Нефть

Методы выделения ароматики

Выделение аренов (ароматических углеводородов) из смесей с насыщенными углеводородами проводят в основном с помощью селективных растворителей методами экстракции и экстрактивной ректификации, а при исследованиях состава нефтяных фракций — методом адсорбционной жидкостной хроматографии.
В табл. 5.5 приведены основные условия проведения процесса экстракции аренов (бензола, толуола, ксилолов) из катализаторов риформинга экстрагентами, применяющимися в промышленности.
В 50—60-х годах основным экстрагентом аренов служил диэтиленгликоль — растворитель, достаточно селективный, термически и гидролитически стабильный, сравнительно дешевый и малотоксичный. Основной недостаток диэтиленгликоля — низкая растворяющая способность по отношению к аренам и, как следствие, необходимость проведения экстракции при высоком соотношении экстр агент: сырье и высокой температуре, что приводит к высоким энергетическим затратам.

На ряде установок диэтиленгликоль заменен на экстрагент с более высокой растворяющей способностью — триэтиленгликоль, а за рубежом используется и тетраэтиленгликоль, что. позволяет существенно снизить массовое отношение экстрагента к сырью.
В конце 50-х годов был разработан более эффективный процесс экстракции аренов сульфоланом — растворителем с более высокой как селективностью, так и растворяющей способностью. Степень извлечения аренов из фракции 62—140°С сульфоланом составляет для бензола — 99,9; толуола — 99,5 и ксилолов — 98%. В настоящее время сульфолан является наиболее широко применяемым за рубежом экстрагентом, используется он и на комплексах по производству аренов, в России.
На ряде зарубежных установок применяется смесь N-метилпирролидона с этиленгликолем, а в Германии — смесь N-метилекапролактама с этиленгликолем. Лактамы проявляют очень высокую растворяющую способность по отношению к аренам, а добавление этиленгликоля приводит к повышению селективности и критической температуры растворения сырья.
Высокоселективный растворитель для выделения аренов в основном методом экстрактивной ректификации — N-формилморфолин.
Французский институт нефти в 60-е годы разработал процесс экстракции ареиов диметилсульфоксидом. Недостаток этого экстрагента — невысокая термическая и гидролитическая стабильность. Поэтому его регенерацию производят не обычным способом ректификации с водяным паром, а реэкстракцией аренов из экстрактной фазы низкокипящими алканами (бутаном, пентаном). Подобную реэкстракционную схему можно использовать в процессах экстракции аренов экстрагентами с очень высокой температурой кипения, например тетраэтиленгликолем, в качестве реэкстрагента применяют высококипящий алкан (додекан).
Полициклические арены, содержащиеся в масляных фракциях, удаляют экстракцией фенолом, фурфуролом, N-метилпирролидоном, нитробензолом, смесями фенола с крезолами. Наиболее широко используемые для этой цели растворители — фенол и фурфурол — имеют существенные недостатки. Фенол малоселективен, что приводит к невысокому качеству и выходу рафинатов, кроме того, он вызывает ожоги при попадании на кожу, имеет сравнительно высокую температуру кристаллизации. Основной недостаток фурфурола — низкая термоокислительная стабильность, что приводит к большим потерям экстрагента и забивке экстракционного оборудования образующимися полимерами. Нитробензол находит ограниченное применение из-за высокой токсичности и сравнительно высокой температуры кипения, что осложняет регенерацию экстрагента. Наиболее эффективным экстрагентом для селективной очистки масел является N-метилпирролидон.
Для разделения аренов, в частности изомеров ксилола и этилбензола, кроме ректификации (для выделения о-ксилола и на некоторых установках этилбензола) в промышленности применяют адсорбцию на цеолитах, кристаллизацию п-ксилола, экстракцию м-ксилола борофтороводородной кислотой.
При исследованиях состава нефтяных фракций арены нафталинового ряда можно выделять комплексообразованием с пикриновой кислотой или другими сильными электроноакцепторными соединениями.

Углеводороды фенантренового ряда выделяют из нефтяных фракций, используя реакцию фотоконденсации с малеиновым ангидридом.
Наличие заместителей в положениях 9 и 10 приводит к увеличению выхода аддуктов, однако если эти заместители имеют большой объем, то вследствие пространственных препятствий выход продукта реакции снижается. Антрацен и его гомологи взаимодействуют с малеиновым   ангидридом даже в темноте.
Производные бензола и нафталина не реагируют с малеиновым ангидридом. Поэтому сначала проводят обработку фракции малеиновым ангидридом в темноте и выделяют углеводороды антраценового ряда, а затем на свету, и выделяют фенантрен и некоторые его гомологи. Однако выход аддуктов производных фенантрена с малеиновым ангидридом составляет всего около 40 %.