Контактная доочистка

Способность активных углей, естественных глин, синтетических алюмосиликатов, алюмогеля, цеолитов адсорбировать на своей поверхности различные вещества широко используются при разделении сложных смесей, в том числе и нефтяных фракций, на составляющие их компоненты.из компонентов нефтяных фракций и остатков наибольшей адсорбируемостью на алюмосиликатах обладают смолисто асфальтеновые вещества и затем - в порядке убывания - полициклические ароматические, бициклические ароматические, моноциклические ароматические, нафтеновые и парафиновые углеводороды. Адсорбируемость на этих адсорбентах непредельных углеводородов, входящих в состав продуктов термических и каталитических процессов выше, чем всех других углеводородов и смол, причем адсорбция сопровождается полимеризацией. Помимо группового химического состава разделяемых веществ на эффективность адсорбции существенно влияют их физико-химические свойства и размеры молекул; последнее определяет возможность и глубину проникновения адсорбируемого вещества в поры адсорбента.

Основными показателями, характеризующими свойства адсорбента, является адсорбционная способность (активность), пористость и размеры пор. Различают статическую активность и динамическую адсорбционную активность. Равновесную статическую активность определяют по максимальному количеству вещества, поглощенного единицей массы адсорбента при данных температуре, давлении и концентрации адсорбируемого вещества; Динамическая активность определяется скоростью адсорбции. При очистке и разделении нефтепродуктов как адсорбированные, так и неадсорбированные их компоненты одинаково важны при использовании в промышленности. Компоненты, адсорбирующиеся на адсорбенте, выделяются из «отработанного» адсорбента при десорбции. В отличие от адсорбции этот процесс является эндотермическим. Поскольку процесс адсорбции является экзотермическим, то с повышением температуры выше предела, обеспечивающего проникновение разделяемого продукта в поры адсорбента, эффективность адсорбции снижается вплоть до выделения адсорбированных компонентов. Эти компоненты вытесняют с поверхности адсорбента при помощи растворителя с более высокой адсорбируемостью.

При очистке и разделении нефтяного сырья применяют естественные (природные) и синтетические адсорбенты. Из природных адсорбентов применяют полименальные системы — отбеливающие земли (глины), например, бентониты. Они отличаются высокой адсорбционной активностью и способностью к обмену катионов. Основным минералом бентонитовых глин является монтмориллонит - силикат с большим содержанием воды; к этой группе глин относятся также гумбрин. Используют природные отбеливающие глины и другой группы - кремнеземистые породы (диатомиты, трепелы, опоки), содержащие 4-10 % щелочей и щелочных металлов. Необходимость глубокой очистки и выделения компонентов нефтяных фракций заставила обратить особое внимание на синтетические адсорбенты — алюмосиликаты и особенно на цеолиты, обладающие высокой избирательностью. При помощи цеолитов можно разделять продукты по размерам их молекул; поэтому их называют молекулярными системами. Имеются и природные цеолиты - шабазит, модернит и т.д. Однако их природные запасы не могут обеспечить потребность в адсорбентах с высокой избирательностью. Цеолиты способны к катионному обмену и прочно удерживают воду, которая выделяется при нагревании без разрушения кристаллической структуры адсорбента. При обмене катионов свойства цеолита изменяются.

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

1) доочистка при смешении с тонко дисперсным адсорбентом (отбеливающими глинами) при повышенных температурах (контактная доочистка);

2) очистка или доочистка фильтрованием очищаемого продукта или его раствора через неподвижный или движущийся слой адсорбента;

3) выделение из нефтяных фракций групп углеводородов при помощи молекулярных сит (цеолитов).

Наиболее эффективны и перспективны процессы второй и третьей групп, обеспечивающие с высокой степенью чистоты. При контактной очистке применяют естественные глины. При контактной очистке применяют естественные глины. При очистке фильтрованием в качестве адсорбента используют крошку алюмосиликатного синтетического катализатора, алюмогели и окись алюминия, содержащие не менее 80% частиц с зернами размером 0,25-0,5 мм.

Контактная доочистка: этот вид адсорбционной очистки является одним из первых процессов доочистки масел после их предварительной глубокой очистки (серной кислоты или избирательными растворителями). При контактной доочистке применяют тонкодисперсный адсорбент с частицами размером около 0,1 мм. адсорбентами при контактной доочистке служат гумбрин (монтмориллонитовые земли), требующий в силу малой активности повышенной температуры очистки (200-250°С для дистиллятных масел и 300-350°С для остаточных). Очистку более активными землями проводят при более низких температурах (80-150°С для маловязких и средневязких дистиллятных масел; 180-250°С для высоковязких и остаточных). Расход отбеливающей земли данной активности зависит от качества очищаемого масла, его вязкости, смолистости и т.д., а также от требуемой глубины очистки и составляет от 3 до 20 % (масс.) на очищаемое сырье. Активность адсорбента можно увеличить, активируя его слабым раствором серной кислоты или термической обработкой. Термическую активацию применяют в тех случаях, когда контактная доочистка проводится при сравнительно низких температурах, при высоких температурах активация адсорбента обеспечивается его обезвоживанием при нагревании до температуры очистки. Однако глубокое обезвоживание адсорбента (до влажности менее 10%) снижает его активность, дальнейшая потеря влаги приводит к его дезактивации вплоть до спекания и полной потери активности.

Недостатками процесса контактной очистки является: большие потери масла с отработанной землей (обычно 30-40% в отработанном адсорбенте); невозможность глубокой очистки, обеспечивающей получение светлых масел; возможное разложение части компонентов доочищаемого продукта при высокой температуре очистки в присутствии алюмосиликатных адсорбентов; сравнительно большие количества отработанной земли с высоким содержанием масла.