bahram torabi
عضو جدید
واكس ها هيدروكربن هايي هستند كه از نفت خام استخراج ميشوند. وجود تركيبات شيميايي با ارزشي نظير پارافين هاي نرمال، نظر هر شيمي داني رابه خود جلب مي كند. با استفاده از واكنش هاي شيميايي مي توان مواد با ارزشي را بدستآورد كه در صنايع مختلف مورد استفاده قرار بگيرد.
واكس هاي نفتي را برحسب مواداوليه اي كه از آن به دست مي آيند، مي توان به سه دسته تقسيم كرد.
الف: واكسهاي پارافيني
اين نوع واكس از مواد اوليه با نقطه جوش پايين به دست آمده و بيشترتركيبات سازنده آن از هيدروكربن هاي نرمال پارافيني تشيكل يافته است. بيشترهيدروكربن هاي شاخه دار (در صورت وجود) از نوع ايزو پارافين ها هستند. هيدرو كربنهاي سازنده واكس داراي20 تا40 مولكول كربن مي باشند و جرم مولكولي آنها بين280تا560 متغير است. هم چنين در دماي عادي جامد بوده و ويسكوزيته آن حدود 35-45 SUS (در100 درجه سانتي گراد) و كريستال هاي آن به صورت سوزني يا صفحه اي است.
ب: واكس هاي ميكروكريستال
واكس هاي ميكروكريستال از واكس گيري مواد اوليه سنگين (مواد اوليه با نقطه جوش بالا) به دست مي آيند. كريستال هاي آن از انواع پارافينيريزتر بوده و جرم مولكولي آن حدود800-450 وتعداد تركيبات كربن سازنده آن بين57-32مي باشد.
واكس هاي ميكروكريستال در مقايسه با انواع پارافين ها با اسيدسولفوريك، اسيد نيتريك و اسيد سولفونيك بهتر تركيب مي شوند و علت اين تركيب، وجودهيدروژن، روي كربنِ نوع سوم است. انواع اكسيده شده اين واكس ها در صنايع توليديواكسِ كف اطاق (POLISH) استفاده مي شود. هم چنين در توليد رنگ به عنوان پيگمانسوسپانسيون به كار گرفته مي شوند.
ج: پترولاتوم
اگر عمل واكس گيري بر رويمواد باقي مانده تقطير انجام شود واكس حاصل را پترولاتوم مي نامند. كريستال هاي آناز دو نوع قبلي ريزتر بوده و مقداري روغن را در خود نگه داري مي كنند به طوري كهمعمولاً حالت ژلاتيني دارند.
جرم مولكولي آن بين980-560 و نقطه ذوب آن بين85-55درجه سانتي گراد است. در مواقعي كه بخواهند پترولاتوم را بدون استفاده از حلال وحرارت پخش كنند، از پترولاتوم امولسيون شده در آب استفاده مي شود. براي اين منظوربايستي مخلوطي از واكس ذوب شده در آب داغ با استفاده از يك امولسيون كننده نظيرتترا اتانول آمين تهيه كرد.
جدول(1-1) خواص فيزيكي و شيميايي واكس هاي پارافيني - ميكروكريستال و پترولاتوم را نشان مي دهد.
بررسي خواص فيزيكي و شيمياييواكس هاي پارافيني
بررسي خواص فيزيكي و شيميايي واكس مي تواند تا حدي در شناساييساختمان شيميايي واكس ها مورد استفاده قرار گيرد. به طور كلي شناسايي خواص واكس هارا مي توان به سه دسته تقسيم كرد:
الف: روش هاي فيزيكي (نقطه ذوب، درصد روغن،ويسكوزيته، ضريب شكست، جرم مخصوص ...)
ب: آزمايش هايي كه بيشتر جنبه مكانيكيداشته و بيشتر در صنايع، به منظور شناخت خصوصيات واكس به هنگام مصرف بر روي آنانجام مي گيرد. (مقاومت در مقابل كشش، مقاومت در مقابل سايش، جلاي واكس، انعطافپذيري)
ج: بررسي ساختمان شيميايي تركيبات سازنده واكس
1- اسپكترومترجرمي:
با استفاده از اسپكترومتر جرمي در دماي زياد مي توان نوع تركيبات و درصدهر يك از آنها را در واكس تعيين كرد.
