Физико химические методы разделения углеводородов
Физико химические методы разделения углеводородовСправочник химика 21
=== Скачать файл ===
Хроматография- способ разделения веществ, основанный на различии в их коэффициентах распределения между двумя фазами, одна из которых неподвижна, а другая направленно движется относительно первой вдоль колонки или тонкого слоя неподвижной фазы. По технике выполнения различают разделительную, колончатую, бумажную, тонкослойную и газожидкостную хроматографию. В разделительной хроматографии многократное разделение вещества происходит за одну стадию. Вещество распределяется между неподвижной и подвижной фазами. Неподвижная фаза - это растворитель чаще вода , адсорбированная на твердом материале. Последним может быть бумага или оксид алюминия, силикагель, засыпанные в колонку или нанесенные на стеклянную пластинку. Подвижная фаза - это второй растворитель, просачивающийся через неподвижную фазу. Адсорбциейназывают концентрирование вещества адсорбита из объема фаз на поверхности раздела между ними, например газа или раствора на поверхности жидкости. Различают физическую адсорбцию, которая является результатом проявления дисперсных сил электростатического характера. Химическая адсорбция хемосорбция сопровождается химической реакцией адсорбата с адсорбентом. Различают адсорбенты с неупорядоченной кристаллической структурой и неоднородной пористостью силикагель, оксид алюминия, активные угли и адсорбенты с однородными порами - цеолиты и молекулярные сита. Цеолиты это селективные сорбенты, которые отличаются строго регулярной структурной пор, которые в обычных условиях заполнены молекулами воды. Если из цеолита удалить воду, поры могут быть снова заполнены либо водой, либо другими веществами. Поглощение вещества происходит в адсорбционных полостях, отличаются друг от друга входами окнами. Цеолиты называют еще и молекулярными ситами, которые сорбируют только те молекулы, критический диаметр по наименьшей оси молекулы которых меньше эффективного диаметра окон. Цеолиты - полярные адсорбенты, в связи с чем разделение углеводородов на них можно проводить используя как разницу в молекулярных размерах, так и различную ступень насыщенности и полярности. Широко используются цеолиты для осушки газов и жидкостей, кроме того они являются прекрасными поглотителями меркаптанов. По технике выполнения различают разделительную, колончатую, бумажную, тонкослойную и газожидкостную хроматографию ГЖХ. Разделение методом ГЖХ основано на различии в коэффициентах распределения компонентов смеси между неподвижной и подвижной фазами. Прибор-детектор непрерывно измеряет концентрацию компонентов у выхода из колонки и преобразует её в электрический сигнал, регистрируемый потенциометром. На ленте самописца получается кривая - хроматограмма. К наиболее значительным физическим свойствам нефтей следует отнести их плотность, молекулярную массу, оптическую активность. Плотность — величина, определяемая как отношение массы вещества к занимаемому им объему. В странах СНГ плотность нефти и нефтепродуктов определяют при 20 о С и относят к плотности воды при 4 о С. Молекулярная масса является важнейшей физико — химической характеристикой вещества. Молекулярная масса нефтепродуктов широко используется для расчетов аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов. Молекулярная масса М нефти имеет лишь усредненное значение и зависит от состава смеси. У смолистых веществ М достигает Мтем больше, чем выше температура кипения фракции. Отношение синусов углов падения и преломления для данной среды — величина постоянная, не зависящая от угла падения:. Показатель преломления зависит от температуры, при которой проводится определение, и длины волны света. Поэтому всегда указываются условия, в которых проводилось определение. Отсюда обозначение показателя преломления. Влияние температуры учитывается по формуле:. Вязкость нефти и продуктов ее переработки является следствием сопротивления межмолекулярных сил сдвигу одного слоя жидкости относительно другого слоя и, следовательно, является функцией группового химического состава и молекулярной массы нефти. Различают динамическую, кинематическую и условную вязкость. Кинематическойвязкостью называется отношение динамической абсолютной вязкости жидкости к её плотности при определенной температуре. В расчетах пользуются кинематической вязкостью n , равной отношению динамической вязкости нефтепродукта к его плотности. Пользуются также условной вязкостью ВУ , под которой понимают отношение времени истечения из стандартного вискозиметра определенного объема например, мл испытуемой жидкости ко времени истечения такого