Главная -> Словарь

Коэффициента разделения

Десорбция абсорбированных углеводородов и регенерация поглотителя осуществляются нагреванием насыщенного абсорбционного масла. Десорбция может быть совмещена с одновременным фракционированием абсорбированных компонентов. Количество W абсорбционного масла должно быть по возможности небольшим. Оно зависит от •объема V таза, подвергаемого абсорбции, давления Р, под которым производится абсорбция, и коэффициента растворимости а:

чивается. Для легких минеральных жидкостей зависимость коэффициента растворимости газов от температуры может быть выражена эмпирически:

Рис. 1.16. Логарифм коэффициента растворимости газов lg а в топливе Т-6 при 20 °С и 0,1 МПа в зависимости от критической температуры газов Ткр.

Количество растворенного в нефти газа при прочих равных условиях зависит от состава газовой и жидкой фаз и характеризуется коэффициентом растворимости. По данным обработки материалов по более чем 1200 залежам рассчитана средневзвешенная по площади гистограммы величина коэффициента растворимости газа в нефти для среднегипотетической залежи, которая оказалась равной 0,54-105 /Па. В 34% залежей, наиболее часто встречаемых в природе, коэффициент растворимости находится в пределах 0,4—0,6. Для 20% залежей он изменяется от 0,48 до 0,60, а для 50% — от 0,38 до 0,75.

Следует отметить, что в дальнейшем с открытием все большего числа новых глубоко расположенных залежей средние характеристики изменятся: значения давления насыщения, газосодержания, коэффициента растворимости газа в нефти увеличатся, а вязкости и плотности нефти уменьшатся.

Известно, что величина коэффициента растворимости газа в нефти зависит как от состава газа, так и от состава нефти. Коэффициент тем выше, чем легче нефть и чем больше тяжелых гомологов метана содержится в растворенном газе. Этот коэффициент зависит также и от содержания неуглеводородных компонентов газа. Таким образом, этот параметр в значительной степени характеризует всю систему в пластовых условиях, являясь обобщающей характеристикой нефти.

Для изучения изменений коэффициента растворимости газа в нефти по горизонтам девона и

рис ,4 ИзМенение коэффициента растворимости

Рис. 15. Изменение коэффициента растворимости газа в нефтях месторождений Урало-Поволжья:

Наиболее представительными по числу охваченных месторождений и нефтегазоносных областей являются схемы изменения коэффициента растворимости газа в нефтях пашийского и бобриковского горизонтов. При изучении этих схем были выявлены описываемые ниже особенности изменения коэффициента растворимости по территории Урало-Волжской нефтегазоносной провинции.

На моноклинальных склонах Русской платформы вблизи Преду-ральского прогиба коэффициент растворимости газа в нефти увеличивается в сторону границ прогиба. Вблизи Прикаспийской впадины коэффициент растворимости увеличивается в сторону границ впадины. Линии, ограничивающие зоны с определенными интервалами изменения коэффициента растворимости, проходят параллельно границам Прикаспийской впадины и Предуральского прогиба. Такая закономерность прослеживается не только в пределах Урало-Волжской нефтегазоносной провинции, но и распространяется далее на территорию Тимано-Печор-ской нефтегазоносной провинции, рис. 14.

Это определение вполне аналогично определению коэффициента разделения при перегонке.

до 100% коэффициент разделения представляет собой почти линейную функцию состава. При содержании толуола выше приблизительно 85% на рассчитанную величину коэффициента разделения сильно влияют небольшие погрешности при анализе, вследствие чего в этой области концентраций кривая, естественно, является неточной.

Влияние молекулярного строения на адсорбируемость. На рис. 3 изображена диаграмма равновесия для адсорбции ряда бинарных углеводородных систем на силикагеле . В порядке уменьшения степени разделения эти '"" системы располагаются следующим образом: а-метилнафталин — декалин, толуол — н-геп-тан, бензол — диамилнафталин, толуол — 1-октен, 1-октен — этилциклогексан и а-метилнафталин — моноамилбензол. На рис. 4 изображены графики зависимости коэффициентов разделения от концентрации для систем, го приведенных на рис. 3. Следует отметить, что изменение коэффициента разделения в зависимости от концентрации тем больше, чем больше сам коэффициент разделения. На рис. 5 приведена подобная серия диаграмм равновесия для адсорбции на активированном угле . Порядок адсорбируе-мости на угле тот же, что и на силикагеле, с одним заметным исключением для системы а-метилнафталии — моноамилбензол. На силикагеле степень разделения для этой системы наименьшая из всех приведенных, а на активированном угле по степени разделения эта система занимает второе место, уступая только системе а-метилнафталин — декалин. Это показывает, что, как правило, активированный уголь должен быть эффективнее силикагеля при разделении ароматических молекул по числу бензольных колец на молекулу. Коэффициенты разделения для этих систем на угле подобны тем, которые изображены на рис. 4. И в этом случае чем больше адсорбируемость, тем больше изменение коэффициента разделения в зависимости от концентрации. ,Как для силикагеля, так и для активированного угля коэффициент разделения всегда изменяется интенсивнее для очень малых концентраций. Как показано на рис. 5, эффективность отделения углеводорода парафинового ряда, я-гептана, от метилциклогексана почти эквивалентна эффективности отделения моноолс-

