18.Принцип кристаллообразования в процессе депарафинизации.

Углеводородные компоненты масляных фракций при депарафинизации по характеру застывания делятся на 2 основные группы:

1. Низкозастывающие компоненты - неспособные кристаллизоваться и теряющие свою подвижность при охлаждении вследствие вязкостного трения. Вязкостное застывание вызывается компонентами, вязкость которых значительно больше ввиду большего уровня вязкости и крутой вязкостно-температурной кривой (меньше ИВ). К таким компонентам относят высокосмолистые асфальтовые вещества и полициклическую ароматику. Хорошим вязкостным застыванием обладают (алкил)ароматические углеводороды и нафтено-парафиновые углеводороды (высокоиндексные).

2. Кристаллизирующиеся компоненты, которые затвердевают при охлаждении ввиду структурного застывания, образуя кристаллическую решетку. В ячейках этой решетки связываются низкозастывающие компоненты и масло теряет подвижность. К компонентам вызывающим структурное застывание относятся твердые углеводороды.

При большом содержании в сырье твердых углеводородов понизить температуру застывания можно путем:

а) удаления твердых углеводородов;

б) введение депрессаторов, которые ограничивают способность структурного застывания, не дают возможности образовывать кристаллический каркас.

Имеются депрессорные присадки, поднимающие температуру застывания на 40⁰С и более.

Депарафинизация масляного сырья может осуществляться несколькими способами:

1. Кристаллизацией твердых углеводородов при охлаждении сырья.

2. Кристаллизация твердых углеводородов при охлаждении из раствора сырья в избирательных растворителях.

3. Комплексообразование с карбамидом.

4. Кристаллическая депарафинизация- превращение твердых углеводородов в желательные компоненты.

5. Адсорбционное разделение.

Наибольшее распространение в промышленности получили процессы депарафинизации и обезмасливания путем экстрактивной кристаллизации. Они основаны на различной растворимости твердых и жидких углеводородов в определенных растворителях при охлаждении. Эффективность и экономичность такого процесса оценивается по:

1. Скорости отделения твердой фазы от жидкой (скорость фильтрования).

2. По выходу депарафинированного продукта с требуемой температурой застывания.

3. По остаточному содержанию масла в парафине или церезине.

19.Природа сил межмолекулярного взаимодействия. Желательные и нежелательные компоненты нефти.

Природа сил межмолекулярного взаимодействия.

Все вещества делятся на: полярные и неполярные.

В молекуле полярного вещества в силу ее электрической ассимиляции существует постоянный дипольный момент µ: µ= ē · l, где ē – величина заряда; а l – расстояние между центрами зарядов. Молекула неполярного вещества симметрична, µ=0.

Все силы межмолекулярного взаимодействия делят на три типа:

1. Силы ориентационного взаимодействия (полярные силы).

Они возникают между двумя полярными молекулами, каждая из которых имеет постоянный дипольный момент. Вокруг каждой из молекул существует постоянное электрическое поле; поля взаимодействуют и молекулы ориентируются относительно друг друга; возникает напряжение одой молекулы к другой. Одно вещество растворяется в другом.

Ориентационное взаимодействие тем сильнее, чем больше величина µ. Эти силы зависят от температуры, т.к. с ростом температуры увеличивается тепловое движение молекул, им становится труднее ориентироваться относительно друг друга, силы притяжения ослабевают. Силы ориентационного взаимодействия короткодействующие, т.к. ориентационное движение обратно пропорционально r⁶ , где r – расстояние между диполями.

2. Силы индукционного взаимодействия (полярные силы).

Возникают между полярной и неполярной молекулами. Происходит под действием электростатического поля полярной молекулы, изменения электронной плотности неполярной молекулы.

Силы заключаются во взаимодействии постоянного дипольного момента полярной молекулы и индуцированного диполя неполярной молекулы. Индуцированный дипольный момент образуется: µ_и = L · E, где L – поляризуемость неполярной молекулы; Е – напряженность электрического поля полярной молекулы.

Молекулы ориентируются в пространстве, сближаются и возникает притяжение. Силы индукционного взаимодействия не зависят от температуры, т.к. деформация электронной плотности неполярной молекулы связана только с ее внутренним строением. Силы короткодействующие, т.к. обратно пропорциональны r⁶.

3. Дисперсионное взаимодействие (неполярные силы).

Возникают между двумя неполярными молекулами. Каждая неполярная молекула обладает флуктуирующими диполями (колебаниями электронной плотности). Взаимодействие флуктуирующих диполей носит непрерывный характер, образуя притяжение между молекулами. Силы не зависят от температуры, только от внутреннего строения молекул. Природа дисперсионных сил дипольная. Это самые прочные силы из всех сил Ван-дер-Ваальса. Силы дальнодействующие.

4. Водородная связь.

Связь, обусловленная способностью атома водорода, связанного в молекуле электроотрицательным элементом (О₂, N,Cl,F) к образованию еще одной связи с подобным атомом другой молекулы. Водородная связь объясняет аномально высокие температуры плавления и кипения некоторых веществ, несоответствующие их строению.

Силы водородной связи – функция температуры. С увеличением температуры они ослабевают – рвутся. Водородная связь имеет донорно – акцепторный механизм.

Энергия всех этих связей может быть 4,19 кДж/моль.

Желательные и нежелательные компоненты нефти.

Компоненты масляных фракций (вакуумный, масляный погоны и гудрон) обладают различными свойствами. Содержание их в готовых маслах может быть полезным и необходимым или вредным и нежелательным. Для производства высококачественных масел из маслянистых фракций удаляют нежелательные компоненты и максимально концентрируют желательные. Для исследования химического состава масел используют УФ, ИК. масс. спектроскопию, рентгеновский и ядерно- магнитный резонанс.

Нефтяные масла- это смесь углеводородов. Содержащих от 20 до 60 атомов углерода, молекулярной массой 300-750. Это соответствует фракции нефти, выкипающей при 300- 650⁰С.

Головной процесс производства масел - вакуумная перегонка мазута( установка АВТ). Получают масляные погоны и гудрон. Все последующие стадии производства масел сводятся к очистке нежелательных компонентов. В исходном сырье до 80% нежелательных компонентов.