Нафтеновая кислота

Нафтеновая кислота
	; Пример компонента нафтеновой кислоты
Идентификаторы
Номер CAS	1338-24-5 ;
Информационная карта ECHA	100.014.239
Номер ЕС	215-662-8 ;
ПабХим CID	20849290 ;
НЕКОТОРЫЙ	YNM5U6B7A4 ;
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID1027394 ;
Характеристики
Химическая формула	Переменная
Молярная масса	Переменная
Опасности
	СГС Маркировка :
Пиктограммы
Сигнальное слово	Предупреждение
Заявления об опасности	Х315 , Х317 , Х319 , Х335 , Х411
Меры предосторожности	P261 , P264 , P271 , P272 , P273 , P280 , P302+P352 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P312 , P321 , P332+P313 , P333+P313 , P337+P313 , P362 , P363 , P391 , P403+ P233 , П405 , П501
точка возгорания	101 ° С (214 ° F; 374 К)
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). Ссылки на инфобоксы

Нафтеновые кислоты ( НК ) представляют собой смеси нескольких циклопентил- и циклогексилкарбоновых кислот с молекулярной массой от 120 до более 700 атомных единиц массы . Основные фракции представляют собой карбоновые кислоты с углеродным остовом из 9-20 атомов углерода. Макки и др. утверждают, что «нафтеновые кислоты (НК) представляют собой в первую очередь циклоалифатические карбоновые кислоты с 10–16 атомами углерода», ^{[ 1 ]} хотя в тяжелой нефти были обнаружены кислоты, содержащие до 50 атомов углерода. ^{[ 2 ]}

Номенклатура

Нафтеновая кислота может относиться к производным и изомерам нафталинкарбоновых кислот . В нефтехимической промышленности НК относятся к алкилкарбоновым кислотам, содержащимся в нефти. ^{[ 3 ]} Термин «нафтеновая кислота» уходит корнями в несколько архаичный термин «нафтен» (циклоалифатический, но неароматический), используемый для классификации углеводородов. Первоначально он использовался для описания сложной смеси кислот на основе нефти, когда аналитические методы, доступные в начале 1900-х годов, могли с точностью идентифицировать только несколько компонентов нафтенового типа. Сегодня «нафтеновая» кислота используется в более общем смысле для обозначения всех карбоновых кислот, присутствующих в нефти. ^{[ 1 ]} будь то циклические, ациклические или ароматические соединения, а также карбоновые кислоты, содержащие гетероатомы, такие как N и S. Хотя коммерческие нафтеновые кислоты часто содержат большую часть циклоалифатических кислот, многочисленные исследования ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} показали, что они также содержат алифатические кислоты с прямой и разветвленной цепью и ароматические кислоты; некоторые нафтеновые кислоты содержат >50% объединенных алифатических и ароматических кислот.

Соли нафтеновых кислот, называемые нафтенатами , широко используются в качестве гидрофобных источников ионов металлов в различных приложениях. ^{[ 6 ]}

Классификация

Нафтеновые кислоты представлены общей формулой C _n H _2n-z O ₂ , где n указывает число атомов углерода, а z указывает гомологический ряд. Z . равен 0 для насыщенных ациклических кислот и увеличивается до 2 в моноциклических нафтеновых кислотах, до 4 в бициклических нафтеновых кислотах, до 6 в трициклических кислотах и до 8 в тетрациклических кислотах ^{[ 5 ]} Сырая нефть с общим кислотным числом (ОКЧ) всего лишь 0,5 мг КОН/г кислоты или нефтяные фракции более примерно 1,0 мг КОН/г нефти обычно квалифицируется как сырая нефть или нефть с высокой кислотностью. При уровне общего кислотного числа 1,0 мг/г кислая сырая нефть начинает сильно обесцениваться, и поэтому ее называют перспективной нефтью. ^{[ 7 ]} Товарные марки нафтеновой кислоты чаще всего извлекают из керосина/авиационного топлива и дизельных фракций, где их коррозионная активность ^{[ 6 ]} и негативное влияние на горючие качества требуют их устранения. Нафтеновые кислоты также являются основным загрязнителем воды, образующейся при добыче нефти из нефтеносных песков Атабаски . ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Источники и возникновение

Нафтеновые кислоты выделяют из нефтяных дистиллятов экстракцией водным основанием. Подкисление этого экстракта кислотной нейтрализацией возвращает кислоты, свободные от углеводородов. Нафтеновую кислоту удаляют из нефтяных фракций не только для минимизации коррозии, но и для извлечения коммерчески полезных продуктов. ^{[ 10 ]} Некоторые виды сырой нефти содержат большое количество кислотных соединений (до 4%). ^{[ 11 ]}

Нафтеновая кислотная коррозия

Состав варьируется в зависимости от состава сырой нефти и условий переработки и окисления. ^{[ 3 ]}^{[ 12 ]} Фракции, богатые нафтеновыми кислотами, могут вызвать коррозионное повреждение нефтеперерабатывающего оборудования; явление нафтеновокислотной коррозии (НАК). ^{[ 13 ]}^{[ 14 ]} Сырую нефть с высоким содержанием нафтеновых кислот часто называют сырой нефтью с высоким общим кислотным числом (TAN) или сырой нефтью с высоким содержанием кислоты (HAC).

Нафтенаты металлов

Нафтеновая кислота, как наиболее распространенное современное и историческое применение, используется для производства нафтенатов металлов . ^{[ 10 ]} Нафтенаты металлов часто называют «солями» нафтеновых кислот, но нафтенаты металлов не являются ионными. Они представляют собой ковалентные гидрофобные координационные комплексы . Более конкретно, они представляют собой карбоксилатные комплексы металлов с формулой M(нафтенат) ₂ или M ₃ O(нафтенат) ₆ для основных оксидов. Нафтенаты металлов не имеют четкого определения в традиционном химическом смысле, поскольку они представляют собой сложную смесь, а не конкретный отдельный компонент, структуру или формулу. Они имеют разнообразное применение. ^{[ 6 ]}^{[ 15 ]}

Нафтенаты находят промышленное применение, включая синтетические моющие средства , смазочные материалы , ингибиторы коррозии, присадки к топливу и смазочным маслам, консерванты для древесины и агенты для сушки масла , используемые при покраске и обработке , инсектициды, фунгициды, акарициды, смачивающие агенты, загуститель напалма поверхности древесины . Промышленно полезные нафтенаты включают нафтенаты алюминия, магния, кальция, бария, кобальта, меди, свинца, марганца, никеля, ванадия и цинка. ^{[ 6 ]} Показательным является использование нафтената кобальта для окисления тетрагидронафталина до гидропероксида. ^{[ 16 ]}

Сложная смесь и гидрофобная природа нафтеновой кислоты позволяют нафтенатам металлов быть хорошо растворимыми в органических средах, таких как углеводороды нефтяного происхождения, часто в гораздо большей степени, чем одноизомерные карбоксилаты, такие как ацетаты и стеараты металлов. Их промышленное применение использует это свойство, где они используются в качестве масляных моющих средств , смазок , ингибиторов коррозии, присадок к топливу и смазочным маслам, консервантов для древесины , инсектицидов , фунгицидов , акарицидов , смачивающих агентов , агентов для сушки масла (осушителей), используемых в масло- краска на основе краски и обработка поверхности древесины, включая лак . Промышленно полезные нафтенаты металлов включают нафтенаты алюминия, бария, кальция, кобальта, меди, железа, свинца, магния, марганца, никеля, калия, ванадия, цинка и циркония. ^{[ 5 ]}

Воздействие на окружающую среду

Нафтеновые кислоты являются основным загрязнителем воды, получаемой при добыче нефти из нефтеносных песков Атабаски (AOS). ^{[ 17 ]}

Установлено, что «нафтеновые кислоты являются наиболее значительными загрязнителями окружающей среды, возникающими в результате добычи нефти из месторождений нефтеносных песков». Тем не менее, те же авторы предполагают, что «при наихудших условиях воздействия острая токсичность маловероятна у диких млекопитающих, подвергшихся воздействию нафтеновых кислот в воде хвостохранилища АОС, но повторное воздействие может иметь неблагоприятные последствия для здоровья». ^{[ 18 ]} Нафтеновые кислоты присутствуют в нефтеносных песках Атабаски и воде хвостохранилища в расчетной концентрации 81 мг/л. ^{[ 19 ]}

