A folyamatok fiziko-kémiai alapja (kölcsönhatás a töltésátadással), nekton sia
A folyamatok fiziko-kémiai alapja (kölcsönhatás a díjátadással)
A ható erők a molekulák közötti társított töltésátviteli, képződnek közötti kölcsönhatás során, az elektron-donor és egy alacsony ionizációs energia és akceptorok elektronok kapcsolatos az elektron. A donor oldószert erőssége jellemzi a lehetőséget, hogy oldják a vegyületeket az ionos és kovalens kötéseket, és okoz ionizáció az oldott anyag. Vegyületet a rezisztens donor tulajdonságai különböző szulfoxid donor kisebb erő a ketonok, a gyenge donorok közé tartoznak a nitrilek és szulfonok, a víz az átlagos donor. Végzett kísérletek az utóbbi években megállapították, hogy a fellépő erők hatására a díj átadása, gyengébb, mint korábban meghatározott, és mégis, akkor is okozhat további specifikus Van der Waals erők intermolekuláris kölcsönhatás.
A kőolaj nyersanyag összetevőinek feloldódási folyamatában a molekulák közötti kölcsönhatások valamennyi résztvevője különböző mértékben mutatkozhat az oldószerekben. A növekvő hőmérséklet mellett a hidrogénkötések és az orientációs kölcsönhatás értéke csökken, a diszperziós erők értéke a legfontosabb. A szerves és szervetlen oldószerek két csoportra oszthatók, függően a szénhidrogén oldódási képességétől. Az 1. csoport olyan oldószereket tartalmaz, amelyek normál hőmérsékleti viszonyok között általában sok tekintetben kölcsönhatásba lépnek az alapanyag folyékony alkotórészeivel; a benne lévő szilárd komponensek feloldódási folyamata a szilárd anyagok folyadékban való oldhatóságának általános elmélete alá tartozik. Ilyen oldószerek közé tartoznak a nem poláris vegyületek - csökkentett paraffin-sorozatú szénhidrogének, alacsony molekulatömegű, kis dipólus pillanatnyi folyékony vegyületek, azaz etil-éter, szén-tetraklorid, kloroform és mások.
Oldószerek. csoportjába tartozó 2-es szám a poláros szerves vegyületek, melyek nagyon magas dipólusmomentuma a fenol, az alifás ketonok, krezol, furfurol, dietilén-glikol és más. Az a képesség, a kőolaj-alapanyagot komponenseknek a oldódik ezekben az oldószerekben függ mennyiségi arány és a hőmérséklet, oldószerek különböző oldhatósága különböző komponenseinek kőolaj-alapanyagot, rendszerint az úgynevezett szelektív (szelektív) oldószerek.
A kőolaj nyersanyagok és a második csoportba tartozó oldószerek kölcsönhatásának folyamata során kis mennyiségű oldószer oldódik fel a nyersanyagokban. Mivel az oldószer térfogata a nyersanyag térfogatához képest nő, kétfázisú rendszer alakul ki: az első fázisban egy kis mennyiségű oldószert tartalmazó olajtermék, a második fázisban oldószer, amely a nyersanyag oldott komponenseinek egy részét tartalmazza. Az oldószer sokaságának későbbi növelésével az alapanyag összetevőinek oldhatósága megnövekszik, és az oldószer térfogatának jelentős növekedésével teljesen összekeveredik az alapanyaggal.
Amikor a keverék hőmérséklete az oldószer és az olaj közötti állandó arány mellett változik, általános görbét kapunk, azaz Ez mindkét csoport oldószer, és propánra épül. A görbe bal oldala a nyersanyag komponensek elkülönítését jelzi az oldatból, mivel csökken a hőmérséklete. A KTP pont megfelel az adott oldószerben lévő kőolaj nyersanyag kritikus oldódási hőmérsékletének egy adott alapanyag és oldószer arányban. E pont után egy olyan hőmérséklet-tartomány van, amelynél a nyersanyag oldhatósága az oldószerben marad. A görbe jobb oldala jellemzi a kőolaj alapanyagainak komponenseinek elválasztását a KTP2 pont fölötti hőmérsékleten, közel az oldószer kritikus állapotához. Az oldószer kritikus hőmérsékletén és a telített gőzök nyomásának megfelelő nyomáson a nyersanyag összetevőinek az oldatból való teljes elválasztása megtörténik.
