هیدروکربن ها شامل ترکیبات آلى مختلف هستند که بطور عمده از H و C ساخته شده اند. در این مولکول ها پیوند هیدروژن-کربن، پیوند کووالانسى است.( پیوند یونى وجود ندارد.)
اتم هاى گوگرد(S)، نیتروژن (N) و اکسیژن (O) معمولا در هیدروکربن ها به شکل جایگزین کربن مى باشند. هر چه مقدار گوگرد در ترکیبات هیدروکربنى بیشتر باشد، باعث تغییر رفتار فیزیکى مى شود و حالت خورندگى ایجاد مى کند. ترکیبات سنگین تر مى شوند و پالایش نفت سخت تر مى شود. هر چه عناصر جایگزین در هیدروکربن ها کمتر باشد، نفت خام سبک تر و خالص تر است.
١- هیدروکربن هاى پارافینى ( آلکالن ها)
آلکالن ها ساده ترین و سبک ترین مولکول سرى پارافین ها هستند، پیوند ساده دارند، هیدروکربن اشباع شده هستند، مولکول هاى زنجیره اى یا خطى اند، مى توانند شاخه ى جانبى داشته یا بدون شاخه باشند. پارافین هاى سبک مختص گازهاى طبیعى هستند و انواع سنگین تر در نفت خام یافت مى شود. ساده ترین آن متان (CH۴) است.
معمولاً مقدار ۵ کربن براى گازها اما کربن ١٠ تا ١۵ حالت مایع به خود مى گیرند.
٢- هیدروکربن هاى نفتن ها (سیکلوآلکالن ها یا سیکلوپارافینى)
ساده ترین هیدروکربن هاى حلقوى هستند، پیوند ساده، اشباع، مى توانند شاخه ى جانبى داشته باشند، تفتن ها در گازها کمیاب بوده ولى در نفت هاى خام بیشنر است. هرچه نفت خام داراى ترکیب خالص تر باشد، مقدار نفتن ها بیشتر است.
٣- هیدروکربن هاى آروماتیک (معطر)
هیدروکربن هاى حلقوى با پیوند دوگانه و ساده، داراى واحد ساختمانى بنزنى اند و غیر اشباع اند.
۴- هیدروکربن هاى آسفالتیک
شامل ترکیبى از مولکول هاى حلقوى آروماتیک به تعداد زیاد، همراه با عناصر O, N, S که در مجموع بسیار سنگین بوده و غیراشباع هستند و فرمول عمومى مشخصى ندارند. بیشتر در نفت هاى خام سنگین کم کیفیت و غلیظ هستند یا در نفت هاى جامد (آسفالت طبیعى) یافت مى شوند.
انواع عمده نفت خام:
نفت خام عمدتاً شامل هیدروژن و کربن است، ولى علاوه بر آن مقادیر کمى N, S, O و مقادیر بسیار کمترى فلزات غیر معمول، مانند وانادیوم (V) و نیکل (N) مى باشد. اگرچه ترکیب نفت خام نسبتاً ساده است اما تعداد ترکیبات هیدروکربنى که در نفت ممکن است موجود باشد، بسیار زیاد است.
عموماً چهار گروه ترکیبات عمده در نفت خام وجود دارند که شامل پارافین ها، نفتن ها، آروماتیک ها و رزین ها، آسفالتین ها مى باشند. رزین ها و آسفالتین ها، هیدروکربن خالص نیستندو داراى عناصر دیگرى علاوه بر H و C مى باشند.
پارافین ها، نفتن ها و آروماتیک ها هیدروکربن هاى واقعى هستند. در مجموع پارافین ها و نفتن ها هیدروکربن هاى اشباع شده هستند، بطوریکه هیدروژن کافى براى اشباع کردن ظرفیت الکترونى اتم هاى کربن دارند. هیدروکربن هاى آروماتیک از نظر هیدروژن غیر اشباع هستند.
١- پارافین ها (paraffins) یا (آلکالن ها Alkanes):
اولین نوع عمده ى نفت خام، پارافین ها هستند. ساده ترین و سبک ترین مولکول سرى پارافین ها، متان با فرمول CH۴ است. پارافین ها با کمتر از پنج اتم کربن، در فشار و حرارت عادى به شکل گازى هستند. علاوه بر متان، دیگر پارافین هاى گازى عبارتند از اتان، پروپان و بوتان.
