ТЕМА 4. НЕФТЬ КАК МНОГОКОМПОНЕНТНАЯ. Методы разделения компонентов нефти


Способы разделения компонентов нефти - Справочник химика 21

из "Химия и технология нефти и газа"

Основной принцип исследования химического состава нефти заключается в том, что, комбинируя разнообразные методы разделения веществ, достигают вначале постепенного упрощения состава отдельных фракций исходной нефти. Химическая природа и молекулярное строение отдельных компонентов нефти при этом не должны изменяться. Полученные фракции затем анализируются химическими, хроматографическими, спектральными и другими методами. В результате такого исследования в зависимости от молекулярной массы и сложности смеси в выделенных фракциях удается установить либо содержание отдельных индивидуальных веществ (при анализе газов и легких фракций до 150°С), либо содержание отдельных групп углеводородов или других компонентов нефти, либо относительное распределение структурных элементов в гибридных молекулах (в тяжелых фракциях нефти). [c.56] Для разделения нефти на более или менее однородные группы и фракции применяются самые разнообразные методы. К ним относятся перегонка, ректификация, адсорбция-десорбция, термо-диффузия, экстракция, кристаллизация, получение твердых комплексов и некоторые другие. [c.56] Ниже дается краткая характеристика способов разделения. [c.56] Перегонка. Простая перегонка не может дать удовлетворительного разделения жидкостей с близкими температурами кипения. Поэтому она применяется только для грубого разделения на широкие фракции. Так, при химическом групповом анализе бензины и керосины разделяются на стандартные фракции 60—95, 95—122, 122—150 °С и другие перегонкой с дефлегматором. Перегонка при температурах выше 200 °С проводится под вакуумом во избежание термического разложения высокомолекулярных углеводородов. [c.56] Четкость ректификации зависит, кроме того, от диаметра колонки и других конструктивных особенностей, а также от соблюдения адиабатичности по всей высоте колонки, т. е. от тщательности тепловой изоляции. [c.57] Эффективность лабораторных колонок принято оценивать числом теоретических тарелок в рабочих условиях (ЧТТ). В зависимости от состава перегоняемых смесей на практике используются колонки с ЧТТ от 20 до 150 и выше. [c.57] При лабораторной ректификации многокомпонентных смесей отбор фракции можно проводить через любые интервалы температур, вплоть до 0,5°С и получать таким образом узкие фракции с небольшим числом компонентов. [c.57] Молекулярная перегонка, или перегонка в глубоком вакууме. Этот вид перегонки предназначен для разделения наиболее высокомолекулярных веществ, которые при обычной вакуумной перегонке даже под разрежением до 13,3 Па разлагаются. Молекулярная перегонка проводится под очень низким давлением (0,133—0,0133 Па). В таких условиях, т. е. почти в полной пустоте, молекулы исходной жидкости свободно испаряются с поверхности при температурах ниже их температуры кипения. Средняя длина пробега молекулы до столкновения ее с другими молекулами при таком вакууме достигает 1—5 см. Следовательно, если в приборе для перегонки расстояние между испарителем и конденсатором не будет превышать это значение, то возможен последовательный отбор конденсата. [c.57] Разделение высокомолекулярных нефтяных веществ на фракции при молекулярной перегонке происходит не по температурам кипения, а по молекулярной массе, так как давление их упругости паров пропорционально молекулярной массе. Разделительная способность этого метода фракционирования зависит от относительных скоростей испарения молекул, находящихся в исходном продукте. [c.57] Хроматография. Цвет установил, что при пропускании через столбик адсорбента экстрактов хлорофилла наблюдается образование окрашенных зон на адсорбенте, и показал возможность разделения смесей органических веществ. Поэтому свой метод Цвет и назвал адсорбционной хроматографией, т. е. разделением веществ на твердых адсорбентах по окраске. В настоящее время этот метод применяется при разделении самых разнообразных смесей, и чаще всего неокрашенных, но термин хроматография все же сохранился. [c.58] Существует много разновидностей хроматографического метода. Для разделения компонентов нефти применяется в основном жидкостная адсорбционная хроматография. По этому методу разделение жидких смесей на фракции ведется в колонках, заполненных адсорбентом, чаще всего силикагелем. Исследуемую жидкость вводят в колонку. Вязкие продукты предварительно растворяют в пентане или другом растворителе. Для ускорения прохождения по колонке пробы и десорбентов применяют давление инертного газа. В процессе адсорбции выделяется тепло. Под влиянием этого тепла и каталитического воздействия самого адсорбента возможно развитие таких химических реакций с aд opбиJ oвaнны-ми веществами, как окисление и полимеризация. Во избежание этого колонку следует охлаждать. [c.58] По типу десорбции различают две модификации метода вытеснительную и элюентную хроматографию. [c.58] При вытеснительной хроматографии десорбция осуществляется промывкой адсорбционной колонки каким-либо органическим растворителем, адсорбционная способность которого значительно выше, чем у любого компонента исследуемой смеси. В качестве таких вытеснителей применяют спирты, кетоны, эфиры, хлорорга-нические растворители, бензол, толуол и др. Возможно и последовательное применение различных десорбентов, особенно при хроматографировании высокомолекулярных продуктов. Так как проявитель (вытеснитель) обладает большой адсорбционной способностью, то он вытесняет с поверхности адсорбента последовательно все компоненты исследуемой смеси в порядке, обратном их энергии адсорбции. [c.58] В результате многочисленных работ можно считать установленным, что при адсорбции на силикагеле отдельные группы компонентов нефти и нефтепродуктов адсорбируются в следующем порядке, начиная с наиболее поверхностно-активных веществ смолистые вещества соединения, содержащие серу, кислород и азот ароматические углеводороды, начиная с полициклических и кончая моноциклическими диолефины циклоолефины моноолефины нафтены парафины. [c.59] Конечно, четкого разделения всех этих классов веществ друг от друга не происходит, одновременно с ароматическими углеводородами чаще всего сорбируются и сернистые соединения с тем же числом циклов. [c.59] Для аналитических целей и при исследовании компонентного состава газов и жидких нефтяных смесей широко применяются методы газоадсорбционной и газожидкостной хроматографии . [c.59] Термическая диффузия. Этот сравнительно новый метод позволяет раздел5 ть циклопарафиновые углеводороды по степени их цикличности. Сущность метода заключается в том, что в кольцевом зазоре колонки типа труба в трубе создается температурный градиент. Это достигается нагреванием до 100—170 °С одной стенки и охлаждением до 4—20°С другой. Разность температур двух стенок, ограничивающих кольцевой зазор, вызывает конвекционный поток вверх вдоль горячей трубы и вниз вдоль холодной. Молекулы исходной смеси беспрерывно движутся и разделяются по своим физическим свойствам, в основном по плотности и вязкости, в результате термодиффузии одни типы молекул удаляются от горячей стенки и стекают по холодной стенке вниз, а другие, наоборот, участвуют в восходящем потоке по горячей стенке и концентрируются наверху. Если при достижении равновесия отбирать порции по высоте колонки, то можно получить фракции различного состава. Обычно по высоте колонки имеется 10 кранов. Для термодиффузии применяются колонки высотой 1700 мм, зазором 0,2—0,25 мм, объемом кольцевого пространства 28 мл. Продолжительность разделения одной пробы около 200 ч. [c.59] Экстракция. При исследовании высокомолекулярных погонов нефти большую пользу приносит метод дробной экстракции. Сущность его заключается в том, что в одном и том же растворителе. [c.59] Кристаллизация. Этот метод применяется для отделения веществ с высокими температурами плавления, т. е. твердых углеводородов, растворенных в нефти. Нанлучшие результаты получаются при работе с узкими фракциями и при значительной концентрации твердых веществ. Кристаллизацию проводят путем вымораживания из растворов в подходящем растворителе. Растворитель по возможности должен являться одновременно и осадите-лем для отделяемых кристаллизацией веществ. Во всяком случае, он должен па СТВОРЯТЬ высокоплавкие компоненты значительно хуже, чем низкоплавкие Г Применение растворителя снижает вяз-Й ть продукта, которая при низких температурах может оказаться настолько большой, что это будет препятствовать кристаллизации. В качестве растворителей применяются жидкий пропан, хлорпроизводные углеводородов, этиловый эфир, смесь спирта и эфира, смесь этилового и изоамилового спирта, ацетоно-толуольная смесь и др. Путем многократной перекристаллизации из растворителя удается достичь высокой степени чистоты твердых веществ. [c.60] При исследовании парафинов и церезинов применяется дробная кристаллизация. При дробной кристаллизации из одной и той же порции исследуемого твердого нефтепродукта отбираются фильтрованием фракции при постепенно понижающейся температуре (через 10 °С). Этим методом группируют твердые углеводороды с близкими температурами плавления. [c.60]

