Парафин

Парафи́н (от лат. parum «мало» + affinis «родственный») — воскоподобная смесь предельных углеводородов (алканов) преимущественно нормального строения состава от С₁₈Н₃₈ (октадекан) до С₃₅Н₇₂ (пентатриоконтан)^[1].

Температура плавления — от 45°С до 65°С;

Температура кипения — выше 370°C

Температура вспышки 200-250°C

Плотность — 0,880-0,915 г/см³ (15 °C);

Получают главным образом из нефти.

В зависимости от соотношения концентраций тяжелых и лёгких углеводородов парафин может быть жидким, твёрдым и мелкокристаллическим (церезин).

Открыт Карлом фон Райхенбахом^[2].

Парафины представляют собой смесь твёрдых углеводородов метанового ряда преимущественно нормального строения с 18-35 атомами углерода в молекуле и температурой плавления 45-65 °C. В парафинах обычно содержится некоторое количество изопарафиновых углеводородов, а также углеводородов с ароматическим или нафтеновым ядром в молекуле.

ГОСТ 23683-89^[3] устанавливает 10 марок парафина (П1, П2, В1, В2, В3, В4, В5, Т1, Т2, С), различающихся по классу и форме выпуска:

1. марки с индексом П — высокоочищенные, предназначены для пищевых производств;
2. марки с индексом В — высокоочищенные с более узким разбросом весов компонентов, предназначены для непищевых производств;
3. марки с индексом Т — не очищенные технические парафины;
4. марка с индексом С — так называемый «спичечный» парафин, характеризующийся повышенным содержанием масла и наименьшей температурой плавления.

Нормируется содержание масла в парафине (0,8 % для марки П2; 0,45 % для всех марок, исключая технические; свыше 1 % для технических марок). Химический состав парафинов нормируется косвенно по температуре плавления и микротвёрдости (для парафинов марок с литерой В, выпускаемых в виде слитков).

Парафин — вещество белого цвета с молекулярной массой 300—450, в расплавленном состоянии обладает малой вязкостью. Парафин не растворяется в воде, однако хорошо растворим в значительном количестве органических растворителей (в лёгком бензине, бензоле, ацетоне, хлороформе, этиловом эфире, сероуглероде, дихлорэтане, и пр.), в нефтепродуктах, спирте и минеральных маслах парафин растворяется при нагревании.

Парафины инертны к большинству химических реагентов. Они окисляются азотной кислотой, кислородом воздуха (при 140 °C и выше) и некоторыми другими окислителями с образованием различных жирных кислот, аналогичных жирным кислотам, содержащимся в жирах растительного и животного происхождения. Синтетические жирные кислоты, получаемые окислением парафина, применяют вместо жиров растительного и животного происхождения в парфюмерной промышленности, при производстве смазок, моющих средств, а также пищевых продуктов.

Пожароопасен. При нагревании выше 90°С начинается достаточно активное выделение легких фракций и продуктов термического разложения. Выделяющиеся вещества, нагретые выше 120—150°С, при контакте с воздухом самовоспламеняются.

Парафины могут быть выделены также из других продуктов, например, из озокерита. В зависимости от фракционного состава, температуры плавления и структуры парафины разделяют на жидкие (t_пл ≤ 27 °C), твёрдые (t_пл = 28—70 °C) и микрокристаллические (t_пл > 60—80 °C) — церезины. При одинаковой температуре плавления церезины отличаются от парафинов большей молекулярной массой, густотой и вязкостью. Церезины энергично реагируют с дымящей серной кислотой, в то время как парафины реагируют с ней слабо. При перегонке нефти церезины концентрируются в осадке, а парафин перегоняется с дистиллятом. Церезины, которые концентрируются в остатке после перегонки мазута, представляют собою смесь циклоалканов и в меньшем количестве твёрдых аренов и алканов. Изоалканов в церезине сравнительно мало.

По степени очистки парафины делят на следующие виды:

• гачи и петролатумы, которые содержат до 30 % (масс.) масел;
• неочищенные парафины (церезины) с содержанием масел до 6 % (масс.);
• очищенные и высокоочищенные парафины (церезины).

