• 81 -65611579 021
  • تاریخ : شنبه 12 آذر 1401
  • ساعت : 20 : 3

جدا سازی و شناسایی هیدروکربن های تشکیل دهنده نفت سفید

جدا سازی و شناسایی هیدروکربن های تشکیل دهنده نفت سفید

جدا سازی و شناسایی هیدروکربن های تشکیل دهنده نفت سفید

 
چکیده
جهت بررسی و شناسایی ترکیبات نفت سفید، دو نمونه نفت سفید و نفت سفید آیزوماکس فراهم گردید و با استفاده از تکنیک های جدا سازی شیمیایی و به کار گیری دستگاه های مدرن تجزیه موجود، عملیات جدا سازی و در نهایت شناسایی ترکیبات فوق صورت پذیرفت. جهت دست یابی به ترکیبات نرمال پارافین ها و آروماتیک ها از روش کروماتوگرافی ستونی با استفاده از حلال های مناسب، برش هیدروکربور های الیفاتیکو آروماتیک جدا گردیده سپس با استفاده از اوره و تیواوره هیدروکربورهای پارافینی به نرمال پارافین و ایزوپارافین تفکیک و آماده تزریق به کروماتوگرافی(GC) و طیف سنجی جرمی (GC/MS) گردید. شناسایی تقریبی به عمل آمد.

 

مقدمه
یکی از مسائل مهم و قابل بحث در زمینه نفت خام مربوط به فرآورده نفت سفید می باشد. که از تقطیر نفت خام در محدوده دمایی 150 تا 300 درجه سانتی گراد به دست می آید. مصرف سالانه این فراورده در کشور یازده میلیارد لیتر می باشد که 80 درصد آن تولیدات پالایشگاه داخلی و 20 درصداز طریق واردات تامین می شود. بیشترین مصرف این فراورده به عنوان سوخت و تولید گرما است که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد. با جایگزینی گاز شهری، می توان از نفت سفید در صنایع شیمیایی استفاده های بهینه نمود که این عمل با شناخت کامل این فراورده میسّر می باشد.
تاریخچه جدا سازی و شناسایی هیدروکربن های موجود در نفت خام به حدود یکصد سال قبل می رسد. تفکیک هیدروکربن های مجزا از نفت خام به دلیل وجود ایزومرهای مختلف با نقطه جوش های نزدیک به هم با استفاده از فرآیند تقطیر کار پیچیده ای است. در ابتدا محققین سعی کردند با تبدیل مخلوط هیدروکربن ها به مشتقات مناسب تری مانند مشتقات سولفونیک اسید، نیترو، برم و غیره آن ها را جدا کنند. با توسعه تکنولوژی و پیشرفت دستگاه های گاز کروماتوگرافی این عمل تا حدود زیادی انجام شد.

در ستون های کروماتوگراف موجود برش های نفت خام به سه گروه اشباع(پارافین+نفتین)، آروماتیک و الفین جداسازی می شوند. دستگاه پیشرفته آنالیز PIANO قادر به جدا سازی نرمال پارافین و ایزوپارافین در برش های نفتی تا 200 درجه سانتی گراد می باشد ولی فراورده مورد نظر مادر محدوده نقطه جوش 150 تا 300 درجه سانتی گراد قرار دارد.
روش کار در اینجا استفاده از کارماتوگرافی ستونی برای جدا سازی هیدروکربن های پارافینی و آروماتیکی و سپس تفکیک پارافین ها به نرمال پارافین و ایزوپارافین توسط اوره و تیواوره می باشد. شناسائی نرمال پارافین ها از لحاظ کمی و کیفی با دستگاه کروماتوگرافی گازی(GC) عملی گردید ولی در مورد شناسایی ایزوپارافین ها به علت گرانی و در دسترس نبودن استاندارد های آن برای مقایسه، شناسایی انجام نشد. و آروماتیک های موجود در این فراورده به طور کیفی با دستگاه طیف سنج جرمی(GC/MS) شناسایی شدند.

