ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разделение смесей с помощью синтетических цеолитов (молекулярных сит) из "Справочник нефтехимика. Т.1" Разделение жидких и газообразных смесей с помощью синтетических цеолитов основано на особенностях кристаллического строения последних, т. е. на строго определенном, моноднсперсном размере наружных пор макрокристаллов в сочетании с наличием довольно значительных внутренних полостей, соединенных каналами с входными порами. При этом размеры пор цеолита соизме-шмы с размером молекул большинства органических веществ (10 —10 мкм). Лри соприкосновении смеси веществ с макрокристаллом цеолита молекулы с размером, меньшим диаметра пор, проходят внутрь полостей и задерживаются там за счет адсорбционных сил, в то время как молекулы больших размеров отсеиваются (в связи с этим цеолиты и некоторые другие аналогичные адсорбенты получили название молекулярных сит). Подавая затем к поверхности цеолита вместо исходной смеси соответствующий десорбент (элюент), также проходящий через поры цеолита и способный вытеснить ранее адсорбированные молекулы, можно с любой необходимой четкостью разделить исходную смесь. Поскольку цеолиты являются довольно дорогим сорбентом, применение их на практике рентабельно лишь при нахождении условий, обеспечивающих длительный срок работы (порядка года). [c.307] Сорбционные свойства цеолита могут быть усилены путем введения в его состав определенных добавок, проявляющих склонность к химической ассоциации с извлекаемыми веществами. Так, например, в рецептуру цеолита, применяемого для выделения олефиновых углеводородов из их смесей с парафинами, целесообразно ввести соли металлов, образующих комплексы с олефинами — медь, никель, серебро и т. д. Иногда, наоборот, требуется подавить слишком интенсивное взаимодействие адсорбента и адсорбата, так как это может привести к необратимому поглощению части адсорбата и, как следствие, к потере активности цеолита. Примером такого явления может служить полимеризация непредельных углеводородов в порах цеолитов кислой природы. Для устранения этого нежелателыюго свойства цеолит приготовляют на основе нейтральных связующих (глин). [c.307] Та практике синтетические цеолиты применяются в основном в двух случаях I) для разделения смесей углеводородов различных классов и 2) для осушки жидких и газовых потоков. [c.307] Для выделения н-парафинов применяются цеолиты типа 5А, т. е. с порами диаметром —5-10 мкм. Л олекулы н-парафинов имеют средний диаметр менее 5 10 мкм, в связи с чем они могут свободно проходить во внутренние полости цеолита. В противоположность этому молекулы нелинейных углеводородов, таких как изопарафины, нафтены и ароматические, характеризуются молекулярным диаметром, значительно превышающим 5 10 мкм, вследствие чего они не могут проходить через поры и остаются в рафинате. Десорбция поглощенных парафинов проводится с помощью специального растворителя. Процесс разделения может осуществляться как в паровой, так и в жидкой фазах. [c.307] Показатели типичных керосино-газойлевых фракций, применявшихся на практике для получения н-парафинов, сведены в табл. 5.19. [c.308] В то время как в А-1 осуществляется поглощение -парафинов, в А-2 и А-3 происходит десорбция. Последняя операция осуществляется с помощью паров аммиака, нагретых в теплообменнике Т-2. [c.308] Из нижней части А-1 выходит парообразная смесь депарафинизированного продукта, газа-носителя и небольших количеств аммиака, оставшихся в колонне от предыдущей операции. Эта смесь охлаждается в теплообменнике Т-3 и направляется в промывную колонну—абсорбер К-1- В этой колонне происходит поглощение аммиака циркулирующей водой. Несконденсировавшийся газ-носитель выходит с верха колонны А -7 и возвращается в процесс, а охлажденный депарафинизированный продукт направляется на склад. Выходящая из низа колонн А-2 и Л-З смесь паров аммиака и н-парафинов охлаждается в теплообменнике Т-4, после чего подвергается двойному сепарированию с промежуточным расширением в С-1. Из второго сепаратора (С-2 выводится целевой продукт — выделенная смесь н-парафинов. Насыщенная аммиаком промывная вода из К1 поступает на двухступенчатую отпарку аммиака в колоннах К-2 и К-3. Отогнанный аммиак возвращается на стадию десорбции. После завершения описанного цикла происходит переключение адсорберов по схеме, приведенной выше, и т. д. Процесс осуществляется иа одной загрузке цеолитов в течение 6000— 8000 ч, после чего адсорбент подвергается окислительной регенерации, в результате которой его актнв)юсть полностью восстанавливается. [c.308] Состав полученных продуктов представлен в табл. 5.19. Содержание н-парафинов в выделенном продукте составляет 97,5—99% (масс.). В то же время концентрация этих веществ в рафинате снижается до 2,3—4,0% (масс.), что обеспечивает снижение точки застывания продукта до минус 60—70 С. Это делает депарафннированный продукт ценным компонентом для реактивного или дизельного топлива. [c.308] Направление потоков в определенный момент времени показано на схеме стрелками. Очевидно, что в последующий момент, после поворота клапана РК в очередное положение, псе действующие точки поднимаются вверх по высоте колонны на одну ступень, и лишь место отвода рафината переместится из 12 в 1. Прн тщательной синхронизации скорости движения жидкости внутри колонны и по внешнему контуру можно обеспечить практически непрерывную подачу стабильных по составу потоков выделенного продукта и рафината на колонны К-2 и К-3. Из куба коло1Шы К-2 выходит целевая фракция н-олефинов, а нз куба колонны К-3 — рафинат, освобожденный от примесей десорбента. Состав типичного образца сырья и десорбата, а также некоторые их физико-химические свойства представлены в табл. 5.20 (данные пилотной установки). [c.311] Выделенная фракция н-олефинов содержит 6,5% (масс.) углеводородов других типов, в том числе около 60% ароматических, а также парафины н олефины изостроения, нафтеновые и др. По данным масс-спектрометрии, около 97% от общего количества выделенных к-олефинов представляют собой моно-олефины. [c.311] Процесс выделения п-ксилола из смесей с другими ароматическими углеводородами Сд по методу Парекс , разработанный фирмой иОР, также основан на принципе псевдонепрерывной адсорбции с помощью цеолитов. Поэтому технологические схемы процессов Парекс и Олекс сходны. Состав основных потоков приведен в табл. 5.21 (данные пилотной установки). [c.311] Как следует из табл. 5.21, при использовании концентрированной фракции ароматических углеводородов Се в качестве сырья чистота выделенного п-ксилола превышает 99,5%. Глубина извлечения и-ксилола составляет около 98,4%. В качестве десорбента применяется толуол. Обе стадии—адсорбция и десорбция—осуществляются в жидкой фазе. [c.312] На отечественных установках изомеризации -пентана для осушки смеси свежего и циркулирующего водородсодержащего газа используется цеюлит NaA. В составе промышленной установки имеются двё адсорбционные колонны, действующие попеременно. Одной загрузки цеолита достаточно для работы в течение более 15 месяцев. [c.313] Цеолиты являются также эффективным средством очистки газовых и жидких потоков от соединений серы. [c.313] Сокслоб В. А. и др. Молекулярные снта и их применение. М., Химиях, 1964. 156 о, Зубкова Н. А. и др. Хнм. и технол. топлив и масел, 1973, 8. с. 1—5. [c.313] Вернуться к основной статье