Это группа циклических насыщенных углеводородов общей формулой СnН2n. По числу циклов в молекуле их делят на моно и полициклические углеводороды.
Нафтены – желательный компонент всех нефтяных топлив, поскольку обладают благоприятным сочетанием таких свойств, как высокие теплота сгорания и плотность, с низкой температурой застывания.
Особенно это сочетание важно для топлив, предназначенных для летательных аппаратов, поскольку энергетическая характеристика определяется теплотой, выделяющейся при сгорании 1 л топлива. Поэтому большинство углеводородных реактивных и ракетных топлив являются концентратами нафтеновых углеводородов. Нафтены обладают также хорошими вязкостно-температурными и смазывающими свойствами и поэтому составляют основную (совместно с ИПУ) часть смазочных и специальных масел. Особенно ценными в этом отношении являются нафтены с разветвленными боковыми алкильными цепями.
В нефтехимии нафтены служат одним из важнейших источников сырья для получения бензола и толуола (реакцией Зелинского), получения капролактама (через стадию окисления циклогексана), получения лекарств (из производных адамантана) и специальных полимеров.
Арены (ароматические углеводороды).
Ароматические углеводороды (АрУ) СnНn являются ненасыщенными циклическими соединениями и представлены в нефтях следующими углеводородами: моноциклическими (бензольными) – С n Н n; бициклическими (нафталиновыми) – С n Н n-2; трициклическими (антраценовыми) – С n Н n-4; тетрациклическими (пиреновыми) – С n Н n-4.
В основном все они представлены алкилпроизводными изомерами и содержатся во фракциях нефти в соответствии с их температурами кипения.
Значение АрУ в нефтепродуктах различно. Так, в бензинах их присутствие [до 30% (мас.)] желательно и необходимо, так как придает бензинам хорошие моторные свойства – повышает их детонационную стойкость. С этой целью в товарные бензины часто добавляют толуол или ксилолы.
В авиационных керосинах содержание АрУ ограничивают (в зависимости от марки топлива) 10-20% (мас.) из-за их низкой теплоты сгорания и способности давать нагар в двигателях при сгорании. Допустимое количество АрУ обусловлено необходимостью иметь авиакеросины с повышенной плотностью.
В дизельных топливах содержание АрУ ограничивают из-за их нагарообразующих свойств и плохой воспламеняемости, что является очень важной характеристикой этих топлив. В маслах высокомолекулярные и слабоалкилированные АрУ – нежелательный компонент, так как они ухудшают вязкостнотемпературную характеристику масел и обусловливают образование лаковосмолистых отложений на трущихся поверхностях.
Алкены (олефиновые углеводороды).
Алкены – ненасыщенные алканы – в природных нефтях, как правило, не обнаруживаются, но образуются в больших количествах в процессах дальнейшей химической переработки фракций нефти термодеструктивными и термокаталитическими методами.
Эти процессы можно отнести к двум группам:
- процессы, где алкены являются сопутствующим продуктом (термокрекинг, коксование, каталитический крекинг);
- процессы, где алкены являются целевым продуктом (дегидрирование, пиролиз).
В углеводородных газах этих процессов содержание низших олефиновых углеводородов (ОлУ) С1-С4 составляет от 20 до 60% (мас.). К ним относятся этилен, пропилен, бутен-1, бутены-2 (цис- и транс -формы), изобутилен, 1,3-бутадиен.
Гетероатомные соединения (ГАС).
Гетероатомные соединения – это химические соединения на основе углеводородов любой группы, содержащие один или несколько различных атомов химических элементов – серы, азота, кислорода, хлора и металлов. Соответственно их называют "серосодержащие ГАС", "азотсодержащие ГАС" и т. д.
Смолы и асфальтены.
Смолы и асфальтены – это не самостоятельная группа органических соединений, а сложная смесь высокомолекулярных углеводородов и ГАС.
Резкой границы между фракцией нефти с температурой кипения 500-550°Си фракцией, содержащей смолы и асфальтены, не существует, и поэтому их условно можно разделить на следующие компоненты: мальтены – смесь смол с масляными (парафинонафтеновыми) фракциями нефти. Они обычно растворимы в низкокипящих алифатических углеводородах C5-C8; асфальтены – вещества, растворимые в бензоле и сероуглероде, но нерастворимые в алифатических растворителях C5 – C8; карбены – растворимы только в сероуглероде; карбоиды – плотные углеродистые вещества, нерастворимые даже в сероуглероде.
