Теория и методология исторической науки

Физико-химические основы и методы разделения газообразного, жидкого и твердого видов сырья и продуктов их переработки методами деасфальтизации, мембранного разделения, центрифугирования.

Деасфальтизация гудронов - растворение углеводородной части гудронов жидким пропаном (или изобутаном) и отделение от раствора нерастворимых асфальтенов и части смолистых веществ. В последнее время в этих же целях в качестве растворителей стали использовать изопропиловый и бутиловый спирты. Очищенный от асфальто-смолистых веществ продукт (деасфальтизат) используют затем для производства высоковязких масел.

Рис. 11. Схема фильтрации (а) и мембранного разделения (б) смесей:

16н – фильтр; 2 – мембрана; 3 – пористая подложка; I – исходная смесь; II – фильтрат; III – прошедший через мембрану продукт; IV – концентрированный остаток смеси

Мембранное разделение. Разделение с помощью мембран относится к новейшему и перспективному направлению химической технологии. Такое разделение отличается относительной простотой, проведением процесса при обычных температурах, достаточно высокой четкостью разделения и малыми энергозатратами.

Основной элемент этого метода - мембрана, т. е. технологическая перегородка, обеспечивающая за счет своей селективной проницаемости разделение веществ без их химических превра­щений.

Мембранное разделение следует четко отличать от фильтрационного разделения (рис. 11). При фильтрации, по крайней мере, один из компонентов смеси задерживается (осаждается) на фильтрующей поверхности, и поэтому ее фильтрующая способ­ность во времени падает. Мембрана пропускает через себя один из компонентов смеси, обогащая оставшуюся часть исходной смеси не прошедшими через мембрану компонентами, т. е. мембрана работает непрерывно, как самоочищающийся фильтр.

Для разделения смесей газов применяют обычно пористые мембраны или сплошные мембраны из полимеров, стекол или металлокерамических сплавов. Движущей силой процесса в этом случае является перепад давлений на мембране. Использу­ют процесс для отделения водорода от примесей (метана, диоксида углерода и др.), обогащения воздуха кислородом и т. д.

Мембранную технологию следует четко отличать от фильтра­ционного разделения. При фильтрации по крайней мере один из компонентов смеси задерживается (осаждается) на фильтрующей поверхности, и поэтому ее фильтрующая способ­ность во времени падает. Мембрана пропускает через себя один из компонентов смеси, обогащая оставшуюся часть исходной смеси не прошедшими через мембрану компонентами, т. е. мембрана работает непрерывно, как самоочищающийся фильтр.

Для разделения смесей газов применяют обычно пористые мембраны или сплошные мембраны из полимеров, стекол или металлокерамических сплавов. Движущей силой процесса в этом случае является перепад давлений на мембране. Использу­ют процесс для отделения водорода от примесей (метана, диоксида углерода и др.), обогащения воздуха кислородом, раз­деления изотопов и т. д.

Мембранная технология нашла также широкое распростра­нение для разделения жидких смесей.

Так, существуют технологии разделения смесей растворенных веществ, молекулы которых существенно различаются размерами. Подбором пористых мембран можно осуществить разделение так, чтобы сквозь мембрану прошли молекулы малых размеров (например, растворителя) и не проходили (концентрировались) макромолекулы. Процесс получил в литературе название "ультрафильтрация", хотя в прямом смысле фильтрацией не является.

Следует также упомянуть еще один распространенный вариант мембранного разделения – диализ. Диализом называют мембранный процесс, с помощью которого из коллоидных систем и растворов высокомолекулярных соединений удаляются примеси низкомолекулярных веществ. Движущей силой в таком процессе является разность концентраций.

В основе всех процессов разделения через мембраны лежит диффузия молекул. Согласно теории диффузии скорость переноса диффундирующего вещества через единицу площади сечения прямо пропорциональна градиенту концентраций в направлении, нормальном плоскости сечения.

Существует множество мембран, различающихся как по технологии их изготовления, так и по конкретным областям применения. Аппараты мембранного разделения могут нескольких типов - с трубчатыми элементами, рулонного и пластинчатые.

В трубчатых элементах мембрана в виде рукава уложенана простую подложку, внутрь которой проходит пропускаемый мембраной компонент смеси. Из таких элементов набирается батарея аппарата.

В рулонном аппарате мембраны в несколько слоев свернуты в рулон и помещены в общий кожух.

В пластинчатых аппаратах мембранные элементы (мембрана, подложка и отводящий канал) в виде дисков или прямоугольников укладывают в пакеты (секции) и образуют многосекционный мембранный разделитель.

В технологии переработки нефти мембранное разделение находит применение следующих областях.

Обогащение водородсодержащего газа (ВСГ) в гидрогенизационных процессах (гидроочистка, гидрокрекинг, гидроизомери­зация). Циркулирующий в этих процессах ВСГ загрязняется легкими углеводородами - метаном, этаном и пропаном, кон­центрация водорода в нем снижается до 76 - 78% об. и соот­ветственно снижается его реакционная способность. Если часть ВСГ пропустить через мембранный разделитель, то средняя концентрация водорода в системе циркуляции возрастает до 90 – 93 % об.: Р_Н2 = Р_об*с_Н2.

