Парафин

ПарафинПАРАФИН, смесь твердых углеводородов предельного характера, которые выделяются из нефти, а также из продуктов сухой перегонки бурого угля и горючих сланцев. Парафин находится также в древесном, торфяном и каменноугольном дегте и изредка встречается в эфирных маслах и смолах некоторых растений. Парафин был открыт впервые Бухнером в нефти из Тегернского озера (Бавария, 1820 г.) и Рейхенбахом в древесном дегте (1830 г.). Производство парафина началось с 1850 г. в Англии из продуктов сухой перегонки кенельского угля и горючих сланцев (Юнг), позднее - в Германии из бурого угля (Гюбнер). В настоящее время главная масса парафина добывается из парафинистых нефтей (США, а также СССР, Румыния, Польша), прежнее же сырье для получения парафина - горючие сланцы (Шотландия) и бурые угли (Германия и другие европейские страны) - отошло в этой области на второй план.

Производство парафина осуществляется на специальных парафиновых заводах и в основном состоит из следующих операций. Прежде всего, получают т. н. парафиновый дистиллят, для чего подвергают разгонке парафинистый мазут. Разгонка ведется на батарее типа масляной батареи и повторяется дважды, т. к. после первой перегонки дистиллят получается в состоянии, мало пригодном для последующего выделения парафина; лишь после второй перегонки последний полностью переходит в кристаллическое состояние и легко фильтруется.

В зависимости от исходного сырья парафинистый дистиллят имеет удельный вес 0,848—0,875 и кипит в широких пределах, захватывая гл. обр. соляровые и веретенные фракции. Содержание парафина в нем 5—12%. Перед пуском парафинового дистиллята на кристаллизацию из него д. б. удалены вода и механические примеси (грязь). Для этого дистиллят перекачивают в особые резервуары-отстойники, снабженные для ускорения отстоя подогревателями-змеевиками. Когда вода и грязь удалены, дистиллят перекачивают в громадные непрерывно работающие кристаллизаторы-охладители с поверхностью охлаждения до 50 м2 и более. Наиболее применимыми являются охладители с двойными трубами: по внутренним 6 дюймовым трубам перекачивается дистиллят, причем, чтобы облегчить продвижение застывшего парафина вместе с дистиллятом, внутри этих труб имеется шнек, приводимый в движение особым цепным колесом; снаружи эти трубы окружены 8-дюймовыми хорошо изолированными трубами, и охлаждающая жидкость (холодный соляной раствор) от специальных холодильных установок периодически перекачивается по межтрубному пространству. Если не переохлаждать парафинового дистиллята, поддерживая температуру его около 0°С, то он вполне сохраняет свою подвижность; с помощью плунжерных насосов его подают на фильтрпрессы и отделяют главную часть масла. Успех отделения его от выкристаллизовавшегося парафина зависит от качества дистиллята, температуры и давления, при которых происходит фильтрация, от длительности процесса и других факторов. Фильтрация происходит через плотную хлопчатобумажную ткань, покрывающую камеры пресса и пропускающую через себя лишь масло, но не кристаллы парафина. Под влиянием давления, которое в хороших фильтрпрессах можно доводить до 50 atm, камеры фильтрпресса постепенно заполняются кристаллами парафина, масло же спускается в приемник отжимного масла и может служить сырьем для переработки на смазочные масла. По окончании фильтрации приступают к разгрузке фильтрпресса, в результате чего получают лепешки парафинового гача. Часто гач содержит еще значительное количество масла (до 50% от веса гача) как следствие недостаточной фильтрации. В подобных случаях гач расплавляют, отливают в новые формы, по охлаждении заворачивают в специальную ткань из верблюжьей шерсти и отжимают на гидравлических прессах с применением давления до 40 atm.

