Главная -> Словарь

Поверхности адсорбентов

ства в растворе и на поверхности адсорбента и описывается уравнениями Фрейндлиха

Кривая, выражающая зависимость между равновесной концентрацией вещества в объеме и количеством его на поверхности адсорбента при постоянной температуре, называется изотермой адсорбции. Уравнение является уравнением изотермы адсорбции. Типичные изотермы адсорбции приведены на рис. 132.

Свойство различных адсорбентов преимущественно адсорбировать некоторые компоненты называется избирательностью или селективностью адсорбента и позволяет разделять на поверхности адсорбента различные газообразные и жидкие смеси.

Если в слой адсорбента постепенно вводить разделяемую смесь, то вначале будут поглощаться все компоненты смеси до полного насыщения адсорбента. Ввод дополнительного количества смеси приведет к вытеснению с поверхности адсорбента молекул с меньшей степенью адсорбируемости молекулами с большей степенью адсорбируемости.

Жидкая или газовая смесь пропускается через слой адсорбента, обычно сверху вниз. Цикл адсорбции заканчивается после почти полного использования поглотительной способности адсорбента, На что указывает проскок адсорбируемого вещества. Затем через адсорбент пропускают вытесняющий агент , который вытесняет адсорбированное вещество с поверхности адсорбента. Иногда этого бывает недостаточно. Например, при адсорбционной очистке масел, парафина часть смолистых веществ остается на поверхности адсорбента после вытеснения. Тогда адсорбент требует дополнительной регенерации путем выжига смолистых отложений, для чего его необходимо выгружать и регенерировать в отдельном аппарате.

В псевдоожиженпом слое процесс адсорбции значительно интенсифицируется благодаря улучшению процесса массопередачи адсорбируемого вещества из объема к поверхности адсорбента, а также благодаря уменьшению размера зерен адсорбента. Однако в общем кипящем слое вследствие интенсивного перемешивания выравниваются концентрации адсорбируемого вещества в слое и уменьшается движущая сила процесса.

Депарафинизированный бензин собирали в приемник и ловушку, охлаждаемые жидким азотом. После окончания процесса адсорбции Депарафинизированный бензин, находящийся на поверхности адсорбента, удалялся при 120° в токе азота. Схема установки дана на рисунке. Десорбцию н-алканов проводили при 340—350°С и давлении 5 мм рт. ст. с помощью азота. Образование кокса не имело места.

Эти процессы предназначены для производства базовых масел различного уровня вязкости, деароматизированных жидких и твердых парафинов и специальных углеводородных жидкостей. Они основаны на избирательном выделении полярных компонентов сырья на поверхности адсорбен — тов. Высокая адсорбируемость полярных компонентов сырья на активном высокопористом адсорбенте обусловлена ориентацией — ным и индукционным взаимодействием полярных и поляризуемых компонентов сырья активными центрами поверхности адсорбента. В качестве адсорбентов при очистке и доочистке масел применяют природные глины и синтетические . Активность природных глин повышают обработкой их слабой серной кислотой или терми — ческой обработкой при 350 — 450 °С. Синтетические адсорбенты активнее, но значительно дороже природных.

В процессе непрерывной адсорбционной очистки дистиллят — ных масел получают два рафината: рафинат I — основной очищен — ный продукт и рафинат II — десорбированный с поверхности адсорбента обессмоленный ароматизированный концентрат. Остающиеся на адсорбенте смолистые и другие коксогенные вещества выжигаются в процессе регенерации.

Адсорбенты — осушители можно разделить на бокситы — природные минералы, состоящие в основном из оксида алюминия ; активированный оксид алюминия — очищенный боксит; гели — вещества, состоящие из оксида кремния или алюмогеля; молекулярные сита — цеолиты . Для адсорбентов характерна развитая внутренняя поверхность , которая создается капиллярами или кристаллической решеткой; она несоизмеримо больше внешней поверхности адсорбента. В табл. III. 1 приведены свойства адсорбентов, применяемых для осушки природных и нефтяных газов .

Процесс физической адсорбции обратим, причем равновесие устанавливается очень быстро. Что касается хемосорбции, то она может быть как медленной, так и быстрой. Связь между хемосорбированной молекулой и поверхностью металла обычно настолько прочна, что такая молекула с трудом удаляется с поверхности адсорбента, причем десорбция может сопровождаться химическими процессами.

находят промышленное применение различные модификации процессов термоадсорбционной деасфальтизации . К таковым следует отнести следующие процессы: зарубежные - APT, HOT, ACC, ККИ и отечественные процессы, разрабатываемые в УНИ и ГрозНИИ. В процессах ТАД облагораживание ТНО достигается за счет термодеструктивных превращений углеводородов и гетеросоединений сырья и последующей адсорбции образовавшихся смол, асфальтенов и карбоидов, а также металлов, сернистых и азотистых соединений на поверхности адсорбентов. В отличие от сольвентной деасфальтизации в процессах ТАД ТНО не образуется трудноутилизируемого продукта асфальтита.