же количества дистиллированной воды при 20 0 С. Условная вязкость выражается также временем истечения в секундах определенного объема жидкости из стандартных вискозиметров Сейболта, Редвуда. Индекс вязкости ИВ , предложенный Дином и Девисом,—отношение вязкостей. Индекс вязкости дает оценку эксплуатационным характеристикам смазочных масел. Температура застывания топлива лишь в некоторой степени характеризует поведение топлива в системе питания двигателей. По ней в большей мере судят о возможностях заправки, транспортирования, слива и налива топлива. Температура застывания топлива — это величина условная и служит лишь известным ориентиром для определения возможных условий применения топлива. Температурой вспышкиназывается самая низкая температура нефтепродукта в стандартных условиях , при которой над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать, в воздухе от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения. Температурой воспламенения топлива называют температуру, при которой продукт, нагреваемый в стандартных условиях, загорается, при поднесении к нему пламени и горит не менее 5 с. На этом свойстве нефтепродуктов основана работа дизельных двигателей внутреннего сгорания. Спектральный анализ - это физический метод анализа, использующий для изучения химического состава вещества его оптический спектр. В зависимости от того, какой оптический спектр вещества - спектр излучения, поглощения или рассеяния света - используется для изучения состава, спектральный анализ делят на три различных как по методике, так и по области своего применения, вида оптического спектрального анализа. Спектральный анализ по спектрам излучения, или эмиссионныйспектральный анализ использует для изучения состава линейчатый спектр, излучаемый святящимися парами вещества. Этот спектр принадлежит атомам вещества, поэтому эмиссионный спектральный анализ применяется для изучения элементарного состава вещества. Второй вид спектрального анализа — это анализ по спектрам поглощения , или абсорбционный спектральный анализ. Через исследуемое вещество пропускают пучок света от источника света. В спектре прошедшего через вещество света, лучи, вследствие поглощения света веществом, будут ослаблены по сравнению со спектром света, идущего прямо от источника. Полосы поглощения определяются молекулярным и атомным составом вещества, а степень поглощения - количеством поглощающих атомов и молекул. Таким образом, по спектрам поглощения можно судить как о качественном, так и о количественном атомарный и молекулярный составе вещества. Абсорбционный спектральный анализ называют также спектрофотометрическим. Частным случаем спектрофотомерии является колориметрия. К третьему виду оптического спектрального анализа относится спектральный анализ по спектрам комбинационного рассеяния света. В этом случае, освещая изучаемое вещество светом от источника линейчатого спектра например, ртутной лампы , наблюдают спектр света, рассеиваемого веществом. Направление наблюдения перпендикулярно направлению освещающего пучка света. В спектре рассеянного света кроме линий спектра, идущего от источника света, наблюдаются еще дополнительные линии-спутники, сопровождающие каждую из линий первичного света. Отсюда и название явления - комбинационное рассеяние света. Дайте определения к следующим основным показателям: Метановые углеводороды, содержание в нефти, нефтяных фракциях, их физические и химические свойства. Газообразные, жидкие и твердые парафиновые углеводороды нефти. Нафтеновые углеводороды нефти, их физические и химические свойства. Общая характеристика непредельных углеводородов нефти и нефтепродуктов и методы их определения. При этом природные газы представлены исключительно парафиновыми углеводородами и чаще всего в их составе преобладает метан. Соединения, содержащие от 5 до 15 атомов углерода С 5 -С 15 , являются жидкими веществами. К первому типу относятся природные газы, добываемые с чисто газовых месторождений и состоящие главным образом из метана с небольшой примесью этана, пропана, бутана, еще реже паров пентана, а также неуглеводородных газов: Большая часть залежей природного газа относится к так называемым сухим газам. Углеводородный состав легких фракций нефти. К жидким парафиновым углеводородам относятся углеводороды, содержащие от С 5 до С 15 , т. Углеводороды от пентана до декана со всеми изомерами по их температурам кипения относятся к бензинам. Нафтеновые углеводороды в основе своей структуры имеют замкнутую цепь из метиленовых групп СН 2 х , и вследствие замкнутости цикла их следует считать насыщенными, несмотря на формулу — С n Н 2n , которая также отвечает и олефинам. Нафтеновые углеводородысодержатся во всех фракциях нефти. Ненасыщенные непредельные углеводороды алкены, ди-, три- и полиены, алкины в сырой нефти и природных газах отсутствуют. Ненасыщенные углеводороды получаются в двух случаях: В первом случае это термический и каталитический крекинг, риформинг и коксование нефтяных остатков, основное назначение которых — производство топлив и нефтяного кокса. Во втором случае — это пиролиз, полимеризация низкомолекулярных алкенов, дегидрирование алканов и синтез высших алкенов в присутствии металлорганических катализаторов. Общая характеристика ароматических углеводородов, содержание в нефти, их свойства и пути выделения. Углеводороды гибридного и смешанного строения. Содержание в нефтяных фракциях, их влияние на свойства нефтепродуктов. Ароматические углеводороды в нефти представлены разными рядами, соответствующими моноциклическим углеводородам ряда бензола, бициклическим ряда нафталина, три и тетрациклическим. Так как во многих нефтях парафиновые углеводороды исчезают в области высших фракций, последние рассматриваются как смеси из нафтеновых и ароматических углеводородов. Ароматические углеводороды арены обычно в нефтях содержатся в меньших количествах по сравнению с парафиновыми и нафтеновыми углеводородами. По содержанию ароматических углеводородов во фракциях нефти можно разбить на три класса. К этому классу относятся нефти с относительной плотностью около 0, Второй класс охватывает нефти с относительной плотностью от 0,85 до 0, Нефти первого и второго классов относятся главным образом к нафтеновым и нафтеново- ароматическим. К этому классу относятся в основном метановые нефти. Так как в этих нефтях почти всегда много бензиновых фракций, можно сказать, что для этого класса преобладают моноциклические и бициклические ароматические углеводороды. В тяжелых газойлевых, масляных и высших фракциях нефтей обнаружены также и полициклические арены, представителями которых являются, в частности, следующие углеводороды и их алкильные главным образом, метильные производные:. Нафтено-ароматические углеводороды достаточно широко представлены в нефтях, особенно в высших фракциях. Они не относятся к аренам. Простейшими представителями нафтено-ароматических углеводородов, гомологи которых присутствуют в керосино-газойлевых фракциях, являются:. Большая часть гибридных углеводородов содержит конденсированные ароматические и алициклические кольца. В то же время в нефтях обнаружены небольшие количества и неконденсированных углеводородов типа фенилциклогексана или 1-фенил циклогексилэтана. С увеличением молекулярной массы фракции содержание аренов в них повышается. Ароматические углеводороды становятся все более конденсированными. Для бензиновых фракций характерно наличие почти всех изомеров гомологов бензола. Чем более насыщена углеводородом молекула и чем более она разветвлена, тем болше их содержится во фракции. В бензиновой фракции присутствует простейший гибридный углеводород — индан. В керосиновых фракциях ароматические углеводороды представлены гомологами бензола, но с более длинными углеводородными цепями, чем в бензиновых фракциях. Наряду с этим, установлено наличие гомологов нафталина. В керосино-газойлевых, дизельных и масляных фракциях арены представлены гомологами нафталина и конденсированными ароматическими углеводородами. Химические свойства непредельных углеводородов. Главным структурным элементом, определяющим реакционную способность алкенов, является двойная связь. Двойная связь значительно короче и прочнее одинарной связи. Вследствие этого алкены являются весьма реакционноспособными. Ниже приводятся важнейшие реакции, в которые они вступают. Полимеризация алкенов до низкомолекулярных олигомеров димеры, тримеры, тетрамеры представляет собой промышленный метод производства алкенов С 6 —C 15 , а также высокооктанового компонента бензина:. Полимеризация алкенов до высокомолекулярных полимеров дает ценные полимерные материалы — полиэтилен, полипропиленя полиизобутилен. При дегидрировании бутилена и изоамиленов образуются 1,3-бутадиен и изопрен — основные мономеры для синтеза каучука:. Термин алкилирование обычно относят кприсоединению олефина к углеводороду с разветвленной цепью. Разветвленным углеводородом обычно является изобутан, а олефины-пропилен и бутилен. При присоединении серной кислоты к высшим алкенам сульфатировании образуются кислые эфиры серной кислоты — алкилсульфаты, применяемые для получения моющих веществ:. Ненасыщенные углеводороды содержатся в жидких продуктах термической и каталитической переработки нефти. Первые четыре члена гомолитического ряда алкенов С 1 —С 4 — газы. Алкены С 5 —С 17 — жидкости, более высокомолекулярные алкены — твердые вещества. Алкены с нормальной цепью углеродных атомов кипят при более высокой температуре, чем их изомеры с разветвленной цепью. Перемещение двойной связи в центр молекулы вызывает повышение температуры кипения непредельных углеводородов. Среди ненасыщенных углеводородов в нефтехимической промышленности иаибольшее значение имеют этилен, пропилен, бутадиен и бензол. На их основе производят большую часть всех нефтехимических продуктов. Доминирующим по масштабам производства и потребления является этилен. Основной способ производства этилена — пиролиз углеводородного сырья. Как следует из данных, представленных в табл. В основном это алкадиены с конъюгированными сопряженными двойными связями: При полимеризации некоторых диенов получаются очень длинные цепи:. Реакции этого типа лежат в основе получения синтетического каучука. Наибольшее промышленное значение имеют два алкадиена: Химический состав нефтяных фракций и нефтепродуктов и методы их определения. Групповой углеводородный состав, индивидуальный состав, структурно-групповой состав различных нефтяных фракций и нефтепродуктов и методы их определения. Определение группового и детализированного группового состава бензиновых фракций. Определение детализированного группового состава керосино-газойлевой фракции. Определение структурно-группового состава масляных фракций. Обычными методами перегонки невозможно разделить нефть и нефтепродукты на индивидуальные соединения, так как они являются сложной смесью углеводородов и неуглеводородных соединений. Перегонка применяется только для грубого разделения нефти на широкие фракции. Нефтяные фракций выкипают не при определенной температуре, а лишь в определенных интервалах температур, то есть имеют температуру начала кипения н. Показатель фракционного состава ФС нефти имеет большое значение на практике. По фракционному составу нефти судят о том, какие нефтепродукты и в каких количествах можно из неё выделить. Например, фракцию нефти, которая выкипает в интервале температур от до 0 С обозначают выражением 'фракция 0 С'. Для определения ФС нефть или нефтепродукты перегоняют в стандартном приборе. Горизонтальные участки 1 и 2 ломаной линии отвечают температурам кипения индивидуальных углеводородов. Наклонные линии 3 и 4 показывают процесс кипения смесей. На отдельных участках повышения температуры в местах перехода находят условные 'начальную' и 'конечную', а между ними 'среднюю' температуру кипения смеси точки А, В и С. Таким образом, получают так называемую кривую разгонки нефти, то есть график зависимости температуры от объема выкипевшей нефти. По мере отгона низкокипящих компонентов остаток обогащается высококипящими компонентами. Так как давление насыщенных паров высококипящих компонентов при данной температуре ниже внешнего давления, кипение, в конце концов, может прекратиться. Для того чтобы кипение было непрерывным, жидкий остаток постоянно подогревают. При этом в паровое пространство переходят все новые и новые компоненты с всевозрастающими температурами кипения. Отходящие пары конденсируются, конденсат отбирают по интервалам температур кипения компонентов в виде отдельных нефтяных фракций. Фракционная перегонка нефти осуществляется постепенным либо однократным испарением. При постепенном испарении образующиеся пары непрерывно отводят из перегонного аппарата, они конденсируются и охлаждаются в конденсаторе-холодильнике и собираются в приемнике в виде фракции дистиллята. Если образующиеся в процессе нагрева пары не выводят из нагревательного аппарата, пока не будет достигнута заданная температура, при которой в один прием однократно отделяют паровую фазу от жидкой, процесс называется перегонкой с однократным испарением. При постоянном и тем более однократном испарении не удается добиться четкого разделения нефтей на узкие фракции. В связи с этим используют перегонку с дефлегмацией или ректификацией. С этой целью нефтепродукты нагревают в колбе и образующиеся пары, которые практически не содержат высококипящих компонентов, охлаждаются в специальном аппарате - дефлегматоре и переходят в жидкое состояние - флегму. Флегма, стекая вниз, встречается со вновь образовавшимися парами. В результате теплообмена низкокипящие компоненты флегмы испаряются, а высококипящие компоненты паров конденсируются. В этом случае достигается более четкое разделение нефтепродукта на фракции. Для определения фракционного состава нефтей и нефтепродуктов существуют следующие методы перегонки:. Низкотемпературная ректификация проводится с целью определения состава растворенных в нефти газов. Для этого сырую нефть в течение часов подогревают до 0 С в аппарате для разгонки нефти. Среднетемпературная и вакуумная перегонка. Наибольшее распространение получили аппараты двух групп. Аппараты, работающие без ректификации аппарат для разгонки нефтепродуктов, колба Кляйзена, аппарат Богданова для разгонки мазутов и полугудронов. К аппаратам, работающим с ректификацией относятся: АРН-2 аппарат разгонки нефти , АЧР аппараты четкой ректификации. Во избежание термического разложения нефтепродуктов в ряде случаев перегонку ведут под вакуумом. Более высокой фракционирующей способностью обладает аппарат АРН-2, который может быть использован для решения следующих задач: Узкие бензиновые и керосиновые фракции можно разделить на индивидуальные углеводороды с помощью газожидкостной хроматографии, но расчет хроматограмм таких смесей очень трудоемкий. Существуют методы определения состава нефтепродуктов по содержанию в них тех или иных углеводородов. Эти методы можно разделить на типы: Определение группового состава бензинов проводят комбинированным методом анилиновых точек. Детальное представление о составе углеводородов смазочных масел, а также керосино-газойлевых фракций дают методы структурно-группового анализа. При анализе в качестве составных частей исследуемой смеси рассматриваются не атомы и молекулы, а структурные элементы молекулы: Структурно-групповой анализ масел на практике вычисляют по прямому методу, кольцевому анализу и методу n-d-M. Сущность метода, предложенного Ватерманом, Флюгтером и Ван-Вестеном заключается в определении молекулярной массы и элементного состава фракции масла до и после гидрогенизации. При этом анализируемое масло не должно содержать предельных углеводородов; гидрогенизации подвергаются ароматические кольца. При гидрогенизации число атомов углерода в молекуле остается неизменным, а увеличение содержания атомов водорода точно отвечает числу атомов углерода, содержащихся в ароматических кольцах исходного масла, поскольку каждый атом углерода ароматического кольца присоединяет один атом водорода. В кольцевом анализе состав исследуемого масла находят по графикам, выражающим зависимость между удельной рефракцией, молекулярной массой и анилиновой точкой для насыщенных нефтяных фракций и зависимость между удельной рефракцией, молекулярной массой и процентным содержанием углерода в нафтеновых кольцах насыщенной масляной фракции. Определяют показатель преломления пробы масла n , плотность r , молекулярную массу М и анилиновую точку Т 1. Вычисляют удельную рефракцию R 1 по Лорентцу-Лоренцу. По графику определяют анилиновую точку, которая отвечает молекулярной массе и удельной рефракции исходного образца масла. Разность между найденной по графику анилиновой точкой и анилиновой точкой исходного масла обозначают DТ. На основании величины DТ можно предсказать анилиновую точку Т 2 для полностью гидратированного масла. Установлено, что повышение анилиновой точки в результате гидрирования различных масел составляет в среднем 0,85DТ величину 0,85 называют фактором предсказания. Предполагается, что молекулярная масса при гидрогенизации не изменяется, по найденной для исходного масла величине М и по вычисленной Т 2 находят по графику удельную рефракцию R 2 гидрированного масла. Метод n-d-M является одним из наиболее надежных, который получил широкое распространение, как для исследования природных нефтяных фракций, так и для масел. Структурно-групповой анализ по методу показатель преломления - молекулярная масса разработан Хершем и Фенске. Метод предусматривает предварительное разделение фракции на парафинонафтеновые и ароматические углеводороды с определением их показателя преломления и молекулярной массы. Защита персональных данных ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ. Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. E Дефицит компонентов системы комплемента А физические свойства воздуха А. Физические свойства Адорно Т. Изображение рельефа местности на карте можно использовать для описания различных компонентов ландшафта Введение. Массив — это структура данных с фиксированным и упорядоченным набором однотипных элементов компонентов Вибрационная безопасность. Источники и виды вибраций, их физические характеристики Виды транспорта нефти и их сравнительная эффективность. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? А - начало кипения смеси; В - средняя температура кипения смеси; С - конец кипения смеси; 1 и 2 - температуры кипения чистых компонентов; 3 и 4 - температуры кипения смеси компонентов.
Эстония войдет в состав россии
Ээг головного мозга ребенку где сделать
Как сделать тесто на чебуреки с водкой
Схема второго кольца метрона карте москвы