Вернуться к основной статье

chem21.info

Методы разделения компонентов нефти и газа

    МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ НЕФТИ И ГАЗА [c.72]

    Физические методы разделения компонентов нефти, газа и продуктов их переработки [c.65]

    Правильная оценка роли отдельных составляющих нефтей в процессе образования смол и асфальтенов при высоких температурах требовала исследования высокотемпературных процессов превращения нефтепродуктов, содержащих основные компоненты (углеводороды, смолы, асфальтены) в неизменном состоянии и в широком спектре их количественных соотношений. С этой целью отбензиненная ромашкинская нефть разделялась на концентраты с различным содержанием углеводородных и неуглеводородных компонентов. Для разделения был использован предложенный М. А. Капелюшниковым метод так называемой ретроградной конденсации, или холодной перегонки [16]. В качестве растворителей были использованы углеводородные газы под давлением, и все компоненты нефти, кроме асфальтенов, удалось перевести при сравнительно низких температурах (не выше 100—140° С) в надкритическое состояние. Затем при ступенчатом снижении давления в системе осуществляется фракционирование, которое идет в обратном, по сравнению с горячей перегонкой, порядке — сначала выделяются наиболее высокомолекулярные компоненты, затем средние и т. д. Были получены образцы широкого фракционного состава (200°—к.к.) и не менее широкого компонентного состава образец 1 содержал 94,8% углеводородов и 5,2% смол образец 2— 72,4% углеводородов, 25,6% смол и 2,0% асфальтенов, образец 3— 38,7% углеводородов, 47,0 % смол и 14,3 % асфальтенов. [c.30]

    Хроматография как метод физико-химического разделения компонентов смесей газов или жидкостей осуществляется путем сорбции в динамических условиях. Исследуемую смесь вводят в хроматографическую колонку в виде стеклянной трубки, заполненной адсорбентом. Наибольший успех в применении хроматографии достигнут при анализе газов - природных или искусственных, жидких углеводородов переработки нефти и каменных углей. Уровень техники анализа таков, что вмонтированный в прибор компьютер позволяет определить массовую долю исследуемых компонентов в смеси автоматически. Количественную расшифровку хроматограмм проводят по методу внутренней нормализации с измерением высоты пиков и расстояния максимума пика от момента ввода пробы. [c.79]

    Существует много разновидностей хроматографического метода. Для разделения компонентов нефти применяется в основном жидкостная адсорбционная хроматография. По этому методу разделение жидких смесей на фракции ведется в колонках, заполненных адсорбентом, чаще всего силикагелем. Исследуемую жидкость вводят в колонку. Вязкие продукты предварительно растворяют в пентане или другом растворителе. Для ускорения прохождения по колонке пробы и десорбентов применяют давление инертного газа. В процессе адсорбции выделяется теплота. Под влиянием этой теплоты и каталитического воздействия самого адсорбента возможно развитие таких химических реакций с адсорбированными веществами, как окисление и полимеризация. Во избежание этого колонку следует охлаждать. [c.54]

    Основной принцип исследования химического состава нефти заключается в том, что, комбинируя разнообразные методы разделения веществ, достигают вначале постепенного упрощения состава отдельных фракций исходной нефти. Химическая природа и молекулярное строение отдельных компонентов нефти при этом не должны изменяться. Полученные фракции затем анализируются химическими, хроматографическими, спектральными и другими методами. В результате такого исследования в зависимости от молекулярной массы и сложности смеси в выделенных фракциях удается установить либо содержание отдельных индивидуальных веществ (при анализе газов и легких фракций до 150°С), либо содержание отдельных групп углеводородов или других компонентов нефти, либо относительное распределение структурных элементов в гибридных молекулах (в тяжелых фракциях нефти). [c.56]

    Химические методы разделения и идентификации компонентов нефти и газа в значительной степени /тратили свое значение с развитием хроматографии и других физических и физико-химических методов. Одиако в ряде специфических случаев химические методы остаются необходимым дополнением к полной схеме разделения, в особенности для гетероатомных компонентов нефти и непредельных углеводородов. Разделение основано на различной способности компонентов при реакциях гидрирования и дегидрирования, сульфирования, изомеризации, галогенирования и т. д. [c.80]

    Современное развитие химических и биологических наук истребовало более глубокого проникновения в существо изучаемых процессов, детального анализа химического состава разнообразных смесей и биологических объектов. Кроме того, для химического и биотехнологического ироизводства, в том числе для промышленности лекарственных средств, характерны постоянное возрастание требований к чистоте выпускаемых продуктов, ужесточение методов контроля, тенденция к использованию количественных критериев ири оценке качества. Поэтому помимо оценки интегральных характеристик, присущих объекту исследования в целом, часто требуется детальное изучение содержания отдельных компонентов, определяющих состояние биологических систем либо качество химических продуктов. Рещение этих задач, как правило, невозможно без применения достаточно эффективных методов разделения сложных смесей. Среди таких методов доминирует хроматография. Бурно развиваясь в последние десятилетия, этот метод открыл возможности разделения смесей, содержащих десятки и сотни компонентов, их качественного и количественного анализа, препаративного выделения индивидуальных веществ. Принципы хроматографии весьма универсальны, благодаря чему она оказалась пригодной для изучения объектов самой различной природы — от нефти и газов атмосферы до белков, нуклеиновых кислот и даже вирусов. Этим объясняется огромный интерес представителей различных научных и технических дисциплин к хроматографическим методам. Только в пяти специализированных международных журналах по хроматографии ежегодно выходит в свет свыше 2000 публикаций ио различным вопросам теории и применения метода, общее же их число в несколько раз больше. [c.5]

