Процесс адсорбционной очистки масел

Назначение - процесс обусловлен взаимодействием молекул сырья и адсорбента на границе раздела фаз, при этом химический состав гетерогенной системы не меняется, изменяется только состав фаз. Процесс физический, обусловлен силами Ван-дер-Ваальса, обратим. Процесс адсорбции всегда сопровождается процессами десорбции, является экзотермическим. Адсорбенты обладают пористой структурой: цеолиты, активированные угли – имеют микропоры; крупнопористые адсорбенты обладают макропорами, на которых адсорбция идет слабо; силикагели, алюмогели, силикаты, природные глины являются переходно-пористыми адсорбентами (наибольшее применение). Адсорбенты: полярные и неполярные. 1) Адсорбция на полярных адсорбентах - основные взаимодействия ориентационные и индукционные. Структурные решетки адсорбента образованы ионами или комплексами и ионы, лежащие на поверхности адсорбента обладают электро-статическими зарядами. И образуют непрерывное силовое поле на поверхности адсорбента за счет нескомпенсирующих ионов. В основу процесса адсорбции положена разная адсорбируемость компонентов сырья, которая зависит от химического состава и структуры молекул сырья. Так как на полярных адсорбентах полярные силы преобладают над дисперсионными, поэтому адсорбируемость компонентов тем выше, чем выше их дипольный момент. (асфальтены > смолы > ПЦА > S,N,O-содержащие соед-я > ароматика > непредельные > нафтеновые > парафиновые). Полярные молекулы адсорбируются за счет ориетационных взаимодействий, а неполярные – за счет индукционных взаимодействий. Так как процесс экзотермический, наибольшее количество тепла выделяется при адсорбции непредельных соединений, S,N,O-содержащих соединений, наименьшее количество тепла – при адсорбции насыщенных соединений. 2) Адсорбция на неполярных адсорбентах - Активированные угли, цеолиты. На неполярных адсорбентах наивысшую адсорбируемость имеют парафиновые у/в. Основные силы взаимодействия – дисперсионные, так как поверхность адсорбента образована электро-нейтральными атомами. Чем длиннее цепь нормального у/в, тем прочнее связь с поверхностью адсорбента. Адсорбируемость ароматическмх и нафтеновых у/в с боковыми цепями н-строения значительно ниже, чем у парафинов. i-парафины занимают промежуточное положение по адсорбируемости.

Контактная доочистка – Д: улучшается цвет, уменьшаются содержание серы и коксуемость, повышается т-ра вспышки. Н: большие потери масла с отработанной землей, которую трудно регенерировать; высокие транспортные расходы в случае отсутствия глин вблизи НПЗ, что резко повышает стоимость товарной продукции; поэтому в последние годы этот процесс заменяется гидроочисткой; невозможность глубокой очистки; возможность разложения сырья при высокой т-ре очистки. В качестве адсорбента применяют природные глины или отбеливающие земли. Сырье: депарафинированные масла и масла кислотно-щелочной очистки. Продукция: базовые компоненты товарных масел и побочный продукт – отгон. Стадии: смешение сырья с определенным количеством адсорбента, нагревание и выдерживание однородной смеси при определенной t, фильтрование смеси с получением продуктов процесса. Факторы процесса: Кач-во сырья – адсорбция у/в повышается с увел-м молек.массы, степени цикличности и разетвленности молекул,в прис-вии асфальтенов хуже протекает адсорбция смол, эфф-ть процесса уменьшается с увел-м кокс-ти сырья. Для более четкого отделения желат-х комп-в от нежел-ых необх-мо исп-ть узкие масляные фракции. Степень деароматизации и обессеривания сырья зависит от кратности адс-та. растворители – прим-т для снижения вязкости среды. Сильно разбавлять сырье не рекомендуется (т.к. сильно увел-ся энергозатраты на регенерацию растворителя). Т-ра кипения растворителя д/б на 10-15 ⁰С выше т-ры десорбции (чтобы не испарялось). Температура – без применения р-ля прим-ют повыш-ую т-ру=60-100⁰С, однако, наиболее эфф-ая т-ра=30-45 ⁰С. Кач-во адсорбента – активность адс-та зависит от хим.состава адс-та. Адс-нт д/обладать мех.прочностью, стабильностью свойств, чтобы м/было его регенерировать неоднократно. Синт.адс-ты более прочны и стаб-ны, чем прир-ые. Изм-м расхода адс-та м/регулировать кач-во и кол-во полученного рафината.

Схема: Сырье Н-1 подается через паровой подогреватель Т-1 в холодный смеситель А-1. В А-1 сырье турбомешалкой смешивается с адсорбентом. Из смесителя Н-2 суспензия направляется через ТО-3 в печь и далее в испарительную колонну К-1. В низ К-1 для перемешивания суспензии и удаления легких УВ подается острый водяной пар. Внизу К-1 осуществляется рециркуляция суспензии Н-3. Сверху К-1 смесь паров поступает в конденсатор Т-2, откуда в Е-1. Сверху Е-1 водяной пар поступает в конденсатор смешения КС. Снизу КС дренируется вода с частью УВ. Снизу Е-1 отгон Н-4 подается на орошение К-1 и часть откачивается в товарный парк. Сниза К-1 суспензия охлаждается в ТО-4 и подается в горячий смеситель А-2, откуда Н-5 в дисковый фильтр глубокой очистки Ф-1. В Ф-1 отводится основная часть асфальтезата. Очищенное масло подается через Т-5, подается в промежуточную Е-2, откуда Н-6 в рамный фильтр тонкой очистки Ф-2. Снизу Ф-2 остатки асфальтезата, а очищенное масло подается в Е-3, откуда Н-7 откачивается в товарный парк.

Перколяция – Д:извлекаются смолы, N, O – сод.соед-ия, нафтеновые к-ты и сульфокислоты. Улучшается цвет масел и парафинов, исчезает запах. Н: громоздкие фильтры. Очистка в движущемся слое адсорбента – Д: достигается глубокая очистка масла, очень перспективный процесс.

3 Мех-м реакции при термич.пиролизе. Термич.распад молекул описывается радикально-цепным мех-мом, кот состоит из 3-х стадий: 1) Инициирование (образование) радикалов: 1.распад или расщепление мол-л: СН₃-СН₃®2СН₃•; 2.Диспропорционирование мол-л: С₂Н₆+С₂Н₄®2С₂Н₅•. 2) Развитие цепи: 1.Реакция распада или крекинга радикала: С•-С-С-С-С®С=С+С-С-С•; 2.Реакция замещения радикалов: R•+М®RH+M•; 3.Реакция присоединения радикалов: R•+C-C-C=C®C-C- -C•; 4.Реакции изомеризации. Протекают при внутримолек-м перемещении атомарного водорода: •С-С-С-С-С-С-С®С-С-С-С-С-С•-С; с ­t скорость изом-ии ¯. 3) Обрыв цепи (гибель радикалов): Когда в системе накаплив-ся большое кол-во радикалов ­ вероятность их встречи. Может приходить на стенках реактора.

В результате гомолетического распада образ-ся частицы, имеющие неподеленные электроны, кот наз. радикалами. Из всех возможных вариантов распада молекул на радикалы преобладать будет тот в-т, кот. протекает с min затратами энергии.