Данный способ основан на способности ас-фалъто-смолистых веществ, как соединений ненасыщенных и содержащих группы атомов с большой химической энергией, удерживаться на поверхности адсорбентов: отбеливающих глин , силика-геля, окиси алюминия и ряда других веществ. Обычно употребляют гумбрин, силикагель и окись алюминия.

работки нефти) продукты. К нецелевым или побочным твердым нефтепродуктам относятся смолисто-асфальтовые вещества, парафины, церезины и их смеси. По мере перемещения нефтяного сырья по капиллярам, по стволу скважины и в процессе хранения под действием силового адсорбционного поля пор и ММВ наиболее высокомолекулярные соединения могут выпасть на стенки пор, внутреннюю поверхность скважин и днище резервуаров. Нерегулируемые процессы формирования ССЕ при перс-работке нефтяного сырья могут привести к нежелательным отложениям в змеевиках печей, на поверхности адсорбентов и катализаторов, аппаратов, емкостей и т. д. Во всех этих случаях побочные твердые нефтепродукты имеют неопределенные физико-химические свойства, что существенно осложняет технологию переработки нефти.

По-видимому, более перспективное направление глубокой переработки нефти должно включать деметаллизацию нефтяных остатков. Основное количество металлов, присутствующих в нефти, концентрируется в смолах и асфальтенах, поэтому предлагаются процессы деметаллизации, связанные с адсорбцией и коксованием асфальтенов и смолистых веществ на твердых теплоносителях и неактивных катализаторах , . Отлагающийся на поверхности адсорбентов кокс выжигается. Общим недостатком этих методов является удаление вместе с металлами значительной части органического вещества.

продукта. Параллельно во втором адсорбере осуществляется цикл регенерации отработанного адсорбента. Регенерация может выполняться продувкой воздухом, нагретым до соответствующей температуры. Для цеолитов эта температура составляет 300—• 400 °С. При необходимости перед продувкой горячим воздухом применяют растворители-десорбенты, которые удаляют с поверхности адсорбентов нежелательные вещества. Поданный компрессором воздух нагревают в нагревательной печи. Заданный режим нагрева поддерживается автоматически. После восстановления и регенерации адсорбента адсорбер желательно заполнить сухим кондиционным продуктом с целью предотвращения поглощения влаги и понижения активности адсорбента в период между циклами восстановления. Конструктивно адсорбционные установки могут быть выполнены различно — применительно к производительности и характеру восстанавливаемых показателей.

Эти процессы предназначены для производства базовых масел различного уровня вязкости, деароматизированных жидких и твердых парафинов и специальных углеводородных жидкостей. Они основаны на избирательном выделении полярных компонентов сырья на поверхности адсорбентов. Высокая адсорбируемость полярных компонентов сырья на активном высокопористом адсорбенте обусловлена ориентационным и индукционным взаимодействиями полярных и поляризуемых компонентов сырья с активными центрами поверхности адсорбента. В качестве адсорбентов при очистке и доочистке масел применяют природные глины и синтетические . Активность природных глин повышают обработкой их слабой серной кислотой или термической обработкой при 350 - 450 °С. Синтетические адсорбенты активнее, но значительно дороже природных.

Величины удельной поверхности адсорбентов

лении P/Ps=0,19. Сходимость параллельных опытов была?, около 3%, и погрешность определения не превышала 10%. Из представленных данных видно, что при низких температурах показатели удельной поверхности адсорбентов зависят в основном от объема микропор и увеличиваются с ростом последнего. Так, для образца УАТ-1-60,5?, обладающего наибольшим объемом микропор , удельная поверхность при —110°С достигает' 600 м2/г. Общая удельная поверхность этого образца составляет 816 м2/г, что соответствует удельной сорбционной емкости 6,36 ммоль Аг/г. Следовательно, полученные адсорбенты могут быть использованы и в низкотемпературных адсорбционных процессах очистки газов.