دو نوع اساسى از مولکول هاى پارافینى وجود دارد که هر دوى آنها داراى ترکیب یکسانى هستند و در طول یک سرى با افزایش یک اتم کربن و دو اتم هیدروژن پدید مى آیند. یک سرى از آنها شامل مولکول با زنجیره مستقیم یا عادى بوده( n-paraffin) و دیگرى مولکول هاى با زنجیره ى شاخه دار است که ایزوپارافین ( iso-paraffin) نامیده مى شوند.
در نفت هاى خام، انواع نرمال پارافین ها از نوع شاخه دار معمول تر مى باشند. اگرچه از نظر شیمیایى این دو کاملا یکسانند، ولى شکل ساختمانى آنها بر روى ویژگى هاى فیزیکى تأثیر مى گذارد. براى مثال، پارافین هاى نرمال با زنجیره ى مستقیم، نقطه جوش بالاترى نسبت به ایزوپارافین هاى شاخه دار معادل خود دارند.
پارافین ها تشکیل دهنده ى اصلى هیدروکربن هاى گازى هستند. آنها همچنین در نفت سفید (kerosene oils) و گازولین (gasoline) که بیش از ٣٠٪ نفت خام را تشکیل مى دهند فراوانند.
٢- نفتن ها( Naphthenes):
دومین هیدروکربن عمده در نفت خام، نفتن ها هستند که گاهى اوقات cycloalkanes نیز نامیده مى شوند. فرمول عمومى نفتن ها است. مانند پارافین ها، نفتن ها نیز هیدروکربن هاى اشباع شده هستند، ولى نفتن ها داراى ساختمانمولکولى حلقوى بسته مى باشند. نفتن ها از حداقل ٣ تا بیش از ٣٠ اتم کربن را در حلقه هایشان قرار داده اند. سیکلوپنتان با یک حلقه پنج اتم کربنى و سیکلوهگزان با یک حلقه شش اتم کربنى، نفتن هاى متداول در نفت هاى خام هستند.
بیشتر نفت هاى خام، مقادیر مشابهى از نفتن ها و پارافین ها را دارا هستند. مجموعا هیدروکربن هاى اشباع شده ۶٠٪ اغلب نفت هاى خام را تشکیل مى دهند.
٣- آروماتیک ها (Aromatics):
سومین گروه اصلى ترکیبات هیدروکربنى موجود در نفت هاى خام، آروماتیک ها هستند. بر خلاف نفتن ها و پارافین ها، آروماتیک ها نسبت به هیدروژن غیر اشباع هستند. ساختمان آنها بر پایه ى یک حلقه شش اتم کربنى است که با توجه به ساده ترین عضو این خانواده یعنى بنزن، حلقه بنزنى نامیده مى شود. در بنزن، تنها اتم اتصال یافته به حلقه کربن، هیدروژن است. گروه عمده آروماتیک ها از جانشین شدن مولکول هاى پارافینى به جاى اتم هیدروژن در حلقه ى بنزنى بدست مى آیند. این سرى ها شامل تولوئن و اتیل بنزن ، نافالن و آنتراسن مى باشند.
هیدروکربن هاى آروماتیک در فشار و حرارت عادى مایع هستند. آنها در نفت سبک نسبتا به مقدار کمترى وجود دارند، ولى در نفت هاى سنگین فراوانند. تولوئن معمولى ترین آروماتیک ها در نفت خام مى باشد. دیگر آروماتیک هاى مهم گزیلن و بنزن مى باشند.
۴- رزین ها- آسفالتین ها (Resins & Asphaltines):
چهارمین گروه مهم ترکیبات نفت هاى خام، رزین ها و آسفالتین ها مى باشند. رزین ها و آسفالتین ها ترکیبات پیچیده اى هستند. این هیدروکربن هاى ناخالص، اغلب به ترکیبات NSO معروفند زیرا حاوى اتم هاى O، S و N مى باشند که بعضى از آنها جانشین کربن حلقه آروماتیک ها مى شوند.
ترکیبات NSO بالاترین وزن مولکولى را دارند و سنگین ترین اجزاى تشکیل دهنده ى نفت هاى خام مى باشند. عموماً رزین و آسفالتین همراه با نفت خام هاى آروماتیک سنگین یافت مى شوند.
