Осушка газа молекулярными ситами

Для глубокой осушки применяют молекулярные сита, так называемые цеолиты. Цеолиты состоят из кислорода, алюминия, кремния и щелочноземельных металлов и представляют собой сложные неорганические полимеры с кристаллической структурой. Форма кристалла цеолита — куб, на каждой из шести сторон его имеются щели, через которые влага проникает во внутреннее пространство. Каждый цеолит имеет свой размер щелей, образованных атомами кислорода. Благодаря этому цеолиты способны резко избирательно сорбировать в основном мелкие молекулы, т. е. при адсорбции происходит как бы отсеивание более мелких от более крупных молекул. Мелкие молекулы проникают во внутреннее пространство кристалла и застревают в нем, а крупные молекулы не проходят и, следовательно, не будут адсорбироваться.

Цеолиты, применяемые в виде порошка или гранул размером до 3 мм, обладают высокой пористостью (до 50 %) и огромной поверхностью пор. Их активность достигает 14–16 г. на 100 г. цеолитов при парциальном давлении 0,4 мм рт.ст.

Для регенерации молекулярных сит используют сухой газ, нагретый до 200- 300° С, который пропускают через слой цеолита в направлении, обратном движению газа при осушке.

Цеолиты выдерживают до 5000 циклов, теряя при этом около 30 % своей поглотительной способности.

Экспериментальное исследование адсорбции нефтепродуктов в слое цеолитов б.С.Байзакова, к.К. Сырманова, ф.Е.Алтынбеков

Приведены результаты экспериментальных исследований адсорбции различных фракций нефтепродуктов в слоях цеолитных молекулярных сит. Весовым методом изучена адсорбция опытных партий Каражанбасской, Кумкольской и Каламкасской нефтей полимерными молекулярными ситами (цеолитами). Приведены данные по адсорбционной способности слоя цеолита в различных режимах фильтрации жидкой фазы через слой цеолита. Показано, что разработка методов и аппаратуры для адсорбции нефтяных фракций в слоях цеолитных молекулярных сит имеет большие перспективы, и целесообразна отработка технологических режимов и создание аппаратурного обеспечения процессов.

Одним из ведущих направлений в области нефтепереработки на современном этапе являются процессы депарафинизации нефти и нефтепродуктов.

Добываемая в Казахстане нефть по группе основных качественных характеристик относится к различным типам. Свое влияние оказывают глубина, на которой залегают продуктивные пласты, возраст геологических структур, месторасположение скоплений углеводородов.

На недавно разрабатываемых месторождениях п-ва Бузачи – Каламкасе и Каражанбасе добываются нефти, не похожие по своему составу на эмбинские, или на мангистауские нефти. По удельному весу они относятся к тяжелым, высокосмолистым, однако основное их отличие заключается в присутствии в составе группы микроэлементов главным образом ванадийпорфиринового комплекса, что позволяет отнести их к новому типу углеводородных ресурсов. По своему физико-химическому составу Кумкольские нефти легкие (плотность 0,835 г/см³), высокопарафинистые (12–16 %), малосернистые (до 0,5 %). Содержание светлых фракций при температуре 300 ^оС до 45 %, бензиновых до 25 %.

Присутствие в составе нефти высокомолекулярных твердых парафинов усложняет перекачку и переработку таких нефтей, ухудшает эксплуатационные качества получаемых нефтепродуктов, например одну из важных характеристик топлив – температуру застывания.

Содержание парафинов в сырых нефтях Казахстана изменяется в зависимости от их нефтематеринского происхождения в весьма широких пределах. Большая часть парафина, содержащегося в сырой нефти, особенно мангистауской, выкипает в том же температурном интервале, что и масляные дистилляты. Поэтому разделить парафины и масла в процессе переработки нефти невозможно. Это очень сложный и длительный процесс, так как в масляных фракциях содержатся главным образом парафины нормального строения, а в высококипящих фракциях и остаточных продуктах преобладают парафиновые углеводороды изостроения микрокристаллического характера. С этой целью в работе для переработки высокопарафинистых нефтей использована комплексная очистка, включающая карбамидную депарафинизацию и обработку полимерными молекулярными ситами.

