Алканы. Выделение н-алканов — относительно несложная задача, которая решается следующими методами.
Ректификация — для разделения смесей сравнительно низкокипящих алканов, например н-бутана и изобутана, н-пентана и изопентана.
Адсорбция на цеолитах типа СаА — самый селективный метод выделения н-алканов, применяющийся как в промышленности, так и в аналитической практике. В качестве сырья могут использоваться прямогонные бензиновые и керосино-газойлевые фракции с концом кипения не выше 350°С.
Карбамидная депарафинизация — для удаления н-алканов из керосино-газойлевых и масляных фракций, при этом получают низкозастывающие дизельные топлива зимних сортов и трансформаторные масла.
Желательно, чтобы в сырье для процесса карбамидной депарафинизации не было смол и серосодержащих соединений, так как они являются ингибиторами комплексообразования. Поэтому, как правило, проводят предварительную гидроочистку сырья. Кроме того, при производстве алканов желательно их высокое содержание в исходной фракции (>20 %) и низкое содержание аренов (не выше 15%).
Большинство вариантов процесса карбамидной депарафинизации предусматривает введение активаторов — веществ, ускоряющих процесс комплексообразования. В качестве активаторов предложены и применяются спирты (наиболее эффективен метанол), кетоны, нитроалканы. Активаторы препятствуют адсорбции ингибиторов на кристаллах карбамида. Кроме того, активаторы, растворяя часть карбамида, способствуют протеканию процесса в гомогенной среде с большей скоростью.
К исходной смеси добавляют еще и растворитель для снижения вязкости, обеспечения тесного контакта карбамида с н-алканами, облегчения транспортирования образующихся суспензий. Проведение процесса с растворителем повышает чистоту выделяемых н-алканов. Применяемые растворители можно подразделить на три группы:
1) растворяющие углеводороды и плохо растворяющие карбамид — бензин, толуол, некоторые спирты, кетоны;
2) растворяющие карбамид и плохо растворяющие углеводороды — вода, водные растворы низших спиртов;
3) растворяющие как углеводороды, так и карбамид — изопропиловый и изобутиловый спирты, метилизобутилкетон и др. Некоторые растворители (ацетон, метилэтилкетон, изопропиловый спирт, метиленхлорид, смеси нитроалканов) могут служить одновременно и активаторами.
Карбамидную депарафинизацию проводят при 20—35СС. Повышение температуры увеличивает взаимную растворимость веществ, снижает их вязкость и улучшает условия контакта, однако стабильность комплексов и выход н-алканов при этом уменьшаются. Выбор температуры зависит от требуемой степени депарафинизации, пределов кипения исходной фракции и от того, вводится ли карбамид в кристаллическом состоянии или в виде водного раствора. Депарафинизацию сравнительно низкокипящих фракций, а также процесс с использованием водных растворов карбамида для повышения стабильности комплексов необходимо проводить при более низкой температуре.
Недавно разработан процесс извлечения парафинов комплексообразованием с карбамидом непосредственно из высокопарафинистых и парафинистых нефтей.
Экстрактивная кристаллизация — для выделения твердых парафинов из масляных фракций. В качестве селективных растворителей используют смеси метилэтилкетон — толуол, метилэтилкетон — метилизобутилкетон, дихлорэтан — дихлорметан, ацетон — пропилен и пропан. Те же растворители можно применять и для обезмасливания парафина.
Микробиологическая депарафинизация и каталитическая гидродепарафинизация — для удаления н-алканов из нефтяных фракций.
Алканы изостроения выделить из нефтяных фракций значительно сложнее, чем н-алканы. Особенно большие трудности возникают при отделении их от циклоалканов. Близость силовых полей молекул изоалканов и циклоалканов, их неспособность к специфическим взаимодействиям не позволяет использовать для разделения селективные растворители. Критические диаметры молекул также, как правило, приблизительно одинаковы, что приводит к низкой селективности методов, основанных на различии размеров и формы молекул.
Тем не менее, получать фракции, обогащенные изоалканами, можно с использованием следующих методов:
ректификация при различных давлениях применительно к низкокипящим бензиновым фракциям;
комплексообразование с тиокарбамидом — этим методом были сконцентрированы, в частности, изопреноидиые углеводороды из фракции 200—500 °С. Как известно, аддукты с тиокарбамидом образуют молекулы с поперечным сечением 0,68 ±0,03 нм на 0,58 ± 0,05 нм, что примерно соответствует критическим размерам изопреноидных углеводородов;
термическая диффузия — изоалканы концентрируются в верхней части термодиффузионной колонки.
Циклоалканы. Для концентрирования циклоалканов и разделения их на фракции по числу циклов в молекулах могут быть использованы те же методы, которые применяют для выделения алканов нзостроения. Отделение же циклоалканов от аренов и гетероатомных соединений осуществляется сравнительно легко с помощью селективных растворителей или адсорбционной жидкостной хроматографии.
Выделение низкокипящих циклоалканов (циклопентана, циклогексана) возможно гидратообразованием.