Технологія переробки нафти і газу. Частина 2
Неорганічні матеріали. Більшість мінералів і багато синтетичні-етичні неорганічні матеріали можуть вважатися адсорбентами. А Незнач-які через низькі цін на них використовуються для цих цілей, навіть незважаючи на те, що насправді є адсорбентами вельми неякісними. Проте, серед інших зустрічаються речовини, дія яких доста-точно ефективно.
Деякі неорганічні тверді матеріали, найчастіше зараховують до ад-сорбентам, насправді ведуть себе не тільки як адсорбенти. У них рідина проникає всередину частинок, а не просто утримується на поверхні пір. До таких речовин відносяться хлорид кальцію, оксиди кальцію, магнію і цинку, сульфат кальцію, силікат магнію, даломітовие землі, бікарбонат на-трия. Вони мають широкий спектр застосування - від процесів сушки, до з-потягу поліхлорованих біфенілів. Деякі з подібних ма-лов використовуються в безводному вигляді, інші - в гідратованих формах.
Багато недавно розроблені неорганічні адсорбенти, такі, як гра-нулірованние глини, мезопористі адсорбенти і алюмофосфати, поки ще не отримали на ринку достатньої популярності. Але, з іншого боку, суще-обхідних адсорбенти, які вже давно випробувані на виробництві, і вони заслуговують більш пильної розгляду. Уявімо їх у алфавітному порядку:
Активний оксид алюмінію виготовляється з гідратованого оксиду алюмінію Al2O3 nH2O (де n дорівнює 1 або 3) випалюванням в контрольованих умовах, що дозволяють отримати речовину з тією ж формулою при n, рівному приблизно 0,5. Ця речовина білого або жовтуватого кольору, по зовнішньо-му виду нагадує крейду.
Різними виробниками випускається декілька модифікацій такого ад-сорбенту, які розрізняються кристалічною структурою оксиду алюмінію-ня.
Стабільні кристалічні форми зазвичай не відносяться до адсорбенту, оскільки для них характерні низькі величини площі поверхні. На-приклад, перехідні форми, такі, як гамма-або бета-оксиди алюмінію, з-тримають дефектні (октаедричні) кристали шпінелі, завдяки яким на їх поверхні збільшена концентрація кислотних залишків. Ефективна площа поверхні для цих адсорбентів визначається інтервалом 200-400 м2 / г. Зазвичай подібні модифікації представлені кулястими годину-тіцамі діаметром від 1 до 8 мм, гранулами, екструдати (крупинки) діаметром від 2 до 4 мм або представляють собою порошки.
Як адсорбенту активоване оксид алюмінію застосовується, на-приклад, для видалення продуктів окислення і меркаптанів з вуглеводневих сумішей, фторид-іонів з води або для відділення хлористого водню від водню при каталітичному риформінгу на нафтопереробних заводах. Його застосування для розділення в газовій фазі, як правило, вимагає предва-рительного нагріву адсорбенту приблизно до 2500С. Однак частіше ця речовина використовується як каталізатор (або носій для інших каталізаторів) і осу-шітель, а не в якості адсорбенту.
Сілікагелевой (SiO2) адсорбенти застосовуються в декількох формах, з-тримають різні види самого силикагеля, пористе борсілікатное стек-ло або аерогелі (порівняно нові матеріали з надзвичайно високою по-рістостью). Такий гель має жорстку, але не кристалічну структуру, со-стоїть з сферичних мікрочастинок колоїдного діоксиду кремнію. Цей адсорбент характеризується наявністю відкритих осередків і пористою структурою. Ефективні величини площі поверхні можуть бути різними - від 300 до 900 м2 / г - в залежності від щільності. Матеріали з більш високою щільно-стю мають більш дрібні пори і відповідно більш високу площу по-поверхні.
Зазвичай частинки діоксиду кремнію безбарвні або слабоокрашени, про-прозорі або напівпрозорі. Але деякі марки силікагелю виробляються з домішкою оксиду алюмінію і тому мають вигляд непрозорих білих або жовтуватих порошків.
Силікагель і пористе скло стійкі до стирання і не утворюють пи-левідних частинок. Зазвичай вони виготовляються у вигляді частинок сферичної форми діаметром 1-3 мм, у вигляді гранул і екструдатів діаметром 2-4 мм або в формі порошків.
Внутрішня структура цеолітів кристалічна, але всередині кристалів є багато мікропор, які практично однакових розмірів. Ці мікропори настільки малі і однорідні за величиною, що зазвичай ними розрізняються навіть майже ідентичні за розмірами молекули (тому для них існує особлива назва - молекулярні сита).
Часто до складу кристалів входить гідратаційна вода. Через дефекти кристалічної решітки в структурі можуть виникати електричні заряди, і, щоб їх збалансувати, катіони асоціюються з оксидом алюмінію. Зазвичай емпірична формула цеоліту, що містить катіон М з валентно-стю n, має вигляд: M2 / n Al2O3 xSiO2 yH2O, де х є молекулами-лярного ставлення (яке зазвичай більше 1) діоксид кремнію / оксид алю-Мінія, а у - число молекул гідратаціонной води.
По суті, все що надходять у продаж цеолітні адсорбенти є композиціями, що складаються з дуже дрібних кристалів, які утримуючи-ються один з одним за допомогою сполучного речовини. Останнє часто саме по собі володіє точною адсорбційної ємністю. Пов'язана з мікро-пористою структурою адсорбційна ємність цеолітів настільки мала, що висловлювати її через ефективну площу поверхні не має сенсу.
Лише деякі цеоліти представляють комерційний інтерес (наприклад, ті, які отримали позначення А, Х, Y, ZSM-5 і, крім того, морденіт і сілікаліт). Виготовляються вони в різних іонообмінних формах (на-приклад, кальцієвої або натрієвої), частки яких можуть мати різний вигляд і різні розміри. Деякі марки зі всієї великої кількості цеолітів предствлена в таблиці 6.2. Існують модифікації в формі екструдатів з діаметром частинок 1-6 мм, в формі кульок діаметром 0,5-3 мм, а також у формі гранул з розмірами від 20х40 до 6х12 меш, а так само в порошкоподібних формах.
Як адсорбенти цеоліти застосовуються для вилучення кисню з повітря, парафінів нормальної будови з бензино-лигроиновой фрак-ції, пара-ксилолу з сумішей ізомерних ксилолов. При застосуванні цеолітів для розділень в газовій фазі зазвичай необхідні більш жорсткі умови, ніж в разі застосування силікагелю або оксиду алюмінію. Наприклад, може
знадобитися їхня попередня витримка при 3000С в глибокому вакуумі або під час продування інертного газу.