Используя протоколы Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) для тестирования токсичности, очищенные NA не обладают острой генотоксичностью для млекопитающих. ^{[ 20 ]} Однако ущерб, вызванный NA, временный при остром или прерывистом воздействии, может накапливаться при повторном воздействии. ^{[ 21 ]}

Нафтеновые кислоты обладают как острой, так и хронической токсичностью для рыб и других организмов. ^{[ 22 ]}

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Ричард Х. Макки; Колин М. Норт; Паула Подхаски; Джеффри Х. Чарлап; Адам Куль (февраль 2014 г.). «Острая и субхроническая токсичность нафтеновых кислот из хвостов нефтеносных песков для млекопитающих» . Международный журнал токсикологии . 33 (1): 347–355. дои : 10.1177/1091581813504229 .
^ Цянь, К. и У.К. Роббинс (2001). Разрешение и идентификация элементного состава более чем 3000 сырых кислот в тяжелой нефти с помощью масс-спектрометрии ионно-циклотронного резонанса с преобразованием Фурье в сильном поле с микроэлектрораспылением отрицательных ионов. Энергетика и топливо. 15:1505-1511.
^ Перейти обратно: ^а ^б Баррос, Элиан В.; Филгейрас, Пауло Р.; Ласерда, Вальдемар; Роджерс, Райан П.; Ромао, Вандерсон (2022). «Характеристика нафтеновых кислот в пробах сырой нефти - обзор литературы». Топливо . 319 . doi : 10.1016/j.fuel.2022.123775 . S2CID 247340497 .
^ Клементе, Дж.С.; Федорак, ПМ (2005). «Обзор возникновения, анализа, токсичности и биоразложения нафтеновых кислот». Хемосфера . 60 (5): 585–600. Бибкод : 2005Chmsp..60..585C . doi : 10.1016/j.chemSphere.2005.02.065 . ПМИД 15963797 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Джеймс Брайент, Питер Весснер, Мэри Дойл (1995). «Нафтеновая кислота» в Кирк-Отмере, изд. Энциклопедия химической технологии 4-е изд. 16 :1017-1029 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Нора, Анджело; Коенен, Гюнтер (2010). «Металлическое мыло». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a16_361.pub2 . ISBN 978-3-527-30385-4 .
^ Цин, В. (2010). «Переработка нефти с высоким TAN: Часть 1» . Цифровая нефтепереработка .
^ Винсент В. Роджерс, Карстен Либер и Майкл Д. Маккиннон (август 2002 г.). «Выделение и характеристика нафтеновых кислот из воды хвостохранилища нефтеносных песков Атабаски». Хемосфера 48 (5): 519–527. два : 10.1016/S0045-6535(02)00133-9
^ Аллен, EW (2008). «Очистка технологической воды в промышленности нефтеносных песков Канады: I. Целевые загрязнители и цели очистки» (PDF) . Журнал экологической инженерии и науки 7 (2): 123–138. два : 10.1139/S07-038
^ Перейти обратно: ^а ^б Дж. А. Брайент; П. Дж. Весснер; М. Н. Дойл (1995). «Нафтеновые кислоты». Нафтеновые кислоты . Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/0471238961.1401160802180905.a01 . ISBN 0-471-23896-1 .
^ Техническая консультативная группа Конрада по экологическим и водным видам спорта (CEATAG) (1998). Отчет об обсуждении исходной информации о нафтеновых кислотах , 65 стр.
^ Уолтер Э. Рудзински; Леон Олерс и И Чжан (2002). «Тандемная масс-спектрометрическая характеристика коммерческих нафтеновых кислот и сырой нефти майя». Энергетическое топливо . 16 (5): 1178–1185. дои : 10.1021/ef020013t .
^ Славчева Е.; Шон Б.; Тернбулл А. (1999). «Обзор нафтеновокислой коррозии в нефтепереработке». Британский журнал по коррозии . 34 (2): 125–131. дои : 10.1179/000705999101500761 .
^ «Статья с подробностями о коррозии нафтеновой кислотой» (PDF) .
^ М. Ландау. 1993. «Сиккативы и металлические мыла», в изд. Дж. Крошвица, Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. Том. 8, стр. 432-445. два : 10.1002/0471238961.0418090512011404.a01
^ Найт, HB; Сверн, Дэниел (1954). «Гидропероксид тетралина». Органические синтезы . 34 : 90. дои : 10.15227/orgsyn.034.0090 .
^ Аллен, EW (2008). «Очистка технологической воды в промышленности нефтеносных песков Канады: I. Целевые загрязнители и цели очистки» (PDF) . Журнал экологической инженерии и науки . 7 (2): 123–138. дои : 10.1139/S07-038 . }
^ Винсент В. Роджерс; Карстен Либер и Майкл Д. Маккиннон (август 2002 г.). «Выделение и характеристика нафтеновых кислот из воды хвостохранилища нефтеносных песков Атабаски». Хемосфера . 48 (5): 519–527. дои : 10.1016/S0045-6535(02)00133-9 .
^ Винсент В. Роджерс; Марк Викстром; Карстен Либер; Майкл Д. Маккиннон (2001). «Острая и субхроническая токсичность нафтеновых кислот из хвостов нефтеносных песков для млекопитающих» . Токсикологические науки . 66 (2): 347–355. дои : 10.1093/toxsci/66.2.347 .
^ Ричард Х. Макки; Колин М. Норт; Паула Подхаски; Джеффри Х. Чарлап; Адам Куль (февраль 2014 г.). «Острая и субхроническая токсичность нафтеновых кислот из хвостов нефтеносных песков для млекопитающих» . Международный журнал токсикологии . 33 (1): 347–355. дои : 10.1177/1091581813504229 .
^ Винсент В. Роджерс; Карстен Либер и Майкл Д. Маккиннон (август 2002 г.). «Выделение и характеристика нафтеновых кислот из воды хвостохранилища нефтеносных песков Атабаски». Хемосфера . 48 (5): 519–527. дои : 10.1016/S0045-6535(02)00133-9 .
^ Аллен, EW (2008). «Очистка технологической воды в промышленности нефтеносных песков Канады: I. Целевые загрязнители и цели очистки» (PDF) . Журнал экологической инженерии и науки . 7 (2): 123–138. дои : 10.1139/S07-038 .

