Разделение жёлтого масла и определение физических показателей масляной части, полученной из него

АННОТАЦИЯ

В статье приведены результаты исследования по разделению жёлтого масла, являющегося отходом процесса очистки пирогаза, на фракции и определение плотности, кинематической вязкости, показателей среды и преломления, теплоемкости, молекулярной массы.

ABSTRACT

The article presents the results of a study on the separation of yellow oil, which is a by-product of the purification of pyrogas into fractions and determination of density, kinematic viscosity, medium and refractive indices, heat capacity.

Ключевые слова: пиролиз, пирогаз, альдегид, кетон, спирт, катализатор, полимер, жёлтое масло, ареометр, плотность, кинематическая вязкость, вискозиометр.

Keywords: pyrolysis, pyrogas, aldehyde, ketone, alcohol, catalyst, polymer, yellow oil, hydrometer, density, kinematic viscosity, viskozimetr.

В современном быстро развивающемся мире уровень использования природных ресурсов людьми растет день ото дня. Нашей главной целью сегодня является рационализация природных ресурсов. Поэтому мы обязаны поколениями создавать технологии без глубокой переработки каждого углеводорода, добываемого из земли и предотвращать ущерб окружающей среде от различных видов отходов.

Процесс пиролиза, вероятно, основан на поглощении видимого диоксида углерода из высокого диоксида углерода, который не подвергается воздействию высокими температурами. Процесс пиролиза этанола сопровождается необработанным паром для уменьшения образования кокса в трубах печи пиролиза и водяного пара для снижения давления процесса. В результате кислые газы (H₂S и CO₂) и кислород органические соединения (альдегиды, кетоны, кислоты, спирты) образуются в пирогазе [1].

Для чистки пирогаза проводится процесс абсорбции. Пирогаз проходит через щелочную колонну очистки, где извлекается кислый газ (H₂S и CO₂). Очистка пирогаза производится в два этапа. Чтобы достичь чистоты кислых газов в 1 ppm, пирогаз сначала очищают «слабым» раствором в нижней части колонны с массовой долей свободной щелочи 2%. После этого пирогаз очищают в середине колонны с 10%-ным раствором массовой щелочной концентрации. В колонне кислые газы CO₂ и H₂S реагируют со щелочным NaOH с образованием сульфидов и карбонатов.

Органические соединения (альдегиды, кетоны, кислоты, спирты) в пирогазе полимеризуются под действием каталитически-щелочного действия. Механизм процессов полимеризации при щелочной очистке заключается в концентрации альдола связи С=О (альдегиды, кетоны, кислоты, спирты). В результате секция куба колонны очистки пирогаза дает жёлтое масло (продукт концентрации альдола, полимер). Удаляется из области устройства и рассматривается как отход процесса.

В настоящее время физико-химические свойства жёлтого масла, производимого в газохимическом комплексе страны, до конца не изучены.

Таким образом, изучение физико-химических свойств и состава данного отхода является важным вопросом, в проведении исследований с целью эффективного использования накопленных отходов из года в год и снижения вреда окружающей среде и природе.

На начальном этапе исследований физические свойства жёлтого масла были определены с помощью нескольких методов исследования. Результаты этого исследования следующие:

Отстаивание. Масло извлекали из устройства для разделения на фракции. В 1-литровый лабораторный мерный цилиндр добавляли один литр масла и выдерживали в течение 24 часов. В результате разделения, жёлтое масло из-за его плотности попало в верхний слой - вязкая масляная часть от жёлтого до красного цвета, средний слой - зеленая дробленая полимерная часть, субстрат - от жёлтого до коричневого с основным составом. В первой таблице представлена объемная доля масла.

Таблица 1.

Состав жёлтого масла

Определение плотности масляной части. В эксперименте несколько методов используются для определения плотности веществ в агрегатном состоянии. Это: ареометрический метод, метод взвешивания Вестфалия-Мора, пикнометрический метод и гидростатический метод [2]. В этом исследовании мы использовали ареометрический метод, который является наиболее удобным и высокоточным методом определения плотности фракции нефти. В цилиндрический сосуд в образец была добавлена масляная часть, ареометр из центра сосуда был погружен, и затем была определена плотность вещества. Полученные результаты представлены в таблице 2.

