14.Адсорбционные процессы очистки масляных фракций. Назначение, теоретические основы, факторы процесса. Теоретические основы процесса.

Адсорбция - это концентрирование вещества из объема фаз по поверхности раздела между ними.Способность активированных углей, естественных , синтетических алюмосиликатов, алюмогеля, цеолитов адсорбировать на своей поверхности различные вещества широко используется при разделении сложных смесей, в том числа и нефтяных фракций, на составляющие их компоненты.

Концентрирование вещества может быть из газа или жидкости, на твердом или жидком адсорбенте. Процесс обусловлен взаимодействием концентрируемого вещества и адсорбента. (Силы этого взаимодействия - силы Ван-дер-Ваальса).

А

Химическая

дсорбция

Физическая

Физическая адсорбция - обратимый процесс, он приводит к равновесному распределению вещества между фазами, не изменяя хим состав всей системы.

Химическая адсорбция - процесс необратимый, при ней протекают хим реакции на границе раздела фаз. Образуютсяновые ковалентные и ионные связи, изменяется состав системы.

Для достижения сорбционного равновесия необходима высокоразвитая поверхность раздела фаз, т.е. системы должна быть высокодисперсионной.

Все адсорбенты обладают пористой структурой; размеры пор у них разные и они делятся на три группы:

1. Микродисперсные (d пор меньше 15*10^-10м.)

2. Переходнопористые (d пор 15 ÷ 1000*10^-10м.)

3. Макропористые (d пор 1000 ÷ 2000*10^-10м.)

Наиболее применима 2 группа: алюмогели, силикагели, алюмосиликатные катализаторы.

Адсорбенты подразделяются на полярные и неполярные

а) Адсорбция на полярных адсорбентах.

При адсорбции на полярных адсорбентах основную роль играют полярные силы: ориентационное и индукционное взаимодействие.

Молекулы полярных адсорбентов состоят из окислов кремния, алюминия и содержат кристализационную воду. Структурные решетки адсорбентов образованы ионами кремния Si⁺⁴, алюминия Al⁺³, кислорода О^-2, гидроксид-ионами OH^-; или комплексами (AlO₄)^-5, (SiO₄)^-4.

Ионы, лежащие на поверхности абсорбента обладаю электростатическими зарядами, силовые поля которых не скомпенсированы внутри лежащими ионами. Поэтому поверзность адсорбента имеет электростатический заряд. Такие адсорбенты полярные.

В основу процесса адсорбции на полярных адсорбентах положена различная адсорбируемость компонентов масла. Адсорбируемость тем выше, чем больше величина дипольная момента µ молекулы.

Адсорбция неполярных компонентов (у/в часть масла) происходит за счет образования индуцированных диполей µ_и. на поверхности адсорбента в результате притяжения молекул образуется слой адсорбированного вещества. Силы притяжения компонентов из смеси к поверхности адсорбента зависят от структурных особенностей молекулы, т.е. адсорбция избирательна. Сила притяжения характеризуется количеством тепла, которое выделяется при соприкосновении с поверхностью адсорбента. Наибольшее количество тепла выделяется при адсорбции компонентов, имеющих наибольший дипольный момент молекулы, т.е. наибольшую поляризуемость. Наибольшее количество тепла выделяется при адсорбции ? насыщенных молекул, которые содержат двойные связи (гетероатомы: S, O, N; полициклы).

В

Адсорбируемость растет

се компоненты масляных фракций по адсорбируемости на полярных адсорбентах можно расположить в след ряд:

1. С молисто асфальтовые вещества (высокая поляризуемости из-за несимметричности строения, из-за наличия конденсированных ароматических колец и гетероатомов S, O, N).

2. Ароматические у/в (Наличие конденсированных систем. С увеличением числа циклов, больше µ, выше адсорбируемость. Чем меньше длинных боковых цепей, тем больше адсорбируемость).

3. Серосодержащие соединения

4. Парафино-нофтеновые у/в.

С поверхности адсорбента можно десорбировать отдельные группы компонентов масляных фракций с помощью растворителя. В качстве растворителя применяют низкомолекулярные у/в метанового ряда, обладающие меньшей адсорбируемостью, чем масляные компоненты. В практике, в качестве растворителей адсорбционной очистки используют низкокипящую фракцию нефти-лигроин.

б) Адсорбция на неполярных адсорбентах

О дним из неполярных адсорбентов явл. активированный уголь.. Активированных адсорбентов явл. активированный уголь. Активированный уголь получают из древесного угля обработкой водяным паром при высокой температуре. Поверхность неполярного адсорбента образована электронейтральными атомами и не несет электростатического заряда. Основными силами взаимодействия поверхности адсорбентов и компонентов масла являются неполярные силы: дисперсионные силы взаимодействия. Исходя отсюда все компоненты по адсорбируемости на неполярных адсорбентах можно расположить в следующий ряд:

1. Н

   растет

   -парафиновые у/в (обладают неибольшей адсорбируемостью)

2. Изо-парафиновые у/в

3. Нофтеновые у/в

4. А

   Адсорбируемость

   роматические у/в с боковыми цепями нормального строения

5. Ароматические у/в с боковыми цепями изо-строения.

6. Полициклическая ароматика

7. Серосодержащие соединения и смолисто-асфальтовые вещества.

1. Адсорбенты используются в технологии производства масел для очистки дистиллятных фракций вместо очистки избирательными растворителями (селективная очистка). Используются: силикагели, алюмогели, алюмосиликатные катализаторы.

2. Доочистка после деппрпфинизации масляных дистиллятов, с целью повышения стабильности, улучшения цвета, удаления следов растворителей. Исользуются активные глины.