А. Т. Сағынаев МҰнай мен газдың физикасы және химиясы
жүктеу/скачать 6,98 Mb. Pdf көрінісі
|
S4
| 4.3.
Адсорбция Мұнай және оның өнімдерінде кездесетін кейбір класс қасылыстарын бөліп алу адсорбенттерде жақсы жүреді. Қатты адсорбенттердің құрылысы оның бетінде қуатты күштер өрісінің жинақталып бағытталуына мүмкіндік береді. Таңдамалы еріткіштерде алкендер алкандарға қарағанда жақсы ериді, яғни оларды экстракция әдісімен бөлуге зор мүмкіндік туады. Алайда полюсті ерітінділерде көмірсутектердің еруі гомологиялық қатарда молекулалық массалардың ұлғаюына қарай нашарлайды. Сондықтан, кең фракциялық құрамдағы қоспаларда алкендер мен алкандардың ерігіштігі бірін-бірі жауып, экстракция арқылы бөліп алуға іс жүзінде мүмкін болмай қалады. Адсорбциялық әдісті қолдану бұл мәселені шешуге мүмкіндік береді. Мұнай фракцияларын қосылыстар топтарына бөлу үшін адсорбенттер ретінде силикагель, белсендірілген алюминий оксиді, белсендірілген көмір қолданылады. Силикагельдер – бейорганикалық жоғары молекулалық қосылыстар. Олардың құрамы айнымалы болып келеді, молекуласы бірнеше гидроксил топтары бар кремний қышқылдық каркастан тұрады. Силикагельдердің бірнеше маркасы шығарылады. Бірінші әрпі түйіршіктердің пішіні мен мөлшерін, үшіншісі – түтікшелердің мөлшерін көрсетеді, мысалы КСМ – (крупнозернистый силикагель мелкопористый) ірі түйіршікті ұсақ түтікшелі силикагель. Сонымен қатар ұсақ түтікшелі ШСМ, МСМ және ірі түтікшелі КСК, ШСК, МСК силикагельдері шығарылады. Керосинді және майлы фракцияларды бөлу және талдау үшін ірі түтікшелі силикагельдер, ал көмірсутектерді кептіру үшін ұсақ түтікшелі силикагельдерді пайдаланады. Полюсті адсорбенттердің (силикагельдің, γ-алюминий оксидінің және т.б.) абсорбциялаушы қабілеті заттардың дипольді сәті немесе диэлектрлі күйінің шамасына байланысты өседі. Силикагель бетіндегі активті орталықтар мұнай фракциясының гетероатомды компоненттерімен ерекше әрекеттеседі, сол сияқты алкандарға және циклоалкандарға қарағанда арендер силикагельдің беті жақсы сорбцияланады. Адсорбция көмегімен силикагельде моно-, ди- және трициклді арендерді бөлуге болады. Алюминийдің гидроксиді мен тұздарын 600-900 о С қыздырып γ- Al 2 O 3 алынады, оның бетінде алкендер таңдамалы түрде сорбцияланады, демек алкандардан бөліп алуға болады. 58 Белсендірілген көмірлер полюссіз адсорбент ретінде газдар қоспасын талдау үшін қолданылады, сонымен қатар майлы фракциядан алкандар мен циклоалкандарды бөліп алуға болады. Полюссіз адсорбенттердің адсорбциялық қабілеті қосылыстың полюстілігінің жоғары болуына байланысты артады. Алайда жоғарыда қарастырылған адсорбенттердің кристаллдық торлары реттелмеген және түтікшелерінің диаметрлері біркелкі емес болып келеді. Бұл адсорбенттердің түтікшелерінің диаметрлері әрі тар (2-5 нм), әрі өте кең (мысалы, белсендірілген көмірде 2-ден бірнеше жүз нанометр) болып келеді. Мұндай адсорбенттердің тесікшелері молекулаларының көлемі мен құрлысы әртүрлі заттарды өткізе алады. Цеолит деп өте жіңішке түтікшелі құрылымы бар табиғи және жасанды алюмосиликаттардың кристаллогидраттарын атайды. Олардың құрамы мынадай: М 2/n O•Al 2 O 3 • x SiO 2 • y H 2 O, мұндағы n – катионның валенттілігі, x ≥2. Цеолиттердің құрамына катиондар ретінде I және II топтың элементтері кіреді (мысалы, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba). Цеолиттерді