Главная -> Словарь

Неполярных адсорбентах

К первой группе относятся неполярные растворители, не обладающие дипольным моментом, межмолекулярное взаимодействие которых с растворяемым осуществляется за счет дисперсионных сил. Неполярными расворителями являются низкомолекулярные жидкие или сжиженные алканы, бензол, а также соединения с очень небольшим дипольным момен — том -— толуол, четыреххлористый углерод, этиловый эфир, хлороформ и т.д.

Следовательно, неполярные растворители при низких температурах растворяют углеводороды масляных фракций избирательно i зависимости от их температуры плавления. Эта закономерность

Межмолекулярные силы взаимодействия при растворении компонентов масляных фракций в полярных и неполярных растворителях различны. Неполярные растворители, как например, низкомолекулярные жидкие или сжиженные углеводороды, ССЦ или соединения с небольшим дипольным моментом характеризуются тем, что притяжение между молекулами растворителя и углеводородов нефтяных фракций, обусловливающее образование растворов, происходит за счет дисперсионных сил. Неполярные растворители смешиваются с жидкими углеводородами нефти в любых соотношениях.

Межмолекулярные силы взаимодействия при растворении компонентов масляных фракций в полярных и неполярных растворителях различны. Неполярные растворители, как например, низкомолекулярные жидкие или сжиженные углеводороды, ССЦ или соединения с небольшим дипольным моментом характеризуются тем, что притяжение между молекулами растворителя и углеводородов нефтяных фракций, обусловливающее образование растворов, происходит за счет дисперсионных сил. Неполярные растворители смешиваются с жидкими углеводородами нефти в любых соотношениях.

Теоретические основы. Особенностью гудрона является наличие большого количества тяжелых асфальтосмолистых веществ, плохо растворимых в полярных растворителях. Поэтому для их удаления используются неполярные растворители — сжиженные легкие углеводороды ряда метана, способные коагулировать ас-фальтосмолистые вещества . Одновременно происходит избирательная экстракция углеводородов. По растворимости в легких неполярных растворителях углеводороды выстраиваются в следующий ряд: нафтено-парафино-вые моноциклические ароматические с длинными боковыми алифатическими цепями полициклические ароматические с короткими боковыми алифатическими цепями.

— Растворители обычно состоят из полярных компонентов и неполярных компонентов— разбавителей масла. Полярные компоненты растворителя осаждают парафин из охлаждаемого раствора сырья. Поскольку масляная часть сырья плохо растворяется в полярных растворителях, к ним добавляют неполярные компоненты, способствующие растворению масла. Кетоны, спирты, хлюрпроизводные и альдегиды являются полярными веществами; в качестве неполярных компонентов могут использоваться простейшие ароматические углеводороды , углеводороды метанового ряда .^, непредельные углеводороды и др. В некоторых процессах применяют растворитель, состоящий только'из полярного или только из неполярного компонента. Иногда растворитель состоит из смеси двух полярных компонентов, например дихлорэтана с дихлорметаном , метилэтилкетона с метилизобутилкетоном, ацетоном и др. Природа применяемого растворителя оказывает существенное влияние на эффективность ,обе»мае*»ввнйя. Так, при использовании для переработки дистиллятного сырья пропана необходимо к сырью добавить модификаторы кристаллической структуры. В противном случае образуются тонкие пластинчатые кристаллы парафина, трудно отделяемые от жидкой фазы.

При применении некоторых полярных растворителей введение модификаторов кристаллической структуры не требуется, так как в присутствии этих растворителей образуются сложные формы кристаллов парафина. Так, лкшмше-ние концентрации кетона в смеси с толуолом способствует проте-дсалию..,кристаллизации в дендритной форме. По этой же причине углеводородные растворители, в отличие от полярных, требуют более низких скоростей охлаждения суспензий в процессе кристаллизации , а также полярные растворители — ацетон, метилэтилкетон, дихлорэтан. Неполярные растворители полностью растворяют жидкую часть масла, а полярными растворителями она растворяется слабо. Твердые углеводороды также гораздо лучше рг створяются неполярными растворителями. Чтобы повысить растворяющую способность полярных растворителей, к ним добавляют органические неполярные углеводороды; такие полярные растворители, как ацетон, метилэтилкетон, дихлорэтан, используются только в смеси с бензолом и толуолом или только в смеси с толуолом. Механизм действия бензола и толуола на растворяющую способность полярных растворителей до конца не изучен. Вероятно, молекулы ароматического растворителя под действием полярной группы основного растворителя приобретают некоторый индукционный дипольный момент, происходит ориентационное взаимодействие их с молекулами полярного растворителя, которое ведет к усилению дипольного момента системы. Одновременно в присутствии бензольного ядра усиливается дисперсионное взаимодействие.

2. Вытеснение адсорбированных компонентов веществом, обладающим меньшей адсорбируемостью . В этом случае процесс десорбции осуществляется за счет нарушения состояния равновесия между адсорбатом и протекающим через слой адсорбента раствором и обусловливается меньшей концентрацией данных компонентов в растворе, чем соответствующая условию равновесия с адсорбатом. Например, при адсорбционном разделении различных нефтепродуктов десорбирующим агентом может быть бензиновая фракция, отличающаяся по температурным пределам кипения от исходной смеси, что позволяет в дальнейшем отделить эту бензиновую фракцию от десорбированных компонентов простой перегонкой или ректификацией.

