 |
|
Влияние природы растворителя на растворимость в нем компонентов масляных фракций. Растворяющая способность. Избирательность
По способности растворять групповые химические компоненты нефтяного сырья органические и некоторые неорганические растворители можно классифицировать на 2 группы.
К 1 группе относятся неполярные растворители, не обладающим дипольным моментом, межмолекулярное взаимодействие которых осуществляется за счет дисперсионных сил. Неполярными или слабополярными растворителями являются низкомолекулярные жидкие или сжиженные алканы, бензол, а также соединения с очень небольшим дипольным моментом- толуол, четыреххлористый углерод, этиловый эфир, хлороформ.
Ко 2 группе относятся полярные растворители с высоким дипольным моментом. Взаимодействие полярных растворителей с растворяющим веществом носит смешанный характер и складывается из дисперсионного эффекта и ориентационнго, причем последний часто является преобладающим. Полярными растворителями являются фенол, фурфурол, крезолы, N- метилпирролидон, ацетон, метилэтилкетон и др.
Различный механизм межмолекулярного взаимодействия обуславливает различающиеся между собой растворяющие и избирательные способности у неполярных и полярных растворителей.
Именно полярность и соотношение составлящих Ван-дер-Ваальсовых сил, обуславливающих межмолекулярное взаимодействие в экстракционных системах, предопределяет растворяющие и избирательные свойства экстрагентов.
Основная составляющая Ван- дер- Ваальсовых сил в неполярных растворителях- дисперсионная. Дисперсионное взаимодействие- наиболее универсальный тип межмолекулярного взаимодействия, который проявляется вне зависимости от полярности молекул и потому преимущественно отражает растворяющие своййства растворителя. Электростатическая же составляющая ( ориентационная+ индукционная) Ван- дер- Ваальсовых сил предопределяет преимущественно избирательные своства полярных растворителей. Следовательно, растворяющая и избирательная способности полярных растворителей будут обуславливваться соотношением электростатических и дисперсионных составляющих межмолекулярных взаимодействий.
Неполярные и слабополярные растворители характеризуются тем, что притяжения между молекулами растворителя и экстрагируемого ещества происходят за счет дисперсионных сил, которое зависит не от полярности, а главным бразом от поляризуемости молекул. Неполярные растворителиявляются более универсальными по растворяющей способности, но относительно менее селективны. Неполярные растворители при низких температурах растворяют углеводороды масляных фракций избирательно в зависимости от их температур плавления.
На растворяющую способность полярных растворителей существенное влияние оказывает тип, количество и место расположения функциональных групп, их способность образовывать водородные связи, а также молекулярная масса и химическая структура(ациклическое или циклическое строение, изомерия, симметричностьи др) основной(ядерной) части молекулы.
Установленны следующие основные закономерности по влиянию химической структуры молекул полярных растворителей на изх растворяющую способность:
1) У растворителей с моноциклической молекулярной структурой с одной функциональной группой РС растет симбатно их дипольным моментам
2) У растворителей с ациклической структурой с одной и той же функциональной группой РС повышается с увеличением длины алкильной цепи независимо от значений их дипольных моментов(за счет увеличения доли дисперсионных сил)
3) Наличие в молекуле растворителя второй и более функциональных групп снижает его РС(как у фурфурола и N-метилпирролидона)
4) Наличие в молекуле полярного растворителя функциональных групп, способных образовывать водородные связи, всегда приводит к снижению их РС.
Избирательность- способность растворителя растворять в-ва только определенной структуры, тем самым отделить одни компоненты от других получают продукты с различными свойствами.
На избирательную способность полярных растворителей также влияет величина дипольного момента и особенности молекулярной их структуры.
По степени влияния хим. структуры основной цепи молекул на избирательную способность растворителей с одинаковой функциональных группой установлена следующая последовательность: тиофеновое кольцо- бензольное кольцо- фурановое кольцо- алифатическая цепь.
Растворимость углеводородных компонентов масляных фракций в полярных растворителях зависит как от растворяющей способности последних, так и от химического состава, прежде всего способности молекул сырья поляризоваться под действием электрического поля молекул растворителя. При идентичных условиях в полярных растворителях лучше растворяются полярные компоненты сырья, то есть смолы и другие неуглеводородные компоненты
Таким образом, использование смешанных растворителей в экстракционных процессах позволяет регулировать их растворяющую и избирательную способности.