2- كروماتوگراف گازي:
در اين روش،پيك هاي حاصل از گاز، كروماتوگرافي واكس را تعيين كرده و از مقايسه آن با پيك هاياستاندارد به دست آمده مي توان تركيبات سازنده واكس و نيز با محاسبه سطح زير هرپيك، درصد آن تركيب را در واكس تعيين نمود.
روش اسپكترومتر جرمي در مقايسه باروش هاي ديگر براي شناسايي تركيبات سازنده واكس روشي مناسب است. در مواقعي كهاستفاده از اين روش ممكن نباشد مي توان با روش ساده زير تا حدودي تركيبات سازندهواكس را شناسايي كرد. روش عمل بدين صورت است كه ابتدا خواص فيزيكي مهم واكس نظيرنقطه ذوب، ضريب شكست، ويسكوزيته، چگالي و غيره را تعيين كرده و از مقايسه آن باخواص فيزيكي هيدروكربن هاي پارافيني، هيدروكربور پارافيني معادل واكس را مشخصكرد.
روغن گيري از واكس
Slack Wax به دست آمده از واحد واكس گيري بر حسبشرايط عمل، حاوي15 تا50 درصد روغن است. جهت روغن گيري از واكس از3 خاصيت فيزيكيواكس و روغن استفاده مي شود.
روغن گيري از واكس با استفاده از تفاوت نقطهذوب واكس و روغن
اين روش كه Sweating ناميده مي شود به خاطر پايين بودن راندمانعمل و محدوديت هاي موجود از لحاظ ماده اوليه، چندان مورد توجه نيست. با استفاده ازاين روش تنها مي توان از واكس هاي پارافيني روغن گيري كرد، زيرا در هنگام گرم كردنواكس، وجود بلورهاي درشت در واكس هاي پارافيني فضاي آزادي را جهت جريان روغن ايجادمي كند. درصد روغن موجود در واكس مورد عمل و شرايط گرم و سرد كردن آن، دو عامل موثردر كيفيت محصول به دست آمده است. براي روغن گيري از واكس ابتدا آن را ذوب كرده و بهبالاترين قسمت سيني هايي كه به صورت پلكاني روي هم قرار گرفته اند، فرستاده مي شودتا در آنجا سرد شود. سپس واكس سرد شده را به تدريج گرم كرده و حين گرم شدن آن،قطرات روغن از درون بلورهاي واكس به پايين تراوش مي كند و به وسيله لوله هايي كه دراطراف سيني تعبيه شده است از سيستم خارج مي شود. سرعت گرم كردن واكس بايد حتيالامكان كم باشد(1تا2 درجه فارنهايت در ساعت)
از واكس باقي مانده در بالاي سيني،در هر مرحله اي نمونه برداري شده و هنگامي كه درصد روغن در آن به مقدار مورد نظركاهش يافت عمل گرم كردن بر روي آن قطع مي شود. واكس باقي مانده در بالاي سيني جمعآوري مي شود.
با استفاده از اين روش نه تنها مي توان واكس را از روغن جدا كردبلكه مي توان واكس هايي با نقطه ذوب هاي مختلف به دست آورد. از معايب اين روش ميتوان به طولاني بودن زمان عمل(حدود70 ساعت) و بالا بودن درصد روغن در واكس اشارهكرد.
روغن گيري با حلال
معمولاً در روغن گيري از واكس از همان حلال مصرفيدر واحد واكس گيري استفاده مي شود. حلال هاي مصرفي در واحد روغن گيري از واكس،مخلوطي از تولوئن و متيل اتيل كتن، متيل ايزوبوتيل كتن، و دي كلرو اتان را تشكيل ميدهند. روش عمل همانند روش واكس گيري از روغن موتور است. مزيت هاي اين روش بر روشهاي ديگر شامل موارد زير است:
الف: علاوه بر جداسازي روغن از واكس با اين روش ميتوان واكس را با برش هاي مختلف و بر حسب نقطه ذوب آنها از يكديگر جدا كرد.
ب: قابليت انعطاف آن زياد بوده و در مورد مواد اوليه آن هيچ گونه محدوديتي وجود ندارد. ج: مقدار روغن باقي مانده در واكس نسبت به روش هاي ديگر كمتر است.