2. Вытеснением адсорбированных компонентов веществом, обладающим меньшей адсорбируемостью , когда процесс десорбции осуществляется за счет нарушения состояния равновесия между адсорбированной фазой и протекающим через слой адсорбента раствором вследствие меньшей концентрации данных компонентов в растворе, чем это следует по условию равновесия с адсорбированной фазой. Например, при адсорбционном разделении различных нефтепродуктов десорбирующим агентом может быть бензиновая фракция, отличающаяся по температурным пределам кипения от пределов кипения исходной смеси, что позволяет в последующем отделить эту бензиновую фракцию обычной перегонкой.

Выделение компонентов из разделяемого продукта производится путем десорбции — последовательного вытеснения с поверхности адсорбента отдельных групп углеводородов и других адсорбированных веществ. В качестве десорбентов применяют как полярные, так и неполярные растворители. При десорбции сначала вытесняются слабо адсорбируемые компоненты при помощи петролейного эфира, фракции алкилата 90—95 °С, бензиновой фракции 60—80 °С. Затем вытесняются компоненты с более высокой адсорбируемостью — легкие, средние и тяжелые ароматические углеводороды и смолы; адсорбентами в этом случае являются смешанные растворители с более сильным досорбирующим действием (смеси петролейного

Адсорбция на неполярных адсорбентах..... 260

Разработка методики с последовательным применением хроматографии на полярных и неполярных адсорбентах, комплексооб-разования с карбамидом в сочетании с вакуумной перегонкой и перекристаллизацией полученных фракций из раствора в этиловом эфире позволила Н. И. Черножукову и Л. П. Казаковой провести систематическое исследование твердых углеводородов и дать о них принципиально новое представление как о многокомпонентной смеси . Парафины, церезины и восковые продукты, получаемые на их основе, в зависимости от назначения должны обладать определенной совокупностью свойств, которые обусловлены химическим составом твердых углеводородов и структурными особенностями их компонентов. Многие эксплуатационные свойства парафинов и церезинов зависят от соотношения в них углеводородов—стрямыюг и" разветвленными парафиновыми

Адсорбция на неполярных адсорбентах

Адсорбция на неполярных адсорбентах..... 260

Разработка методики с последовательным применением хроматографии на полярных и неполярных адсорбентах, комплексооб-разования с карбамидом в сочетании с вакуумной перегонкой и перекристаллизацией-полученных фракций из раствора в этилевом эфире позволила Н. И. Черножукову и Л. П. Казаковой провести систематическое исследование твердых углеводородов и дать о них принципиально новое представление как о многокомпонентной смеси . Парафины, церезины и восковые продукты, получаемые на их основе, в зависимости от назначения должны обладать определенной совокупностью свойств, которые обусловлены химическим составом твердых углеводородов и структурными особенностями их компонентов. Многие эксплуатационные свойства парафинов и церезинов зависят от соотношения в них углеводородов с прямыми и разветвленными парафиновыми

Адсорбция на неполярных адсорбентах .;

Активные угли как неполярные адсорбенты используют главным образом для анализа газовых смесей, а также для более тонких разделений, например выделения алкано-циклоалканов из масляных фракций. Адсорбируемость на неполярных адсорбентах, неспецифически взаимодействующих с разделяемыми компонентами, тем выше, чем больше поляризуемо :ть соединений.

Противоположное явление наблюдается при адсорбции на неполярных адсорбентах . Активированный уголь независимо от природы исходного органического вещества и способа получения имеет структуру, подобную структуре графита : углеродные атомы связаны ковалентными связями в гексагональные кольца, спаянные в плоские ячейки наподобие сот. Несколько слоев подобных ячеистых пластинок, расположенных друг над другом и связанных между собой дисперсионными силами взаимодействия атомов С, лежащих в различных пластинках, составляют микрокристаллик —кристаллит .угля.

Дифференциации азааренов но числу ароматических колец можно достигнуть на неполярных адсорбентах. Так, Снайдер после выделения азотистых оснований из дистиллятов нефти с помоп)));ью ионообменной хроматографии разделял эти соединения на пиридикы, хинолины и бензо-хинолины на угле. Аналогичные результаты получены при разделении азааренов на обраш;енных фазах с привитыми Gg- и Cig-алкильными группами. Использование обращен^ но-фазовой хроматографии для разделения азотистых соединений в соответствии с числом ароматических колец эффективно в том случае, когда элюированию подвергаются однотипные вещества, так как удерживание других функциональных производных аналогично таковым азааренов. Кроме того, в этих условиях гетероатомные компоненты с высокой степенью алкильного и нафтенового замещения , как правило, не могут быть проанализированы вследствие их нерастворимости в полярных растворителях, используемых в качестве подвижных фаз.

В 40-50-х годах в научной, а затем и в промышленной практике, наряду с вакуумной перегонкой и дробной кристаллизацией появился ряд новых физических и физико-химических методов, позволяющих выделять из сложных смесей наиболее однородные по составу фракции. К таким методам, применяемым для разделения твердых углеводородов на фракции, относятся хроматография на полярных и неполярных адсорбентах, комплексообразование с карбамидом и тиокарбамидом, адсорбция на цеолитах. Эти методы в сочетании с молекулярной спектроскопией, газожидкостной хроматографией, масс-спектрометрией, термографией, микроскопией и другими современными методами анализа позволяют получать полную информацию о составе и структуре молекул важнейших компонентов нефти. С учетом возможностей каждого из методов разделения разработана методика , сочетающая глубокую депарафинизацию с хроматографией на силикагеле и активированном угле, комплексообразованием с карбамидом, перекристаллизацией полученных фракций и последующим их анализом . Это позволило впервые провести систематическое исследование твердых углеводородов нефти и дать о них принципиально новое представление как о многокомпонентной смеси.