    Более детальные сведения о химических методах разделения и идентификации компонентов нефти и газа приведены в соответствующих главах. [c.81]

    В качестве метода разделения и исследования нефтей и нефтяных фракций применяют метод термической диффузии. Процесс термодиффузии идет в кольцевом пространстве между стенками двух коаксиальных цилиндров, куда помещается исследуемая жидкость или газ. Температура стенок поддерживается различная. В результате конвекции жидкость или газ начинают циркулировать, при этом более тяжелые компоненты двигаются по направлению к более холодной стенке и концентрируются на дне, а более легкие — по направлению к теплой стенке и собираются в верхней части колонки. Метод применяется для разделения углеводородов смазочных масел, причем разделение происходит в соответствии с числом колец. В нижней части колонки концентрируются компоненты с наибольшим числом колец. В некоторых случаях термическую диффузию используют для разделения газов и паров. [c.231]

    Химические методы разделения и идентификации компонентов нефти и газа в значительной степени утратили свое значение с развитием хроматографии и других физических и физикохимических методов. Однако в ряде специфических случаев химические методы необходимы для полного разделения нефти, особенно для выделения гетероатомных соединений и непредельных углеводородов. [c.99]

    Процессы конденсации паров и газов применяются при химической переработке твердого топлива (выделение смолы из коксового газа и газов полукоксования) в производстве фосфора, спиртов, аммиака при разделении на компоненты коксового газа, газов крекинга нефти, крекинга метана и других методом охлаждения и фракционированной конденсации при получении азота и кислорода глубоким охлаждением воздуха при освобождении газов от паров воды во многих производственных процессах и т. д. [c.115]

    В настоящей главе дается краткий обзор современных методов исследования состава нефтей и газов и способов идентификации их компонентов. Современный уровень аналитической техники позволяет производить идентификацию почти всех индивидуальных компонентов газов и бензиновых фракций до Сд—Сю. Такого рода анализы уже выполняются серийно. Определение индивидуальных компонентов в керосиновых и газойлевых фракциях от Сю до Сго возможно только частично, хотя групповое разделение и выделение различных классов соединений могут быть выполнены достаточно детально. [c.224]

    Газо-жидкостная хроматография еще недавно применялась только для углеводородных газов и легких топлив, главным образом, чтобы быстро количественно определить состав топлива или концентрацию какого-либо его компонента. Например, этот метод служит для непрерывного контроля за процессом (получения топлива, очистки его, разделения смеси компонентов, смешения компонентов и др.). В последние годы газо-жидкостную хроматографию используют для анализа бензиновых фракций прямой перегонки [55—58], смесей бициклических углеводородов (ароматических, нафтеновых) [36, 59—63], продуктов вторичных процессов переработки нефти (бензинов, газойлей каталитического крекинга) [33, 62, 64], для разделения сернистых соединений и углеводородов и др. [c.214]

    Применяя газы под высоким давлением, авторам удалось перевести в критическое состояние все компоненты нефти, за исключением асфальтенов и наиболее высокомолекулярных смол, при температурах, не превышающих 80—100°, а затем путем ступенчатого снижения давления в системе высаживать из нее различные фракции, начиная с наиболее высокомолекулярных, т. е. в обратном порядке, чем это происходит при обычной горячей перегонке. Метод холодной или изотермической перегонки напоминает метод дробного осаждения и имеет то же решающее преимущество, что и этот последний, перед изобарической, т. е. горячей перегонкой, в применении к разделению смесей термически нестойких высокомолекулярных органических соединений — исключение действия высоких температур на разделяемые смеси. [c.266]

    Разделение газов крекинга нефти и пиролиза нефтяного сырья на отдельные компоненты осуществляют либо абсорбционным методом, либо методом фракционированной конденсации. Абсорбционный метод разделения заключается в растворении в поглотительном масле отдельных компонентов газовой смеси. Выделенный из масла сырой продукт, представляющий смесь углеводородов, подвергается дальнейшей ректификации. Абсорбционный метод находит широкое применение для переработки главным образом естественных нефтяных газов на тяжелые фракции — пропиленовую, бутановую и пентановую. Газы же крекинга и термической переработки нефти, которые содержат значительное количество этилена и пропилена, требуют более четкого разделения, осуществляемого методом фракционированной конденсации, при котором производится непрерывный отбор образующегося конденсата. Этот метод приобрел практическое значение в установках разделения коксового и водяного газов, в гелиевой технике, а также при разделении углеводородных газов, получаемых пиролизом и крекингом нефти, с целью выделения чистых фракций метана, этана, пропана, этилена, пропилена, бутиленов, являющихся ценнейшим сырьем для новых отраслей химической промышленности. [c.283]

    ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД РАЗДЕЛЕНИЯ ВЫСОКОКИПЯЩИХ КОМПОНЕНТОВ НЕФТИ ПРИ ПОМОЩИ СЖАТЫХ ГАЗОВ [c.66]

    Нефть представляет собой сложную смесь жидких органических веществ, в которой растворены различные твердые углеводороды и смолистые вещества. Кроме того, часто в ней растворены и сопутствующие нефти газообразные углеводороды. Разделение сложных смесей на более простые или в пределе — на Индивидуальные компоненты называется фракционированием. Методы разделения базируются на различии физических, поверхностных и химических свойств разделяемых компонентов. При исследовании и переработке нефти и газа используются следующие методы разделения физическая стабилизация (дегазация), перегонка и ректификация, перегонка под вакуумом, азеотропная перегонка, молекулярная перегонка, адсорбция, хроматография, применение молекулярных сит, экстракция, кристаллизация из растворов, обработка как химическими реагентами, так и карбамидом (с целью выделения парафинов нормального строения) и некоторые другие методы. Всеми этими методами возможно получить различные фракции, по составу и свойствам резко отличающиеся от исходного продукта. Часто эти методы комбинируют. Так, например, адсорбция и экстракция при разделении смолистых веществ или экстракция и перегонка в процессе экстрактивной перегонки и т. п. При детальном исследовании химического состава нефти практически используются все перечисленные методы. [c.11]

    Хроматографический метод разделения высококипящих компонентов нефти при помощи сжатых газов. [c.217]

    Изучение состава нефти начинается с разделения этой сложной смеси на более простые или индивидуальные компоненты, процесс этот называется фракционированием. Методы разделения базируются на различных физических, поверхностных и химических свойствах разделяемых компонентов. При исследовании нефти и газа используют следующие методы разделения физическая стабилизация (дегазация), перегонка и ректификация, адсорбция, применение молекулярных сит (цеолитов), экстракция, кристаллизация из растворов, комплексообразование (карбамидом, тиокарбамидом) и др. Ис- [c.14]

