Превращения азоторганических оснований смолистых компонентов нефти Крапивинского месторождения при термическом воздействии

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью получения информации о термической устойчивости азоторганических оснований смолистых компонентов верхнеюрской метано-нафтеновой нефти месторождения Крапивинское, расположенного на территории Томской области, для решения проблем, связанных с ее переработкой. Цель работы: получение данных о направлениях термических превращений азоторганических оснований смол нефти Крапивинского месторождения. Методы исследования: комплексообразование, экстракция, ЯМР 1 Н спектроскопия, структурно-групповой анализ, хромато-масс-спектрометрия. Результаты. На основании изучения состава и структуры азоторганических оснований смол нефти Крапивинского месторождения до и после термического воздействия (450 °С, 30 мин, инертная среда) показано, что при термолизе в выбранных условиях происходит частичная деструкция высокомолекулярных оснований и полная потеря низкомолекулярных оснований. Все основания в термолизованных смолах являются продуктами превращения высокомолекулярных соединений исходных смол. Установлено, что большую часть оснований в смолах до и после термической обработки составляют высокомолекулярные соединения, однако их доля в термолизованных смолах существенно ниже. Термопреобразованные основания имеют меньшие средние молекулярные массы, чем исходные. Состав выделенных соединений исследован методами структурно-группового анализа и газовой хроматомасс-спектрометрии. Показано, что средние молекулы азоторганических оснований обоих типов смол построены из ароматических, нафтеновых и алкильных фрагментов. В средних молекулах соединений термолизованных смол более высока доля ароматических атомов углерода за счет снижения доли нафтеновых и алкильных углеродных атомов. В составе оснований исходных и термолизованных смол присутствуют алкилпроизводные хинолина, бензохинолина, дибензохинолина и азапирена, среди которых преобладают алкилбензохинолины. Особенностью азааренов термолизованных смол является повышенное содержание алкилхинолинов. Для термопреобразованных структур характерно менее развитое алкильное замещение и более высокая доля в их составе низкомолекулярных гомологов.

The relevance of the work is caused by the need to obtain information on thermal stability of organic nitrogen bases in resin components of the Upper Jurassic methano-naphthenic oil recovered from the Krapivinsk deposit located in the Tomsk Region to solve the problems associated with oil processing. The aim of the research is to obtain data on directions of thermal transformation of organic nitrogen bases in oil resins recovered from the Krapivinsk deposit. Methods: complexing, extraction, 1 H NMR spectroscopy, structural-group analysis, chromatography-mass spectrometry. Results. Based on the study of compositions and structures of organic nitrogen bases in the resins of the Krapivinsk oil before and after thermal treatment (450 °C, 30 min, inert medium), it was shown that at thermolysis under the selected conditions the partial destruction of high-molecular bases and complete loss of low-molecular bases occur. All bases in the thermolysed resins are the transformation products of high-molecular compounds in the initial resins. It was found that high-molecular compounds constituted a major part of the bases in the resins before and after thermal treatment, however their portion in the thermolysed resins was much lower. Thermally transformed bases have lower average molecular weights as compared with the initial ones. The compositions of the isolated compounds were studied by structural-group analysis and gas chromatography-mass spectrometry. It was shown that average molecules of the organic nitrogen bases of both resin types were composed of aromatic, naphthenic and alkyl fragments. In the average molecules of the compounds in the thermolysed resins the portion of aromatic carbon atoms was higher due to a decreased portion of naphthenic and alkyl carbon atoms. Alkyl derivatives of quinoline, benzoquinoline, dibenzoquinoline and azapyren, among which alkyl benzoquinolines predominate, are presented in the initial and thermolysed resin bases. An increased content of alkylquinolines is a feature of azaarenes in the thermolysed resins. Less developed alkyl substitution and a higher portion of low-molecular homologues are typical for thermally transformed structures.