концентраций. 'Смесь, содержащую от 0 до 60% w-гексана, адсорбцией можно разделить на фракции: чистый циклогексан и смесь с содержанием 60% н-гексана. Смесь, содержащая от 60 до ЮО'% н-гексана, подобным же образом может быть разделена на чистый н-гексан и смесь, содержащую 60% н-гексана. По аналогии с перегонкой такие смеси, получающиеся при адсорбционном разделении, могут быть названы адсорбционными азеотрошшми смесями. На рис. 6, кроме изотерм кажущейся адсорбции, приведены также изотермы истинной адсорбции для гексана и для цикло-гексана. Характерно, что изотермы истинной адсорбции также имеют S-образную форму. На рис. 7 для этой системы показана зависимость состава адсорбированной фазы и коэффициента разделения а от концентрации. Из графика видно, что и эти кривые также имеют S-образную форму.

На рис. 9 приведены данные по адсорбционному равновесию для системы толуол — w-гептан на силикагеле при четырех температурах от 25 до 121° и при концентрациях, изменяющихся от 0,1 до 10 % объемн. Зависимость коэффициента разделения а от равновесной концентрации при условии, что обе

туры на величину коэффициента разделения тем больше, чем ниже концентра ция толуола.

На рис. 11 изображен график, показывающий влияние температуры на величину коэффициента разделения для систем толуол — н-гептан и а-метилнафталин — декалин при постоянной равновесной концентрации ароматического углеводорода, равной 1%. Приведенные данные позволяют сделать два вывода:

где значение а определено для концентрации растворенного вещества в жидкой фазе, составляющей 0,2 % объемн. В этом соотношении U представляет собой объем пор 1 кг силикагеля. График зависимости коэффициента разделения а от ИА приведен на рис. 17. При значениях индекса адсорбции меньше 40 соотношение между а и ИА носит линейный характер для того силикагеля, который применялся в данных опытах . При значении индекса адсорбции, большем 150, величина а с увеличением ИА растет все быстрее и быстрее, пока не достигнет бесконечности при ИА = 409,2. Таким образом, для соединений с относительно высоким индексом адсорбции трудности при проведения де-сорбции увеличиваются быстрее, чем растет Г)

Существует много органических соединений, индексы адсорбции которых на силикагеле составляют от 200 до 300, т. е. для этих соединений величина коэффициента разделения а при концентрации 0,2% составляет от 480 до 1375. Такие большие значения коэффициента разделения. лишний раз показывают, насколько высока избирательность разделения, получаемого при адсорбции.

Два важных свойства адсорбента—коэффициент разделения а и скорость адсорбции — в бслыной степени зависят от среднего диаметра пор. Избирательное действие адсорбента проявляется только по отношению к тому слою молекул, который прилегает к его поверхности. Отсюда ясна зависимость избирательной адсорбции от удельной поверхности. По-видимому, жидкость, находящаяся в центре поры, имеет тот жо состав, что и жидкость вне адсорбента. Вследствие этого величина коэффициента разделения должна убывать по мере увеличения диаметра поры. С другой стороны, увеличение диаметра поры благоприятствует увеличению скорости адсорбции. Для некоторых сортов силикагеля величина среднего диаметра .поры только немного больше утроенного диаметра молекулы бензола, и в результате относительно небольшого прироста величины диаметра поры скорость адсорбции может значительно увеличиться. Идеальным является такой адсорбент, в котором достигнуто необходимое равновесие между избирательностью и скоростью адсорбции. По мере увеличения размеров молекулы или вязкости адсорбата влияние скорости адсорбции на процесс становится более ощутимым.

пор . С другой стороны, адсорбент с небольшим количеством мелких .пор может характеризоваться высоким значением коэффициента разделения, но одновременно и очень малой избирательной адсорбцией.