Весовым методом изучали адсорбцию опытных партий Каражанбасской, Кумкольской и Каламкасской нефтей полимерными молекулярными ситами (цеолитами). В табл. приведены данные по адсорбционной способности слоя цеолита в различных режимах фильтрации жидкой фазы через слой цеолита.

Величина удельной поверхности и размер переходных пор полимерных молекулярных сит во многом определяется дисперсностью частиц, которая, в свою очередь, зависит от совершенства кристаллической структуры. В текстуре высокодисперсных образцов наряду с переходными порами можно предположить наличие небольшого количества микропор (r = 10–15 Å).

В экспериментах была исследована адсорбционная способность цеолитов вплоть до 50 % адсорбтива. В табл. 1, 2 приведены некоторые результаты экспериментов.

Таблица 1 – Данные по адсорбционной способности цеолита (1%-ного адсорбтива) Т:Ж=1:2

п/п №	Адсорбтив	Исходная концентрация адсорбтива, %	Время прохождения, мин.	Концентрация адсорбата, %
1	Кумкольская нефть
	в т.ч. бензин прямогонный	1	48	0,75
	дизельная фракция	1	59	0,88
2	Каламкасская нефть
	в т.ч. бензин прямогонный	1	64	0,74
	дизельная фракция	1	66	0,69
3	Каражамбасская нефть
	в т.ч. бензин прямогонный	1	55	0,77
	дизельная фракция	1	58	0,73

Таблица 2 – Данные по адсорбционной способности цеолита (10%-ного адсорбтива) Т:Ж=1:5

п/п №	Адсорбтив	Исходная концентрация адсорбтива, %	Время прохождения, мин.	Концентрация адсорбата, %
1	Кумкольская нефть
	в т.ч. бензин прямогонный	10	8	0,19
	дизельная фракция	10	12	3,51
2	Каламкасская нефть
	в т.ч. бензин прямогонный	10	9	0,24
	дизельная фракция	10	12	3,72
3	Каражамбасская нефть
	в т.ч. бензин прямогонный	10	9	0,21
	дизельная фракция	10	11	3,91

Из экспериментальных данных видно, что оптимальным для проведения эксперимента является соотношение твердой и жидкой фазы 1:5, в связи, с чем все дальнейшие эксперименты по исследованию адсорбционных характеристик растворов разных нефтей были продолжены при соотношении твердой и жидкой фазы 1:5.

Рис.1. Зависимость времени истечения фракций Кумкольской нефти

от исходной концентрации

1– бензин прямогонный; 2 – дизельная фракций

Для исследования адсорбционных характеристик цеолита использовали растворы исследуемых нефтей в т.ч. бензин прямогонный и дизельные фракции 10, 20, 30, 40, 50 %-ных концентраций. Характерные данные зависимости времени истечения от концентраций растворов приведены на рисунках 1, 2, 3.

Рис.2. Зависимость времени истечения фракций Каламкасской нефти

от исходной концентрации

1 – бензин прямогонный; 2 – дизельная фракций

Изучение адсорбции опытных партий Кумкольской, Каламкасской и Каражанбасской нефтей на цеолите был применен газохроматографический метод, позволяющий получить точные значения концентрации при заполнении поверхности – примерно и ниже. Измерения проводили на хроматографе Хром-4. Количество пробы, вводимой в испаритель колонки хроматографа, выбирали такое, чтобы степень заполнения поверхности составляла ≈ 0,005.

Обработка хроматографических данных позволили построить диаграммы приведенные ниже.

На рис. 3 приведена характерная диаграмма, иллюстрирующая результаты исследования эффективности очистки растворов опытных партий различных нефти различных месторождений в слоях цеолитных молекулярных сит.