Внешние ссылки

[McKee-1] Перейти обратно: ^а ^б Ричард Х. Макки; Колин М. Норт; Паула Подхаски; Джеффри Х. Чарлап; Адам Куль (февраль 2014 г.). «Острая и субхроническая токсичность нафтеновых кислот из хвостов нефтеносных песков для млекопитающих» . Международный журнал токсикологии . 33 (1): 347–355. дои : 10.1177/1091581813504229 .

[robbins-2001-2] Цянь, К. и У.К. Роббинс (2001). Разрешение и идентификация элементного состава более чем 3000 сырых кислот в тяжелой нефти с помощью масс-спектрометрии ионно-циклотронного резонанса с преобразованием Фурье в сильном поле с микроэлектрораспылением отрицательных ионов. Энергетика и топливо. 15:1505-1511.

[Barros-3] Перейти обратно: ^а ^б Баррос, Элиан В.; Филгейрас, Пауло Р.; Ласерда, Вальдемар; Роджерс, Райан П.; Ромао, Вандерсон (2022). «Характеристика нафтеновых кислот в пробах сырой нефти - обзор литературы». Топливо . 319 . doi : 10.1016/j.fuel.2022.123775 . S2CID 247340497 .

[4] Клементе, Дж.С.; Федорак, ПМ (2005). «Обзор возникновения, анализа, токсичности и биоразложения нафтеновых кислот». Хемосфера . 60 (5): 585–600. Бибкод : 2005Chmsp..60..585C . doi : 10.1016/j.chemSphere.2005.02.065 . ПМИД 15963797 .

[:0-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с Джеймс Брайент, Питер Весснер, Мэри Дойл (1995). «Нафтеновая кислота» в Кирк-Отмере, изд. Энциклопедия химической технологии 4-е изд. 16 :1017-1029 .

[:1-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Нора, Анджело; Коенен, Гюнтер (2010). «Металлическое мыло». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a16_361.pub2 . ISBN 978-3-527-30385-4 .

