Твердое тело, на поверхности пор которого концентрируется поглощаемое вещество, называют адсорбентом, а само поглощенное вещество - адсорбатом.
Различают физическую адсорбцию, когда молекулы адсорбата и адсорбента не вступают в химические взаимодействия, и хемосорбцию, когда они вступают в химические взаимодействия.
В процессе физической адсорбции адсорбат накапливается в порах адсорбента до их полного заполнения и после этого процесс адсорбции прекращается. Если слой адсорбента достаточно большой, то насыщение адсорбента идет послойно, по ходу движения исходной разделяемой смеси, и адсорбция прекращается, когда поры всего слоя адсорбента будут заполнены адсорбатом.
Рис. 12 Схема двухадсорберберной установки и циклограмма работы адсорберов:
А-1 и А-2 – адсорберы; С – сепаратор; I – исходная смесь; II – очищенный продукт; III – десорбент; IV – воздух для осушки; V – адсорбент после осушки; VI – вода. Стадии цикла работы: 1 – адсорбция; 2 – десорбция; 3 и 4 – сушка и охлаждение адсорбента.
Адсорбционное разделение непосредственно связано с адсорбционной активностью веществ (их адсорбируемостъю), которая зависит от природы веществ, строения молекул, полярности, температуры, а также от природы и структуры адсорбента (размеров микропор, удельной поверхности и т. п.).
Массу адсорбированного вещества на единицу массы адсорбента в состоянии равновесия называют емкостью адсорбент или его активностью.
При постоянной температуре равновесное состояние адсорбции характеризуется изотермой адсорбции - зависимостью активности от концентрации (или парциального давления) компонента в разделяемой смеси.
В качестве адсорбентов наибольшее применение в переработке нефти получили силикагели и молекулярные сита – синтетические цеолиты типа А. Х и Y. Силикагели имеют размер пор и удельную поверхность соответственно 0,5 - 1,0 нм и 0,3 - 0,9 см3 /г. удельную поверхность 200 - 500 м2/г. Цеолиты имеют размер пор входного окна от 0,3 до 0,9 нм, объем пор 0,20 - 0,24 см3/г и удельную поверхность до 900 м2/г.
На силикагелях адсорбция происходит за счет поверхностных сил. Большинство гетероатомных единений обладают большей адсорбируемостью, чем углеводороды. Несколько меньшей адсорбируемостью обладают многокольчатые углеводороды, Парафиновые и нафтеновые углеводороды адсорбируются в меньшей степени, чем ароматические. У последних адсорбируемость возрастает с увеличением числа циклов в молекуле.
На цеолитах адсорбция происходит по размерам молекул: адсорбции подвергаются молекулы, поперечный размер, которых меньше поперечного сечения входного отверстия. На цеолитах с размером пор 0,3 нм адсорбируются водяные пары, на цеолитах с размером пор 0,5 нм – н-алканы.
Неотъемлемой частью процесса адсорбционного разделения является стадия десорбции, т. е. извлечение адсорбата из пор адсорбента и восстановление емкости последнего (регенерация). Десорбцию можно осуществить следующими способами:
вытеснением адсорбата веществом, обладающим более высокой адсорбируемостью;
испарением адсорбата нагревом адсорбента;
понижением давления (вакуумная десорбция).
Вопросы:
1. Схема фильтрации и мембранного разделения смесей?
2. Для разделения смесей газов какие мембраны применяют?
3. Как селен используют?
Рекомендуемая литература:
1 Основная литература
1 Промышленный катализ. Под ред проф . М.: Калвис. 2005. – 136с.
2 Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. Под. ред. . М., Химия, 2002
3 Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов (ч. 2). М., Химия, 2010
4 , , Технология переработки нефти, газа и ТГИ.–С.-П.: Недра, 2009.– 832 с. (Глава 2– Основы химмотологии моторных топлив и смазочных масел, с. 43–104).
5 Горючее, смазочные материалы: Энциклопедический толковый словарь-справочник/ Под ред. .–М.: Техинформ, 2007.–736 с.
6 Нефть и нефтепродукты: Энциклопедия международных стандартов.–М.: Протектор, 2006.–1040 с.
7 Экология переработки углеводородных систем.–М.: Химия, 2002.–608 с.
2 Дополнительная литература
1 , Технология переработки нефти.–Ч. 2. Деструктивные процессы.–М.: Колос, 2007.–334 с.
2 Технология переработки природных энергоносителей.–М.: Химия Колос.2005 – 456 с.
3 , . Руководство к лабораторным занятиям. Л: Химия, 2000.-240с
Лекция 10. Фазовые превращения в дисперсных системах, элементы теории жидкокристаллического состояния; термодинамика и кинетика фазовых переходов в многокомпонентных смесях (1ч)
План:
1. Схема стадий фазовых превращений в дисперсных системах
2. Коллоидные системы
На рис. 18 приведена схема стадий фазовых превращений в дисперсных системах в виде зависимости изменения структурного параметра — напряжения сдвига нефтяной дисперсной системы oт температуры. В общем случае выделяется три основных участка существования системы: дисперсная - зоны 1 - 7 и 8 - 14 и условно-молекулярный раствор - зона 7 - 8. При этом система претерпевает следующие превращения:
I – связанно-дисперсное состояние (гель, студень) – зоны 1-2-3;
II – свободнодисперсное состояние (золь) – зоны 3-4-6-6-7;
– условно-молекулярный раствор – зона 7-8:
– свободнодисперсное состояние (золь) – зоны 8-9-10-11-12;
V – связанно-дисперсное состояние (гель, твердая пена) - зоны 12-13-14.