 

مختصری از تئوری واکنش
واکنش با اوره

اوره با مولکول های زنجیری غیر شاخه ای طولانی در جهت عرضی تشکیل کمپلکس می دهد. برای ایجاد کمپلکس احتیاج به نرمال پارافینی با بیش از پنج کربن می باشد. اوره طبق رابطه زیر واکنش انجام می دهد.

 اوره + واکنش دهنده  ------   کمپلکس

و ثابت تعادل آن طبق رابطه بعدی می باشد.
فعالیت واکنش دهنده = ar
فعالیت اوره = au
تعداد مل اوره=m

 k=((a_r ) (a_u )^m)/((a_c ) )

 

 

فعالیت کمپلکس=ac

در هنگام تعادل محلول را می توان ایده آل در نظر گرفت. چون واکنش در فاز مایع جدا می باشد ar=1 می شود همچنین به صورت کمپلکس جامد است پس ac=1 بنابراین ثابت تعادل فقط به au در محلول آلی بستگی دارد.
رابطه ثابت تعادل و درجه حرارت برای هیدروکربورها از C7-C16 نشان می دهد که ثابت تعادل با افزایش طول زنجیر کاهش می یابد. پس کمپلکس مولکول های طولانی پایدارتر است و این پایداری با کاهش دما افزایش می یابد. از طرف دیگر غلظت اوره از مقدار معین (غلظت متلاشی شدن) بیشتر شود. کمپلکس در تماس با محلول آبی پایدار می شود کمپلکس های اوره پس از تشکیل، برای بازیابی مواد واکنش دهنده آن باید تخریب شوند. بدین منظور سه گروه حلال به کار می رود.
1- حلال هایی که فقط مواد آلی را حل می کنند و درجه تخریب پائینی دارند.
2- حلال هایی که فقط اوره را حل می کنند مثل آب که در بیشتر موارد به کار می روند.
3- حلال هایی که هر دو را در خود حل می کنند که مقدار زیادی باید مصرف شوند تا به درجه تخریب برسند.

 

واکنش با تیواوره
ترکیبات حلقوی اشباع(نفتین ها) با تیواوره کمپلکس تشکیل می دهند که تشکیل آن ها شبیه به کمپلکس های اوره است. هر دو به سوزنی شکل تبدیل می شوند با این تفاوت که اندازه و قطر تیواوره بزرگتر است ولی نسبت وزنی و مولی آن ها کمتر از کمپلکس های اوره است.

 

روش آزمون
ابتدا دو نمونه نفت سفید و نفت سفید آیزوماکس توسط روش ASTM D 1319 در ستون های شیشه ای آکنده از سیلیکاژل به روش کروماتوگرافی ستونی جدا گردید که نتایج ان در جدول 1 مندرج می باشد. سپش بر روی هیدروکربورهای اشباع از ستون، آزمایش های زیر انجام شد.

 

جدا سازی نرمال پارافین ها توسط تشکیل واکنش اضافی با اوره
75 گرم از هیدروکربورهای اشباع و 25 گرم اوره در یک فلاسک 250ml ته گرد ریخته، به مدت یک ساعت این مخلوط به هم زده می شود. رسوب تشکیل شده با 35 ml ایزو اکتان شسته شده سپس از صافی عبور داده می شود. قسمتی که از صافی عبور نموده، شامل نفتین ها و ایزوپارافین ها است و برای آزمایش با تیواوره کنار گذاشته می شود و رسوب روی صافی در 75 ml آب مقطر حل شده و به دو فاز تقسیم می شود. لایه آلی آن توسط دی اتیل اتر استخراج و با کلرور کلسیم خشک و سپس برای خروج اتر تقطیر می شود و در انتها مواد باقی مانده از تقطیر که شامل نرمال پارافین ها است با دستگاه گاز کروماتوگرافی شناسایی می شود که در جدول 2 آنالیز دو نمونه مندرج می باشد.

 

 

فرم ارسال نظر