Рис. 3. Степени очистки нефтяных фракций в слоях цеолитов

1 – бензин прямогонный Кумкольской нефти, 2 – дизельная фракция Кумкольской нефти, 3- бензин прямогонный Каламкасской нефти, 4 – дизельная фракция Каламкасской нефти, 5 – бензин прямогонный Каражанбасской нефти, 6 – дизельная фракция Каражанбасской нефти

Результаты проведенных исследований убедительно свидетельствуют, что разработка методов и аппаратуры для адсорбциия нефтянных фракций в слоях цеолитных молекулярных сит имеет большие перспективы. Поэтому дальнейшие исследования будут направлены на отработку технологических режимов и создание аппаратурного обеспечения процессов.

Литература

1. Р.Ф.Зайкина., Н.К.Надиров, А.С.Айдарбаев// Нефть и газ, №1,2001,с.69-71

2. Соколов В.А., Торочешников Н.С., Кельцев Н.В. Молекулярные сита и их применение. М., «Химия», 1984, 155 с.

3. МирскийЯ- В. и др. Синтетические цеолиты и их применение в нефте переработке и нефтехимии. М., ЦНИИТ Энефтехим, 1977. 89 с..

4. Алексеева Р.В., РоманковП. Г., Лепилин В.Н.В кн.:Адсорбенты, их получение, свойства и применение. Л., «Наука», 2004,165с.

5. Петренко Д. С. и др. В кн.: Цеолиты и их применение. Киев, крНИИНТИ, 971,с 55—57.

Цеолиты как катализаторы (нефтехимия и др.).

Природные цеолиты могут быть использованы при катализе если присутствующие приhttp://www.gazetakoroleva.ru/?number=2008135&chnum=1&st=207&str_next=239меси не ухудшают каталитические свойства и если каталитически активные центры могут быть созданы в цеолите без активации других компонентов. Каталитическая активность пропорциональна содержанию цеолита. Клиноптилолит является единственным цеолитом на котором при гидратации ацетилена не происходит образование кислых центров, которые не желательны при каталитических превращениях.

Извлечение бензола наиболее полно протекает при модификации клиноптилолитового туфа тетраметиламмонием C₄H₁₂N⁺.

Использованные источники

1. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия - М.: Высшая школа, 2001.

2. Байрамов В.М. Основы химической кинетики и катализа: Учеб. пособие для студ. высш. учеб, заведений /Вадим Михайлович Байра­мов. – М.: Издательский центр «Академия», 2003 – 256 с.

3. Байрамов В.М. химическая кинетика и катализа: Примеры и задачи: Учеб. пособие для студ. высш. учеб, заведений /Вадим Михайлович Байра­мов. – М.: Издательский центр «Академия», 2003 – 320 с.

4. Физическая химия. Электрохимия. Кинетика химических реакций и катализ. Часть 3: Учеб. пособие/ В. Н. Данилин, С. Г. Шабалина. – Краснодар.: КубГТУ, 2001. – 172 с.

5. Зимон А. Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия. – М.: АГАР, 2001 – 320 с.

6. Кругляков П. М. Физическая и коллоидная химия: Учеб. Пособие/ Кругляков П. М., Хаскова Т. Н. – М.: Высшая школа, 2005. – 319 с.

7. В.В. Добровольский Геология. – М.: ВЛАДОС, 2004. Гриф Мин. Обр.

8. А.Г. Милютин Геология. – М.: Высш. шк., 2004. Гриф Мин. Обр.