    Вполне понятно, что наилучшего разделения компонентов достигают при разгонке нефтяных газов и петролейного эфира, состав которых несложен. С повышением температуры кипения нефтяных фракций их состав усложняется, растет число изомеров, сближаются точки кипения углеводородов, образуются трудноразделимые смеси. Кроме того, ароматические углеводороды, присутствующие в нефти, дают, как известно, с углеводородами других классов азеотропные смеси. Все это приводит к размазыванию углеводородов по разным фракциям. Так, например, бензол, который, как известно, кипит при 80,8°, появляется в дестиллате разгонки бензина на ректификационной колонке уже при 55—60°. Поэтому такие сложные смеси подвергают разделению, сочетая различные методы, как это видно, например, из материалов по определению детализированного состава бензинов комбинированным методом [52]. Во всех этих методах ректификация занимает большое место. [c.92]

    ЛО полное растворение газа в нефти. По истечении некоторого времени при постоянном давлении газ с нефтью отбирались в газометр. Исходная нефть для опыта и газ с нефтью после опыта анализировались на хроматографе Цвет методом газо-жидкостной и газо-адсорбционной хроматографии. Разделение углеводородных фракций нефти на составляющие ее компоненты происходило в колонке, заполненной инертным носителем, пропитанным сложным эфиром триэтиленгликоля и н-масляной кислоты, а выделившихся газов — азота, кислорода, метана — в колонке,заполненной цеолитами. [c.41]

    Метод глубокого охлаждения дает возможность использовать для синтеза аммиака любые газовые смеси, содержащие достаточное количество водорода или относительно бедные водородом смеси, содержащие ценные компоненты для синтеза других продуктов. В последнем случае водород при разделении смеси является отходом. Например, при разделении коксового газа целевым продуктом является азото-водородная смесь, а побочными — этиленовая и метановая фракции. Наоборот, щ)и разделении газов крекинга нефти целевыми продуктами являются олефины, а побочными — парафины и метано-водородная фракция, которая может быть использована для получения аммиака. В промышленности низкие температуры для разделения газовых смесей применяются, как правило, при малых значениях коэффициентов разделения или в тех случаях, когда выделение из смеси ее отдельных компонентов в иных условиях невозможно или экономически нецелесообразно. [c.194]

    Исследования в области геохимических методов поисков нефти и газа, начатые в СССР в лаборатории автора (Московский нефтяной институт), позволили разработать приборы, при помощи которых можно было определить до 10 —10 % (0,1—1 часть на миллион) углеводородных газов в воздухе или ином неуглеводородном газе. Эти приборы были основаны на химической очистке и вымораживании углеводородов с последующим их сжиганием. Разделительная способность приборов для углеводородных смесей была невелика, поэтому в дальнейших работах были применены адсорбционно-десорб-ционные хроматографические методы с получением кривых разделения в результате последовательного выделения отдельных компонентов или фракций [47, 81 ]. На рис. 103 в качестве примера показана кривая десорбции с поверхности стекла около 1 нмм газовой смеси. Компоненты — закись азота, этан, пропан, бутан — идентифицировали по времени их выхода из сорбционной трубки. Таким путем еще в 1937 — 1938 гг. было открыто широкое распространение в подпочвенном воздухе закиси азота (в концентрациях 10 —10 %). Приблизительно такие же фоновые концентрации наблюдались и для метана. [c.298]

    Одним из весьма важных разделов работы предприятий химической промышленности, особенно тех, которые связаны с переработкой газа и нефти, является контроль за разделением газовых и жидких смесей органических веш еств и получением чистых компонентов, а также разработка новых способов разделения смесей. Большую роль в этом играют хроматографические методы анализа разделения веществ. [c.3]

    Хроматографический метод, широко применяемый в последнее время в самых различных областях химии и технологии, находит применение и при разделении нефтей и нефтепродуктов. Эти сложные смеси хроматографическим методом разделяются частью на индивидуальные компоненты (газы и низкокипящие), частью на смеси компонентов, близких по их адсорбционным свойствам насыщенные углеводороды, олефины, ароматические углеводороды, спутники углеводородов, содерн ащие серу, азот и кислород. Эти смеси в свою очередь могут быть подвергнуты дальнейшему разделению. В ряде случаев адсорбционным методом можно выделить индивидуальные углеводороды и их спутники и очистить их от примесей. [c.35]

    Различают химические и физичест ие методы разделения компонентов нефти и газа. Химические методы основаны на неодинаковой реакционной способности разделяемых компонентов, а физические — на различии концентраций в сосуществующих равновесных фазах (табл. 5.1). [c.64]

    Применение газоадсорбционной хроматографии (ГАХ) для разделения неуглеводородных соединений, как правило, затруднено из-за высокой адсорбируемости ГАС и необходимости использования недбнустимо больших температур для их десорбции. В связи с зтим в анализе компонентов нефти наиболее часто используются методы газо-жидкостной хроматографии (ГЖХ). Благодаря выпуску обширного лабора стационарных фаз, созданию высокочувствительных универсальных и специфических селективных детекторов [163], легкости варьирования условий проведения процесса эти методы позволяют четко разделять соединения различной химической природы. При этом используются самые малые различия в их свойствах, даже обусловленные оптической изомерией [164, 165]. Подбирая соответствующие стационарные фазы в газохроматографических колонках, можно реализовать любые принципы удерживания (сорбции). [c.21]

    Развитие техники современных физико-химических методов разделения и анализа сложных смессш позволило перейти от определения элементного состава нефтей и выделения отдельных фракций к исследованиям группового, а в последнее время и индивидуального состава нефтяных фракц1Й. Стало возможным изучение индивидуального состава газа и бензиновых фракций (до Сю), проведено групповое разделение и частичная идентификация компонентов керосиновых и газойлевых фракций (до jo)- В высокомолекулярных фракциях (от С21 и выще) пока удалось определить лишь отдельные индивидуальные соэдинения групповое разделение этих фракций, включающих различные гибридные структуры, является также достаточно сложной и не вполне решенной задачей. [c.64]