د: از آنجاييكه در اين روش از همان حلال واحد واكس گيري استفاده مي شود هزينه توليد تقريباً50درصد كاهش مي يابد.
جدا كردن بعضي از انواع هيدروكربن هاموم هاي پارافيني: استخراج موم ها معمولاً از طريق استفاده از حلال و يا رسوب گيري، (در اثر سرد كردن) از فرآورده تقطير خلا صورت مي گيرد. اين موم ها اساساً از نرمال پارافين ها با18تا35 اتم كربن تشكيل شده ند. موم هاي پارافيني متداول در دمايي بين45 تا65 درجهسانتي گراد ذوب مي شوند و مخلوطي از هيدروكربن هاي پارافيني نرمال از C22 تا C30 هستند.
موم هاي ميكرو كريستالين: اين موم ها در دماي بالاتري ذوب مي شوند(90درجه سانتي گراد) و جرم مولكولي بيشتري دارند(400 تا800) و آنها را مي توان از باقيمانده (و نه از فرآورده) تقطير خلا جدا كرد.
هم چنين مي توان نرمال پارافين هارا به كمك الك هاي مولكولي يا تركيبات اوره از بعضي برش هاي نفتي جداكرد.
پارافين ها(نرمال پارفين ها): از مخلوط نرمال پارفين ها يا10 تا20 اتمكربن، بر حسب برشي كه از آن استخراج شده اند خلوص ساختمان نرمالشان مي تواند از98درصد هم تجاوز كند.
الك هاي مولكولي كه به كار مي روند «لند» نام دارند وعبارتند از زئوليت هاي بلورين سنتزي به فرمول عموميزير:
MC12/n[(AL2O3)12.(SiO2)12]27H2O
كه در آن MC يك كاتيون با بارn رانشان مي دهد. شبكه بلورين مكعبي اين زئوليت ها از چهار وجهي هاي SiO4 و ALO4 تشكيلشده است. اين ساختمان خلل و فرجي را به وجود مي آورد كه قطر آنها بستگي به كاتيونبه كار رفته دارد.
هيدروكربن هاي نرمال پارافيني مي توانند در اين خلل و فرجنفوذ كنند در حالي كه هيدروكربن هاي شاخه دار و حلقوي نمي توانند داخل اين منافذبشوند.
واكس هاي نفتي را برحسب مواداوليه اي كه از آن به دست مي آيند، مي توان به سه دسته تقسيم كرد.
الف: واكسهاي پارافيني
اين نوع واكس از مواد اوليه با نقطه جوش پايين به دست آمده و بيشترتركيبات سازنده آن از هيدروكربن هاي نرمال پارافيني تشيكل يافته است. بيشترهيدروكربن هاي شاخه دار (در صورت وجود) از نوع ايزو پارافين ها هستند. هيدرو كربنهاي سازنده واكس داراي20 تا40 مولكول كربن مي باشند و جرم مولكولي آنها بين280تا560 متغير است. هم چنين در دماي عادي جامد بوده و ويسكوزيته آن حدود 35-45 SUS (در100 درجه سانتي گراد) و كريستال هاي آن به صورت سوزني يا صفحه اي است.
ب: واكس هاي ميكروكريستال
واكس هاي ميكروكريستال از واكس گيري مواد اوليه سنگين (مواد اوليه با نقطه جوش بالا) به دست مي آيند. كريستال هاي آن از انواع پارافينيريزتر بوده و جرم مولكولي آن حدود800-450 وتعداد تركيبات كربن سازنده آن بين57-32مي باشد.
واكس هاي ميكروكريستال در مقايسه با انواع پارافين ها با اسيدسولفوريك، اسيد نيتريك و اسيد سولفونيك بهتر تركيب مي شوند و علت اين تركيب، وجودهيدروژن، روي كربنِ نوع سوم است. انواع اكسيده شده اين واكس ها در صنايع توليديواكسِ كف اطاق (POLISH) استفاده مي شود. هم چنين در توليد رنگ به عنوان پيگمانسوسپانسيون به كار گرفته مي شوند.