Определение кинематической вязкости масляной части. Одним из наиболее распространенных методов определения кинематической вязкости жидкого вещества является метод определения вискозиметром. В эксперименте мы используем вискозиметры для определения кинематической вязкости масляной фракции. Вискозиметр состоит из стеклянной трубки с широким удлиненным коленом с капилляром 2-3 мл с диаметром капилляра 0,7-1,0 мм. верхняя часть немного уже. Верхняя и нижняя части сферы отмечены символами A и B. К концу шара прикреплен резиновый шланг [2]. Во время экспериментов вискозиметр помещали в термостат. Результаты были получены при контроле температуры. Кинематическую вязкость масляной фракции определяли с использованием вискозометра Оствальда-Пинкевича при температурах 20 и 40 ⁰С. Результаты показаны в таблице2.

Таблица 2.

Экспериментальные показатели качества масляной части

Определение среды масляной части. Определить среду веществ и узнать в какой среде они применяются (кислотная, нейтральная и щелочная).

Два эксперимента были проведены для определения среды масляной фракции. В первом эксперименте определение масляной фракции определяли с помощью индикаторной бумаги. Затем, во втором эксперименте индикаторы выполнялись на автоматическом титре METTLER TOLEDO серии EasyPlus^TM для получения точного результата. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Определение теплоёмкости масляной части. Количество тепла, расходуемого на повышение температуры системы на 1 ⁰С, называется теплоемкостью вещества [3]. Практический расчет теплоемкости масляной фракции был найден с использованием формулы теплоемкости жидких нефтепродуктов. Температура масляной фракции при температуре t рассчитывается по следующей формуле:

                                                                (1)

где: с - средняя теплоемкость жидкой масляной части, ккал /(кг.град);

 – относительная плотность масляной части; t-температура масляной части, ⁰C.

Тепловая доля масляной фракции была рассчитана при температурах 20 и 40 ⁰С. Результаты показаны в таблице2.

Определение молекулярной массы масляной части. Молекулярная масса жидкого вещества может быть экспериментально определена криоскопически. Молекулярная масса жидкого продукта представляет собой среднюю относительную молекулярную массу конкретного вещества, которое представляет собой сложный жидкий продукт. Суть этого метода заключается в том, что результаты пропорциональны концентрации расплавленной продукции в исследуемом продукте [2]. На основании результатов эксперимента, молекулярная масса рассчитывается по следующей формуле.

                                                                              (2)

где: А - масса жидкого продукта в граммах; Криоскопическая молекулярная дисперсия 5,12-бензола; В - масса бензола в граммах, t - температура растворения, ⁰С.

Температура депрессии бензола и жидких углеводородных твердых частиц определяется термометром Бекмана. Это тип дифференциального термометра, который измеряет изменение температуры, а не саму температуру. Результаты, полученные по второму выражению, были найдены по молекулярной массе масляной фракции. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Основываясь на результатах этого исследования, сделаны следующие общие выводы:

Установлено, что наиболее эффективен и действенен способ первоначального разделение жёлтого масла, получаемого при очистке от пирогаза. Исследования показали, что 90% эффективности разделения веществ может быть достигнуто путем прерывания выброса жёлтого масла.

Определены физические свойства масляной части, выделенной в результате отстаивании жёлтого масла. Масляная часть была разделена на необходимые данные для осуществления проектного расчета расчетного оборудования и устройств для переработки.

Список литературы:
1. Н.Л. Соладова, А.И. Абдуллин. Пиролиз углеводородного сырья: Учебное пособие. Казан. гос. технол. ун-т; Казан, 2007, 239 с.
2. Кирсанов, Ю.Г. Анализ нефти и нефтепродуктов [Электронный ресурс]: [учеб.-метод. пособие] / М.Г. Шишов, А.П. Коняева, Урал. федер. ун-т, Ю.Г. Кирсанов. – 2-е изд., стер. – М.: ФЛИНТА, 2017. – 88 с.
3. Булидорова Г.В., Галяметдинов Ю.Г., Ярошевская Х.М., Барабанов В.П. Физическая химия. Книга 1. Основы химической термодинамики. Фазовые равновесия. – М.: КДУ; Университетская книга, 2016. – 516 с.