    Несомненный интерес представляет исследование М. А. Капе-люшникова [4], показавшего, что нефть при определенном критическом давлении можно перевести в газовое ( надкритическое ) состояние даже при комнатной температуре. Особенно благоприятные условия для перевода нефти в надкритическое состояние создаются в системах нефть—этилен, нефть—смесь низких гомологов метана (этан, пропан, бутан). Не переходят в критическое газовое состояние лишь наиболее высокомолекулярные компоненты — асфальтены и частично высокомолекулярные смолы. Снижение критического давления в системе нефть—газы или введение в эту систему некоторого количества метана сопровождается выпадением наиболее высокомолекулярной части нефти. В этих условиях фракционирование нефти идет в обратном, по сравнению с обычной перегонкой, направлении сначала выпадает наиболее тяжелая часть — асфальтены, затем смолы, высокомолекулярные углеводороды п т. д. Так как легкая часть нефтп вызывает резкое повышение значений критического давления, то лучше подвергать холодной перегонке — ретроградной конденсации — нефть, освобожденную от легколетучих компонентов. Эффективность метода ретроградной конденсации иллюстрируется данными, приведенными в табл. 78 [5]. При разделении отбензиненной ромашкинской нефти, содержащей 14,4% смол и 4,1% асфа.чьтенов, при 100° было получено 75% дистиллята, совсем не содержащего асфальтенов, и лишь 3,5% смол. 75% всех асфальтенов, содержащихся в отбензиненной нефти, было сконцентрировано в первых двух фракциях, составляющих 15% от исходного сырья. В настоящее [c.245]

    Широкие возможности метода непрерывной адсорбции позволяют хгспользовать ого в тех случаях, когда применение других способов разделения практически не целесообразно, а также и вместо существующих промышленных способов. В первую очередь это относится к применению нроцесса для извлечения целевых компонентов из газов, содержащих их в небольших количествах, как, наиример, извлечение углеводородов и Сз из отходящих газов производства СК (метановодородная фракция, неабсорбировапный газ, образующийся при производстве дивинила), из коксового и сланцевого газов разделение так называемого попутного газа добычи и стабилизации нефти и др. [c.218]

    Н. Е. Подклетновым был предложен метод ускоренного микроанализа нефти [107]. Согласно этому методу анализ бензино-лигроиновой фракции осуществляется с применением газо-жидкостной хроматографии. Во фракции, выкипающей в интервале температур 50—200° С, Н. Е. Подклетнову с сотрудниками удалось определить 170 индивидуальных углеводородов и количественно охарактеризовать около 60 групп с узким углеводородным составом. Температурные пределы узких фракций (50—100°, 100—150°, 150—175°, 175—200° С) были выбраны в результате специального исследования, проведенного с контролем состава выделенных фракций с помощью спектра комбинационного рассеяния. Для ректификации малых количеств исходной пробы нефти использовалась микроректификационная колонка. Количественное разделение 1—2 мл анализированной фракции на метано-нафтеновую и ароматическую части проводилось методом адсорбционной жидкостной хроматографии. Разделение на индивидуальные компоненты полученных групп углеводородов проводилось на колонках (/=16 м, с1 = 4 мм), заполненных огнеупорным кирпичом, на который в качестве неподвижной жидкой фазы нанесен (20% вес.) полиметилфенилсилоксан (ПФМС-4). Отработка оптимальных режимов разделения была проведена на модельных смесях. На рис. 23 приведена хроматограмма разделения нефти месторождения Восточное Эхаби. [c.79]

    Гиперсорбция. В нефтяной промышленности для разделения газов пиролиза нефти находит применение метод непрерывной адсорбции в движущемся слое адсорбента. Этот метод, названный гиперсорбциен. отличается более высокой производительно стыо установок по сравнению с установка ми периодического действия, работающими с неподвижным слоем адсорбента, а также более высокой степенью разделения газовых смесей на составляющие их компоненты. [c.534]

chem21.info

ТЕМА 4. НЕФТЬ КАК МНОГОКОМПОНЕНТНАЯ — Мегаобучалка

СИСТЕМА

 

Аннотация

Изучив настоящий раздел, студент ознакомится с основными методами разделения нефти, методами исследования химического состава нефтяных фракций и др. Полученные знания помогут студенту в освоении последующих разделов настоящей дисциплины.

Нефть представляет собой многокомпонентную систему, включающую углеводороды, гетероатомные соединения и минеральные примеси. Как для анализа, так и для переработки нефти используют различные методы ее разделения.

Классификация методов разделения. Для выделения различных групп соединений применяют химические и физические методы разделения.

Химические методы разделения основаны на различии реакционной способности углеводородов и гетероатомных соединений.

Физические (физико-химические) методы разделения основаны различной растворимости компонентов нефти в равновесных фазах. К этим методам относятся процессы диффузии через мембраны, перегонка и ректификация, возгонка, термическая диффузия, кристаллизация и др.

Перегонка и ректификация. Перегонка является одним из старейших методов разделения нефти. Методом перегонки при атмосферном давлении определяют фракционный состав нефти, выкипающей до 300оС. Отбор фракций выше 300оС при атмосферном давлении обычно не производят из-за возможности термического разложения нефти. Разгонку нефти в лаборатории производят на унифицированной установке АРН-2. При атмосферном давлении отбирают фракции н.к.-60, 60-95, 95-122, 122-150, 150-200оС. При пониженном давлении 666.5-133.3 Па (5-1 мм.рт.ст.) отгоняют фракции 200-250, 250-300 и 300-350оС. Для пересчета температур кипения фракций отобранных в вакууме используют специальные номограммы.

В промышленности для четкого отбора фракций используют метод ректификации. Ректификационные колонны, в зависимости от назначения могут иметь до 150 тарелок.

Для разделения нефтяных фракций на группы соединений используется азеотропная и экстрактивная ректификация, абсорбция и экстракция.

Кристаллизация. Метод кристаллизации применяют для выделения из нефтяных фракций индивидуальных углеводородов или групп углеводородов. Этот метод используют для разделения п- и м-ксилола, антрацена и фенантрена и др.

Нефтяные эмульсии. На нефтеперерабатывающие предприятия поступает товарная нефть (нефтесмесь), содержащая воду, минеральные соли, кислые компоненты, сероводород и др. Удаление вредных примесей нефти является сложной задачей ввиду образования водно-нефтяных эмульсий.

Эмульсии представляют собой дисперсные системы из двух взаимно мало- или нерастворимых жидкостей, в которой одна диспергирована в другой в виде мельчайших капель (глобул). Жидкость, в которой распределены глобулы, называют дисперсионной средой, а диспергированную жидкость – дисперсной фазой.

Нефтяные эмульсии бывают двух типов: нефть в воде и вода в нефти. Эмульсии возникают ввиду действия силы поверхностного натяжения, которая сопротивляется увеличению поверхности жидкости.

Вещества, которые способствуют образованию и стабилизации эмульсий, называют эмульгаторами, а вещества, разрушающие поверхностную пленку эмульсий – деэмульгаторами.

Прежде чем оправить нефть на установку атмосферной разгонки (АТ атмосферная трубчатка) ее обессоливают и обезвоживают на установке электрообессоливания (ЭЛОУ). В сырую нефть добавляют содово-щелочной раствор (для нейтрализации кислых компонентов, в том числе сероводорода) и деэмульгатор, затем нагревают в теплообменниках до оптимальной температуры, смешивают в инжекторном смесителе с промывной водой и подают в электродегидраторы, работающие последовательно. В электродегираторах под действием деэмульгатора и переменного электрического поля эмульсия нефти с водой разрушается, при этом большая часть солей удаляется вместе с водой.

