برافين

paraffin -

البرافين

منال الحموي

استحصال شمع البرافين

خواص شمع البرافين

استعمالاته

شمع البرافين wax paraffin مادة صُلبة لينة، بيضاء أو لا لون لها، تستحصل من النفط petroleum أو الفحم coal أو السّجيل (طين صَفْحي) shale، تتألف من مزيج جزيئات فحوم هدروجينية (هدروكربونية) ذات سلسلة مستقيمة تحوي 30-26 ذرة كربون (الشكل 1).

الشكل (1) شمع البرافين

تستعمل كلمة برافينات في الكيمياء أيضاً؛ مرادفة للفحوم الهدروجينية المشبعة alkanes ذات الصيغة C_nH_2n+2؛ حيث n عدد صحيح، وهي تعني باللاتينية parum affinis أي قليلة الفعّالية للدلالة على الطبيعة الكيميائية الخاملة لهذه الفحوم الهدروجينية.

تراوح نسبة الفحوم الهدروجينية الصلبة في ضروب النفط جميعها بين 0 -5 %، وقد ترتفع هذه النسبة إلى 7- 12% في ضروب النفط البرافينية، وأحياناً تزيد على ذلك.

البرافينات التي تحتوي على أربع ذرات من الكربون أو أقل غازية. أما المحتوية على خمس إلى سبع عشرة ذرة كربون فتكون سائلة، وتكون صلبة عندما تحتوي على أكثر من ثماني عشرة ذرة كربون عند درجات الحرارة والضغط في الأحوال الجوية العادية وهي 25°س، و760 مم زئبقي. ويستفاد من ذلك في فصل الشموع البرافينية عن المنتجات البترولية عن طريق تبريدها، أو إضافة بعض الهدروكربونات الخفيفة إليها ثم تبريدها.

يُعد التركيب الهدروكربوني أساساً للتصنيف الكيميائي للنفط الخام؛ فبعض أنواعه تحتوي على نسب عالية من البرافينات، ومنها شمع البرافين الصلب؛ في حين تحتوي أنواع أخرى على النفتينات، ومن ثَمَّ تختلف المنتجات المتبقية غير القابلة للتقطير من خام إلى خام آخر، ويتم تحديد ذلك بعد إجراء عملية تقطير بسيطة لعيِّنة منه عند درجات حرارة مختلفة، وقد صُنِّف النفط الخام ثلاثة أصناف رئيسة هي:

1 - نفط ذو أساس برافيني: يتكون هذا النوع من الهدروكربونات البرافينية، وهو خالٍ أو يكاد يكون خالياً من المواد الإسفلتية، ويعطي هذا النوع من النفط كمياتٍ جيدةً من الشمع البرافيني وزيوت التزييت العالية الجودة.

2 - نفط ذو أساس إسفلتي: ويتألف هذا النوع من النفط من النفتينات ومن نسبة عالية من المواد الأسفلتية، ويحتوي على كميات قليلة من شمع البرافين أو يكاد يخلو منها. ويتطلب إنتاج زيوت التزييت من هذا الخام لتكون بكفاءة الزيوت المنتَجة من الخامات ذات الأساس البرافيني؛ إجراءَ معالجات كيميائية خاصة.

3 - نفط ذو أساس مختلط: يحتوي –بالتساوي- على كلٍّ من الفحوم الهدروجينية البرافينية وكذلك المواد الإسفلتية.

استحصال شمع البرافين

استُحصل البرافين أول مرة من الراتنج الأسمر الناتج من تقطير الفحوم الهدروجينية العالية الوزن الجزيئي.

وينحل البرافين كلِّياً في النفط عند الدرجة40 ْس؛ وذلك عندما يكون في جوف الأرض، وعند استخراج النفط تنخفض درجة الحرارة عن ذلك فيتبلور البرافين على هيئة بلورات دقيقة معلقاً بالنفط.

والطريقة الأساسية لنزع البرافين من الأجزاء البترولية هي بلورتها بالتبريد الذي يجري عادة بوجود مذيبات لها قدرة كبيرة على إذابة الإيزوبرافينات والنفتينات والهدروكربونات العطرية، وليس لها القدرة على إذابة البرافينات العالية. يستعمل عادة مذيب مؤلف من مزيج الأسيتون والبنزن benzene أو مزيج متيل إتيل كيتون والبنزن، كما يمكن استخدام الفحوم الهدروجينية المكلورة. يُسخن الجزء البترولي مع المذيب بنسبة 1- 4 ثم يبرد ببطء نسبياً إلى 20°س فيترسب البرافين. يفصل الراسب المتكوّن (الشمع البرافيني) بالترشيح، وتجري عملية الفصل في جو من غاز خامل للحيلولة دون تشكل خلائط متفجرة بين أكسجين الهواء وأبخرة المادة المذيبة، ويلي ذلك إزالة المذيب من بلورات الشمع ومن الرشاحة بالتقطير.