Основные единицы СИ и соответствующие им единицы других систем
| Наименование, размерность величин | Единицы | Соотношение внесистемных единиц и единиц других систем с единицами СИ | |||||||
| СИ | внесистемные | других систем | |||||||
| наименование | обозначение | наименование | обозначение | наименование | обозначение | ||||
| Длина L, l | метр | м | - | - | фут | ft | 1 ft = 0,3048 м (точно) | ||
| миля | mi | 1 mi= 1,60934-1 03 м | |||||||
| дюйм | in | 1 in= 25,4·1 0-3 м (точно) | |||||||
| Масса т | килограмм | кг | тонна | т | - | - | 1 т= 1·103 кг (точно) | ||
| фунт | lb | 1 lb= 0,45359 кг | |||||||
| Время Т, t | секунда | с | минута | мин | - | - | 1 мин = 6·101 с | ||
| час | ч | - | - | 1 ч=3,6·103с | |||||
| сутки | сут | - | - | 1 сут = 8,64·104 с | |||||
| Термодинамическая температура, Т, t | кельвин (Т) | К | градус Цельсия | °C | - | - | t = Т-То, где То = -273, 15 К | ||
| (t) | градус Фаренгейта (tF) | °F | tF = 1,8T – 459,67 | ||||||
| Количество вещества N | моль | моль | - | - | - | - | - | ||
| Сила электрического тока I | ампер | А | - | - | - | - | - | ||
| Сила света J | кандела | кд | - | - | - | - | - | ||
| Производные единицы СИ и соответствующие им единицы других систем | |||||||||
| Динамическая вязкость | паскаль-секунда | Па-с | - | - | пуаз сантипуаз | П сП | 1 П = 1·10-1 Па·с 1 сП=1·10-3 Па·с | ||
| Кинематическая вязкость | квадратный метр на секунду | М2/С | - | - | стокс | Ст | 1 Ст = 1·10 – 4 м2/с (точно) | ||
| сантистокс | сСт | 1 сСт = 1·10 – 6 м2/с (точно) | |||||||
| Теплоемкость системы | джоуль на кельвин | Дж/К | - | - | калория на градус Цельсия | кал/°С | 1 кал/°С = 4,1868 Дж/К (точно) | ||
| Удельная теплоемкость, удельная энтропия | джоуль на килограмм- кельвин | Дж/(кг·К) | - | - | калория на грамм-градус Цельсия | кал/(г-°С) | 1кал/(г°С) = 4,1868-103 Дж/(кг·К) (точно) | ||
| Теплопроводность | ватт на метр-кельвин | Вт/(м·К) | - | - | калория в секунду на сантиметр-градус Цельсия | кал/(с·см·°С) | I кал/(с·см·°С) = 4,1868- -102Вт/(м·К) | ||
| Скорость линейная | Метр в секунду | М/с | Километр в час | Км/ч | 1 км/ч=0,27778 м/с | ||||
| Ускорение (линейное) | Метр на секунду в квадрате | М/с2 | - | - | |||||
| Площадь | Квадратный метр | М2 | гектар | га | 1га =1·104м2 | ||||
| Объём, вместимость | Кубический метр | М3 | литр | л | - | - | |||
| баррель | bbl (US) | 1 bbl=0.158987 м3 | |||||||
| галлон | gal | 1 gal=3,7854·10 –3м3 | |||||||
| Работа, энергия, количество теплоты | Джоуль | Дж | - | - | Киловатт-час калория | кВт·ч кал | 1 кВт·ч=3,6·106 Дж 1 кал=4,1868 Дж | ||
| Мощность | Ватт | Вт | - | - | Килограмм-сила-метр в секунду | кгс·м/с | 1 кгс·м/с=9,80665 Вт | ||
| Лошадиная сила | л.с. | 1 л.с.=7,35·10 – 2Вт | |||||||
| Частота вращения | Секунда в минус первой степени | С – 1 | Оборот в секунду | об/с | - | - | 1 об/с=1 с – 1 | ||
| Плотность | Килограмм на кубический метр | Кг/м3 | - | - | |||||
| Сила, вес | Ньютон | Н | - | - | Килограмм-сила-метр | кгс | 1 кгс·м=9,80665 Н | ||
| Момент силы и момент пары сил | Ньютон-метр | Н·м | - | - | Килограмм-сила-метр | кгс·м | 1 кгс·м=9,80665 Н·м | ||
| Давление, механическое напряжение, модуль упругости | Паскаль | Па (Н/м2) | - | - | Килограмм-сила на квадратный сантиметр | кгс/см2 | 1 кгс/см2=1 техн. Атм= =9,80665·104 Па | ||
| Бар | бар | 1 бар=1·105 Па | |||||||
| Поверхностное натяжение | Ньютон на метр | Н/м | - | - | Дина на сантиметр | дин/см | 1 дин/см=1·10 – 3Н/м | ||