В зависимости от глубины очистки они имеют белый цвет (высокоочищенные и очищенные марки) или слегка желтоватый и от светло-жёлтого к светло-коричневому (неочищенные парафины). Очищенный парафин имеет плотность 881—905 кг/м³. Церезины представляют собой смесь углеводородов с количеством углеродных атомов в молекуле от 36 до 55 (от С₃₆ к С₅₅). Их извлекают из природного сырья (природного озокерита, а также остатков высокопарафинистых сортов нефти, получаемых при её переработке) . Температура плавления 65—88 °C, молекулярная масса 500—700. Парафины широко используют в электротехнической, пищевой (парафины глубокой очистки; t_пл = 50—54 °C; содержание масел 0,5—2,3 % по массе), парфюмерной и других отраслях. На основе церезина изготавливают разные композиции в бытовой химии, вазелины; они используются также как загустители в производстве пластичных смазок, изоляционных материалов в электро- и радиотехнике и восковых смесей.

Неочищенные твёрдые парафины производят методами:

1. обезмасливания гачей и петролатумов — побочных продуктов производства (депарафинизации) масел с применением растворителей (смеси кетона, бензола и толуола, дихлорэтан), получая при этом неочищенные парафины (из гача) и церезины (из петролатума);
2. выделения и обезмасливания парафина из дистиллятов высокопарафинистых нефтей смесью кетона, бензола и толуола;
3. осаждение твёрдых парафинов без применения растворителей (путём охлаждения в кристаллизаторах и фильтропрессования).

Неочищенные парафины после этого облагораживают (доочищают) с использованием кислотно-щелочного, адсорбционного (контактного или перколяционного) или гидрогенизационного доочищения (для удаления нестабильных веществ, которые окрашивают и имеют запах). Жидкие парафины выделяют из дизельных фракций депарафинизацей с использованием избирательных растворителей (смесь ацетона, бензола и толуола), карбамидной депарафинизации (в производстве низкозастывающего дизельного топлива) и адсорбции на молекулярных ситах (выделение жидких парафинов С₁₀-С₁₈ с помощью пористого синтетического цеолита).

• в качестве относительно безопасного в обращении горючего вещества: свечи для освещения и декоративных целей, загуститель для напалмов, термитов и топлив, компонент взрывчатых веществ;
• в качестве смазки для трущихся деталей: деревянных (направляющих выдвижных ящиков, пеналов и т. п.), пластиковых (компонент лыжных смазей, молнии и пр.), металлических (велосипедные цепи, полозья, направляющие и т.п.);
• в качестве уплотняющего, защитного, гидрофобизирующего вещества: изготовление парафиновой бумаги, производство спичек, заливка горлышек бутылок с некоторыми реактивами, например, некоторыми летучими эфирами, в смеси с бензином — антикоррозионное покрытие^[4] (огнеопасно!), в смеси с керосином — разделительный состав в гипсовом литье;
• в косметике для производства вазелина, густых кремов;
• парафины зарегистрированы в качестве пищевых добавок E905х;
• используется для парафинотерапии в медицине и косметологии;
• в ядерной физике, технике: эффективный замедлитель нейтронов и «генератор» протонов;
• для осаливания войлочных пыжей;
• в пищевой промышленности для пропитки упаковочных материалов и для покрытия ёмкостей для хранения пищевых продуктов^[5].
• в микробиологической промышленности как сырьё для производства кормовых дрожжей.

В радиотехнике:

• Для пропитки электротехнической бумаги, использующейся при изготовлении конденсаторов и намотке трансформаторов. В прошлом также пропитывали дерево или картон, используемый для изготовления малоответственных изоляционных деталей.^[6]
• Для заливки бескаркасных катушек индуктивности, для защиты их от вибраций и микрофонного эффекта. Часто применяется, например, в УКВ-радиоприёмниках, звукоснимателях для электрогитар. Иногда заливают весь объём микросборки.
• В других случаях, где требуются высокая электрическая прочность, малые потери на переменном токе, низкая цена и возможность лёгкого освобождения от заливки простым нагревом.

В летних сортах дизельного топлива часто встречается высокое содержание парафинов. При температуре ниже −5 °C это вызывает кристаллизацию парафина в баке, а также во всех деталях топливной аппаратуры от бака до форсунок, что приводит к отказу дизеля. Для устранения этого приходится порой прочищать всю топливную аппаратуру.

Для предотвращения кристаллизации применяются керосин, тормозная жидкость, а также антигели. Также парафин из дизельного топлива можно выделить при производстве путём замораживания и фильтрования. В России производство летних сортов дизельного топлива пока ещё не запрещено, поэтому в зимнее время происходит немало так называемых «парафиновых отравлений», что приводит к отказу и сложному ремонту дизелей.

• Смеси предельных углеводородов преимущественно линейного строения:
  • Вазелиновое масло
  • Вазелин
  • Парафин
  • Церезин
• Сырье:
  • Озокерит
  • Нефть
• Прочие парафиноподобные вещества:
  • Воск