A nyersanyag komponensek oldhatósága a második csoport oldószerekben a kémiai összetételük és az oldószer jellegétől függ. Változatlan körülmények között a legjobb, ha feloldjuk a nyersanyag poláris komponenseit, azaz gyanták és más nem szénhidrogén komponensek; Ebben az esetben az orientáció mellett az intermolekuláris kölcsönhatás diszperziós erői is megjelennek. A takarmány szénhidrogén komponensei nem poláris vegyületek, és poláris oldószerekben feloldódnak az oldószer molekulák konstans molekulák és a szénhidrogén molekulák által indukált dipólusok kölcsönhatásának eredményeképpen.
Amint fentebb már említettük, a semleges szénhidrogén molekulákban indukált dipólum nő az oldószer molekulák térerősségének (dipólus pillanatának) és a szénhidrogén molekulák polarizálhatóságának növekedésével, hogy képesek lesznek deformálódni külső erőterek hatására. A polarizabilitás legmagasabb értékét aromás szénhidrogének birtokolják, aminek következtében a legalacsonyabb KTP-értékkel rendelkeznek. Ezeket naftén-aromás és naf-tén szénhidrogének követik. Ennek megfelelően a poláris oldószerekben való feloldódásuk kritikus hőmérséklete megegyezik a molekulák azonos vagy hasonló szerkezetének állapotával. A legmagasabb CTE-k a paraffin-szénhidrogének, amelyek normális szerkezetűek, ami az átlagos molekuláris polarizáció legalacsonyabb értékének köszönhető.
Amellett, hogy a kémiai természete és mérete hatással van a CTE szerkezete szénhidrogén molekulák: Így, növekvő számú csengetés a saját CTE szénhidrogének csökken meredeken növekvő alkillánc hossza - növekszik. Függése CTE számának csökkenése az aromás gyűrűk a molekulák és az egyenes vonalú naftén szénhidrogének. A növekvő számú csengetés a molekulában CTE öttagú naftén szénhidrogének csökken intenzívebben mint hat tagú. Következésképpen, egy poláros oldószerben, különösen policiklusos aromás szénhidrogének gyenge felszívódását árnyékolt-alkil oldalláncot és naftén gyűrűk, mint ezek a szénhidrogének zsírsejtekben pavedenny dipólmomentum. A naftén és paraffin-szénhidrogének oldódnak poláros oldószerekben, előnyösen hatása alatt a diszperzió erők.
Amint azt fentebb már említettük, az olaj komponenseinek oldhatósága a második csoport oldószereiben az oldószer jellegétől függ. E tényezőnek a nyersanyag komponensek oldékonyságára gyakorolt hatásának értékelése során figyelembe kell venni az oldószerek két tulajdonságát és jellegét: a szelektivitás feloldódási erejét. Az oldószer feloldó erejét úgy értjük, mint annak a képességét, hogy teljesen feloldja a nyersanyag komponenseket, amelyeket kivonni kell. Az oldószer szelektivitása jellemzi annak képességét, hogy egyértelműen elválasztja az extrahálandó alapanyag egyes komponenseit. Az oldószer szelektivitása jellemzi azt a képességét, hogy a nyersanyagok egyes komponenseit másoktól egyértelműen elkülönítik. Van kapcsolat az oldószerek oldhatósága és a dipólus pillanat között: minél magasabb a molekula funkcionális csoportjának jellegéből adódó dipólus pillanat, annál nagyobb az oldhatósága. Ez azonban nem minden esetben lehetséges.
