ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы 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