На участках 1-7 и 8-14 в системе происходят структурные превращения, обусловливающие различие конфигураций элементов пространственной структуры, и соответственно проявление системой принципиально новых физико-механических и физико-химических свойств. Изменяется прочность структурных образований, химический состав, порядок расположения молекул, межмолекулярные силы взаимодействия и т. п. Например, можно предположить, что участок 1-3 включает зону упруго-хрупких и упруго-пластичных гелей. На участке 3-7 могут проявляться зоны кинетически неустойчивого состояния золя или кинетически устойчивого состояния. На участке 1-7 могут проявляться эффекты плавления и стеклования.
Точки переходов, условно представленные на рисунке, являются характеристическими для каждой конкретной или для группы подобных нефтяных дисперсных систем. На участках 1-7, 7-8, 8-12 преобладают физически обратимые, на участке 12-13-14 начинают проявляться в большей степени физико-химические и химические необратимые превращения. В то же время на участке 1-7 состав нефтяной дисперсной системы, как правило, не изменяется, а начиная с точки 7, система может терять некоторые компоненты, вследствие, например, испарения. Указанные процессы активируются при повышении температуры, и на участке 8–14 система приобретает совершенно новые свойства, по сравнению с исходным состоянием. Некоторые перегибы на участках 8–14 обязаны конфигурационным превращениям, структурным рекомбинациям, иммобилизационным и другим эффектам, проявляющимся при повышении температуры.
Рис. 18. Стадии коллоидно-химических превращений нефтяной дисперсной системы при температурных фазовых переходах
Нефтяные продукты, в частности полимеры, могут образовывать жидкие кристаллы - особое состояние ряда органических веществ, в которых они обладают реологическими свойствами жидкости – текучестью, но сохраняют определенную упорядоченность в расположении молекул и анизотропию ряда физических свойств, характерную для твердых кристаллов. Жидкие кристаллы образуются при нагревании некоторых твердых кристаллов: сначала происходит фазовый переход в жидкие кристаллы и далее плавление жидких кристаллов в обычную анизотропную жидкость
Вопросы:
1. Стадии коллоидно-химических превращений?
2. Что представляют собой коллоидные системы?
3. Чем обусловливается ориентационное взаимодействие?
Рекомендуемая литература:
1 Основная литература
1 Промышленный катализ. Под ред проф . М.: Калвис. 2005. – 136с.
2 Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. Под. ред. . М., Химия, 2002
3 Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов (ч. 2). М., Химия, 2010
4 , , Технология переработки нефти, газа и ТГИ.–С.-П.: Недра, 2009.– 832 с. (Глава 2– Основы химмотологии моторных топлив и смазочных масел, с. 43–104).
5 Горючее, смазочные материалы: Энциклопедический толковый словарь-справочник/ Под ред. .–М.: Техинформ, 2007.–736 с.
6 Нефть и нефтепродукты: Энциклопедия международных стандартов.–М.: Протектор, 2006.–1040 с.
7 Экология переработки углеводородных систем.–М.: Химия, 2002.–608 с.
2 Дополнительная литература
1 , Технология переработки нефти.–Ч. 2. Деструктивные процессы.–М.: Колос, 2007.–334 с.
2 Технология переработки природных энергоносителей.–М.: Химия Колос.2005 – 456 с.
3 , . Руководство к лабораторным занятиям. Л: Химия, 2000.-240с
Лекция 11. Физико-химические основы образования и разрушения водонефтяных эмульсий; методы их разрушения. Механизм действия применяемых деэмульгаторов.
План:
1. Состав водонефтяных эмульсий. Методы разрушения эмульсии
2. Электрические методы обезвоживания и обессоливания
Нефть и конденсат, добываемые из скважин, выносят углеводородный газ, пластовую воду в количестве от 1 до 30% на нефть и механические примеси (до 1% масс. на нефть).
В воде содержится до 10 г/л минеральных солей, состав которых различается в зависимости от месторождений и составляет, % отн.: NaCl - 56 ? 86; MgCl2 – 6 ? 10; CaCl2 – 8 ? 35.
Наличие воды и солей в нефти имеет следующие недостатки: соли, содержащиеся в воде при нагреве гидролизуются, вызывая коррозию аппаратуры и оборудования; вода имеет большую скрытую теплоту испарения и для ее отгонки от нефти требуется большой расход топлива; при испарении вода образует большой объем паров и нарушают процесс ректификации.
Растворенные в воде и находящиеся в виде кристаллов в нефти соли ведут себя различно, Хлористый натрий почти не гидролизуется. Хлористый кальций в соответствующих условиях может гидролизоваться в количестве до 10 % с образованием HCl. Хлористый магний гидролизуется на 90 %, причем гидролиз протекает и при низких температурах. Поэтому соли могут быть причиной коррозии нефтяной аппаратуры. Гидролиз хлористого магния может проходить под действием воды, содержащейся в нефти, а также за счет кристаллизационной воды хлористого магния. Разъедание аппаратуры продуктами гидролиза происходит как в зонах высокой температуры (трубы печей, испарители, ректификационные колонны), так и в аппаратах с низкой температурой (конденсаторы и холодильники).
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 |