Például, a dipólusmomentum közös az ipari gyakorlatban oldószerek, mint például a furfurol és a fenol rendre 3,56 és 1,70D, míg az oldószert teljesítmény sokkal rosszabb fenol furfurol. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az oldószer ereje az oldószer is függ a szerkezet a molekulák egy szénhidrogéncsoport, amelyek meghatározása a diszperzív erők az oldószer. Így, növekvő hossza a szénhidrogéncsoportok a molekulák keton oldószerben teljesítmény növekszik, annak ellenére, hogy a dipólmomentum csökken. Oldószerek, amely molekulák az egy és ugyanazon funkcionális csoportokat tartalmaznak szénhidrogén-csoport különböző kémiai természetű, különböznek egymástól az oldódási képességeit. A szénhidrogéncsoportok, a saját képességét, hogy fokozza oldhatóságát ilyen oldószerek lehet elhelyezni a következő sorrendben: alifás> benzolgyűrű> tioféngyűrű> furángyűrű. Az oldódó képessége a második csoport oldószerek redukáljuk egyre több funkciós csoportot molekulánként, különösen, ha a funkciós csoport kialakítására képes hidrogénkötés.
Az oldószer szelektivitását a dipólus pillanat nagysága és a szénhidrogéncsoport jellege is befolyásolja. Egy állandó szénhidrogén-radikával a szelektivitás az oldószer dipólus pillanatának növelésével növekszik. Az oldószerek szelektivitására gyakorolt hatással rendelkező funkcionális csoportok a következő sorozatokban találhatók: NO2> CN> CHO> COOH> OH> NH2. A funkcionális csoport hatását különböző gyökök befolyásolhatják. Nyilvánvaló, hogy az oldószer jó szelektivitása csak a szénhidrogén-gyök és a poláros csoport bizonyos kombinációjával jellemezhető.
A kőolajtermékek tisztítására használt oldószerek gyakorlati alkalmazása során gyakran kiderül, hogy az oldószer kapacitása vagy szelektivitása nem biztosítja a szükséges tisztítási eredményeket. Például a kiválasztott oldószer nagy oldékonysága alacsony szelektivitással vagy fordítva. Ebben az esetben vegyes oldószereket vagy kis mennyiségű másik oldószert adunk a fő oldószerhez, javítva az egyik alap tulajdonságát. A feloldódási teljesítmény csökkentése érdekében a vizet leggyakrabban anti-oldószerként használják a gyakorlatban. A poláris oldószer szelektivitása azonban romlik. Például ha a Tuimazin olaj viszkózus olajpárlatot tisztít a fenol víztartalmának növekedésével, az oldhatatlan komponensek mennyisége nő, de a kapott raffinátum minősége romlik; ez a fenol feloldódási erejének és szelektivitásának egyidejű csökkenését jelzi.
Amikor a furfurolt hozzáadják vízhez, az oldódási teljesítmény is jelentősen csökken, ami kiderül, hogy a benne oldódó szénhidrogének nyersanyagából nyerhető ki:
A víz jelentős mértékben befolyásolja a ketonok oldódási képességét. Tehát 1 tömeg% -os vizet tartalmazó KTP-olaj 17 ° C-kal emelkedik. Amikor víztartalmú keton CTE maximális értéket ér el, és további víztartalmának növekedése vezet engedje el az oldatból. Bizonyos szerves vegyületek antiszolvensekként is alkalmazhatók. Például, hogy csökkentse az oldószer ereje fenolt adhatunk hozzá etanolt, glikolt stb Jó eredményeket kapunk vegyes anti-oldószer, például etanol és víz. Amikor kiválaszt egy anti-oldószert kell figyelembe venni és a szelektivitás: meg kell egyenlő vagy nagyobb a szelektivitása fő oldószer.
