ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Препаративные методы выделения и разделения изомеров из "Изомеризация углеводородов" Все рассмотренные выше промышленные методы выделения и разделения изомеров можно применять и для препаративных целей. Существует, однако, большое число и других, чисто препаративных методов. В этом разделе обращено внимание на два универсальных препаративных метода— хроматографию и термодиффузию, которые можно использовать при работе с самыми различными смесями углеводородов и для которых выпускают лабораторное оборудование. Эти методы удачно дополняют друг друга препаративная хроматография эффективна для разделения углеводородных смесей с относительно невысокими пределами выкипания (до 200—250 °С), а метод термодиффузии позволяет разделять смеси с температурами кипения до 500 °С. [c.207] Хроматография. В последние годы для препаративных целей широко используют газовую хроматографию. И в СССР, и за рубежом выпускают для этого препаративные хроматографы. Преимущества препаративной газовой хроматографии — универсальность и высокая эффективность. [c.207] Чтобы Проиллюстрировать эффективность этого метода можно привести данные о разделении 1 г смеси цис- и транс-гептенов-3 (разница т. кип. изомеров равна 0,2 °С) при 75 С в колонке с алюминием, обработанным нитратом серебра [13]. Через 27 мин после ввода пробы из колонки в течение 30 мин выходил транс-изоыер чистотой более. 99%, а затем в течение такого же времени выходил 1 мс-изомер. В работе [14] сообщается об успешном хроматографическом разделении в двухметровой колонке смеси нафтенов, - и изопарафинов. В настоящее время трудно указать ограничения для применения препаративной хроматографии. Практически любое вещество можно выделить из смеси, подобрав соответствующие неподвижную фазу, газ-носитель и длину колонки, если количество этого вещества в разделяемой пробе достаточно (не ниже 0,05—0,1 г). [c.208] Обычно разделение углеводородов осуществляют на инертных носителях (инзенский кирпич, дино гром И и т. д.), пропитанных неполярными соединениями (сквалан, апиезон), с газом-носителем (азот или гелий). С целью повышения производительности хроматографических колонн приходится увеличивать их диаметр. Увеличение же диаметра вызывает затруднения из-за того, что поток разделяемой смеси распределяется по сечению неравномерно, и на выходе из колонны смешиваются разные компоненты, подошедшие к выходу в разных зонах потока. Для создания равномерного потока применяют распределительные перегородки и используют другие приемы. Публиковались сообщения [14] об испытаниях полупромышленных колонн диаметром от 0,3 до 8 м, в которых можно разделять до 20 000 т смеси веществ в год, но внедрение этих колонн для промышленного разделения углеводородов оказалось пока экономически невыгодным, главным образом из-за отсутствия постоянного спроса на изомеры. [c.209] В последнее время ситуация такова, что для получения чистых веществ, используемых в промышленности (бутан, изобутан, изопрен и т, д.), есть методы выделения более дешевые, чем препаративная хроматография, а те изомеры, которые можно легко получить препаративной хроматографией цис-петеи-2, транс-пентен-2, 2-метилпентан, 3-метилпентан), не требуются в больших количествах. [c.209] Метод термодиффузии основан на различии в скоростях, транспортирования молекул изомеров, причем диффузионный поток (из-за разности концентраций компонента) связан с тепловым потоком (из-за разности температур). Если разделяемую смесь пропускать в щелевой зазор между двумя поверхностями с неодинаковой температурой (например, одну поверхность нагревают водяным паром, а другую охлаждают водой), возникают диффузионные потоки, способствующие разделению компонентов. При разделении веществ с одинаковой молекулярной массой в охлажденную область попадают молекулы большего размера а при различии молекулярных масс — более тяжелые молекулы. Разделяя потоки вблизи холодной и горячей поверхностей (для чего можно использовать мембраны или специальные устройства), получают чистые компоненты. [c.210] Существенные недостатки метода — необходимость осуществлять диффузионное разделение в течение длительного времени и не слишком высокая селективность разделения. Он, однако, позволяет разделять высокомолекулярные вещества в жидкой фазе при умеренных температурах. Например в колонке длиной 2,7 м с щелевым зазором 0,3 мм разделили цис- и гранс-декали-ньт, применив разность температур 27 °С (от 111 до 83 °С). Для этого потребовалось 9 ч, причем содержание примесей в полученных изомерах достигало 10%. В аналогичных условиях и с близкими показателями разделили смеси цетан+декалин, я-нонан+кумол и ряд других [15]. [c.210] Первоначально метод термодиффузии использовали для получения чистых изотопов, но в последние годы его эффективно применяют и для разделения углеводородных смесей. Так, в термодиффузионной колонке типа труба в трубе с длиной зазора между трубами 1,7 м и расстоянием между ними (заполняемым разделяемой жидкостью), равным 0,3 мм, фракцию углеводородов Сю за 9 ч разделили на 10 компонентов, представлявших собой индивидуальные вещества чистотой 80—95%. Ясно, однако, что как метод препаративного разделения легких фракций термодиффузия значительно уступает другим методам, например хроматографии. Поэтому применение термодиффузии целесообразно для разделения высококипящих углеводородных смесей, когда использование других способов затруднительно. [c.210] В последние годы термодиффузию применяют для выделения групп углеводородов из керосино-газойлевых и газойлевых (т. кип. до 500°С) фракций. [c.210] Охарактеризуем последовательность такого разделения на примере фракции (160—270 X) ромашкинской нефти. Вначале из этой фракции методом комплексообразования с карбамидом удалили -парафины, а затем методом сорбции на силикагеле удалили из остатка ароматические углеводороды. Оставшийся концентрат изопарафинов и нафтенов разделили ректификацией на две узкие фракции (ниже и выше 200 С). [c.210] Одностадийное разделение не позволяет получать индивидуальные структуры, но их концентрация в соответствующих пробах возрастает в 2—5 раз, что достаточно для технических целей. [c.211] Вернуться к основной статье