9. В.Б. Караулов, М.И. Никитина Геология. Основные понятия и термины. – М.: Едиторна УРОС, 2004

10. http://www.bibliotekar.ru/brokgauz-efron-u/237.htm

11. http://stonelog.ru/index.php?mode=analcime

12. http://www.webois.org.ua/jewellery/stones-katalog/mineral-tomsonit.htm

13. http://iznedr.ru/books/item/f00/s00/z0000019/st151.shtml

14. http://otherreferats.allbest.ru/chemistry/00095336_0.html

15. http://www.okna-grad.ru/forum/viewtopic.php?p=408&sid=c4185e5b1a7f5eec0489f739d3b75981

16. http://iznedr.ru/books/item/f00/s00/z0000019/st028.shtml

17. http://lavrovit.ru/?page_id=1238

18. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D2%F3%F4

19. http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2417

20. http://geo.web.ru/druza/page-30.html

21. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D6%E5%EE%EB%E8%F2%FB

22. http://www.webois.org.ua/jewellery/stones-katalog/mineral-benitoit.htm

23. http://www.promc.ru/zeolite/index1.php?page=

24. http://zeolit-pig.sitecity.ru/ltext_1610200607.phtml?p_ident=ltext_1610200607.p_1710191258

25. http://www.omtc.ru/rus/katalog/ceolit_formovannyj_d4mm.html

26. http://www.solid.nsc.ru/rus/INST/activity/res2009.htm

27. http://www.promc.ru/rumineral/index.php?page=

28. http://zeolit-rastenie.narod.ru/

29. http://ceolit.com.ua/page16.html

30. http://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=3764

31. http://aqvis.ru/3/Ceolit/ecol1.htm

32. http://www.promc.ru/zeolite/index1.php?php%20cd(ammonia);?

33. http://goldmark2010.narod.ru/stati/stroitelstvo/

34. http://zeolit.se-ua.net/page47

35. http://www.casals-tools.ru/bookinfo-a-a-gerasimenko/a-a-gerasimenko-zashchita-ot-korrozii-stareniya-i-biopovrezhdeniy-mashin-oborudovaniya-i-sooruzheniy-spravochnik-razdel-3.html?start=68

36. http://www.stonelog.ru/index.php?mode=analcime

37. http://rcc.ru/Rus/Chemicals/?ID=19584

38. http://www.dslib.net/agro-ximia/mitypov.html

39. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/5449/Цеолиты

40. http://lavrovit.narod.ru/mineral/ceolit.html

41. http://rcc.ru/Rus/Chemicals/?ID=19584

42. http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1172887&uri=glava_10.htm

43. http://www.gazetakoroleva.ru/?number=2008135&chnum=1&st=207&str_next=239

44. http://klopotow.narod.ru/mineral/gallery/silikats/scole_1.htm

45. http://www.zeolite.ru/

46. http://www.newchemistry.ru/letter.php?n_id=3764

47. http://e-him.ru/?page=dynamic&section=31&article=400

48. http://litos60.ucoz.ru/

49. http://iznedr.ru/books/item/f00/s00/z0000000/st005.shtmlhttp://iznedr.ru/books/item/f00/s00/z0000000/st005.shtml

50. http://www.realsorb.com/enter_rus.htm

51. http://tsamax.su/index/0-77

52. http://www.promc.ru/zeolite/index.php?page=characteristics

53. http://bitspb.ru/ru-magazine-006-02.html

54. http://www.univer.omsk.su/omsk/Edu/kataliz/nosit.html

55. http://minerals033.narod.ru/Silicates4.html

56. http://www.help-rus-student.ru/text/88/085.htm

57. http://www.ceolit.smila.com/op.htm

58. http://wonderwork.ucoz.com/load/nauka_i_tekhnika/najden_perspektivnyj_ehlektrodnyj_material_dlja_superkondensatorov/6-1-0-1281

59. http://zeolit2005.narod.ru/

60. http://vestnik.kazntu.kz/?q=ru/node/431

61. http://forca.ru/knigi/arhivy/obrabotka-transformatornogo-masla-7.html

62. http://www.oil-sorbent.narod.ru/BUT06_technical_documentation_ODM.html

63. http://ggo.ru/technologies/dehydration_gases.html

64. http://intrek.com.ua/products/oil_desalting_device/

65. http://2002.vernadsky.info/raboty/e6/w0221.htm

66. http://www.globalmarket.com.ua/boards/board534484.html

67. http://www.globalmarket.com.ua/boards/board534485.html

68. http://www.sadovnik.ru/site/cottager/newsadlandhaft.html?id=36

69. http://www.udl.goz.su/article/141

70. http://www.zeolite.spb.ru/zeo_fishww.htm

71. http://m-protect.ru/index2.php?option=com_docman&task=doc_view&gid=338&Itemid=119