ج: پترولاتوم
اگر عمل واكس گيري بر رويمواد باقي مانده تقطير انجام شود واكس حاصل را پترولاتوم مي نامند. كريستال هاي آناز دو نوع قبلي ريزتر بوده و مقداري روغن را در خود نگه داري مي كنند به طوري كهمعمولاً حالت ژلاتيني دارند.
جرم مولكولي آن بين980-560 و نقطه ذوب آن بين85-55درجه سانتي گراد است. در مواقعي كه بخواهند پترولاتوم را بدون استفاده از حلال وحرارت پخش كنند، از پترولاتوم امولسيون شده در آب استفاده مي شود. براي اين منظوربايستي مخلوطي از واكس ذوب شده در آب داغ با استفاده از يك امولسيون كننده نظيرتترا اتانول آمين تهيه كرد.
جدول(1-1) خواص فيزيكي و شيميايي واكس هاي پارافيني - ميكروكريستال و پترولاتوم را نشان مي دهد.
بررسي خواص فيزيكي و شيمياييواكس هاي پارافيني
بررسي خواص فيزيكي و شيميايي واكس مي تواند تا حدي در شناساييساختمان شيميايي واكس ها مورد استفاده قرار گيرد. به طور كلي شناسايي خواص واكس هارا مي توان به سه دسته تقسيم كرد:
الف: روش هاي فيزيكي (نقطه ذوب، درصد روغن،ويسكوزيته، ضريب شكست، جرم مخصوص ...)
ب: آزمايش هايي كه بيشتر جنبه مكانيكيداشته و بيشتر در صنايع، به منظور شناخت خصوصيات واكس به هنگام مصرف بر روي آنانجام مي گيرد. (مقاومت در مقابل كشش، مقاومت در مقابل سايش، جلاي واكس، انعطافپذيري)
ج: بررسي ساختمان شيميايي تركيبات سازنده واكس
1- اسپكترومترجرمي:
با استفاده از اسپكترومتر جرمي در دماي زياد مي توان نوع تركيبات و درصدهر يك از آنها را در واكس تعيين كرد.
2- كروماتوگراف گازي:
در اين روش،پيك هاي حاصل از گاز، كروماتوگرافي واكس را تعيين كرده و از مقايسه آن با پيك هاياستاندارد به دست آمده مي توان تركيبات سازنده واكس و نيز با محاسبه سطح زير هرپيك، درصد آن تركيب را در واكس تعيين نمود.
روش اسپكترومتر جرمي در مقايسه باروش هاي ديگر براي شناسايي تركيبات سازنده واكس روشي مناسب است. در مواقعي كهاستفاده از اين روش ممكن نباشد مي توان با روش ساده زير تا حدودي تركيبات سازندهواكس را شناسايي كرد. روش عمل بدين صورت است كه ابتدا خواص فيزيكي مهم واكس نظيرنقطه ذوب، ضريب شكست، ويسكوزيته، چگالي و غيره را تعيين كرده و از مقايسه آن باخواص فيزيكي هيدروكربن هاي پارافيني، هيدروكربور پارافيني معادل واكس را مشخصكرد.
روغن گيري از واكس
Slack Wax به دست آمده از واحد واكس گيري بر حسبشرايط عمل، حاوي15 تا50 درصد روغن است. جهت روغن گيري از واكس از3 خاصيت فيزيكيواكس و روغن استفاده مي شود.
روغن گيري از واكس با استفاده از تفاوت نقطهذوب واكس و روغن
اين روش كه Sweating ناميده مي شود به خاطر پايين بودن راندمانعمل و محدوديت هاي موجود از لحاظ ماده اوليه، چندان مورد توجه نيست. با استفاده ازاين روش تنها مي توان از واكس هاي پارافيني روغن گيري كرد، زيرا در هنگام گرم كردنواكس، وجود بلورهاي درشت در واكس هاي پارافيني فضاي آزادي را جهت جريان روغن ايجادمي كند. درصد روغن موجود در واكس مورد عمل و شرايط گرم و سرد كردن آن، دو عامل موثردر كيفيت محصول به دست آمده است. براي روغن گيري از واكس ابتدا آن را ذوب كرده و بهبالاترين قسمت سيني هايي كه به صورت پلكاني روي هم قرار گرفته اند، فرستاده مي شودتا در آنجا سرد شود. سپس واكس سرد شده را به تدريج گرم كرده و حين گرم شدن آن،قطرات روغن از درون بلورهاي واكس به پايين تراوش مي كند و به وسيله لوله هايي كه دراطراف سيني تعبيه شده است از سيستم خارج مي شود. سرعت گرم كردن واكس بايد حتيالامكان كم باشد(1تا2 درجه فارنهايت در ساعت)
از واكس باقي مانده در بالاي سيني،در هر مرحله اي نمونه برداري شده و هنگامي كه درصد روغن در آن به مقدار مورد نظركاهش يافت عمل گرم كردن بر روي آن قطع مي شود. واكس باقي مانده در بالاي سيني جمعآوري مي شود.
