Методология получения и анализа углеводородов алмазоподобного строения (от адамантанов до тетрамантанов) состава С10–С23 в нефтях

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе представлена методология получения и анализа углеводородов алмазоподобного строения (от адамантанов до тетрамантанов) состава С10–С23 из нефтей. Анализ включает в себя получение парафино-циклопарафиновой фракции из нефтей, концентрирование полициклических насыщенных углеводородов методом термодиффузионного разделения, каталитическую изомеризацию концентратов и последующий анализ как исходных фракций – протоадамантаноидов, так и продуктов изомеризации – адамантаноидов методом хромато-масс-спектрометрии. На примере нефтей различных месторождений продемонстрированы возможности предлагаемой методологии.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Гурам Николаевич Гордадзе

Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина

Автор, ответственный за переписку.
Email: gordadze@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-5300-3059

д.г.-м.н., к.х.н., проф., академик РАЕН

Россия, Москва, 119991

Максим Владимирович Гируц

Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина

Email: gordadze@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-5057-6532

д.х.н., проф., академик РАЕН

Россия, Москва, 119991

Гаджи Ахмедович Гаджиев

Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина

Email: gordadze@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-8130-4801

к.х.н.

Россия, Москва, 119991

Список литературы

  1. Гордадзе Г.Н., Арефьев О.А. Адамантаны генетически различных нефтей. Углеводороды ряда адамантана // Нефтехимия. 1997. Т. 37. № 5. С. 387–395.
  2. Гордадзе Г.Н. Геохимия углеводородов каркасного строения (обзор) // Нефтехимия. 2008. Т. 48. № 4. С. 243–255.
  3. Гордадзе Г.Н., Русинова Г.В. Диамантаны состава С14–С15 в органическом веществе кристаллического фундамента // Геохимия. 2004. № 11. С. 1228–1232.
  4. Гордадзе Г.Н. Углеводороды в нефтяной геохимии (теория и практика). М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2015. 559 с.
  5. Гируц М.В., Гордадзе Г.Н. Генерация адамантанов и диамантанов в результате термического крекинга полярных компонентов нефтей разного генотипа // Нефтехимия. 2007. Т. 47. № 1. С. 15–25.
  6. Бадмаев Ч.М., Гируц М.В., Эрдниева О.Г., Кошелев В.Н., Гордадзе Г.Н. Генерация моноалкиладамантов С11–С17 в результате катализа некоторых кислородосодержащих предшественников нефтяных углеводородов // Нефтехимия. 2011. Т. 51. № 5. С. 337–341.
  7. Гируц М.В. Русинова Г.В., Гордадзе Г.Н. Генерация адамантанов и диамантанов из высококипящих насыщенных фракций нефтей разного генотипа в присутствии кислотных катализаторов // Нефтехимия. 2005. Т. 45. № 3. С. 163–177.
  8. Dahl J.E.P., Wei Zh., Lipton P.A., Denisevich P., Gat R., Liu Sh., Schreiner P.R., Carlson R.M.K. Synthesis of higher diamondoids and implications for their formation in petroleum // Angewandte Chemie. 2010. V. 122. № 51. P. 10077–10081.
  9. Гируц М.В., Гордадзе Г.Н. Химия и геохимия углеводородов алмазоподобного строения. М.: Издательский дом Недра, 2017.
  10. Wei Z., Moldowan J.M., Dahl J. Formation of diamondoids from hydrous pyrolysis and their potential in modeling oil and gas generation. Stanford Molecular Organic Geochemistry Industrial Affiliates Internal Report, 2005.