Az ipari gyakorlatban szerves, nem poláros oldószereket, például benzolt és toluolot széles körben alkalmaznak az oldószer kapacitás növelésére. Amikor hozzáadjuk a kén-dioxid, furfurol, fenol, keton oldószert drámai módon megnöveli a képességét, az utóbbi és csökkentett CTE, de ugyanakkor csökkent szelektivitást. A növekvő oldóképessége aceton és metil-etil-keton (MEK), hozzáadunk toluolt lehet megítélni szerint CTE a nafténes és aromás uglvodorodov izolált különböző olajok (arány oldószer: szénhidrogén = (3: 1):
Amikor ketont adunk toluolnak, a szénhidrogének oldhatósága nagyobb mértékben emelkedik az aceton oldatokban, mint a metil-etil-ketonban. Más szavakkal, a toluolt kevésbé oldható oldószerrel (aceton) tartalmazó oldószer hozzáadásával nagyobb mértékben növelik az oldódási teljesítményt.
Az összes szénhidrogén-frakciók a legalacsonyabb oldószerekben való oldhatóság tekintetében rendelkeznek lekérdezési szilárd paraffinos szénhidrogének és nafténes, aromás, naftén és aromás sorozat hosszú alkilláncot normális szerkezetét. Ha hozzáadjuk a szelektív oldószer, benzolban vagy toluolban (vagy mindkettő), lehetőség van arra, hogy válasszon egy keveréket, amelyben bizonyos hőmérsékleteken nem oldódik a szilárd szénhidrogének, olajok és feloldjuk az összes többi szénhidrogének. Például, amikor hozzáadjuk a folyékony kén-dioxid-benzol (15-20% SO2 és 75-80% benzol) elegyet oldószert teljesítmény növekszik úgy, hogy 30 ° C hőmérsékleten, hogy azt feloldja az összes szénhidrogén tartalmazott a desztillátumban, közepes viszkozitású, azzal az eltéréssel, szilárd szénhidrogének. Ahogy a szénhidrogén-gyökök hossza növekszik az oldószer-molekulákban, például ketonokban, az összes olajösszetevő oldhatósága nő. De ebben az esetben, a oldhatósága folyékony komponens gyorsabban növekszik, mint a szilárd anyag, amely lehetővé teszi a teljes oldhatósága a folyékony komponenseket alacsony hőmérsékleten alacsony oldhatósága szilárd komponenseket. Ilyen oldószerek a magasabb ketonok (metil-n-propil-keton, metil-butil-keton stb.). Nyúlással szénhidrogéncsoport keton oldószer diszperziós erők növekedését, így a hozzá toluol vagy benzol, hogy a magas-ketonok nem szükséges.
Ha egy második oldószert nem poláris oldószerhez adunk egy nem poláris oldószerhez, például cseppfolyós propánhoz, az oldószer oldó erejét ellenőrizhetjük. Tehát amikor metánt adnak propánhoz. etán és egyes alkoholok, oldhatósága csökken. A bután, a pentán, a metán, az olefinek és néhány poláros oldószer nagyobb homológjai növelik a propán oldhatóságát. Azok a adalékok, amelyek megváltoztatják a petróleum nyersanyag komponensének oldhatóságát propánban a kritikus fontosságú hőmérséklet-tartományban, a fenol, a krezol, a furfurol és más oldószerek. Ezek a vegyületek, amennyiben a propánhoz olyan mennyiségben adnak hozzá, hogy teljesen feloldódnak, növelik feloldódási erejét. Ha poláris oldószereket adnak a propánhoz olyan mennyiségben, amely nagyobb, mint amely az adott körülmények között feloldódhat, egy második folyadékfázis jelenik meg a rendszerbe bevezetett oldószer alapján. A propán ebben az esetben elsősorban a nyersanyagok hígítóanyaga, és részben elveszíti a kiszorító képességet.
Így a vegyes oldószerek használata a kőolaj nyersanyag tisztítására és elválasztására lehetővé teszi oldhatóságuk és szelektivitásuk szabályozását.