Главная -> Словарь

Полярными молекулами

Депарафинирующая способность полярных адсорбентов была впервые отмечена в 1947 г. в работе М. С. Богуславской и А. С. Великовского . В ней показано, что при обработке полугудрона силикагелем можно выделить фракции нафтенов вязкостью в пределах 14,6—15,8 ест при 100°, значительно отличавшиеся друг от друга по температурам застывания . В том же году во МНИ И. Л. Гуревичем было обнаружено депарафинирующее действие активированных углей, противоположное по направлению действию полярных адсорбентов. Депарафинирующее действие углей было использовано за-тем Г. И. Кичкиным для выделения из нефтяных масел фракций с низкими температурами застывания . Далее С. Э. Крейн предложил снижать температуру застывания кабельного масла обработкой активированным углем. В 1955—1957 гг. в Гроз-НИИ Н. Ф. Богданов и Е. М. Брещенко разработали технологию процесса адсорбционной депагЗафинизации масел активированными углями . Была установлена возможность депарафиниза-ции активированными углями разнообразных нефтяных продуктов и определены основные закономерности, управляющие этим процессом. В табл. 23 приведены результаты депарафинизации активированным углем некоторых нефтяных масел. У Различие депарафинирующего действия полярных и неполярных адсорбентов обусловливается следующим. Полярные адсорбенты разделяют углеводороды в зависимости от их химической природы. По адсорбируемости на полярных адсорбентах углеводороды, по данным Россини, можно расположить в следующий ряд: полициклические ароматические углеводороды, моноциклические ароматические углеводороды, нафтены, алканы . Поскольку среди углеводородов, предпочтительно адсорбируемых полярными адсорбентами, наиболее часто встречаются представители с низкими температурами застывания, постольку адсорбенты и обладают депарафинирующим действием. Следовательно, способность разделения полярными адсорбентами по температурам застывания является сопутствующей и проявляется лишь в той мере, в какой различным химическим компонентам разделяемого продукта соответствуют различные температуры застывания. Поэтому депарафинирующее действие полярных адсорбентов оказывается обычно слабо выраженным и нечетким, вследствие чего эти адсорбенты для депарафинизации не применяют.

мые при адсорбционной очистке, в основном относятся к полярным соединениям и поэтому хорошо извлекаются полярными адсорбентами . Адсорбция проходит наиболее эффективно, когда поры адсорбента соответствуют размерам молекул адсорбируемого вещества .

мые при адсорбционной очистке, в основном относятся к поляр^ ньш соединениям и поэтому хорошо извлекаются полярными адсорбентами . Адсорбция проходит наиболее эффективно, когда поры адсорбента соответствуют размерам молекул адсорбируемого вещества .

Цеолиты являются полярными адсорбентами, имеющими в структуре области с резко неоднородными электростатическими полями. Поэтому особенно энергично они адсорбируют полярные молекулы и молекулы углеводородов с двойными и тройными связями. Критический диаметр таких адсорбируемых молекул может даже несколько превышать диаметр окон.

Силовые поля молекул аренов, выражаемые в виде различных величин , значительно выше, чем у насыщенных углеводородов. Поэтому арены лучше адсорбируются полярными адсорбентами и избирательно растворяются в большинстве полярных растворителей. Исключение представляют лишь полифторсодержащие алифатические и алициклические соединения, лучше растворяющие насыщенные углеводороды, чем ароматические. Эта группа растворителей, в отличие от других полярных соединений, характеризуется меньшими силовыми полями молекул по сравнению не только с аренами, но и с насыщенными углеводородами. Взаимная же растворимость соединений, как правило, тем выше, чем ближе величины силовых полей их молекул.

При переработке нефти широко используется способность некоторых естественных глин, синтетических алюмосиликатов, сили-кагеля, алюмогеля и других веществ адсорбировать на своей поверхности различные компоненты и примеси. Упомянутые вещества являются полярными адсорбентами, их молекулы состоят в основном из окислов кремния и алюминия, а в природных адсорбентах также из окислов других металлов.

Арены имеют более высокую плотность и показатель преломления по сравнению с алканами и циклоалканами. Силовые поля молекул аренов, выражаемые в виде отношений теплот испарения к объему или.к площади поверхности молекул значительно выше, чем у алканов. Поэтому арены лучше адсорбируются полярными адсорбентами и избирательно, растворяются в полярных растворителях.

М'олекул адсорбента и адсорбируемого вещества не сопряжено с химической реакцией, т. е. с образованием новых химических соединений. Как показали работы М. М. Дубинина и его сотрудников, при физической адсорбции полярными адсорбентами, к которым относятся природные отбеливающие земли, синтетические алюмосиликаты, активированная окись алюминия, цеолиты, оснсш-:«ую роль играют ориентациониое и индукционное взаимодействия.

Образование комплексного соединения ароматических углеводородов с ионами, находящимися на поверхности адсорбента, так же как и при их растворении в избирательном растворителе, связано с возникновением в электронейтральной молекуле-под влиянием электростатического поля адсорбента дипольного момента. Адсорбируемость так же зависит от строения ароматических углеводородов, как и растворимость. Поэтому, чем меньше экраниро-. валы ароматические ядра нафтеновыми кольцами или боковыми парафиновыми цепями, тем легче в них возникает индуцированный дипольныи -момент и тем эффективней адсорбция таких углеводородов полярными адсорбентами. Чем больше колец в молекуле ароматических углеводородов, тем прочней они адсорбируются. Парафиновые и нафтеновые углеводороды слабо адсорбируются полярными адсорбентами.

