Химические методы разделения

Химические методы разделения и идентификации компонентов нефти и газа в значительной степени утратили свое значение с развитием хроматографии и других физических и физико-химических методов. Однако в ряде специфических случаев химические методы необходимы для полного разделения нефти, особенно для выделения гетероатомных соединений и непредельных углеводородов.
Химические методы разделения основаны на различной реакционной способности компонентов в реакциях гидрирования, дегидрирования, сульфирования, изомеризации, галогенирования и т. д. Так, реакция каталитического гидрирования имеет аналитическое значение для гетероатомных соединений, которые переводят таким образом в сравнительно легко анализируемые углеводороды. Комбинирование реакции дегидрирования циклоалканов до аренов со скелетной изомеризацией пятичленных циклоалканов, которая протекает с расширением цикла, позволило дать полную характеристику различных типов циклоалканов в нефтяных фракциях.
Очистка изопрена и бутадиена от алкинов может быть осуществлена селективным гидрированием последних. Для удаления непредельных и ароматических углеводородов из смесей с насыщенными углеводородами можно использовать реакцию, сульфирования.
На различии в скоростях сульфирования и гидролиза образующихся сульфокислот основан также метод разделения изомеров ксилола и этилбензол.а. Скорость сульфирования м-ксилола больше, чем других изомеров, вследствие согласованного ориентирующего влияния метильных групп в его молекуле. Скорость гидролиза м-ксилолсульфокислоты также наибольшая. Применяя ступенчатое сульфирование и ступенчатый гидролиз образующихся сульфокислот (постепенно повышая температуру и концентрацию серной кислоты), можно выделить сначала м-ксилол, а затем последовательно разделить остальные изомеры.
Для выделения алкадиеиов из смесей с алкенами и насы-щенными углеводородами можно использовать хемосорбциоиные методы, основанные на образовании комплексов с различной стабильностью между непредельными углеводородами и солями металлов переходной валентности, в частности солями меди(1) и серебра.
Интересны также микробиологические методы разделения углеводородов, в частности депарафинизация газойлевых фракций. Микроорганизмы используют в качестве питательной среды н-алкаиы, в результате получаются синтетический белок и депарафинизироваиный газойль. Предложен также микробиологический метод обессеривания нефти. Под действием некоторых микроорганизмов серосодержащие соединения превращаются в водорастворимые продукты, легко удаляемые из нефти.

Методы исследований.Для оценки качества нефти с целью правильного выбора наиболее рациональной схемы ее переработки применяют комплекс методов (физические, химические, физико-химические и специальные), реализуемых по различным программам. В СССР принята (1980) так называемая Е д и н а я у н и ф и ц и р. п р о г р а м м а исследований, предусматривающая последовательное определение общих характеристик сырой нефти, ее фракционного и химического состава, а также товарных свойств отдельных фракций.

К общим характеристикам нефть, определяемым по стандартным методикам, относят плотность, вязкость, температуру застывания и иные физ.-хим. показатели, состав растворенных газов и количеств. содержание смол, смолисто-асфальтеновых веществ и твердых парафинов (табл. 2 и 3).

Основной принцип последующего исследования нефти сводится к комбинированию методов ее разделения на компоненты с постепенным упрощением состава отдельных фракций, которые затем анализируют разнообразными физико-химическими методами. Наиболее распространенные методы определения первичного фракционного состава нефти - различные виды дистилляции (перегонки) и ректификации. По результатам отбора узких „(выкипают в пределах 10-20°С) и широких (50-100°С) фракций строят т. наз. кривые истинных температур кипения (ИТК) нефть, устанавливают потенц. содержание в них отдельных фракций, нефтепродуктов или их компонентов (бензиновых, керосино-газойлевых, дизельных, масляных дистиллятов, а также мазутов и гудронов), углеводородный состав, др. физ.-хим. и товарные характеристики. Дистилляцию проводят (до 450 °С и выше) на стандартных перегонных аппаратах, снабженных ректификационными колонками (погоноразделительная способность соответствует 20-22 теоретическим тарелкам). Отбор фракций, выкипающих до 200 °С, осуществляется при атм. давлении, до 320 °С-при 1,33 кПа, выше 320 °С- при 0,133 кПа. Остаток перегоняют в колбе с цилиндрическим кубом при давлении около 0,03 кПа, что позволяет отбирать фракции, выкипающие до 540-580 °С.

Выделенные в результате дистилляции фракции подвергают дальнейшему разделению на компоненты, после чего различными методами устанавливают их содержание и определяют свойства. В соответствии со способами выражения состава нефти и ее фракций различают групповой, структурно-групповой, индивидуальный и элементный анализ. При групповом анализе определяют отдельно содержание парафиновых, нафтеновых, ароматических и смешанных углеводородов (табл. 4-6). При структурно-групповом анализе углеводородный состав нефтяных фракции выражают в виде среднего относительного содержания в них ароматических, нафтеновых и других циклических структур, а также парафиновых цепей и иных структурных элементов; кроме того, рассчитывают относит. количество углерода в парафинах, нафтенах и аренах. Индивидуальный углеводородный состав полностью определяется только для газовых и бензиновых фракций. При элементном анализе состав нефть или ее фракций выражают количествами (в %) С, Н, S, N, О, а также микроэлементов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Химия нефти/ под редакцией З.И.Скопяева. Л.: Химия, 1984.

2. Петров А.А. Углеводороды нефти. М: Химия, 1984.

3. Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа. Л.: Наука, 1985.

4. Пэрэушану В., Коробя М., Муска Г. Производство и использование углеводородов. M.: Мир, 1987.

5. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1988.

6. Химия нефти и газа/ под ред.В.А.Проскурякова и А.Е.Драпкина. Л.: Химия, 1989.

7. Новые процессы органического синтеза. М.: Химия, 1989.

8. Данилов А.М. Присадки и добавки. М., Химия, 1996.

9. Данилов А.М. Применение присадок в топливах для автомобилей. Химия, 2000.

10. Данилов А.М. Введение в химмотологию. М., Техника, 2003.

11. Поконова Ю. Нефть и нефтепродукты. СПб, Из-во Промис, 2003.

12. Рябов В.Д. Химия нефти и газа. М., Техника, 2004.

13. Крылов О.В. Гетерогенный катализ. М., Академкнига, 2004.

14. Каминский Э.Ф., Хавкин. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. М., Техника. 2004.

15. Журнал Всесоюзного химического общества им.Д.И.Менделеева. 1989. Т.34. №6; 2003. Т.48. №6.

16. Обзорные и оригинальные статьи в журналах “Успехи химии”, “Нефтехимия”, “Прикладная химия”, “Химическая технология” и др.

17. http://www.xumuk.ru/nomenklatura/1.html

Поиск по сайту: