Технология органического и нефтехимического синтеза и твердого топлива.

1. Производство насыщенных углеводородов. Выделение низших и высших парафинов из нефтяных и газовых сырьевых источников.

Насыщенные углеводороды (предельные углеводороды), органические соединения, углеродные атомы которых соединены между собой простыми (ординарными) связями. В статье рассмотрены алифатические насыщенные углеводороды общей ф-лы С_nН_2n+2 (алканы, парафины. метановые углеводороды).

Распространение в природе. Основной источник насыщенных углеводородов в природе - нефть; фракции нефти 200-430 °С содержат 30-50% (по массе) насыщенные углеводороды (из них до 60% углеводородов нормального строения); низшие газообразные насыщенные углеводороды входят в состав природного газа (до 98% метана) и растворены в нефти; твердые встречаются в виде залежей озокерита, а также образуют восковые покрытия листьев, цветов и семян растений, входят в состав пчелиного воска.

Свойства. Длины связей С—С в насыщенных углеводородах ~ 0,154 нм, С—Н ~0,109 нм, угол ССС в газообразном состоянии 109,47°, в кристаллическом - на 2-3° больше.

Низшие насыщенные углеводороды до бутана и неопентана - газы без цвета и запаха, углеводороды С₅-С₁₇ – бесцветные жидкости с характерным "бензиновым" запахом, высшие насыщенные углеводороды - бесцветные твердые вещества. Температуры плавления и кипения зависят от размера молекулы и возрастают в гомологическом ряду с увеличением молекулярной массы. Среди изомеров углеводороды нормального строения имеют наиболее высокие температуры кипения и плотности. Кристаллические насыщенные углеводороды с четным числом атомов С (имеют моноклинную сингонию) плавятся выше, чем соседние члены гомологического ряда с нечетным числом атомов С (кристаллизуются в ромбической сингонии); чем симметричнее молекула насыщенные углеводороды, тем выше температура плавления. Большинство насыщенные углеводороды имеют несколько аллотропических модификаций. Насыщенные углеводороды обладают большой теплотворной способностью; DH⁰_сгор (МДж/кг) для СН₄ - 56, для С₄Н₁₀ - 50, для С₈Н₁₈ — 48, а также характеризуются высоким удельным электрическим сопротивлением. Насыщенные углеводороды практически не растворимы в воде и не растворяют ее. В насыщенных углеводородах растворимы галогены, S, Р и некоторые неорганические соли, например BF₃, СоСl₂, NiCl₂. Растворимость насыщенные углеводороды падает по мере увеличения полярности растворителя: они хорошо растворимы в углеводородах, их галогенопроизводных, в эфирах; хуже - в этаноле и пиридине, мало растворимы в метаноле, феноле, анилине, нитробензоле, практически не растворимы в глицерине и этиленгликоле.

Получение. В промышленности насыщенные углеводороды получают в составе технических продуктов или выделяют из них при переработке нефти и природного газа, а также угля и горючих сланцев. Смесь различных алканов может быть получена синтезом на основе СО и Н₂. Твердые насыщенные углеводороды нормального строения получают при депарафинизации масляных дистиллятов нефти состава С₃₆-С₅₅ - очисткой озокерита.

В лабораторных условиях насыщенные углеводороды получают гидрированием олефинов на катализаторах (Pt, Pd, Ni, Rh); восстановлением галогенопроизводных насыщенных углеводородов амальгамой Na, гидридами металлов, а также Н₂ на Pd/BaCO₃; по реакции Вюрца [в основном симметричные насыщенные углеводороды (1)]; гидролизом реактивов Гриньяра (2); окислительным декарбоксилированием кислот (3) (полученные насыщенные углеводороды содержат на 1 атом углерода меньше, чем исходная кислота). Насыщенные углеводороды образуются также при фотохимическом декарбоксилировании первичных карбоновых кислот Рb(ОСОСН₃)₄ в СНСl₃ или электрохимическим синтезом Кольбе (4):

Применение. Насыщенные углеводороды применяют главным образом в составе моторных и реактивных топлив, как сырье для химической и нефтехимической промышленности; жидкие насыщенные углеводороды и хлорпроизводные метана и этан. используют в качестве растворителей, твердые (парафин, церезин) - в производстве пластмасс, каучуков, синтетических волокон, моющих средств, а также в пищевой промышленности, электро- и радиотехнике.

Способы выделения высших парафинов: кристаллизация, карбамидная депарафинизация, выделение на цеолитах.

Метод Парекса

Метод Парекс дает возможность непосредственно использовать содержащиеся в нефти насыщенные углеводороды с прямой цепью, например, для получения основных компонентов моющих средств. Блок Парекс, состоящий из трех адсорберов с системами циркуляции ВСГ, десорбента-аммиака и аппаратами для стабилизации жидких парафинов и денормализата, имеет главное назначение - производство непрерывной адсорбции н-парафинов с последующей десорбцией.