алюмокремний қышқылдарының тұздары ретінде қарастыруға болады: мысалы, 13Х-Na 86 цеолитінің формуласы [(AlO 2 ) 86 (SiO 2 ) 108 ] 267H 2 O. Барлық цеолиттер құрылысы айқындалған кристалдық құрылымды заттар. Олардың бәріне ортақ қасиет – бір-бірімен түтікшелер арқылы байланысқан ұсақ қуыстарының болуы. Цеолит кристалында қуыстар саны өте көп. Олардың жалпы көлемі кристалдың барлық көлемінің жартысына дейін жетеді. Басқа адсорбенттерге (белсендірілген көмір, силикагель, γ-Al 2 O 3 және т.б.) қарағанда цеолиттің түтікшелерінің мөлшері өте кішкентай және барлығының диаметрлері бірдей болып келеді. Жасанды цеолиттердің әртүрлі типтері түтікшелерінің мөлшері 0,3-1,3 нм дейін болады. Осыған байланысты, цеолит түтікшелерінің кристалл қуыстарына еніп, адсорбцияланатын молекулалардың өлшемі түтікшелер диаметрінен артық бола алмайды. Сондықтан оларды молекулалық елек деп атайды. Кейбір көмірсутектер молекулаларының диаметрлерінің мәні (нм): метан – 0,40; қалыпты құрылысты С 3 -С 14 алкандар – 0,49; бензол – 0,57; циклогексан – 0,61; бүйір тізбегінде бір метил тобы бар изоалкандар – 0,63; екі метил тобы бар алкандар – 0,67; бір этил тобы бар алкандар – 0,72. Цеолиттер полюсті адсорбенттер, сондықтан олар полюсты молекулаларды, екі және үш еселі байланыстары бар көмірсутектерді ерекше жақсы адсорбциялайды. Жасанды цеолиттер 3 типке (А, Х, Y) бөлінеді. А типті цеолиттер түтікшелерінің мөлшері 0,3-0,5 нм, олар көмірсутекті газдарды кептіру, оларды көмірқышқыл газы мен күкіртті сутектен тазарту үшін және көмірсутектердің басқа кластарының қоспасынан қалыпты алкандарды адсорбциялап, бөліп алу үшін қолданылады. Х типті цеолиттер түтікшелерінің мөлшері 0,8-1,3 нм, Y типті – 0,8-0,9 нм болады. Х және Y цеолиттері катализаторлар өндірісінде кең қолданылады. Мысалы, КА цеолиті тек қана суды; NaA – суды, CO 2 , H 2 S, NH 3 , CH 3 OH, этиленді, 59 пропиленді, төменгі диендер мен қалыпты алкиндерді, этанды; СаА – қалыпты көмірсутектерді және С 20 дейінгі спирттерді, метил- және этилмеркаптандарды, этилен оксидін және NaA сіңіретін барлық заттарды адсорбциялай алады. СаХ цеолиті тармақталған алкандарды және спирттерді, бензолды, циклогександы және олардың төменгі гомологтарын, NaХ – 1,3,5- триэтилбензолды, 1,3-дихлорбензолды адсорбциялайды. Цеолиттер тармақталмаған С 10 -С 18 алкендерді алкандармен қоспасынан бөліп алуда қолданылады. Х және Y цеолиттердің К-Ва түрлері өндірісте п -ксилолды С 8 арендер қоспасынан бөліп алуда қолданылады. Цеолиттер сұйықтықтар мен газдардың өте жақсы кептіргіштері, сонымен қатар күкіртті қосылыстарды жақсы сіңіреді. Цеолиттер газды-адсорбциялық хроматографияда көмірсутектер қоспасын талдауда қолданылады. Мысалы, NaХ және СаХ типті цеолиттерді қолдану арқылы бензинді фракцияның алкан-циклоалкан тобын талдаудың күрделі жолы шешілді. Цеолиттердің механикалық беріктігі нашар, сондықтан таза күйінде өндірістік катализатор ретінде қолданылмайды. Көбіне олар беріктілігі жоғары аморфты алюмосиликатты матрицаға 5-10 % мөлшерінде енгізіледі. Цеолитті катализаторларды қолдану бензинің шығымын 45-47 пайызға арттырады және бұл кезде процестің басқа көрсеткіштері төмендемейді. Цеолитті катализаторлар улардың және жоғары температураның әсеріне тұрақты болады. жүктеу/скачать 6,98 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|