Химмотология

3.2. Ёқилғиларни карбамид ёрдамида депарафинлаш

Депарафинлаш деб нефть фракцияларидан қаттиқ углеводородларни ажратиб олишга айтилади. Бу жараён нефть фракцияларини совутилганда қаттиқ углеводородлар кристалл ҳолида чўкиш билан боради. Ўзининг группа таркибига кўра улар юқори молекулали парафинлар ва шунингдек нафтен, ароматик, нафтен-ароматик углеводородлар бўлиши мумкин.

Ажратиб олинган енгил эрувчан парафинлар нефтни қайта ишлаш саноатининг қимматбаҳо хом ашёсидир. Паст ҳароратда қотадиган ёқилги ва қовушқоқлиги кам бўлган мойлар олиш билан бирга синтетик ёқилги кислоталар ишлаб чиқаришда ишлатиладиган суюқ ёки юмшоқ парафинлар олинади.
Карбамид NH₂ - CONH₂ рентгеноструктур анализи кўрсатишича 2 та модификацияда бўлади - тетрогонал ва гексогонал тузилишга эга. Тоза карбамид тетрогонал структурага эга бўлиб ҳар бир кристаллик ячейкаси тўртта молекуласидан иборат. Бу зич жойлашган кристалл бўлиб бўшлиги йўқ, шунинг учун бошқа моддаларни молекулалари жойлашиб қололмайди. Комплекс ҳосил бўлиш жараёнида карбамидни кристаллик структурасида ўзгариш бўлади, у гексогонал системага ўтади. Бу холда ҳар бир ячейка 6 та карбамид молекуласидан иборат булади. Улар бир бирларига нисбатан 120^о бурчак ҳосил қилиб жойлашган. Шундай жойлашиш натижасида карбамид молекулалари орасида бўшлиқ канал ҳосил бўлади. Каналнинг диаметри тор жойда 4.9 Å, кенг жойда эса 6 Å шунинг учун карбамид билан комплексни молекуласини кундаланг диаметри каналнинг диаметридан кичик бўлган моддалар ташкил қилади. Нефть маҳсулотларини таркибидаги компонентлардан фақат н-алканларнинг молекулаларини кўндаланг ўлчами 3.8 х 4.2 Å тенг бўлиб карбамидни гексогонал ячейкасидаги каналдан кичикдир. Шунинг учун карбамид билан комплекс ҳосил бўлишининг асосий шартлари нормал тузилган узун парафин занжирининг бўлишидир.
Ҳар бир синфнинг ёки гомологик қаторнинг комплекс ҳосил қилиш учун энг кам занжир узунлиги мавжул бўлиб н-алканлар учун хона ҳароратида ва нормал босимда 6 углерод атомига тенгдир. Карбамид билан комплекс ҳосил қилиш учун н-алкан қаторининг углеводородлари ўзларининг кристалл решеткасининг энергияси комплекс ҳосил бўлиш энергиясидан паст бўлиши керак. Карбамид билан комплекс ҳосил бўлиши бу физик ходисадир. Кимёвий реакциялар каби комплекс ҳосил бўлишида ҳам мувозанат бўлади. Шунинг учун бу жараён қайтар реакциялар қонуниятига бўйсинади ва комплекс ҳосил бўлиш шароитларини ўзгариши комплекс ҳосил қилувчи углеводородларни тўлиқ ва тез ажратиб олишга таъсир кўрсатади.
н - алканлар карбамиднинг агрегат ҳолатига қараб уч жараёнда комплекс ҳосил қилиши мумкин:

mКарбамид (к) + Н-Алкан (г) Комплекс (к).

m Карбамид (к) + Н-Алкан (р) Комплекс (к).
m Карбамид (р) + Н-Алкан (р) Комплекс (к).

m - Карбамидни моль сонини н - алканни реакцияга киришган моль сонига нисбати.

К,Г,Р, - индекслар: К-кристал, Г-пар ҳолатида, Р-эриган ҳолатда.
m - ни моль нисбати бутун сон бўлмаслиги мумкин, чунки, углеводородни сонига қараб, углеводородни бир молекуласига карбамидни каср сони тўғри келиши мумкин.
Углеводородлар сони 6-17 гача бўлган н-алкан комплексини ўрганилганда m ни Н-алкан молекуласидаги углеводород сонига боғлиқлиги топилган:


m = 0,65 h + 1,51
Карбамид комплексини Н-алканлар билан ҳосил бўлиши жараёнининг мувозанат константаси қуйидаги тенглама билан ифодаланади.

а, :а₂, :а₃ – карбамид, н-алкан ва комплекснинг активлиги.

Системада қаттиқ модда бўлганда уни активлиги эриган ҳолда ва шу ҳароратда ўзгармас ва бирга тенг. Шунинг учун комплекс ҳосил бўлиши қуйидаги тенглама

m Карбамид (р) + Н-Алкан (к) комплекс (к).

асосида борганда мувозанат константаси карбамиднинг активлиги ва m-ни моль нисбати билан аниқланади, яъни К=1/а₁^m шунга ўхшаш.

m Карбамид (к) + Н-Алкан (р) Комплекс (к) тенгламаси бўйича комплекс ҳосил бўлганда мувозанат константаси Н-Алканни эритмадаги активлиги билан аниқланади, яъни Н – алканлар учун мувозанат константаси ҳарорат ортиши билан камаяди, яъни комплекс ҳосил бўлиши пасаяди. Ҳар бир углеводород учун ўзининг комплекс ҳосил бўлишини юқори чегараси бор.


К = 1/а₂

Карбамид билан депарафинлаш жараёнида масса алмашувчи ва қовушқоқликни яхшилаш учун эритувчилар қўлланилади. Бунинг натижасида комплексни тўлиқ ажратиб олишга эришилади. Эритувчилар сифатида изооктан, петрол эфир, бензин - лигроин, бензин ва х.к. ишлатилади

Карбамид билан депарафинлаш жараёни активлаштирувчилар иштирокида боради. Уларга метанол, этанол, изопропанол, ацетон, метилэтилкетон, сув ва бошқалар киради.