[7] Цин, В. (2010). «Переработка нефти с высоким TAN: Часть 1» . Цифровая нефтепереработка .

[8] Винсент В. Роджерс, Карстен Либер и Майкл Д. Маккиннон (август 2002 г.). «Выделение и характеристика нафтеновых кислот из воды хвостохранилища нефтеносных песков Атабаски». Хемосфера 48 (5): 519–527. два : 10.1016/S0045-6535(02)00133-9

[9] Аллен, EW (2008). «Очистка технологической воды в промышленности нефтеносных песков Канады: I. Целевые загрязнители и цели очистки» (PDF) . Журнал экологической инженерии и науки 7 (2): 123–138. два : 10.1139/S07-038

[KO-10] Перейти обратно: ^а ^б Дж. А. Брайент; П. Дж. Весснер; М. Н. Дойл (1995). «Нафтеновые кислоты». Нафтеновые кислоты . Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/0471238961.1401160802180905.a01 . ISBN 0-471-23896-1 .

[11] Техническая консультативная группа Конрада по экологическим и водным видам спорта (CEATAG) (1998). Отчет об обсуждении исходной информации о нафтеновых кислотах , 65 стр.

[12] Уолтер Э. Рудзински; Леон Олерс и И Чжан (2002). «Тандемная масс-спектрометрическая характеристика коммерческих нафтеновых кислот и сырой нефти майя». Энергетическое топливо . 16 (5): 1178–1185. дои : 10.1021/ef020013t .

[13] Славчева Е.; Шон Б.; Тернбулл А. (1999). «Обзор нафтеновокислой коррозии в нефтепереработке». Британский журнал по коррозии . 34 (2): 125–131. дои : 10.1179/000705999101500761 .

[14] «Статья с подробностями о коррозии нафтеновой кислотой» (PDF) .

[15] М. Ландау. 1993. «Сиккативы и металлические мыла», в изд. Дж. Крошвица, Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. Том. 8, стр. 432-445. два : 10.1002/0471238961.0418090512011404.a01

[16] Найт, HB; Сверн, Дэниел (1954). «Гидропероксид тетралина». Органические синтезы . 34 : 90. дои : 10.15227/orgsyn.034.0090 .

[17] Аллен, EW (2008). «Очистка технологической воды в промышленности нефтеносных песков Канады: I. Целевые загрязнители и цели очистки» (PDF) . Журнал экологической инженерии и науки . 7 (2): 123–138. дои : 10.1139/S07-038 . }

[18] Винсент В. Роджерс; Карстен Либер и Майкл Д. Маккиннон (август 2002 г.). «Выделение и характеристика нафтеновых кислот из воды хвостохранилища нефтеносных песков Атабаски». Хемосфера . 48 (5): 519–527. дои : 10.1016/S0045-6535(02)00133-9 .

[19] Винсент В. Роджерс; Марк Викстром; Карстен Либер; Майкл Д. Маккиннон (2001). «Острая и субхроническая токсичность нафтеновых кислот из хвостов нефтеносных песков для млекопитающих» . Токсикологические науки . 66 (2): 347–355. дои : 10.1093/toxsci/66.2.347 .

[20] Ричард Х. Макки; Колин М. Норт; Паула Подхаски; Джеффри Х. Чарлап; Адам Куль (февраль 2014 г.). «Острая и субхроническая токсичность нафтеновых кислот из хвостов нефтеносных песков для млекопитающих» . Международный журнал токсикологии . 33 (1): 347–355. дои : 10.1177/1091581813504229 .

[21] Винсент В. Роджерс; Карстен Либер и Майкл Д. Маккиннон (август 2002 г.). «Выделение и характеристика нафтеновых кислот из воды хвостохранилища нефтеносных песков Атабаски». Хемосфера . 48 (5): 519–527. дои : 10.1016/S0045-6535(02)00133-9 .

[22] Аллен, EW (2008). «Очистка технологической воды в промышленности нефтеносных песков Канады: I. Целевые загрязнители и цели очистки» (PDF) . Журнал экологической инженерии и науки . 7 (2): 123–138. дои : 10.1139/S07-038 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]