Процесс экстракционной очистки основан на неполной растворимости части УВ в растворителе и на различии растворимости разных УВ в этих растворителях. Межмолекулярное взаимодействие в процессах экстракционной очистки сырья селективными растворителями обуславливается следующими силами:
1. Ориентационные силы – обусловлены электростатическим взаимодействием молекул, обладающих постоянным дипольным моментом т.е. молекулы ориентируются друг относительно друга.
2. Индукционные силы – одна молекула, имеющая дипольным момент воздействует на неполярную молекулу и вызывает в ней индуцированный диполь и соответственно взаимодействие молекул.
3. Дисперсные силы – мгновенное образование диполей у неполярных молекул и их взаимодействие за счет смещения электронных оболочек атомов.
4. Водородная связь – связь атома водорода одних молекул с электроотрицательными атомами других молекул.
5. Взаимодействие с переносом заряда – возникает между молекулами доноров электронов и молекулами акцепторов электронов, обладающими большим сродством к электронам.
При растворении компонентов нефтяных фракций в растворителях в той или иной мере проявляются все эти силы в зависимости от температуры процесса, свойств сырья и растворителя и их отношения.
Растворители делятся на 2 группы:
1. Растворители, при обычной температуре смешивающиеся с жидкими нефтяными компонентами сырья во всех соотношениях. Растворимость твердых УВ в этих растворителях подчиняется закономерностям растворения твердых веществ в жидких. Такими растворителями являются жидкий пропан, легкие парафиновые УВ и растворители с небольшим дипольным моментом (CCl4, этиловый эфир, хлороформ – неполярные растворители).
2. Полярные органические соединения с высоким дипольным моментом т.е. фенол, фурфурол, н метил пиролидон, крезолы, кетоны, гликоли. Эти растворители имеют ограниченную взаимную смешиваемость с жидкими нефтепродуктами и проявляют разную растворяющую способность по отношению к различным компонентам нефтяного сырья. Их называют избирательными или селективными растворителями. Обычно их плотность больше плотности нефтепродуктов.
При небольшом добавлении селективного растворителя в нефтепродукту он вначале растворяется полностью, а при дальнейшем добавлении образует 2 фазы: растворитель + нефтепродукт внизу и нефтепродукт + растворитель вверху. При дальнейшем добавлении растворителя нефтепродукт растворяется все больше и вновь образуется одна фаза.
При увеличении температуры растворимость
увеличивается, а зона несмешиваемости уменьшается. Кривая равновесия фаз. Выше
кривой одна фаза, а в пределах кривой – 2 фазы растворителя и нефтепродукта.
Растворимость УВ зависит от температуры, природы растворителя, химического состава сырья, строения его молекул и молекулярной массы сырья. Верхняя точка – верхняя критическая температура растворения. Обычно очистка ведется около этой точки. Лучше всего раст-ся в избир-х раст-лях полярные компоненты сырья т.е. смолы и другие не УВ ком-ты. Неполярные, но легко индуц-е арены с короткими боковыми цепями тоже хорошо раст-ся и имеют низкие КТР. Увел-е числа колец в мол-ле, умен-е длины боковых цепей и увел-е их числа приводит к снижению КТР и увел-ю раст-ти.
Обычно 6 членные УВ растворяются лучше чем 5 членные. С ростом молекулярной массы и фракционного состава растворимость нежелательных УВ снижается т.к. арены экстрагируются длинными боковыми цепями и меньше поляризуются.
Для более тяжелого сырья нужны более высокие кратности обработки сырья растворителем и более высокие температуры обработки.
Нафтеновые УВ растворяются хуже и совсем плохо растворяются парафиновые т.о. в избирательных растворителях преимущественно растворяются нежелательные компоненты, которые переходят в экстрактный раствор. В левой части кривой КТР растворитель растворяется в нефтепродукте, а в правой компоненты сырья. КТР зависит от свойств растворителя, его дипольного момента, поэтому для характеристики растворителя введены 2 показателя:1. Растворяющая способность. 2. Избирательность растворителя. Под (1) понимают способность растворителя наиболее полно и в большем количестве растворять компоненты сырья, которые подлежат извлечению. (2) – характеризует его способность четко отделять желательные компоненты от нежелательных. Обычно чем выше дипольный момент растворителя, тем выше его растворяющая способность.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.