با استفاده از اين روش نه تنها مي توان واكس را از روغن جدا كردبلكه مي توان واكس هايي با نقطه ذوب هاي مختلف به دست آورد. از معايب اين روش ميتوان به طولاني بودن زمان عمل(حدود70 ساعت) و بالا بودن درصد روغن در واكس اشارهكرد.
روغن گيري با حلال
معمولاً در روغن گيري از واكس از همان حلال مصرفيدر واحد واكس گيري استفاده مي شود. حلال هاي مصرفي در واحد روغن گيري از واكس،مخلوطي از تولوئن و متيل اتيل كتن، متيل ايزوبوتيل كتن، و دي كلرو اتان را تشكيل ميدهند. روش عمل همانند روش واكس گيري از روغن موتور است. مزيت هاي اين روش بر روشهاي ديگر شامل موارد زير است:
الف: علاوه بر جداسازي روغن از واكس با اين روش ميتوان واكس را با برش هاي مختلف و بر حسب نقطه ذوب آنها از يكديگر جدا كرد.
ب: قابليت انعطاف آن زياد بوده و در مورد مواد اوليه آن هيچ گونه محدوديتي وجود ندارد. ج: مقدار روغن باقي مانده در واكس نسبت به روش هاي ديگر كمتر است.
د: از آنجاييكه در اين روش از همان حلال واحد واكس گيري استفاده مي شود هزينه توليد تقريباً50درصد كاهش مي يابد.
جدا كردن بعضي از انواع هيدروكربن هاموم هاي پارافيني: استخراج موم ها معمولاً از طريق استفاده از حلال و يا رسوب گيري، (در اثر سرد كردن) از فرآورده تقطير خلا صورت مي گيرد. اين موم ها اساساً از نرمال پارافين ها با18تا35 اتم كربن تشكيل شده ند. موم هاي پارافيني متداول در دمايي بين45 تا65 درجهسانتي گراد ذوب مي شوند و مخلوطي از هيدروكربن هاي پارافيني نرمال از C22 تا C30 هستند.
موم هاي ميكرو كريستالين: اين موم ها در دماي بالاتري ذوب مي شوند(90درجه سانتي گراد) و جرم مولكولي بيشتري دارند(400 تا800) و آنها را مي توان از باقيمانده (و نه از فرآورده) تقطير خلا جدا كرد.
هم چنين مي توان نرمال پارافين هارا به كمك الك هاي مولكولي يا تركيبات اوره از بعضي برش هاي نفتي جداكرد.
پارافين ها(نرمال پارفين ها): از مخلوط نرمال پارفين ها يا10 تا20 اتمكربن، بر حسب برشي كه از آن استخراج شده اند خلوص ساختمان نرمالشان مي تواند از98درصد هم تجاوز كند.
الك هاي مولكولي كه به كار مي روند «لند» نام دارند وعبارتند از زئوليت هاي بلورين سنتزي به فرمول عموميزير:
MC12/n[(AL2O3)12.(SiO2)12]27H2O
كه در آن MC يك كاتيون با بارn رانشان مي دهد. شبكه بلورين مكعبي اين زئوليت ها از چهار وجهي هاي SiO4 و ALO4 تشكيلشده است. اين ساختمان خلل و فرجي را به وجود مي آورد كه قطر آنها بستگي به كاتيونبه كار رفته دارد.
هيدروكربن هاي نرمال پارافيني مي توانند در اين خلل و فرجنفوذ كنند در حالي كه هيدروكربن هاي شاخه دار و حلقوي نمي توانند داخل اين منافذبشوند.