По адсорбируемости полярными адсорбентами первое место среди компонентов нефтяных фракций занимают смолисто-асфаль-теновые вещества. Затем идут непредельные и ароматические углеводороды, причем непредельные углеводороды, особенно ди-олефины при адсорбции полимеризуются.

Процесс гиперсорбции разработан фирмой Унион ойл компани оф Кали-форниа. Он основан на способности активированного угля адсорбировать углеводороды и при этом тем легче, чем выше их молекулярный вес. Активированный уголь — неполярный адсорбент; поэтому он особенно подходит для поглощения углеводородов , тогда как полярные вещества, например вода и спирты, преимущественно поглощаются полярными адсорбентами . Из углеводородов силикагель лучше всего адсорбирует ароматические, затем олефины циклические, олефины с открытой цепью и, наконец, парафины и нафтены. В противоположность активированному углю, который не годится в качестве осушителя, силикагель, как полярный адсорбент, жадно поглощает водяные пары и обладает очень хорошими осушающими свойствами.

Неионогенные поверхностно-активные вещества — это органические соединения с полярными молекулами, имеющими гидрофильные и гидрофобные группы. Первые представляют собой, как правило, кислотный остаток и легко гидрируются, а вторые состоят из углеродной цепи с различными функциональными группами и радикалами. В качестве неэлектролитных коагулянтов рекомендуются также неионогенные поверхностно-активные вещества, как, например, октадецил-амид оксимасляной кислоты.

1. Силы взаимодействия между полярными молекулами . К полярным относятся вещества, молекулы которых имеют дипольный момент. У таких молекул на одном конце преобладает положительный заряд, на другом — отрицательный, в результате чего молекулы притягиваются друг к другу как разноименно заряженные тела. Полярными растворителями являются соединения, в молекуле которых содержатся электроотрицательные атомы кислорода, хлора, серы и др. . Важная особенность ориентацион-ного взаимодействия — зависимость его от температуры. Тепловое

В неполярной среде ион отличается значительным дальнодействием по сравнению с полярными жидкостями; в отличие от водных растворов, где ион полностью нейтрализуется полярными молекулами, в неполярной среде происходит лишь частичная компенсация его заряда вследствие малого содержания дипольных молекул и, по-видимому, из-за сложного строения дифильных молекул. Носители тока в неполярных средах могут иметь переменную величину; подвижность таких ассоциатов меньше, чем у исходного иона. Возможно, при электрической проводимости большую роль играют именно такие системы с центральным ионом. Электростатическое диполь-дипольное взаимодействие молекул невелико и, по-видимому, не имеет большого значения при образовании молекулярных димеров, где главное место отводится водородным связям.

Увеличение заряда дисперсной фазы, по-видимому, способствует упорядочению сольватной оболочки главным образом за счет привлечения большого количества ионов обратного знака, связанных с полярными молекулами, а также вследствие возрастания электростатических сил их взаимодействия с частицей. Увеличение заряда дисперсной фазы способствует повышению устойчивости коллоидной системы, имевшей в данном случае в качестве дисперсионной среды вазелиновое масло.

углеводород-вода в высокочастотном электрическом поле. Известно, что время жизни капли связано с устойчивостью эмульсии: чем меньше время жизни капли, тем неустойчивее эмульсия. Влияние ВЧ ЭМП можно ожидать в области резонансной частоты полярных компонент вблизи частоты, соответствующей максимуму tg5. Это связано с особенностями взаимодействия ВЧ и СВЧ полей с полярными молекулами водонефтяной эмульсии.

Силы межмолекулярного взаимодействия влияют на образование сольватной оболочки вокруг молекул и надмолекулярных структур. Как известно из принципа симметрии, подобное всегда лучше взаимодействует с подобным. Поэтому гидрофильные поверхности микрочастиц или мицелл, макромолекул, взаимодействуют довольно значительно только с полярными молекулами. Гидрофобные молекулы или сложные час-

Если в жидких углеводородах растворено вещество с полярными молекулами, то под воздействием поля полярных молекул поляризуются молекулы углеводородов за счет смещения электронов с наведением в них дипольного момента.

Кроме химического взаимодействия некоторую роль могут играть и электростатические явления, вызывающиеся дипольным характером твердой поверхности, полярными молекулами битума и годы .

Наряду с полярными молекулами прочно адсорбируются и молекулы, способные поляризоваться . Под действием локальных положительных зарядов катионов в молекуле может индуцироваться диполь. Такая поляризующая молекула затем прочно адсорбируется вследствие электростатического притяжения катионов. Чем больше ненасыщенность молекулы, тем более она способна поляризоваться и тем прочнее адсорбируется на молекулярных ситах. На рис. 4 показаны кривые адсорбции двух веществ — окиси углерода и аргона, обладающих приблизительно одинаковой летучестью. Однако молекула окиси углерода полярна и поэтому адсорбируется в больших количествах, чем неполярный аргон.

В ассоциированном состоянии молекулы подвержены суммарному воздействию химических и физических взаимодействий. Природа физических межмолекулярных взаимодействий - это силы Ван-дер-Ваальса, образование комплексов и радикально-молекулярное взаимодействие. Основные из них: силы Ван-дер-Ваальса - взаимодействие между двумя полярными молекулами, т. е. ориентационные силы , и взаимодействие между дипольной молекулой и другой, в которой диполь наводится первой, т. е. индукционные силы .

4. В отличие от углеводородных растворителей, в которых катализатор образует высокомолекулярные ассоциаты и теряет активность , уксусная кислота, обладающая высокими диэлектрическими свойствами и способностью сольвати-Ровать катализатор полярными молекулами, поддерживает его активную форму на всех последовательных элементарных актах окислительных превращений диалкилбензолов до фталевых кислот с высоким выходом последних .