وهناك طريقة أُخرى لنزع البرافين هي الاستخلاص بالبروبان propane السائل (درجة غليانه -42° س). وقد استعملت هذه الطريقة في معالجة زيوت التزليق، وهي تختلف من حيث المبدأ عن طريقة الاستخلاص بالمذيبات؛ إذ إن التبريد يتم هنا بتبخير البروبان فيترسب شمع البرافين، ويستعاد البروبان بسهولة من الزيت النقي أو من بلورات البرافين، حيث يُحل الزيت بنسبة 3-1 من المحل ثم يُسخن المزيج قليلاً لينحل البرافين ثم يُبرَّد تدريجياً بتخفيض الضغط وتصبح درجة الحرارة -40° س، يُرشح بعد ذلك البرافين ويُعالج لتخليصه من الزيت العالق به، أما البروبان فيعاد تجميعه.

خواص شمع البرافين:

البرافين، مادة بيضاء؛ أو لا لون لها ولا رائحة ولا طعم، والبرافين صلب عند درجة حرارة الغرفة، غير قابل للذوبان بالماء، وغير قابل للذوبان في الإتانول وفي معظم المذيبات العضوية، وينحل في ثنائي كبريتيد الكربون CS₂، والكلوروفورم وثنائي إتيل إتر، وهو مقاوم للحموض والقلويات والهالوجينات. يتأكسد بحمض الآزوت (حمض النتريك)، والأكسجين والهواء عند الدرجة 140°س بوجود الحفازات.

وزن واحدة الحجوم منه0.81-0.89 غ/سم3 (عند 15°س)، ودرجة غليانه أعلى من 250°س.

تقع نقطة الوميض (درجة حرارة الاشتعال) بين160- °300س، وتبلغ كمية حرارة ذوبان الشمع 200-220 (كيلو جول / كغ). ينصهر البرافين القاسي بين 50 و60°س. أما البرافين اللين فعند نحو 45°س.

استعمالاته:

يُستعمل شمع البرافين في الصناعات الكيميائية؛ فهو يستعمل مادة عازلة في الأجهزة الكهربائية، وهو يشبه كثيراً المواد العازلة اللدائنية (البلاستيكية). وقد استخدم الشمع البرافيني على نطاق واسع في الأغذية والأدوية وفي الغزل والنسيج وفي صناعة عيدان الثقاب، كما يستخدم مادةً خاماً في المراهم والكريمات وفي مستحضرات التجميل (مثل أحمر الشفاه)، ويستخدم في كريمات الأحذية ومواد التشحيم وفي صناعة المتفجرات، وفي تصنيع شموع الإضاءة، وفي معالجة الورق والكرتون (برفنة الورق) المستخدم في التغليف؛ إذ تكسبها هذه المعالجة خواص كالتي تتمتع بها منتجات البولي إتلين المستخدمة في التغليف. وشمع البرافين مادة ممتازة لتخزين الحرارة، وأكثر استخداماته للأغراض الصناعية والمحلية، ولاسيما أغراض السيارات؛ إذ تستخدم كميات كبيرة منه في صناعة دهانات السيارات لحمايتها من التأكل. كما يستخدم مادة مضافة additive إلى منتجات المطاط في الإطارات وغيرها.

مراجع للاستزادة: - باسلة إبراهيم، أحمد نظام الدين، تكنولوجيا النفط، جامعة دمشق، 2009-2010. - غدير زيزفون وزملاؤه، الصناعات البتروكيميائية، جامعة دمشق، 1997-1998. - فاروق الصوفي، المدخل إلى تكنولوجيا النفط، المطبعة الجديدة، دمشق 1991-1992. - محمد أبو بكر، المدخل إلى كيمياء البترول، جامعة حلب، 1979- 1980. - J. Smith، Organic Chemistry, Mc Graw-Hill ,2014. - J. G. Speigh، Handbook of Petroleum Product Analysis, Wiley- Interscience 2002.

---

- التصنيف : الكيمياء والفيزياء - النوع : الكيمياء والفيزياء - المجلد : المجلد الرابع مشاركة :