Сырая нефть содержит около 1% воды и до 300 мг/л минеральных солей. Очищенная нефть содержит менее 0.1% воды и менее 5 мг/л минеральных солей.

Методы исследования состава нефти и нефтепродуктов.Для исследования состава нефти используют химические и физико-химические методы анализа: элементный, детальный химический анализ (индивидуальный), и структурно-групповой

В последние годы особенно интенсивно развиваются физико-химические методы: спектроскопия ядерного магнитного резонанса, ультрафиолетовая и ИК-Фурье спектроскопия, хроматография, хромато-масс-спектрометрия, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой и др (см. разд. тема 3)..

Ультрафиолетовая спектроскопия. УФ – спектры (электронные спектры) спектры поглощения молекул возникают в результате переходов электронов в возбужденное состояние и наблюдаются в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях. При поглощении такой энергии одновременно происходит изменение в колебательных и вращательных состояниях, вследствие чего электронные спектры состоят из широких полос. Весь УФ - спектр делят на ближний с длиной волны 400-300 нм, примыкающий к видимой области (400-800 нм), дальний УФ (300-200 нм) и вакуумный (200-50 нм, 1 нанометр=10-9м = 10Å).

Не участвующие в образовании химических связей электроны неподеленных пар (например, 2s2 у азота) образуют несвязывающие n-орбитали. Энергия неподеленной пары электронов в молекуле равна её энергии в изолированном атоме. Несвязываюшие n-орбитали локализованы на отдельных атомах, а s и p- орбитали обычно распространяются на два или более атома в молекуле.

Уровень n несвязывающей орбитали расположен выше уровней связывающих s и p-орбиталей. В основном состоянии s, p и n орбитали обычно заняты электронами, а s* и p*-орбитали свободны. Поглощение света происходит в результате переходов с занятых орбиталей на свободные. Наибольшей энергии требует s→s* переход, характерный для насыщенных молекул и соответствующих поглощению в вакуумном УФ (l<200 нм). Переходы p→p* происходят в молекулах с сопряженными связями и в ароматических молекулах. Они связаны с поглощением в видимой области или ближнем УФ. Переходы n→s* и n→p* происходят в молекулах, содержащих гетероатомы (N, O, S и т.п.).

Практическое применение в органической химии нашли электронные спектры поглощения в области от 195 до 1000 нм.

Для алифатических соединений характерны s→s* переходы (120-140 нм), и n→s* переходы (180-260 нм для спиртов и галогеналкилов).

Для непредельных соединений характерны p→p* переходы (165 -200 нм). Более подробная информация об электронных спектрах поглощения органических соединений приведена в использованной литературе.

УФ- спектроскопия широко применяется для количественного определения ароматических соединений как самостоятельно, так и в качестве УФ- датчика в жидкостной хроматографии.

Инфракрасная спектроскопия. Одним из широко распространенных методов анализа является ИК – спектроскопия. ИК-спектроскопия является наиболее гибким и практичным методом. Это объясняется прежде всего тем, что по ИК- спектрам можно быстро проанализировать вещество в любом агрегатном состоянии. Кроме того, при помощи ИК- спектроскопии можно проанализировать микроколичество вещества.

Физическая природа ИК- спектров поглощения обусловлена переходами между двумя колебательными уровнями молекулы, находящейся в основном электронном состоянии.

Если в такой атомной группировке силовые постоянные связи или массы сильно отличаются от параметров остальной части молекулы, то колебания наблюдаются в узком интервале частот и проявляются в спектрах всех соединений, содержащих эту группировку. Число полос в спектре. Нелинейная молекула содержащая N атомов имеет 3N–6 основных (фундаментальных) колебаний (линейная молекула имеет 3N–5 колебаний). Образование полос поглощения в ИК- спектрах обусловлено либо в результате колебательных движений ядер в молекулах, либо в результате вращения молекул. На практике используются обычно колебательные спектры. Колебания атомов могут быть направлены вдоль валентной связи между атомами молекулы, в этом случае они называются валентными. Различают симметричные валентные колебания, в которых атомы колеблются в одинаковых направлениях, и ассиметричные валентные колебания, в которых атомы в молекулах колеблются в противоположных направлениях.

Среди этих колебаний можно выделить колебания групп атомов, которые слабо связаны с колебаниями атомов остальной части молекулы. Полосы поглощения, обусловленные такими колебаниями называются характеристическими полосами. Они наблюдаются, как правило, в спектрах всех молекул, в которых имеются данные группы атомов, т.е. химические группы поглощают электромагнитные колебания в узком интервале частот. К таким группам относятся, например, колебания групп: CH, Ch3, Ch4, O–H, N–H, Nh3, C=C, C=O, NO2 и др. Так, например, в спектрах всех насыщенных углеводородов наблюдаются полосы поглощения 2960 и 2870 см–1. Первая полоса обусловлена ассиметричными валентными колебаниями связи C–H в метильной группе Ch4, вторая – симметричными валентными колебаниями связи C–H этой же группы.

При исследовании органических соединений обычно используют поглощение инфракрасного излучения в области 2-50 мкм (5000-200см-1).

Для получения ИК - спектров используются оптические приборы, в которых применяются тепловые источники и приемники излучения, а материалом призм служат галоидные соли (LiF, KCl, NaCl, CaF2). В современных приборах солевая оптика заменена дифракционными решетками.

При записи ИК - спектров поглощения параметром длины волны являются микроны (мкм) или волновые числа в обратных сантиметрах (см-1). Интенсивность выражается в процентах пропускания или поглощения и лишь в некоторых случаях в оптической плотности.

В ИК - спектрах каждой функциональной группе органической молекулы соответствует определенный набор полос поглощения, которые хорошо изучены и приведены в соответствующих справочниках.

Инфракрасный спектр органического вещества представляет собой суммарный спектр, в котором происходит наложение полос поглощения различных функциональных групп.

Инфракрасные спектры используются при определении функциональных групп в нефтяных фракциях и установления строения органических соединений. Для обнаружения функциональной группы следует использовать совокупность всех характеристических полос поглощения этой группы.

Ядерный магнитный резонанс. Ядерный магнитный резонанс стал широко применяться в органической химии с середины пятидесятых годов. В настоящее время он широко применяется для исследования структуры органических соединений наряду с методами оптической спектроскопии.

Изменение энергии связано с магнитными свойствами ядер. Каждое ядро характеризуется спиновым квантовым числом I: 0, ½, 1, 3/2, 2 ….. Для ядер 1H, 19F, 13C, 31P I = ½. Ядра имеющие спин равный 0, имеют одно энергетическое состояние и не являются объектами ЯМР. Ядро со спином I, помещенное в магнитном поле может находиться в (2I+1) состояниях.

Ядра 1H, 19F, 13C, 31P со спином I = ½ во внешнем магнитном поле Н0 будут находиться в двух энергетических состояниях(2х1/2+1), соответствующим ориентации их магнитного момента μ параллельно приложенному полю (магнитное квантовое число m = +1/2) и антипараллельно (магнитное квантовое число m = -1/2).