  11. Гаджиев Г.А. Гируц М.В., Васильева А.В., Вылекжанина Д.С., Макарова М.Ю., Большакова М.А., Гордадзе Г.Н. Образование углеводородов ряда адамантана из современных и древних ископаемых смол (янтарей) хвойных деревьев // Химия твердого топлива. 2022. № 3. С. 61–67.
  12. Гордадзе Г.Н., Гируц М.В. Синтез углеводородов ряда адамантана и диамантана путем высокотемпературного крекинга высокомолекулярных н-алканов // Нефтехимия. 2008. Т. 48. № 6. С. 412–417.
  13. Гаджиев Г.А., Гируц М.В., Вылекжанина Д.С., Буров Е.А., Гордадзе Г.Н. К вопросу идентификации адамантанов С11–С13 в нефтях // Нефтехимия. 2021. Т. 61. № 5. С. 606–610.
  14. Нехаев А.И., Багрий Е.И., Максимов А.Л. Наноалмазы нефти: новое в области нафтенов алмазоподобного строения // Нефтехимия. 2011. Т. 51. № 2. С. 97–106.
  15. Wanka L., Iqbal K., Schreiner P.R. The lipophilic bullet hits the targets: medicinal chemistry of adamantane derivatives // Chem. Reviews. 2013. V. 113. № 5. P. 3516–3604.
  16. Fokin A.A. Merz A., Fokina N.A., Schwertfeger H., Shenggao L. Liu S.L., Dahl J.E.P., Carlson R.K.M., Schreiner P.R. Synthetic routes to aminotriamantanes, topological analogues of the neuroprotector Memantine® // Synthesis. 2009. V. 2009. № 06. P. 909–912.
  17. Schwertfeger H., Fokin A.A., Schreiner P.R. Diamonds are a chemist’s best friend: diamondoid chemistry beyond adamantane // Angewandte Chemie International Edition. 2008. V. 47. № 6. P. 1022–1036.
  18. Sinkel C., Agarwal S., Fokina, N.A., Schreiner P.R. Synthesis, characterization, and property evaluations of copolymers of diamantyl methacrylate with methyl methacrylate // Journal of Applied Polymer Science. 2009. V. 114. № 4. P. 2109–2115.
  19. Пилявский В.С., Хильчевский А.И., Петренко А.Е., Головко Л.В. Антифрикционные свойства адамантансодержащих сложных диэфиров // Катализ и нефтехимия. 2001. № 9–10. С. 103–106.
  20. Lin R., Wilk Z.A. Natural occurrence of tetramantane (C22H28), pentamantane (C26H32) and hexamantane (C30H36) in a deep petroleum reservoir // Fuel. 1995. V. 74. № 10. P. 1512–1521.
  21. Гируц М.В., Бадмаев Ч.М., Эрдниева О.Г., Стоколос О.А., Кошелев В.Н., Гордадзе Г.Н. Идентификация триамантанов в нефтях// Нефтехимия. 2012. Т. 52. № 2. С. 83–85.
  22. Петров Ал. А. Углеводороды нефти. М.: Наука, 1984. 264 с.
  23. Wingert W.S. GC–MS analysis of diamondoid hydrocarbons in Smackover petroleums // Fuel. 1992. V. 71. № 1. P. 37–43.
  24. Багрий Е.И. Адамантаны: получение, свойства, применение. М.: Наука, 1989. 264 с.
  25. Воробьева Н.С., Петров А.А. Высокомолекулярные адамантаноиды нефтей // Нефтехимия. 2001. Т. 41. № 5. С. 343–347.
  26. Гируц М.В., Дербетова Н.Б., Эрдниева О.Г., Стоколос О.А., Кошелев В.Н., Гордадзе Г.Н. Идентификация тетрамантанов в нефтях // Нефтехимия. 2013. Т. 53. № 5. С. 323–326.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Типичная масс-хроматограмма адамантанов С10–С14 на примере нефти месторождения Курганное, скв. 366. Расшифровка пиков: 1 – А; 2 – 1-МА; 3 – 2-МА; 4 – 1-ЭА; 5 – 2-ЭА; 6 – 1,3-ДМА; 7 – 1,4-МА-цис; 8 – 1,4-ДМА-транс; 9 – 1,2-ДМА; 10 – 1-Э-3-МА; 11 – 1,3,5-ТМА; 12 – 1,3,6-ТМА; 13 – 1,3,4-ТМА-цис; 14 – 1,3,4-ТМА-транс; 15 – 1Э-3,5-ДМА; 16 – 1,3,5,7-тетраМА; 17 – 1,2,5,7-тетраМА. Обозначения: А – адамантан, М – метил, Э – этил, Д – ди, Т – три.