72. http://www.bel-mel.ru/crop

73. http://www.omtc.ru/rus/katalog/ceolit_formovannyj_d4mm.html

74. http://www.omtc.ru/rus/katalog/ceolit_formovannyj_d4mm.html

75. http://joff.ucoz.ru/news/2011-04-17

76. http://world-japan.livejournal.com/142746.html

77. http://joff.ucoz.ru/news/fukusima_17_aprelja/2011-04-17-483

78. http://oko-planet.su/ekstrim/ekstrimday/73671-13-estestvennyh-sposobov-snizheniya-radiacionnogo-oblucheniya.html

79. http://www.zeolite.ru/use.html

80. http://litovit.info/mod.document/action.show/id.431

81. http://www.argo-online.kz/index.php?productID=130

82. http://www.ampho.ru/?show=item&id=1288

83. http://ukolov.net.ua/kiosk/article_info.php?articles_id=8

84. http://www.argo-shop.com.ua/article-1335.html

85. http://www.argo-vsem.com/stat_product/filtr-voda-argo-2.html

86. http://www.casals-tools.ru/bookinfo-a-a-gerasimenko/a-a-gerasimenko-zashchita-ot-korrozii-stareniya-i-biopovrezhdeniy-mashin-oborudovaniya-i-sooruzheniy-spravochnik-razdel-3.html?start=69

87. http://www.dlya-vsex.novsk.ru/page43.html

88. http://expodo.ru/?action=show-obj-detail&id=56264

89. http://voda.at.ua/index/0-7

90. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_colier/3269/КАТАЛИЗ

91. http://sci-lib.com/article711.html

92. http://www.farcom-nn.ru/chemnews/page/63/

93. http://jsc.niic.nsc.ru/jsc_rus/Archive/T46_2005/n4/Contents4.htm

94. http://kntgroup.ru/produkts/katalysts.html

95. http://www.chemport.ru/chemical_encyclopedia_article_4331.html

96. http://him.1september.ru/view_article.php?id=200902202

97. http://vova1001.narod.ru/00008269.htm

98. http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/1035.html

99. http://www.nbuv.gov.ua/portal/natural/Vejpt/2007_4_3/EEJET_4_3_2007_61-64.pdf

100. http://www.vevivi.ru/best/Kristallizatsiya-strukturno-khimicheskoe-modifitsirovanie-i-adsorbtsionnye-svoistva-tseolitov-fizkhimiya-ref74143.html

101. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_colier/3269/КАТАЛИЗ

102. http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2440

103. http://www.tehnoinfa.ru/pererabotkaneftiigaza/17.html

104. http://waste.ua/cooperation/2005/theses/kolobrodovr.html

105. http://www.maxref.ru/referat_330_778.html

106. http://www.maxref.ru/referat_330_778.html

107. http://www.erudition.ru/referat/printref/id.21615_1.html

108. http://www.realsorb.com/download/techgases_zeol.pdf

109. http://www.univer.omsk.su/omsk/Edu/kataliz/nosit.html

110. http://www.can-gas.ru/index.php?pid=134

111. http://www.sibpatent.ru/patent.asp?nPubl=2176234&mpkcls=C07C007&ptncls=C07C007/13&sort=2

112. http://lkjhgfds.spravka.ua/products/4.html#goodsname

113. http://ggo.ru/technologies/dehydration_gases.html

114. http://www.uliss-him.ru/catalog/i/149

115. http://www.pppa.ru/effects/phenomenon/effects17.php

116. http://www.silikagel.ru/tseolit.htm

117. http://www.fizlabpribor.ru/Zeolyst/Zeolyst.php

4