Для наблюдения ЯМР необходимо поместить ядро в сильное однородное магнитное поле Н0 и подействовать излучением (переменным магнитным полем Н1 направленным перпендикулярно к Н0) с частотой ν, удовлетворяющей условиям ядерного магнитного резонанса. В этих условиях будут происходить переходы с одного ядерного энергетического уровня на другой.

При одной и той же напряженности магнитного поля Н0 резонансная частота ν зависит от величины магнитного момента ядра. Характеристика магнитных ядер представлена в таб. 2. Спектры ЯМР органических соединений характеризуются химическими сдвигами и константами спин-спинового взаимодействия.

Таблица 2 -Характеристика магнитных ядер

Изотоп Естественное содержание, % Магнитный момент, μ Частота ν, Мгц в поле 10000 гс  
99.98 2.79270 42.577
13С 1.10 0.702216 10.705
19F 2.62730 40.055
31Р 1.13050 17.235

Химический сдвиг. Не смотря на то, что по основному уравнению ЯМР все протоны должны иметь одинаковую резонансную частоту, в действительности этого не происходит. Это обусловлено диамагнитным экранированием ядра окружающими электронами, которые под действием приложенного магнитного поля Н0 индуцируют собственные магнитные поля, уменьшающие Н0

Расстояние между резонансными сигналами различных протонов называется химическим сдвигом. Абсолютное значение химического сдвига определить невозможно, поэтому химический сдвиг измеряется по отношению к сигналу эталонного вещества. В настоящее время в качестве эталонного вещества используется тетраметилсилан (ТМС).

Расстояние между сигналами протонов образца зависят от напряженности магнитного поля Н0 (или частоты ν). Поэтому химический сдвиг измеряется в относительных единицам – миллионных долях.

Ниже приведены химические сдвиги различных типов протонов табл. 3.

 

Таблица 3 -Химические сдвиги протонов

 

Тип протонов δ хим.сдвиг, м.д.
Алифатические и алициклические 0-2.0
Ацетиленовые 2.0-3.0
Алифатические α-замещенные 1.5-5.0
Олефиновые 4.5-7.6
Ароматические и гетероароматические 6.0-9.0
Альдегидные 9.0-10

Спин-спиновое взаимодействие. Если в молекуле имеется система двух неэквивалентных протонов (имеющих разные химические сдвиги) На и Нв информация о состоянии протона На передается через валентные электроны протону Нв и наоборот. То есть каждый протон находится под влиянием двух локальных полей: одно уменьшает влияние, а другое его увеличивает на то же значение. Поэтому вместо одного сигнала у протона Нв будет два сигнала, аналогично и у протона На. В общем случае, когда протон (или группа эквивалентных протонов) взаимодействует с n другими эквивалентными протонами, то сигнал первого протона содержит n+1 компонент. Распределение интенсивности линий в мультиплете определяется коэффициентами разложения бинома степени n:(a + b)n.

Хроматографический анализ и хромато-масс-спектро-метрия.

megaobuchalka.ru

Раздел 2. Методы выделения, разделения и определения состава нефтяных компонентов

Лекция. Методы выделения и разделения углеводородных компонентов: перегонка и ректификация, адсорбционная хроматография, термодиффузия, диффузия через мембраны, кристаллизация, комплексообразование. Методы выделения и разделения неуглеводородных компонентов: экологические и технологические аспекты выделения, выделение смолисто-асфальтеновых веществ, разделение смолисто-асфальтеновых веществ. Хроматографические методы анализа. Виды хроматографии: газожидкостная, жидкостно-жидкостная, газо-адсорбционная, жидкостно-адсорбционная. Теоретические основы метода газовой хроматографии. Принципиальное устройство газожидкостного хроматографа. Назначение и принцип действия хроматографических колонок, детектора (по теплопроводности), регистратора. Качественный и количественный анализ смеси компонентов методом газо-жидкостной хроматографии: характеристические параметры хроматографического пика, метод абсолютной калибровки и метод внутренней нормализации. Разделение нефтяных фракций методом жидкостно-адсорбционной хроматографии. Анализ состава алканов, ароматических углеводородов и других компонентов нефти. Высокоэффективная жидкостная хроматография в исследовании группового состава нефтей. Типовая схема исследования нефти.

Лабораторная работа 1.

Определение фракционного состава нефти (конденсата, дизельного топлива) при атмосферном давлении на автоматическом анализаторе.

Раздел 3. Основные физико-химические и товарно-технические свойства нефти и методы их определения

Лекция. Плотность. Определение. Диапазон плотностей нефти. Зависимость плотности нефти от химической природы входящих в нее веществ, фракционного состава, количества смолисто-асфальтеновых веществ, растворенных газов. Расчет плотности нефти при изменениях температуры, давления. Относительная плотность нефти. Стандартные методы определения плотности: ареометрический, пикнометрический, с помощью лабораторного цифрового измерителя плотности жидкостей. Плотность дегазированной нефти.

Молекулярная масса. Понятие о молекулярной массе «средней» молекулы. Формула Воинова для расчета молекулярной массы бензиновых фракций по температурам кипения. Аддитивность молекулярной массы нефти. Криоскопический метод определения молекулярной массы нефтяных фракций.

Вязкость. Динамическая и кинематическая вязкость нефти. Физический смысл. Размерности. Зависимость вязкости от температуры, химического состава, химической структуры (степени разветвленности, длины бокового алифатического заместителя, количества циклов в молекуле и др.), молекулярной массы и температуры кипения углеводородов нефти, количества растворенного газа, содержания и состояния смолисто-асфальтеновых веществ, содержания и состояния высокомолекулярных парафиновых углеводородов. Неаддитивность вязкости нефти. Экспериментальные методы определения вязкости различных нефтей, маловязких, вязких и высоковязких, с помощью вискозиметра (кинематическая), калиброванного отверстия (условная), ротационного вискозиметра (динамическая), соответственно. Расчет вязкости нефти: формула Вальтера, формула Филонова и др.

Поверхностное натяжение. Особенности поверхностного слоя на границе раздела фаз. Физический смысл. Размерность. Зависимость от температуры, давления, класса углеводорода, полярности вещества. Межфазное поверхностное натяжение. Экспериментальные методы измерения величины межфазного поверхностного натяжения.

Давление насыщенных паров (ДНП). Практическое значение. Экспериментальные методы определения.

Температура застывания. Влияние химического состава нефти на температуру застывания. Практическое значение температуры застывания. Экспериментальные методы определения.

Температура вспышки, воспламенения и самовоспламенения. Практическое значение. Экспериментальные методы определения.

Лабораторная работа 2.

Определение плотности нефти ареометром.

Лабораторная работа 3.

Определение плотности нефти вибрационным плотномером.

Лабораторная работа 4.

Определение вязкости нефти с помощью вискозиметра.

studfiles.net

Исследование химического состава нефти Методы разделения компонентов нефти

из "Химия нефти и газа"

Компонентный состав удается в настоящее время установить только при детальном исследовании газов и легких бензиновых фракций. [c.114] Ввиду сложности химического состава нефти для разделения ее на более или менее однородные группы и фракции применяются самые разнообразные методы перегонка и ректификация, адсорбция-десорбция, экстракция, кристаллизация, получение твердых комплексных соединений и некоторые другие. [c.114] Ниже дается общая характеристика способов разделения. [c.115] Эффективность лабораторных колонок принято оценивать числом теоретических тарелок в рабочих условиях (ЧТТ). В зависимости от состава перегоняемых смесей на практике используются колонки с ЧТТ от 20 до 150 и выше. Так, например, подсчитано, что для получения 40% дистиллата от загрузки с содержанием в нем 95% низкокипящего компонента для смеси гептан — толуол с разницей температур кипения (АТк), равной 12,4° С, необходима колонка, эквивалентная только 10 теоретическим тарелкам, а для смеси гептан — изооктан с АГк, равной 0,8° С, уже —150 теоретическим. [c.116] Лабораторные ректификационные установки применяются для самых различных целей. На них можно разгонять при низких температурах с помощью жидкого азота или твердой углекислоты смеси газообразных углеводородов. При атмосферном давлении ректифицируются смеси, выкипающие в интервале 30—200° С. И, наконец, под вакуумом разгоняют на узкие фракции высоко-кипящие погоны нефти. [c.116] Адсорбционные методы. Метод адсорбции-десорбции в последние 15—20 лет стал наряду с ректификацией доминирующим приемом при исследовании состава нефти и ее отдельных узких и широких фракций. Сущность метода заключается в том, что отдельные компоненты смеси могут избирательно последовательно и с различной энергией сорбироваться на том или ином сорбенте и таким путем отделяться от общей смеси. В дальнейшем при десорбции, осуществляемой тем или иным путем, эти компоненты выделяются в неизменном состоянии в виде отдельных фракций и могут исследоваться раздельно. Очевидно, что десорбция происходит в порядке, обратном адсорбции. Легче всего удаляются с поверхности адсорбента компоненты, обладающие наименьшей адсорбционной способностью. В наиболее простом варианте этот метод применяется уже давно при анализе нефтей, различных нефтяных остатков и масел на содержание нейтральных смол (см. стр. 61). При групповом химическом анализе бензинов и лигроинов Тарасов еще в 1926 г. показал, что фильтрование пробы через силикагель позволяет полностью отделять ароматические углеводороды от смеси алканов и цикланов. Современные адсорбционные приемы исследования и разделения базируются на хроматографическом методе, предложенном еще в 1903 г. русским ботаником Цветом. [c.118] Хроматермография — отличается от газо-адсорбционной хроматографии тем, что десорбция проводится при постепенно повышающейся температуре. Этим методом удается отделить от газовой смеси минимальные количества примесей. [c.119] Жидкостная адсорбционная хроматография — метод разделения жидких смесей с применением твердых адсорбентов, чаще всего различных марок силикагеля. По типу десорбция делится, в свою очередь, на вытеснительную и элюентную. Разделение проводят в колонках различной конструкции, в которых находится адсорбент. Исследуемую жидкость вводят в колонку. Вязкие продукты предварительно растворяют в пентане или другом растворителе. Для ускорения прохождения по колонке пробы и десорбентов применяют давление инертного газа. В процессе адсорбции выделяется тепло. Под влиянием этого тепла и каталитического воздействия самого адсорбента возможно развитие таких химических реакций с адсорбированными веществами, как окисление и полимеризация. Во избежание этого колонку следует охлаждать. [c.119] При вытеснительной хроматографии десорбция осуществляется путем промывки адсорбционной колонны каким-либо органическим растворителем, адсорбционная опособность которого значительно выше, чем у любого компонента исследуемой смеси. В качестве таких вытеснителей применяют спирты, кетоны, эфиры, хлорорга-нические растворители, бензол, толуол и др. Возможно и последовательное применение различных десорбентов, особенно при хроматографировании высокомолекулярных продуктов. Так ка проявитель (вытеснитель) обладает большой адсорбционной способностью, то он вытесняет с поверхности адсорбента последовательно все компоненты исследуемой смеси в порядке, обратном их энергии адсорбции. [c.119] Жидкостная адсорбционная хроматография широко применяется при исследовании состава бензинов, керосинов, газойлей, а также масел и других высокомолекулярных погонов нефти. Для углеводородных смесей близкого молекулярного веса этот метод применим и для количественного группового анализа. [c.120] Экстракционные методы. На применение селективных растворителей для разделения смолистых веществ и для выделения ароматических углеводородов уже указывалось выше. При исследовании высокомолекулярных погонов нефти большую пользу приносит метод дробной экстракции. Сущность его заключается в том, что в одном и том же растворителе, например в ацетоне или жидком пропане, при разной температуре растворяются вещества с различной критической температурой растворения. Следовательно, если осуществлять дробную экстракцию, т. е. отбирать экстракты последовательно при разных температурах, начиная с низких и кончая оптимальной для данного растворителя, то после отгонки растворителя можно получить ряд фракций. В каждой из отобранных фракций сконцентрируются вещества с близкими критическими температурами растворения. Очевидно, что таким путем будут сгруппированы вещества более или менеё одинакового строения и их будет легче исследовать другими методами. Известно, что Россини с сотрудниками, комбинируя разгонку под вакуумом и дробную экстракцию ацетоном, разделил один образец масла на 600 узких фракций. Каждая такая фракция практически состояла из молекул очень близкого молекулярного веса и строения. [c.122] При исследовании парафинов и церезинов применяется дробная кристаллизация. При дробной кристаллизации из одной и той же порции исследуемого твердого нефтепродукта отбираются фильтрованием фракции при постепенно понижающейся температуре (через 10°С). Этим методом группируются твердые углеводороды с близкими температурами плавления. [c.123] Образование комплексов с мочевиной. Мочевина [С0(ЫН2)г], или карбамид, обладает интересной способностью образовывать твердые молекулярные соединения с алканами (и их производными) нормального строения. Это было открыто в 1940 г. Бенге-ном. При образовании комплекса мочевина кристаллизуется в виде гексагональной призмы с диаметром внутреннего канала 5—6 А. При смешении мочевины или метанольного раствора с продуктами, содержащими нормальные алканы, молекулы последних благодаря своим малым поперечным размерам внедряются в эти каналы. Этот процесс несколько напоминает адсорбцию на молекулярных ситах, поры которых имеют аналогичные размеры. Образующиеся кристаллические соединения получили название комплексов включения или аддуктов . Аддукты нормальных алканов с мочевиной легко разлагаются при обработке водой, избытком растворителя и при нагревании. Следовательно, мочевина может быть регенерирована, а алканы выделяются в чистом виде. Этот способ отделения нормальных алканов в настоящее время широко используется как в целях анализа, так и при промышленной депарафинизации средних фракций нефти. [c.123]

Вернуться к основной статье

chem21.info


Смотрите также