Скачать (112KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Масс-хроматограммы адамантанов С11–С13 исходной ПЦП фракции (а) и после изомеризации над бромистым алюминием (б) нефти на примере нефти месторождения Салымское, скв. 49, 2820–2830 м, баженовская свита, пласт Ю0. Расшифровка пиков приведена на рис. 1.

Скачать (206KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Масс-хроматограмма диамантанов С14–С16 на примере нефти месторождения Курганное, скв. 366. Расшифровка пи- ков: 1 – Д; 2 – 4-МД; 5 – 4,9-ДМД; 3 – 1МДМ; 6 – 1,4+2,40ДМД; 7 – 4,8-ДМД; 4 – 3-МД; 8 – 3,4-ДМД.

Скачать (81KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Масс-хроматограммы диамантанов С14–С16 исходной ПЦП фракции (а) и после изомеризации над бромистым алюминием (б) нефти Салымского месторождения, скв. 49, 2820–2830 м, баженовская свита, пласт Ю0. Расшифровка пиков приведена на рис. 3.

Скачать (273KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Типичная масс-хроматограмма по ионам m/z 240 и 239 на примере нефти месторождения Курганное, скв. 366, 2052– 2054 м, возраст K1. Цифрами отмечено количество атомов углерода в н-алкане.

Скачать (93KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Масс-хроматограммы по ионам m/z 240 и 239: (а) – исходной недепарафинизированной ПЦП-фракции, выкипающей выше 300°С, на примере нефти месторождения Курганное, скв. 336; (б) – той же фракции после термодиффузионного разделения (нижняя секция ТДФ-колонки). Цифры над пиками соответствуют числу атомов углерода в н-алкане.

Скачать (210KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Масс-хроматограммы по ионам m/z 240 и 239: (а) – исходной депарафинизированной ПЦП-фракции, выкипающей выше 300°С, на примере нефти месторождения Курганное, скв. 336; (б) – той же фракции после термодиффузионного разделения (нижние секции ТДФ-колонки).

Скачать (215KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Масс-хроматограммы по ионам m/z 240 и 239: (а) – термодиффузионной фракции, выкипающей выше 300°С (нижняя секция), нефти месторождения Курганное, скв. 336; (б) – той же фракции после каталитических превращений с бромистым алюминием при комнатной температуре; (в) – с алюмосиликатом при 300°С.

Скачать (219KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Типичная масс-хроматограмма с m/z 292 и 291 на примере нефти месторождения Курганное, скв. 336.

Скачать (133KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Масс-хроматограммы с m/z 292 и 291: (а) – фракции нефти месторождения Курганное, скв. 336, выкипающей выше 300°C, после термодиффузионного разделения (нижние секции термодиффузионной колонки); (б) – то же после каталитических превращений с алюмосиликатом при 370°С.

Скачать (290KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Структуры тетрамантанов: точками указаны четвертичные углеродные атомы, жирным выде- лены углерод-углеродные связи, участвующие в скошенных бутановых взаимодействиях.

Скачать (98KB)
Метаданные
13. Схема 1.

Скачать (82KB)
Метаданные
14. Схема 2.

Скачать (45KB)
Метаданные
15. Схема 3.1.

Скачать (59KB)
Метаданные
16. Схема 3.2.

Скачать (65KB)
Метаданные
17. Схема 4.

Скачать (49KB)
Метаданные
18. Схема 5.

Скачать (44KB)
Метаданные
19. Схема 6.

Скачать (83KB)
Метаданные
20. Схема 7.1.

Скачать (63KB)
Метаданные
21. Схема 7.2.

Скачать (32KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024