Файл: Итинская, Н. И. Топливо, смазочные материалы и технические жидкости учеб. пособие.pdf

устойчивы к действию кислорода, тогда как нормальные алканы легко окисляются, образуя перекиси и гидропере­ киси. Высокая устойчивость изопарафинов к действию кислорода при высоких температурах делает их наиболее желательными при получении высококачественных авто­ мобильных и авиационных бензинов. Наоборот, н-парафи- ны, легко окисляющиеся при повышенных температурах, снижают детонационную стойкость бензинов.

В более тяжелых дизельных топливах предпочтитель­ но наличие н-парафиновых углеводородов типа цетана С16Н34, так как эти легкоокисляющиеся соединения уменьшают время с момента начала подачи дизельного топлива до его воспламенения и тем самым способствуют более плавному нарастанию давления и лучшей работе двигателя. В зимних сортах дизельных топлив наличие парафиновых углеводородов нежелательно, так как многие из них имеют высокие температуры застывания. Наиболее высокое содержание (до 40—60%) жидких алканов нахо­ дится во фракциях, выкипающих до 150° (бензинах), в бо­ лее высококипящих погонах их содержание снижается.

Все углеводороды парафинового ряда при нормальных условиях (температура, давление) слабо взаимодействуют с другими веществами, например кислородом. Они не способны к реакциям присоединения, а только к реакциям замещения. Топлива и смазочные материалы с повышенным содержанием этих углеводородов обладают высокой ста­

бильностью.

Температура кипения, плотность, вязкость парафино­ вых углеводородов повышаются с увеличением молекуляр­ ной массы. Вязкость алканов очень невелика и меньше, чем у других классов углеводородов, меняется с измене­ нием температуры. Высокие температуры застывания смазочных материалов, содержащих парафиновые углево­ дороды, затрудняют их применение в холодное время года.

б) Нафтеновые углеводороды (цикланы). Характе ной особенностью этих углеводородов является их цикли­ ческое строение. В молекулы цикланов входят замкнутые кольца атомов углерода. Циклическое строение обуслов­ ливает высокую химическую прочность данных углеводо­ родов, на них не действуют кислоты и щелочи, они спо­ собны только к реакциям замещения, при высокой темпе­ ратуре склонны к распаду.

В легких фракциях нефти и легких нефтепродуктах (топливах) находятся моноциклические нафтеновые угле-

10

водородьт CaII2n, молекулы которых содержат по одному кольцу с пятью или шестью атомами углерода, это цикло­ пентан C6Hio

СН,

В молекулу нафтенового углеводорода, кроме цикличе­ ского ядра, могут входить одна или несколько боковых цепей, представляющих собой радикалы парафиновых углеводородов, например пропилциклопентан C-gH i6

Циклановые углеводороды могут иметь большое коли­ чество изомерных соединений, отличающихся друг от дру­ га расположением, числом, строением боковых цепей, что

иобусловливает различные свойства углеводородов: тем­ пературы кипения и плавления, плотность, реакционную способность и др.

Бициклические углеводороды, состоящие из двух, пяти-

ишестичленных колец, и их производные находятся в ди­ зельных топливах и масляных фракциях. Полицикличесские соединения из трех и более колец с длинными боко­ выми цепями содержатся в смазочных маслах. Строение и свойства этих сложных высокомолекулярных нафтеновых углеводородов еще недостаточно изучены. Индивидуаль­

ные углеводороды в чистом виде из масляных фракций пока не выделены. Высокомолекулярные углеводороды основной части масел изучают путем исследования физи­ ческих и химических свойств «узких» масляных фракций.

11

Свойства нафтеновых углеводородов зависят от числа и строения колец, а также от количества, положения, длины и структуры боковых цепей. Температуры кипения нафтеновых углеводородов, имеющих в своем составе пя­ тичленные кольца, ниже, чем у нафтенов с шестичленными кольцами. Изомеризация углеводородов также снижает температуры кипения.

Моноциклические нафтеновые углеводороды по свой­ ствам близки к алканам: они также не способны к реакциям присоединения, но легко замещают водород; устойчивы к действию кислот и щелочей; при высоких температурах могут распадаться с выделением водорода; окисляться с образованием нафтеновых кислот, имеющих эмпириче­ скую формулу CnHjn.jCOOH. Реакция окисления и термического распада этих углеводородов сдвинута в сто­ рону высоких температур. При нормальной температуре нафтены ведут себя как п-парафпны, а но склонности к окислению даже несколько уступают им. При высоких температурах (от 300'" и выше) стойкость к реакции окисле­ ния возрастает и нафтеновые углеводороды приближаются к изопарафинам.

Плотность, вязкость и температуры кипения нафтено­ вых углеводородов возрастают с увеличением числа ато­ мов углерода в цикле. Абсолютные значения величин выше, чем у парафиновых углеводородов с одинаковыми зна­ чениями молекулярных масс. Одно из положительных качеств нафтеновых углеводородов — их низкие темпера­ туры плавления, что обеспечивает хорошие низкотемпе­ ратурные свойства нефтепродуктов.

Высокая термическая устойчивость нафтеновых угле­ водородов делает их желательными компонентами в топ­ ливах для карбюраторных двигателей, а низкие темпера­ туры застывания — необходимой частью зимних сортов дизельных топлив. Основной частью нефтяных масел так­ же являются нафтеновые углеводороды и их производные.

классу относятся углеводороды, молекула которых содер­ жит бензольное кольцо. В бензольном кольце три одинар­

^ с н = с н /

12