После этой операции приступают к очистке гача серной кислотой, затем - едким натром и водой (промывка) в мешалках обычного типа, но с обогревом, т. к. при очистке гач д. б. в жидком состоянии. Температура поддерживается ≈70—75°; расход кислоты достигает 4—5%. Задача очистки гача заключается в освобождении его от смолистых веществ, присутствие которых нежелательно при следующей важной операции в процессе производства парафина - потении гача. Процесс потения гача в целях дальнейшего освобождения его от масла производится в особых камерах потения, состоящих из ряда неглубоких ящиков, устанавливаемых по 8—10 шт. один над другим на особых стойках, в хорошо изолированном помещении. В новейших установках обычные размеры ящиков для потения 15—18 м длины и 3 м ширины; их днища имеют форму обратных пологих пирамид; полезная емкость их - от 5 300 до 6300 л. Каждый ящик снабжен решеткой из легкого углового или таврового железа, тщательно устанавливаемой по уровню. Поверх решетки кладется сетка из оцинкованной проволоки с квадратными отверстиями в 6,25 см2; далее - вторая сетка из латунной проволоки, имеющая 50 отверстий на 2,5 см, и наконец выше - водяные змеевики для охлаждения парафина. Ящики сначала заполняют через особые трубы водой немного выше уровня сетки, затем в них накачивается расплавленный парафин до образования слоя толщиною в 15 см. Путем пропускания через змеевики холодной воды парафин охлаждается и превращается в твердую массу; затем спускают воду из ящиков, закрывают камеры и начинают пропускать в змеевики горячую воду, поддерживая в камерах температуру немного ниже температуры плавления парафина. В этих условиях масло, оставшееся между кристаллами парафина, начинает выпотевать, стекает через сетки и через спускные отверстия в центре ящиков отводится в резервуары для хранения и последующей обработки; вместе с маслом отходит и некоторая часть парафина. Осторожно поднимая температуру в камерах, можно углублять процесс потения до почти полного удаления масла и получения парафина с желаемой температурой плавления, после чего парафин расплавляют пропусканием через змеевики пара и спускают в сливной резервуар. Вся операция потения каждой загрузки занимает 40—48 ч.; для некоторых сортов парафина это время м. б. снижено. Загрузка каждой камеры составляет около 30 т. Сырой парафин после первого потения имеет температуру плавления 40—49° и находит разнообразное применение в промышленности. Если требуется более высокоплавкий парафин, необходимо подвергнуть его второму потению. Что касается, наконец, отпотевшего масла, то в зависимости от содержания в нем твердого парафина его подвергают вторичному потению в надлежащих температурных условиях, предварительно подвергая его по мере надобности либо вторичной перегонке, либо сразу пуская в кристаллизаторы и на фильтрпрессы. Парафин, полученный после потения, имеет обыкновенно желтоватый цвет и неприятный керосиновый вкус и запах. Если необходимо избавиться от этих недостатков и получить очищенный (refined) парафин, его подвергают дополнительной очистке – отбеливанию крепкой серной кислотой (олеум или моногидрат) с последующей промывкой и обработкой флоридином, после чего парафин получается бесцветным, лишенным вкуса и запаха и стабильным к свету. Упаковывается парафин либо в бочках в виде стружки либо в плитах путем отливки с помощью специальных отливочных машин. О размерах современной выработки парафина из нефти можно составить представление из следующих данных (в тыс. ш):

parafin 1

В СССР лишь в конце 1927 г. начал функционировать первый парафиновый завод (в Грозном), который в первый же год дал 4000 т парафина. В 1931 г. производство парафина на этом заводе д. б. доведено до 13000 т. Кроме того, имеется успешно работающий завод (Москва) для получения из озокерита особого рода парафина, известного под именем церезина.

Свойства парафина. Очищенный парафин - бесцветная или белая, б. или м. прозрачная масса без запаха и вкуса, слегка жирная наощупь. Нерастворим в воде; мало растворим в абсолютном спирте, хорошо - в эфире, хлороформе, бензоле, петролейном эфире, сероуглероде и минеральных маслах; при нагревании растворяется также во многих растительных маслах. Удельный вес парафина в твердом состоянии существенно зависит от содержания в нем масла: очищенный парафин при 15°С имеет удельный вес 0,907—0,915; для сырого же парафина после однократного потения удельный вес колеблется в пределах 0,881—0,905. В жидком состоянии, например, при 60°С, все парафины имеют очень близкие удельный вес 0,776—0,781. В виду неоднородности парафина температура плавления колеблется в некоторых пределах; для большинства торговых сортов она колеблется в пределах примерно 10—12°С, например, очищенный грозненский парафин плавится при 49—60°С; желтый при 41—58°С; американские же спецификации делят очищенный парафин в этом отношении на три сорта:

parafin 2

Отсюда видно, что американские парафины (очищенные) представляют собой весьма узкую фракцию; их температура плавления после перекристаллизации действительно почти не изменяются. Определяется температура плавления парафина лучше всего в пробирке с погруженным термометром. Более резкую, чем температура плавления, характеристику парафину дает его температура застывания, (в приборе Жукова), которая лежит в пределах между температурами начала и конца плавления парафина (температурный интервал плавления). Крайне важно, что на обе константы (температура плавления и температура застывания) примесь масла к парафину в известных пределах оказывает весьма малое влияние. Большую важность для характеристики парафина имеет его консистентность (консистометр Абрагама), так как уже небольшие примеси масла оказывают на нее резкое влияние; так например, прибавление 0,5% масла понижает консистентность парафина на 20%, прибавление 1% - на 30% и т. д. Цвет парафина зависит от степени его очистки, а также от нахождения в нем масла. Хорошо очищенные и свободные от масел парафины - бесцветны и не изменяют своего цвета на свету. Недостаточно очищенный парафин имеет светло-жёлтый, желтый и буровато-желтый цвет, причем интенсивность его окраски на свету увеличивается. Определение цвета парафина производится в расплавленном состоянии при помощи колориметра.

По своему химическому составу парафин представляет собой смесь углеводородов ряда метана общей формулы СnН2n+2. В хорошо очищенных парафинах содержание углеводородов других рядов, например, непредельных, совершенно ничтожно и серная кислота при встряхивании с ними либо вовсе не окрашивается либо окрашивается в слабожелтый цвет. Неочищенные или слабо очищенные парафины, наоборот, окрашивают серную кислоту б. или м. интенсивно и обнаруживают явное присутствие непредельных углеводородов, полученных вследствие частичного разложения при перегонке, т. е. при получении парафинового дистиллята. Парафин весьма устойчив к самым разнообразным реагентам, как то: кислотам (галоидоводородные, азотные и др.), щелочам и разного рода основаниям (гидразин, органические основания), окислителям и т. п. Вопрос о химическом строении входящих в состав парафина углеводородов пока еще не может считаться решенным окончательно: наряду с указаниями в пользу нормального их строения по формуле СН3·(СН2)n·СН3 имеются данные, которые заставляют предполагать наличие в их углеродной цепи боковых цепей или групп. Большое практическое значение имеет определение в парафине содержания масла, которое в некоторых сортах парафинов может достигать нескольких %. Простейший, хотя и далеко не безупречный, способ этого определения заключается в отжатии навески парафина (15—35 г) между несколькими кружочками фильтровальной бумаги и специальной ткани, помещенными в особом кольце, при давлении в 70 кг/см2 при 15,6°С. После соскабливания приставшего парафина общий привес бумаги и ткани принимается за содержание масла в данной навеске. Кроме того применяются и другие методы определения масла в парафине (рефрактометрический, консистометрический методы и метод селективного растворения).

Применение парафина чрезвычайно разнообразно. Главная масса парафина идет на изготовление свечей («парафиновые» с примесью 1,5—4% стеарина и «композиционные» с содержанием до 30 % стеарина) и спичек (спичечный парафин). Далее парафин находит применение в электротехнике в качестве изолятора, в парфюмерной промышленности - для поглощения летучих ароматических веществ (например из цветов), в текстильной промышленности - для аппретуры тканей, в бумажной промышленности - для приготовления вощеной бумаги и т. п., в химической промышленности - при упаковке химических реагентов и т. д. Кроме того парафин применяется для изготовления искусственного вазелина, разного рода мазей и композиций (сапожный крем, мази для натирания полов, для предохранения от ржавчины и т. п.), а также в граверном деле, в прачечном и кондитерском предприятиях и для многих других специальных назначений.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 15 - 1931 г.