Основные факторы, влияющие на эффективность процесса адсорбционной очистки

Эффективность адсорбционной очистки зависит от:

1. Качества сырья
2. Природы адсорбента (его активности)
3. Температуры процесса очистки
4. Вида растворителя и его роли.

1. Качество сырья.

Компоненты маслянных фракций по адсорбируемости располагаются в следующий ряд. Неибольшуй адсорбируемостью обладают смолисто-асфальтовые вещества; их адсорбируемость больше, чем у кислородсодержащих соединений > азотсодержащие соединений, олефиновые у/в > ароматические у/в > нофтеновые у/в > парафиновые у/в.

Адсорбция повышается с увеличением молекулярной массы. При одной и той же молекулярной массе адсорбция увеличивается с увеличением числа циклов в молекуле; числа гетероатомов и функциональных групп, чем разветвленнее боковая цепь. Для четкого отделений желательных компонентов от нежелательных адсорбицонной очистке целесообразно подвергать узкие масляные фракции. При использовании фракций широкого масляного состава четкого разделения добиться невозможно, т.к. адсорбируемость смазана из-за влияния высокой молекулярной массы парафино-нофтеновых у/в.

2. Природа адсорбента

На эффективность процесса адсорбции большое влияние оказывается природа адсорбента, степень его измельчения и кратность по отношению к сырью.компоненты масляных фракций, подлежащие удалению по адсорбции, относятся к полярным соединениям, поэтому хорошо извлекаются на полярных адсорбентах (природные и синтетические алюмосиликаты). Адсорбция протекает наиболее эффективно, когда поры адсорбента соответствуют размерам молекул адсорбированного вещества. При увеличении d пор - достижение сорбционного равновесия ускоряется, однако, благоприятные условия для десорбции. Размер пор адсорбента выбирается оптимальным и регулируется режимом приготовления адсорбента. Основными показателями, характеризуеющими любой адсорбент являются:

1. Активность или адсорбционная способность адсорбента.
2. Пористость адсорбента

1. Активность различают статическую и динамическую.

Статическая (равновесная) - максимальное количество вещества, поглощаемое ед. массы адсорбента при определенных тем-ре и давлении.

Динамическая - определяется скоростью адсорбции и ровняется количеству вещества, поглащаемого в ед времени.( )

2. Пористость гранул адсорбента определяется по формуле:
, где
- пористость
- кажущаяся плотность адсорбента, отношение массы гранул адсорбента к их объему.

- истинная плотность адсорбента, масса ед. объема вещества из которого состоит адсорбент. состоит из объема самой гранулы и объема пор гранулы.

Для получения наилучших результатов применяют адсорбенты с пористостью равной ~0.6г/см³. Для увеличения поверхности контакта адсорбент измельчают до получения гранул размером 0,25÷0,5 мм.

При диаметре гранул > 1мм или увеличении их количества результаты адсорбции ухудшаются.

Адсорбент должен обладать механической прочностью и стабильностью св-в, чтобы его можно было регенерировать. Лучший в этом отношении алюмосиликатный адсорбент, используемый в виде микросферических гранул или крошки (отходи от катализатора каталитического крекинга). Природные адсорбенты менее прочны, чем синтетические и менее стабильны. Эффективность адсорбции зависит от кратности адсорбента. Кратность адсорбента зависит от фракционного состава масляной фракции. С увеличение фракционного состава увеличивается содержание смол, серосодержащих соединений, полициклической ароматики, поэтому кратность адсорбента растет. Для масляных фракций серистых нефтей соотношений "адсорбент : сырье (V)" (соотношений объемное) равно 3:1. Для малосернистого дистиллятного сырья - 1:1. Кратность адсорбента подбирается экспериментально, учитывая качественные и количественные характеристики получаемого рафината.

3. Температура процесса.

Абсорбция по термодинамике - экзотермический процесс, т.е. протекающий с выделением тепла. Увеличение температуры нецелесообразно. При адсорбционной очистке маловязких масел отказываются от растворителя и эффективность процесса регулируют температурой. Для дистиллятов с кинематической вязкостью ν₅₀=9,4*10^-6 м²/с и выше, тем-ра очистки выше 90÷100˚С. Наиболее эффективна адсорбция при низких тем-рах, однако эта тем-ра ограниченна вязкостью сырья, с одной стороны, с другой стороны - степенью предварительной очистки сырья.

Поэтому адсорбционную очистку проводят при оптимальных тем-рах, с учетом растворителя.

4. Природа растворителя.

Растворитель применяют для:

• понижения вязкости сырья
• для создания благоприятного гидравлического режима движущихся потоков адсорбента и обрабатываемого продукта.
• для улучшения диффузии вещества в поры адсорбента.

Согласно закономерностям, присущим адсорбции из аствора, избирательность увеличивается с уменьшением концентрации растворенного везества. резмерно же разбавлять сырье не рекомендуется. Это увеличивает энергозатраты на регенерацию растворителя.

Наиболее благоприятные условия очистки, когда вязкость раствора сырья ν₅₀=2÷2,5*10^-6 м²/с не выше. В качестве растворителя используют неполярные вещества, такие как деароматизированный бензин, изооктан, бензин "Галога", алкилат-бензин.

