ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Неполярные модификаторы в процессе обезмасливания из "Твердые углеводороды нефти" Основным компонентом твердых углеводородов остатков от перегонки мазута являются нафтеновые и ароматические углеводороды с длинными боковыми цепями, содержащими от 20 до 28 атомов углерода. В связи с этим в качестве модификаторов структуры изучены индивидуальные к-алканы от эйкозана до тетракозана, соизмеримые по длине с алкановыми цепями в молекулах этих углеводородов нефти. Выделение твердых углеводородов проводилось при обезмасливании петролатума 1 сернистых нефтей и петролатума 2, полученного при переработке малосернистого сырья (табл. 3.11), как наиболее трудно разделяемых продуктов. [c.130] Концентрация н-алканов менялась в диапазоне 0,001-2,0% на петролатум. Изучение температуры ввода к-алканов показало, что наибольший эффект получен при введении этих углеводородов сразу после термообработки сырьевой суспензии. Следовательно, к-алканы влияют на кристаллизацию твердых углеводородов на стадии зародышеобразова-ния в отличие от полярных модификаторов структуры, которые адсорбируются на растущих кристаллах. [c.130] ЧИСЛОМ атомов углерода в молекуле не могут использоваться как модификаторы структуры в процессе выделения твердых углеводородов. [c.131] При введении в раствор петролатума н-алканов с четным числом атомов углерода в молекуле в начальный период охлаждения происходит раздельная кристаллизация этих модификаторов и твердых углеводородов петролатума. Последние кристаллизуются в орторомбической форме, а н-алканы при температурах ниже температуры полиморфного перехода образуют кристаллы триклинной модификации. В связи с невозможностью образования твердых растворов н-алканы с четным числом атомов, вводимые в насыщенный раствор, т.е. в систему, готовую кристаллизоваться, нарушают ее равновесие и инициируют процесс кристаллизации, образуя крупные зародыши кристаллов. На этих центрах при дальнейшем охлаждении системы происходит кристаллизация твердых углеводородов петролатумов. В результате скорость фильтрования растет, однако рост имеет место только при определенных концентрациях вводимых н-алканов, которые зависят от длины их цепи (см. рис. 3.15). [c.133] Полученные данные хорошо коррелируются с результатами исследования микроструктуры кристаллов церезинов в поляризованном свете. На рис. 3.17 на примере обезмасливания петролатума 1 в присутствии к-алкана С22Н46 показано изменение характера кристаллизации твердых углеводородов от концентрации этого модификатора. [c.136] Введение н-алкана 22 46 раствор петролатума при его обезмасливании приводит к изменению формы и размера кристаллов церезина. Наиболее крупные и компактные кристаллы, обусловливающие максимальную скорость фильтрования (см. рис. 3.15), имеет церезин, полученный в присутствии 0,005% этого н-алкана (см. рис. 3.17, а). При увеличении концентрации модификатора до 0,05% уменьшаются размеры кристаллов и увеличивается усеченность их граней (см. рис. 3.17,6), что объясняется вовлечением в состав твердой фазы компонентов с более низкой температурой плавления. Эти компоненты в основном относятся к циклическим углеводородам, которые при прочих равных условиях способствуют уменьшению размеров кристаллов и увеличению их усеченности. Поэтому скорость фильтрования суспензии при такой концентрации модификатора низкая, а содержание масла в церезине повышенное. [c.136] При увеличении концентрации модификатора до 1,0% кристаллы, хотя и увеличиваются, но не достигают максимальных размеров (см. рис. 3.17, в), а церезин содержит больше масла, чем при использовании меньшей концентрации модификатора. [c.136] Неполярные модификаторы такого типа регулируют процесс кристаллизации на стадии зародышеобразования. Нарушая равновесие системы, представляющей собой насыщенный раствор петролатума в растворителе, они инициируют процесс кристаллизации. При этом они выполняют роль затравки, формируя крупные зародыши кристаллов, на которых происходит кристаллизация твердых углеводородов петролатума. Выбор н-алкана в качестве неполярного модификатора структуры в процессе обезмасливания обусловливается химическим составом