фаз 1рН водных сред. одсорЗцаонлой способностью твердая поверхностей) и обеими ресурсами макроэлементов в системе. Некоторые широко распространенные в нефти металлы практически не экстрагируется ею из водных сред н. видимо, попадают в состав нефтяных компонентов на рашшх стадиях их генвзиса или яра контактах о гидрофобными горгшма породили в ходе процессов миграция и аккумуляция неф та в залатал. Металлы в нофтяннх аофальтенах связаны в среднем заметно прочнее, чем'в смолах, причем ВИЗ из нафтеновых Heil'Tefc связывают металлы слайее я обменавазотся има с болыаей легкостью, чем их. аналога их нефгей метаново-нафтенового или метанового типов. Способность.нефти к присоединению металлов в пластовых условиях часто реализуется'неполностью, а в составе нефтяных ШС сохраняется много незанятых центров, способных к координации до— полнггольнкх количеств.металлов. Этот нереализованный потенциал играет важную ро.'з в процессах лабораторного фракционирования и npoMHLLieiffloa переработки нефти. Общее количество атомов металлов в продуктах лабораторного или заводского разделения нефти и нефтяных остатков сохраняется почти неизменным лищь в низкотемпературных эко?рок1шок1?о-осадятвльких-процйосах. МакроэлементшЯ состав фракций, получаемых 1фи адсорбционной и кислотно-Щелочной очистке а особзшю в высокотемпературных технологических процессах ,может существенно отличаться от состава сырья, нередко в сторону нежелательного обогащения нефтепродуктов металлами, присутствуюаими. в подвергающихся коррозии конструидиошшх материалах. Эти явления необходимо учитывать при решения проблем деметаллизации нефтяного сырья, проектирования кефтезаводских установок и прогнозировании качеств вырабатываемых нефтепродуктов. Обменные процессы на поверхности адсорбентов могут быть положены в основу способов дифференциации различных металлсодержащих соединений нефти путем хромато-графического фракционирования нес^ягяных BJC. фрактическим исполь-зованием выявленных зако!юмерюетей такой дифференциации мякроэле-ментовслвдует связывать перанвгпгивы дальнейшего развития исследо-химической природа и свойств этих вааных компонентов нефти.

Фотохимическая активация сводится к воздействию ультрафиолетового света на систему, содержащую катализаторы и молекулы реагентов. Исследованиям изменений, происходящих в таких системах, посвящены работы А. Н. Теренина с соавторами , в которых установлено, что сорбированные молекулы на сорбентах могут после облучения находиться в форме катионов или катион- и анион-радикалов. Считают , что центрами, поглощающими кванты света, являются вакансии или примесные центры, содержащиеся в кристаллической решетке твердых тел, особенно расположенные в поверхностном слое твердого тела, а молекулы реагирующих веществ не поглощают света. Фотоактивация твердых тел в большей степени зависит от строения поверхности адсорбентов или катализатора и в меньшей — от строения кристаллической решетки и природы объемных составляющих . Роль каталитических центров, подвергающихся фотоактивации, сводится к передаче энергии молекулам реагирующих веществ. Следовательно, каталитические центры являются передатчиками энергии .

Адсорбция из раствора «-генсан-бензол синтетическим цеолитом СаА исследована в работах . Как и следовало ожидать, из раствора адсорбируется только н-гексан, тогда, как другой компонент — бензол совсем не адсорбируется, если пренебречь адсорбцией бензола из растворов на внешней поверхности адсорбентов. Это находится в связи с геометрической структурой молекул разделяемой смеси, так как размер каналов цеолита СаА не дает возможности проникать в поры бензолу, в. то время как я-гексан свободно заполняет их. Аналогично протекает адсорбция w-гептана молекулярньгм ситом Линде 5А из смеси с тиофеном. Молекулы тиофена не могут проникнуть в большие полости цеолита СаА. Что же касается адсорбции тиофена из растворов тиофен-н-гептан силикагелем, окисью алюминия и цеолитом NaX , она положительна, что определяется не только размерами пор этих адсорбентов. Размеры каналов в большие полости цеолита 13Х достаточно велики для того, чтобы в них проходили молекулы не только гептана, но и тиофена и бензола, а избирательность адсорбции определяется в данном случае природой поверхности каналов и геометрической и элек-7ронной структурой адсорбируемых молекул. С одной стороны гидроксильные группы на поверхности силикагеля и окиси алюминия и ионы натрия на поверхности цеолита 13Х, и с другой стороны наличие я-связи в молекуле тиофена благоприятствуют избирательной 'адсорбции его из растворов.

К асфальтенам традиционно относят вещества, осаждающиеся из нефти при большом разбавлении низшими алифатическими растворителями . Смолами нгзывают компоненты деасфальтенизатов, не десорбирующиеся с поверхности адсорбентов теми же растворителями и вымываемые по методу Гольде спиртобензольной смесью или другими сольвентами с высокой растворяющей способностью после отмывки масляных фракций. Смена растворителя на стадиях деасфальтенизации или адсорбционного отделения масел неизбежно приводит к иным выходам и составу выделяемых асфальтенов и смол, поэтому унификация методик является важнейшим условием получения сопоставимых данных по ВМС из разных источников.