Нефть

Адсорбция в нефтепереработке

Выделение некоторых классов соединений, присутствующих в нефтях и нефтепродуктах, осуществляется с большей избирательностью на адсорбентах, чем с помощью селективных растворителей.
Алкены несколько лучше растворяются в селективных растворителях, чем алканы с тем же числом углеродных атомов, что создает принципиальную возможность их разделения экстракцией. Однако растворимость углеводородов в полярных растворителях снижается в гомологических рядах с увеличением молекулярной массы. Поэтому н смесях широкого фракционного  состава   растворимости   алкенов  и   алканов  взаимно перекрываются и разделить их экстракцией практически невозможно. Использование же адсорбционного метода позволяет решать эту задачу.
Различают адсорбенты с неупорядоченной кристаллической структурой и неоднородной пористостью (силикагель, активный оксид алюминия, активные угли) и адсорбенты с однородными порами — цеолиты или молекулярные сита.
Разделение нефтяных фракций на адсорбентах с неоднородной пористостью. Наиболее широкое применение среди этой группы адсорбентов получили силикагели, что объясняется возможностью варьирования в широких пределах их адсорбционных характеристик, негорючестью, относительной дешевизной. Силикагель — это высушенный гель кремниевой кислоты. В России его выпускают в гранулированном и кусковом виде. В зависимости от пористой структуры силикагели подразделяют на мелкопористые и крупнопористые, которые классифицируют ш> маркам в зависимости от размеров зерен.

Выпускают следующие марки отечественных силикагелей: КСМГ — крупный силикагель мелкопористый гранулированный,. КСКХ — крупный крупнопористый, ШСМГ и ШСКГ — шихтасиликагель мелко- и крупнопористый, АСКГ—активированный (неудачное название более мелкой фракции, остающейся при получении крупного силикагеля) и кусковые силикагели КСМКг ШСМК, МСМК и АСМК (последняя буква шифра «К» — кусковой). Размер зерен крупного силикагеля 2,8—7,0 мм, шихты 1,0—3,6 мм, мелкого силикагеля 0,25—2,0 мм и активированного 0,2—0,5 мм.

В крупнопористых силикагелях содержится 94 % SiO2 и в качестве примесей Аl2О3 (0,2—0,5%), Fe2O3 (до 0,1%), оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Мелкопористые силикагели в качестве упрочняющей добавки содержат 7—10% А12Оз, содержание SiO2 в них около 89%. Средний диаметр пор мелкопористых силикагелей составляет 1,7—2,8 нм в зависимости от марки, а для крупнопористых силикагелей 14,9—17,2 нм. Наилучшими адсорбционными характеристиками отличается силикагель КСМК — У него наиболее развитая удельная поверхность (~760 м2/г) и мелкие поры (1,7 нм), размеры которых изменяются в сравнительно узком интервале значений.
Выбор марки силикагеля зависит от размера молекул адсорбируемых компонентов. Например, для разделения и анализа керосино-газойлевых и масляных фракций используют крупнопористые силикагели (АСКГ), для осушки углеводородов — мелкопористые силикагели.
Адсорбируемость на полярных адсорбентах, к которым относятся силикагели, тем выше, чем больше дипольный момент или  диэлектрическая  постоянная  вещества.   Активные  центры поверхности силикагеля наиболее сильно специфически взаимодействуют с гетероатомными компонентами нефтяных фракций. Хорошо сорбируются на силикагелях также полициклические арены, несколько слабее—арены с одним ароматическим кольцом и значительно слабее — алканы и циклоалканы.
К полярным адсорбентам относится и оксид алюминия. Использование оксида алюминия позволяет более четко разделять арены на моно-, би- и полициклические и несколько лучше отделять углеводороды от сероорганических соединений. Оксид алюминия можно использовать и для селективного выделения алкинов из смесей с алканами.
Неполярные адсорбенты—активные угли — неспецифически взаимодействуют с разделяемыми компонентами. Их можно использовать для анализа газовой смеси, а также для разделения жидких алканов, изоалканов и циклоалканов. Однако селективность разделения невысока, так как активные угли характеризуются наиболее неоднородной пористостью — диаметр пор от 2 до нескольких сот нанометров.