твердых углеводородов петролатума и кристаллографическим сродством их молекул с молекулами модификатора этого типа. [c.136] В связи с высокой стоимостью индивидуальных н-алканов и ограниченностью их производства в качестве неполярных модификаторов структуры твердых углеводородов при обезмасливании тех же петролатумов исследовань фракции нефтяных парафинов определенного состава, как более дешевые и доступные продукты с точки зрения промышленного производства. Выбор фракций основывался на температурах их выкипания и плавления, максимально приближенных к аналогичным показателям индивидуальных к-алканов с числом атомов углерода в цепи 20, 22 и 24. [c.137] Из парафинов, полученных при переработке сернистых и малосернистых нефтей путем карбамидной обработки и фракционной кристаллизацией, были выделены фракции твердых углеводородов, различающиеся содержанием н-алканов разной молекулярной массы (рис. 3.18). Для низкоплавких фракций (образцы 1-4) углеводородный состав определялся методом газожидкостной хроматографии, а высокоплавкие фракции (образцы 5-7), исследовались методом масс-спектрометрического анализа. В образцах 1-3 максимум на кривой распределения н-алканов с разной длиной цепи падает на углеводороды с числом атомов углерода в молекуле от 20 до 24 их содержание лежит в пределах 35-44%. В образце 4 таких углеводородов значительно меньше-20,5%. [c.137] Этот образец характеризуется повышенным содержанием низкоплавких н-алканов с числом атомов углерода в цепи ниже 20. [c.138] Основным компонентом к-алканов, содержащихся в образцах 5-7, являются углеводороды с числом атомов углерода в молекуле от 26 до 30. Количество таких углеводородов в образцах 5 и 7 составляет 89 и 77% соответственно. Образец 6 резко отличается по углеводородному составу от образцов 5 и 7. Он содержит только 7% высокоплавких углеводородов (выще С24Н50) и 5% н-алканов с числом атомов углерода в молекуле ниже 20. В образце 6 на долю н-алкана С24Н50 приходится 40%. Образцы 4, 5 и 7 нерационально использовать в качестве модификаторов структуры из-за низкого содержания в их составе н-алканов С20, С22 и С24. Образцы 1-3 и 6, характеризующиеся повышенным содержанием к-алканов с четным числом атомов С, обладают модифицирующими свойствами по отношению к кристаллам твердой фазы, выделяющейся при охлаждении растворов петролатума в процессе обезмасливания петролатумов (рис. 3.19). Однако максимум скорости фильтрования в их присутствии сдвинут в область более высоких концентраций по сравнению с индивидуальными н-алканами и лежит в интервале 0,05-1,0% для петролатума 1 и 0,1-0,5% для петролатума 2. При этих концентрациях скорость фильтрования увеличилась в 1,6-2,5 раза, т.е. находится на том же уровне, что и при использовании в этом процессе индивидуальных н-алканов с четным числом атомов углерода в молекуле. [c.138] Таким образом, показана возможность использования фракций твердых углеводородов определенного состава в качестве модификаторов структуры, позволяюших влиять на ход кристаллизации твердых углеводородов и интенсифицировать тем самым процесс обезмасливания петролатумов при одновременном повышении качества полученных церезинов [213]. [c.140] Активное воздействие фракций, обогащенных н-алканами С20, С22 и С24, как модификаторов структуры кристаллов твердых углеводородов соответствует новым взглядам на физико-химическую механику нефтей и нефтепродуктов [54]. В предложенной модели нефть и нефтяные остатки состоят из сложных структурных единиц-надмолекулярных структур, которые отличаются от неструктурированных молекул углеводородов большей молекулярной массой, наличием поверхности раздела фаз, более высокой плотностью и малой летучестью. [c.140] Возникновение надмолекулярных структур влияет на межмолекулярные взаимодействия, что вызывает существенные изменения в устойчивости нефтяных дисперсных систем. Ядра этих структур имеют сольватные оболочки, представляющие собой ориентированные молекулы жидкой фазы. Введение в дисперсию н-алканов изменяет соотношение радиусов ядер и сольватных оболочек, что и дает возможность при экстремальных соотношениях наиболее четко разделять жидкую и твердую фазы. [c.140] Вернуться к основной статье