» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Октябрь, 2020 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №10 (43) 2020
Автор: Яковлева Ида Юрьевна, студент
Рубрика: Химические науки
Название статьи: Анализ состава углеводородов-биомаркеров нефтей
Дата публикации: 27.09.2020
УДК
66.02
Анализ состава углеводородов-биомаркеров нефтей
Яковлева
Ида Юрьевна
студент 3 курса
естественнонауный
факультет
Стерлитамакский филиал
башкирского государственного университета, г. Салават
Аннотация. В
данной статье рассматриваются гипотезы возникновения нефти, углевородоры-биомаркеры,
содержащиеся в нефтях. Анализ биомармеров
и определение с их помощью возраст нефти.
Ключевые
слова: биомаркеры, нефть, углеводороды,
реакция, анализ.
Одним
из важнейших топливных ресурсов является нефть, получаемая из недр земли.
Однако, ответить на вопрос «Откуда она там взялась?»
удается немногим людям.
Существует
две гипотезы образования нефти: органическая (биогенная) и неорганическая
(абиогенная) [1,c.24].
Абиогенная
гипотеза основана на том, что все соединения были образованы в результате
термохимических превращений, вызванных «большим взрывом». Основными реакциями, подтверждающие данную гипотезу являются реакция Д.И.
Менделеева и процесс Фишера-Тропша. В результате
первой реакции в недрах земли при взаимодействии карбидов железа с водой
образовывался ацетилен.
FeC2+ H2O= C2H4+Fe(OH)2
Процесс
Фишера-Тропша включает в себя серию химический
реакций, в ходе которых образуются различные углеводороды, в идеале предельные
углеводороды.
СО2+Н2=СО+Н2О
СО+3Н2=СН4+Н2О
Биогенная
гипотеза заключается в том, что нефть- продукт разложения останков живых
организмов и растений, существовавших миллионы лет назад. Правдивость этой
гипотезы доказана наличием биомаркеров в нефти.
Биомаркеры –
соединения, присутствующие в составе сырой нефти и битумах, имеющие углеродный
скелет биологических молекул, входящих в состав живых клеток. Основными биомаркерами являются стерановые
и терпеновые углеводороды состава С19-С35, а также металлопорфирины, которые представляют собой производные хлорофилла
(Mg) и гемоглобина (Fe) живых организмов.
В
60-х годах в средних фракциях американских и некоторых советских нефтей были идентифицированы разветвленные алканы изопреноидного типа,
называемые изопренанами, в молекулах которых метильные группы находятся в главной цепи в положениях 2,
6, 10, 14, т. е. молекулы изопренанов состоят из
соединенных между собой углеводородных фрагментов, имеющих такое же строение
углеродного скелета, как и молекула изопрена.
Наиболее распространенными в нефтях углеводородами
этого типа являются фитан (C20H42)
2,6,10,14-тетраметилгексадекан и пристан (C19H40)
2,6,10,14-тетраметилпентадекан [2].
Генетическая
типизация нефтей по углеводородным биомаркерам
проводится методом газожидкостной хроматографии и хромато-массспектрометрии.
Это связано прежде всего со сложной матрицей объекта
исследования, хроматографическая колонка позволяет
провести максимальное разделение веществ, а масс-селективный детектор позволяет
выделять из всего шума и многообразия пиков именно ионы (аналитический сигнал)
от нужных веществ, которых в нефти может быть очень мало - тысячные доли
процента.
Первый
этап на пути анализа биомаркеров - это конечно пробоподготовка
- цель её максимально "разгрузить" матрицу объекта от лишних веществ,
содержащихся в нефти, в том числе есть так называемые "асфальтены"
- поликонденсированные ароматические соединения, гетероциклы тяжёлые и прочее. Их всех объединяет одно - они
нерастворимы в гексане. От них надо избавиться обычно
это делается с помощью разбавления нефти гексаном в
соотношении 1/40, при этом асфальтены опадают вниз в
виде темно-бурого осадка.
Другие
соединения в нефти, от которых тоже надо избавиться это смолы. Есть два пути - препаративная ТСХ и колоночная хроматография на силикагеле
или оксиде алюминия. В случае с ТСХ это выглядит следующим образом. Полученный гексановый раствор нефти надо упарить,
чтобы убрать оттуда весь привнесённый гексан (упарить до первоначального
объёма). Затем полученный остаток нанести несколькими точками на пластинку с
тем же сорбфилом, и поставить в систему с гексаном.
Рекомендуемые
условия - неполярная колонка типа HP-1.Скорость подъема температуры от 2-5
ͦ C/мин,
начальная температура – 70 ͦ C,
конечная 290-300 ͦ C.
В
результате данного исследования будут выявлены следующие соединения: диметилнафталины, метилфенантрены,
метилдибензтиофены, триароматические
стероиды, метилтриароматические стероиды, моноароматические стероиды, терпаны,
изостераны и стераны.
Список литературы:
- Бакиров А.А. И др. - Геология нефти и газа, М., Недра, 1993 г. с 228.
- Бакиров А.А. И др. - Теоретические основы и методы поисков и разведки скоплений нефти и газа, М. «Высшая школа», 1976, с. 416.
Комментарии: