Л 7-8_ ХИМИЯ НЕФТИ И ГАЗА. Химия нефти и газа л. 78 Методы разделения и концентрирования компонентов нефти
 Скачать 399 Kb.
|
|
Экстракция Экстракция – это частный случай абсорбции. При соприкосновении водного раствора вещества А с каким-либо неводным растворителем, не смешивающимся или ограниченно смешивающимся с водой, растворенное вещество А будет распределяться между обоими растворителями и через некоторое время в такой системе установится равновесие АВ ↔ АО, где вещество А в воде и органическом растворителе, соответственно. Процесс переноса растворенного вещества из одной жидкой фазы в другую, с ней не смешивающуюся или ограниченно смешивающуюся, называют жидко-жидкостным распределением. В общей форме, когда перераспределяется вещество не только между жидкостями, но и твердыми фазами, между твердой и жидкой фазой, жидкой и газовой или твердой и газовой – процесс называют экстракцией. Экстракция - процесс избирательного извлечения одного или нескольких компонентов из их раствора или смеси жидких или твердых веществ с помощью растворителя (экстрагента), не смешивающегося с указанной выше жидкой или твердой фазой. Причиной экстракции является различная растворимость веществ в двух взаимно несмешивающихся жидкостях. При соприкосновении двух взаимно нерастворимых жидкостей экстрагируемое вещество распределяется между ними, концентрируясь преимущественно в одной из них. То есть используется свойство вещества лучше растворяться в одном растворителе, чем в другом. Экстрагент – растворитель, в который избирательно переходит извлекаемое вещество. Экстракция складывается из следующих простых операций: 1. Приведение исходной смеси веществ в контакт с экстрагентом 2. механического разделения образовавшихся фаз 3. Удаление и регенерация экстрагента из каждой фазы. В случае разделения нефти: Экстрагетом может выступать вода, если мы извлекаем водорастворимые соли из нефти, или органический растворитель. Например, сернистые и ароматические вещества экстрагируются из нефти диметилфорамидом. Количественной характеристикой экстракции являются степень разделения (или степень извлечения). В простейшем случае, когда одно индивидуальное вещество распределяется между двумя несмешивающимися жидкостями (при постоянных Т и Р и химическая форма его не меняется), система подчиняется закону распределения, который выражается формулой: Кр = а2/а1, где Кр – коэффициент распределения вещества; а2 и а1 – активности вещества в растворителях. Активность – это сборное понятие, которое включает в себя и парциальное давление вещества и ионную силу и растворимость и др. Иногда ее можно заменить более понятной величиной – концентрацией (когда растворы идеальные и вещество не диссоциирует на ионы, молекулы не взаимодействуют друг с другом): Кр = С2/С1, тогда становится понятным, что эта величина характеризует избирательность растворителя к компоненту. Чем выше Кр, тем лучше вещество растворяется во втором растворителе, чем в первом. Процент экстракции (степень извлечения в %) рассчитывается по формуле: Е% = 100/(1 + (V1/KpV2)) , где V1 и V2 – объемы первичного раствора и раствора-экстрагента.
Требования к экстрагентам: Селективность большое отличие по плотности от исходного раствора низкая вязкость химическая инертность нетоксичность низкая стоимость В лабораторных условиях процесс ЖЖ-экстракции обычно проводят в делительной воронке.  Смесь из двух растворителей и экстрагируемого вещества встряхивают в делительной воронке, фазы после расслаивания сливают отдельно. Определяемое вещество выделяют из экстракта путем выпаривания или осаждения (кристаллизации) или определяют прямо в экстракте (хлористые соли). В лабораторной практике примером применения экстракции является ГОСТ 6307-75 Нефтепродукты. Метод определения наличия водорастворимых кислот и щелочей.  К 50 мл нефтепродукта в делительной воронке приливают 50 мл подогретой до 50-600С дистиллированной воды. Взбалтывают 5 мин. Если нефтепродукт образует с водой эмульсию, для ее разрушения добавляют спирт в пропорции 1:1 к объему воды. Дают отстояться и сливают нижний водный слой через фильтр в коническую колбу. В вытяжке определяют наличие кислот и щелочей по величине рН (на рН-метре) или с помощью индикаторов.  Сернокислотной экстракцией в лабораторных условиях удаляют непредельные и ароматические соединения (включая сернистоароматические). Методика удаления заключается в следующем: в делительную воронку наливают 10-20 мл нефти или нефтяной фракции. Добавляют 3,5 кратный объем 98-99 % серной кислоты (Осторожно! При перемешивании идет сильный разогрев жидкости). Смесь встряхивают в делительной воронке 30 мин., периодически выпуская газы. Дают смеси отстояться 4-6 часов. Нижний слой, представляющий собой раствор кислого гудрона в серной кислоте, сливают. Оставшийся в воронке нефтепродукт промывают 50% спиртом, затем раствором щелочи для нейтрализации кислоты, затем водой. Оставшаяся фракция представляет собой почти чистые насыщенные УВ (алканы и нафтены). В нефтяной промышленности экстракция используется для выделения аренов и гетероатомных соединений из смазочных масел (очистка масел). Для этого подбирают высокоселективные растворители (фенол, крезол, фурфурол). Производство чрезвычайно вредное. В 50-х годах был разработан процесс экстракции аренов сульфоланом. До сих пор этонаиболее широко применяемый метод за рубежом и у нас. Эффективность процесса очень высокая. Так из бензина степень извлечения бензола составляет 99,9 %, толуола – 99,5 %, ксилолов 98 %. Полициклическкие арены удаляют фенолом, фурфуролом, нитробензолом, N-метилпирролидоном и др. |