30. Физико-химические основы очистки и разделения нефтяного сырья адсорбентами. Способность некоторых веществ (активированный уголь, глины, алюмосиликаты, цеолиты, алюмогели и т.д.) адсорбировать на своей поверхности некоторые вещества широко используется при разделении сложных смесей, в том числе и нефтяных фракций, на составляющие компоненты. Из компонентов нефтяных фракций и остатков перегонки наибольшей адсорбируемостью на алюмосиликатах обладают смолисто-асфальтеновые вещества, полициклические ароматические, бициклические ароматические, моноциклические ароматические, нафтеновые и парафиновые УВ. Высокую адсорбируемость на силикагелях CAB объясняют их большим дипольным моментом из-за наличия в их молекулах ароматических ядер кислорода и азота.
Адсорбируемость серосодержащих и полициклических ароматических ув на алюмосиликатах примерно одинакова, что делает невозможным их отделение на этом адсорбенте.
Высокая адсорбируемость ароматических и непредельных ув на силикагеле объясняется проявлением у этих соединений слабых основных свойств, в регультате чего образуются комплексы между слабыми основаниями и гидроксильной группой ортокремневой кислоты. Адсорбируемость соединений ароматического ряда также зависит от их строения, поэтому, чем меньше экранированы ароматические ядра нафтеновыми кольцами или боковыми группировками, тем эффективнее протекает адсорбция таких ув полярными адсорбентами. Чем больше колец в молекуле ароматического соединения, тем прочнее они адсорбируются. Полярные адсорбенты очень плохо адсорбируют парафиновые и нафтеновые УВ.
Помимо группового химического состава на эффективность адсорбции существенно влияют физ-хим свойства и размеры молекул. Основными показателями, характеризующими свойства адсорбента, являются адсорбционная способность (активность), пористость, размер пор. Различают статическую и динамическую адсорбционную активность. Равновесную статическую активность определяют по максимальному количеству вещества, поглощенному единицей массы адсорбента при данных условиях. Динамическую активность определяют скоростью адсорбции. Пористость в значительной мере влияет на активность адсорбента. Чем больше пористость, тем больше удельная поверхность адсорбента и тем больше его адсорбционная активность. Адсорбционная активность цеолитов зависит от диаметра пор и размера адсорбируемых молекул, гранулометрического состава адсорбента, а также прочность адсорбента при механических нагрузках.
Равновесная статическая активность адсорбента снижается с повышением t и повышается с повышением р, Па и концентрации адсорбируемого вещества. При очистке и разделении нефтепродуктов как адсорбированные, так и неадсорбированные компоненты сырья одинаково важны при использовании их в промышленности. Компоненты, адсорбированные на адсорбенте, отделяют повышением t и вытеснят другим веществом. Процессы десорбции проводят для регенерации адсорбента или для выделения адсорбированного компонента при разделении сырья. Некоторые соединения нефти (смолистые), обладающие наибольшей адсорбируемостью, невозможно удалить с адсорбента, поэтому их удаляют, используя процесс выжигания. Из природных адсорбентов в промышленности используют отбеливающие глины (бентониты), которые отличаются высокой адсорбционной способностью и способностью к обмену катионов, также используют высоко кремнеземистые минералы (диатомиты, опоки, трепелы). Некоторые минералы перед использованием активируют с помощью различных кислот (серная, соляная). Из природных адсорбентов наибольшей активностью обладают природные цеолиты (шабазит, модернит). Синтетические цеолиты обладают комбинированными порами, способными разделять молекулы по их размерам. Поэтому их называют молекулярными ситами. Если адсорбент способен к катионному обмену, то его свойства можно изменить, меняя состав катионообменного комплекса.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.