Для облегчения эксплуатации установок целесообразно для адсорбции и десорбции применять один и тот е растворитель. При чем растворитель должен

a) иметь узкий фракционный состав (выкипать в пределах 70÷100˚С)

b) иметь температуру начала кипения на 10-15˚С больше, чем тем-ра десорбции.

Конструктивное оформление процесса адсорбционной очистки.

Основным аппаратом является реактор, оборудованный перемешивающим устройством. Чем совершеннее перемешивание, тем лучше контакт.

Основные процессы очистки и разделения нефтиного сырья при помощи адсорбентов.

Процессы очистки и разделения нефтяного сырья при помощи адсорбентов, применяемые в промышленности, можно разделить на три группы:

¾ Контактная доочистка. Доочистка при смешении с тонкодисперсным адсорбентом при повышенных тем-рах. Роль адсорбента играют отбеливающие или активные глины.

¾ Очистка или доочистка фильтрованием очищаемого продукта или его раствора через неподвижный или движущийся слой адсорбента. В качестве адсорбента используется крошка алюмосиликатного катализатора, размеры зерен которого от 0,25 до 0,5 мм и алюмогели.

¾ Процесс разделения нефтяных фракций на группы у/в при помощи молекулярных сит (цеолитов).

Наиболее перспективные и эффективные процессы 2 и 3 групп, т.к. они обеспечивают глубокую очистку и выделение групп у/в с высокой степенью чистоты.

Контактная доочистка:

Используется после селективной очистки. В качестве адсорбента применяют:

a) монтмориллонитовые земли (в частности гумбрин)

Очистку проводят при тем-ре

для дистиллятных масел – 200÷250˚С

для остаточных масел – 300÷350˚С

Процесс малоэффективен; активность адсорбента низкая, что требует повышенных температур.

Регенерация адсорбента проводится путем выжига печи при t=530-650̊C (ограничена прочностью адсорбента).

Недостатки:

1. Периодичность работы
2. Большие расходы адсорбента и растворителя
3. Громоздкость установки (оборудования)
4. Длительность вспомогательных операций (загрузка и разгрузка адсорбента в одном фильтре и регенерация адсорбента около 300ч)

На большинстве установок адсорбент не регенерируется.

Значительные преимущества перед этим способом имеет непрерывный процесс:

б) фильтрование через движущийся слой адсорбента.

Применяется для доочистки масел после всех основных способов очистки. Позволяет проводить глубокую очистку масел и непрерывно регенерировать адсорбент. В этом способе в адсорбер можно подавать как непосредственно очищаемый продукт, так и его раствор в растворителе (бензин). Наиболее эффективно использовать р-р сырья, т.к. это позволяет использовать невысокие температуры (регулируется вязкость). В качестве растворителя бензин «Галоша».

Применяется для очистки и доочистки. Процесс ведется в кипящем слое адсорбента. Адсорбент регенерируют в кипящем слое.

Преимущества этого способа:

• Непрерывность
• Более глубокая очистка масел.

В результате этой очистки снижается коксуемость, снижается вязкость, температура застывания, улучшается цвет.

Принципиальная технологическая схема установки непрерывной очистки масляного сырья в движущемся слое адсорбента (сам-но).

Интенсификация процессов адсорбционной очистки.

1. Облогораживание сырья.

Адсорбционную очистку можно проводить в замен селективной. На этот процесс направляют диасфальтизаты после неглубокой деасфальтизации (диасфальтизат Ι ступени); получают высокий выход рафината с хорошим качеством. Рафинат полностью освобожден от конденсированной ароматики и серосодержащих соединений. Выход рафината 50-54 % масс на сырье, ИВ=77, коксуемость 1,6%.

2. Увеличение скорости рабочих потоков.

Этот способ заключается в замене противоточного контактирования на прямоточное. При непрерывной очистке стадии адсорбции, десорбции организованы противотоком; целесообразнее сделать прямоток, т.е. раствор сырья и адсорбент направить параллельными потоками. Это увеличивает скорость подачи раствора сырья в 2,5: 5 раз. Что приводит к увеличению выхода рафината повышенного качества, а именно улучшается цвет, более низкое кислотное число, высокая термоокислительная стабильность. Это рафинаты можно использовать в качестве масел без добавления антиокислительных присадок.

3. Адсорбция на цеолитах.

Процесс выделения нормальных парафиновых углеводородов на цеолитах называют процесс «Парекс». Кроме этого адсорбция на циолитах может использоваться для парфинизации масел без охлаждения –перспективный процесс. Позволяет получать масла маловязкие низкозастывающие.

В качестве адсорбента используют цеолиты СаА, где А – соотношение окислов кремния к окислам Al. SiO₂ :Al₂O₃=1,8:2 . Процесс проводят при t=300ᵒC и подвергают сырье высокоочищенное от смолистых и полициклических веществ, которые могут экранировать (закрыть) поры цеолита (недостаток!).

4. Сочетание фенольной очистки с адсорбционной. (вместо очистки отбеливающими глинами).

Проведение неглубокой селективной очистки и адсорбционной очистки при малой кратности адсорбента 0,2:0,5:1, т.е. 20:50% адсорбента на 100% сырья. Это позволит на ряду с улучшение качества увеличить выход готового базового масла и снизить их себестоимость..

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: