CC BY
101
УДК 665.637.735
И. М. Хаматьянов (магистрант), Л. И. Манзуллина (студ.), С. В. Дезорцев (к.т.н., доц.)
Влияние состава бинарных растворителей депарафинизации на их основные физико-химические свойства
Уфимский государственный нефтяной технический университет,
кафедра технологии нефти и газа 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов 1; e-mail: [email protected]
I. M. Hamatyanov, L. I. Manzullina, S. V. Dezortsev
The influence of composition of binary solution for dewaxing on their basic physical-chemical properties
Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062, Ufa, Russia; e-mail: [email protected]
С применением диаграмм типа «состав—свойство» определены относительные плотности и коэффициенты преломления для бинарных растворителей «МЭК—толуол» и «ацетон—МТБЭ» различного состава, используемых в процессах низкотемпературной депарафинизации масел. Для этих систем зависимости плотности от состава имеют линейный характер, а зависимости показателя преломления — четко выраженный нелинейный.
Ключевые слова: бинарные растворители; де-парафинизация; физико-химические свойства.
Разделение многокомпонентных углеводородных систем по групповому составу с применением комбинированных органических растворителей используется в процессах депарафинизации при производстве масел. Эти процессы имеют сложный характер и сопровождаются фазовыми переходами (например, отстаивание и кристаллизация) 1.
Для получения правильных представлений о влиянии свойств сольвента на его избирательность и растворяющую способность необходимо изучить влияние его состава на основные физико-химические свойства. Это можно сделать путем построения диаграмм типа «состав сольвента—физико-химическое свойство» 2'3. При этом, подбирая соответствующее физико-химическое свойство, можно оценить влияние состава на различные типы межмолекулярных взаимодействий. Работа является актуальной, поскольку данные по физико-химическим свойствам систем «ацетон— метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ)» и «ме-
Дата поступления 20.03.13
By the diagrams «composition—property» relative densities and refractive indexes are determined for binary solutions «methyl-ethyl ketone— toluene» and «acetone—methyl-£re£-butyl ether», used in low temperature petroleum oil dewaxing process. For these systems dependence of the density from composition have the liner character, and dependence of the refractive index — clearly defined nonliner character.
Key words: binary solutions; dewaxing; physical-chemical properties.
тилэтилкетон (МЭК)-толуол», применяемых в промышленности, в основной справочной литературе не найдены 4'5.
Целью работы является оценка связи состава бинарных растворителей, применяемых в производстве масел, с их основными физико-химическими свойствами. В задачи работы входит изучение влияния состава систем «ацетон—МТБЭ» и «МЭК—толуол» на относительную плотность и показатель преломления сольвентов.
Материалы и методы исследования
В качестве объектов исследования взяли соответствующие бинарные смеси «ацетон— МТБЭ» и «МЭК—толуол» различного состава. Использовали ацетон марки «ч.д.а.» по ГОСТ 260379; технический МТБЭ высшего сорта по ТУ 2435-412-05742686-98 производства ОАО «Стерлитамакский нефтехимический завод»; метилэтилкетон марки «хч» по ТУ 2633-084-44493179-02 и толуол марки «ч.д.а.» по ГОСТ 5789-78. Физико-химические свойства чистых компонентов представлены в табл. 1.
Таблица 1
Краткая характеристика растворителей, используемых в процессе депарафинизации, по данным 4
Растворитель Брутто-формула Молек. масса, г/моль „ 20 nD Плотность, 20 оС, г/см3 Температура кипения, 1.0 атм, оС Критические параметры
Температура, оС Давление, МПа
МТБЭ (СН3)3СОСН3 88.1 1.3690 0.74189 55.2 497.1 3.43
Ацетон СН3СОСН3 58.079 1.3588 0.79048 56.1 235.5 4.75
МЭК СН3СОС2Н5 72.12 1.3791 0.8054 79.6 - -
Толуол С6Н5СН3 92.14 1.4969 0.8670 110.62 318.64 4.109
Результаты и их обсуждение
Влияние состава на изменение соответствующих физико-химических свойств бинарных сольвентов изучали путем построения диаграмм типа «состав—свойство». Растворы готовили объемным способом, смешивая соответствующие компоненты в герметичной мерной посуде и выдерживая их в комнатных условиях не менее 24 ч. Основной компонент принимался за растворитель (осаждающий кетон), вспомогательный — за растворенное вещество. В процессе исследования определяли плотность и коэффициент преломления при комнатной температуре. Плотность определялась весовым способом, показатель преломления — на рефрактометре ИРФ-454 при дневном свете.
Диаграммы зависимости плотности бинарных систем «МЭК—толуол» и «ацетон—МТБЭ» от состава представлены на рис. 1 и 2.
Рис. 2. Влияние состава системы «ацетон—МТБЭ» на относительную плотность
Таблица 2
Значения эмпирических коэффициентов линейных зависимостей плотности бинарных растворителей от объемной концентрации растворяющего компонента
Бинарный растворитель Коэффициенты зависимости р=а+вС
а, г/см3 в, (г/см3)(% об.)-1 коэффициент кореляции
Система «МЭК- толуол» 0.805 0.0001 ~1.0
Система «ацетон- МТБЭ» 0.791 -0.0001 ~1.0
Рис. 1. Влияние состава системы «МЭК—толуол» на относительную плотность
Параметр плотности систем «МЭК — толуол» и «ацетон—МТБЭ» обладает свойством аддитивности (рис. 1 и 2). Эмпирические коэффициенты линейных уравнений зависимости плотности от состава (по объему) для исследованных систем приведены в табл. 2.
Рис. 3. Влияние состава системы «МЭК—толуол» на показатель преломления
Зависимость показателя преломления системы «МЭК—толуол» от состава (рис. 3) может быть эффективно описана полиномиальным корреляционным уравнением 2-й степени пс = 10"5-С2 - 0.0001-С + 1.445 с коэффициентом корреляции И=0.99.
Н к1'443
3 § 1,442
I I 1;441
о 1,44 | 1,439
о
« в 1438
1,437 1,436 1,435
О 50 100
Содержание МТБЭ, % об.
Рис. 4. Влияние состава системы «ацетон—МТБЭ» на коэффициент преломления
Зависимость коэффициента преломления от состава для системы «ацетон—МТБЭ» имеет четко выраженный нелинейный характер (рис. 4). В области концентраций МТБЭ от 40 до 60 % об. имеет место несимметричный локальный минимум при 50% об. Для эмпирического однофакторного полиномиального уравнения шестой степени коэффициент корреляции И=0.87. Следовательно, можно предполагать, что в системе «ацетон—МТБЭ» сложно выделить какой-либо преобладающий тип межмолекулярных взаимодействий.
Таким образом, с применением диаграмм типа «состав—свойство» определены относительные плотности и коэффициенты преломления для бинарных систем растворителей «МЭК—толуол» и «ацетон—МТБЭ» различного состава, используемых в процессах низкотемпературной депарафинизации масел.
Литература
1. Ахметов С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа.— Уфа: Гилем, 2002.— 672 с.
2. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.— М.: Химия, 1973.— 752 с.
3. Трейбал Р. Жидкостная экстракция.— М.: Химия, 1966.— 724 с.
4. Гурвич В. Л., Сосновский Н. П. Избирательные растворители в переработке нефти.— М.—Л.: ГНТИ нефтяной и горно-топливной литературы, 1953.— 320 с.
5. Крестов Г. А., Афанасьев В. Н., Ефремова Л. С. Физико-химические свойства бинарных растворителей. Справочник.— Л.: Химия, 1988.— 688 с.
References
1. АЬше1оу Б. А.ТеЬпо^1уа glubokоy регегаЬо1к1 пеШ 1 gаzа.— Ша: Gilеm, 2002.— 672 8.
2. Ка8а1кт А. G. О8поуте рго18е881 1 арарраЫ Ыш1сЬе8коу 1еЬпо^п.— М.: Шш1уа, 1973.— 752 8.
3. ТгеуЬа1 И. .Шко81пауа ек81гак181уа.— М.: Н1ш1уа, 1966.— 724 8.
4. Gurvich В. L., Бо8поУ8к1у N. Р. ^Ыга!е1те га81уогИеИ V регегаЬо1ке пеШ.— М^.: IGNTI пеЙуапоу 1 gоrnо-tоp1ivnоy Шега^п, 1953.— 320 8.
5. Кrеstоv G. А., Аfаnаsiеv V. Еfrешоvа L. Б. Fizikо-hiшichеskiе svоystvа binаrnih rаstvоri-tе1еy. Бprаvоchnik.— L.:Hiшiya, 1988.— 688 s.
Работа выполнена в учебно-исследовательской лаборатории Базовой кафедры технологии нефти и газа при ГУП ИНХП РБ.
