc parafine, naftene, aromatice cu 5.10 atomi de carbon in molecula .

in fractiunile medii , petroluri (limite de distilare 180.300C) și motorine (limite de distilare 250.360C) se gasesc parafine, naftene și aromatice cu , respectiv, 11.20 și 1.25 atomi de carbon in molecula.

in fractiunile superioare, uleiuri(distila peste 360C) provenite din titeiuri ceroase s-au identificat hidrocarburi parafinice solide cu 20.80 atomi de carbon in molecula care constituie așa numita ceara de petrol din care rezulta produsele comerciale parafina și cerezina, obtinute ca subproduse in procesul de deparafinare al uleiurilor.

b)    Compuși cu sulf

Prezenta compușilor cu sulf in produsele petroliere este nedorita, fiind corozivi, avand miros neplacut și o influenta negativa asupra proprietatilor de ardere in motoare. Produsele rezultate din arderea lor produc poluarea atmosferei, iar ei,ca atare produc otravirea catalizatorilor utilizati in procesele termocatalitice de prelucrare. In general, continutul de sulf in titeiuri variaza intre 0,08 și 6%. Majoritatea titeiurilor romanești contin sub 0,2% sulf. In titei și produse petroliere putem gasi:

Sulf elementar, pe care il intalnim in produsele petroliere conservate in rezervoare, ca urmare a oxidarii H₂S continut de acestea :H₂S+½O₂(din aer) ―>H₂O+S, sau in unele produse de cracare termica , ca rezultat al descompunerii termice a unor compuși complecși cu sulf. Este coroziv și se elimina greu din produsele petroliere.

Hidorgen sulfurat (H₂S)rezultand fie din actiunea sulfului asupra hidrocarburilor , fie din descompunerea termica a unor compuși cu sulf complecși. Este coroziv și se elimina prin tratarea produselor petroliere cu NaOH.

Mercaptani (R―SH) care se gasesc in special in produsele petroliere rezultate la cracare termica , fiind caracterizati prin mirosul lor neplacut care le confera și utilizarea ca odorizanti ai gazelor combustibile.

Sulfuri aciclice (tioeteri, R―S―R₁), cele mai abundente combinatii cu sulf din titeiuri. Se gasesc in benzine , dar, mai ales, in fractiunile de petrol.

Tiofani (sulfuri aciclice, [CH₂]nS) , identificati contin 6.18 grupe meilenice.

Disulfuri (R―S―S―R₁) se gasesc in special in motorine , nefiind corosive . In procesele de cracare termica se descompun cu formare de sulf și mercaptani.

c)    Compuși cu oxigen

Compușii cu oxigen sunt de natura acida și, de aceea, sunt numiti acizi petrolici, fiind relativ abundenti in fractiunile medii și superioare de titei. Se disting:

Acizii naftenici, care pot fi mono sau policiclici și monocarboxilici, gruparea ―COOH fiind legata direct de ciclu sau de catena.

Acizii aromatici, identificati in titeiuri romanești , avand structura triciclica mixta (contin atat cicluri aromatice cat și naftenice); sunt mono-carboxilici;

Derivati de fenol care se gasesc in proportii mici in distilate și mai ales in produsele rezultate la cracare.

d)      Compuși cu azot

In distilatele titeiului se gasesc combinatii cu azot, bazice, de tipul derivati de chinolina.

In distilatele titeiului s-au identificat și compuși cu azot neutrii , derivati de pirol, indol și carbazol.

e) Compuși asfaltici

Sunt combinatii de natura complexa , constituiti din molecule mari care contin (in afara de carbon și hidrogen) oxigen, sulf și azot. Ele se concentreaza in fractiunile grele reziduale ale titeiului , structura lor nefiind deplin cunoscuta , intrucat acești compuși nu pot fi fractionati prin metode obișnuite.

Ei pot fi clasificati convetional , pe baza solubilitatii in diverși solventi, clasele respective reprezentand și trepte crescatoare ale gradului lor de polimerizare și oxidare. Se admite existent urmatoarelor clase:

Rașini ,hetrocompusi policiclici cu oxigen și sulf avand greutati moleculare sub 1000. Sunt solubile in benzina normala (fractiunea 60-95C fara aromatice) și prin oxidare trec in compuși mai grei numiti asfaltene. Sunt substante uleioase sau semisolide , colorate de la portocaliu la brun .

Asfaltene , produse solide , de culoare neagra , care se intalnesc de obicei in pacura și in reziduul de la distilare in vid a pacurii , in reziduurile de cracare termica , in asfaltul de titei și in asfalturile naturale. Sunt insolubile in benzina normala dar solubile in hidrocarburi aromatice și sulfura de carbon , au densitati mai mari ca rașinile, sunt mai bogate in carbon și mai sarace in hidrogen decat rașinile.

Carbene , produse cu grade de condensare, polimerizare și oxidare mai mari decat ale asfaltenelor avand raportul C/H mai mare. Sunt solubile numai in sulfura de carbon.

Carboizi ,produse care apar numai in reziduurile de cracare termica si constituie componentul principal al cocsului de petrol.

Acizi asfaltogenici , lichide siropoase , de culoare inchisa , deosebindu-se de ceilalti compuși asfaltici prin caracterul lor acid. Au in structura lor moleculara grupari -OH spre deosebire de acizii petrolici au un grad mai inalt de ciclizare , greutati moleculare mai mari și nu pot fi distilati fara descompunere.

f)     Compuși minerali

Titeiul și derivatele sale lasa dupa ardere completa și calcinare un reziduu de natura anorganica numit cenusa, care se datoreaza suspensiilor fine de argile din titei, sarurilor minerale din apa retinuta in titei și sarurilor acizilor naftenici. Titeiurile mai contin și substante complexe , de structura necunoscuta , in a caror molecula se mai gasesc atomi metalici. In cenusa titeiurilor gasim:SiO₂,Fe₂O₃,Al₂O₃,CaO,MgO,MnO,V₂O₃,NiO,Na₂O,Li₂O. De asemenea, se mentioneaza ca in cenușa unor derivate petroliere putem gasi metale provenite din aditivii introduși in aceste produse pentru ameliorarea anumitor proprietati.