Отделение растворителей (МЭК – толуол) из раствора их с маслом в процессах депарафинизации масел кристаллизацией и обезмасливания гача.

Очистка сточных вод от примесей высокомолекулярных углеводородов и неорганических солей (в производстве катализаторов).

Адсорбцией называют процесс поглощения компонентов газа или жидкости поверхностью твердых тел или их пор. Этот процесс является эффективным средством разделения углеводородных газов и жидкостей, содержащих молекулы разных структурных групп.

На рис. 12 показаны упрощенная схема 2-адсорберного блока разделения и циклограмма работы этих адсорберов.

Твердое тело, на поверхности пор которого концентрируется поглощаемое вещество, называют адсорбентом, а само погло­щенное вещество - адсорбатом.

Различают физическую адсорбцию, когда молекулы адсорбата и адсорбента не вступают в химические взаимодействия, и хемосорбцию, когда они вступают в химические взаимодействия.

В процессе физической адсорбции адсорбатнакапливается в порах адсорбента до их полного заполнения и после этого процесс адсорбции прекращается. Если слой адсорбента достаточно большой, то насыщение адсорбента идет послойно, по ходу движения исходной разделяемой смеси, и адсорбция прекращается, когда поры всего слоя адсорбента будут заполнены адсорбатом.

Рис. 12 Схема двухадсорберберной установки и циклограмма работы адсорберов:

А-1 и А-2 – адсорберы; С – сепаратор; I – исходная смесь; II – очищенный продукт; III – десорбент; IV – воздух для осушки; V – адсорбент после осушки; VI – вода. Стадии цикла работы: 1 – адсорбция; 2 – десорбция; 3 и 4 – сушка и охлаждение адсорбента.

 

Адсорбционное разделение непосредственно связано с адсорбционной активностью веществ (их адсорбируемостъю), которая зависит от природы веществ, строения молекул, полярности, температуры, а также от природы и структуры адсорбента (размеров микропор, удельной поверхности и т. п.).

Массу адсорбированного вещества на единицу массы адсорбента в состоянии равновесия называют емкостью адсорбент или его активностью.

При постоянной температуре равновесное состояние адсорб­ции характеризуется изотермой адсорбции - зависимостью ак­тивности от концентрации (или парциального давления) ком­понента в разделяемой смеси.

В качестве адсорбентов наибольшее применение в переработке нефти получили силикагели и молекулярные сита – синтетические цеолиты типа А. Х и Y. Силикагели имеют размер пор и удельную поверхность соответственно 0,5 - 1,0 нм и0,3 - 0,9 см³ /г. удельную поверхность 200 - 500 м²/г. Цеолиты имеют размер пор входного окна от 0,3 до 0,9 нм, объем пор 0,20 - 0,24 см³/г и удельную поверхность до 900 м²/г.

На силикагелях адсорбция происходит за счет поверхностных сил. Большинство гетероатомных единений обладают большей адсорбируемостью, чем углеводороды. Несколько меньшей адсорбируемостью обладают многокольчатые углеводороды, Парафиновые и нафтеновые углеводороды адсорбируются в меньшей степени, чем ароматические. У последних адсорбируемость возрастает с увеличением числа циклов в молекуле.

На цеолитах адсорбция происходит по размерам молекул: адсорбции подвергаются молекулы, поперечный размер, которых меньше поперечного сечения входного отверстия. На цеолитах с размером пор 0,3 нм адсорбируются водяные пары, на цеолитах с размером пор 0,5 нм – н-алканы.

Неотъемлемой частью процесса адсорбционного разделения является стадия десорбции, т. е. извлечение адсорбата изпор адсорбента и восстановление емкости последнего (регенерация). Десорбцию можно осуществить следующими способами:

- вытеснением адсорбата веществом, обладающим более высо­кой адсорбируемостью;

- испарением адсорбата нагревом адсорбента;

- понижением давления (вакуумная десорбция).

Учитывая периодичность процесса адсорбционногоразделения (адсорбция с последующей десорбцией, затем снова адсорбция) на практике число аппаратов, заполненных адсорбентом, должно быть не менее 2-х (обычно 3 – 4). На промышленной установке выделения жидких парафинов цеолитами в Италии работает 30 адсорберов), переключение их с одной стадии на другую создает эффект псевдонепрерывности процесса разделения.

Каждый адсорбер имеет ввод 3-х потоков - исходного сырья I, десорбента III и осушающего промежуточного газа IV.Вытесненный при десорбции поток десорбента в смеси с адсорбатом охлаждается и разделяется в сепараторе. Цикл переключения организован так, чтобы по времени стадия адсорбции (например, 1 ч) была равна сумме времен всех остальных 3-х стадий - десорбции, сушки и охлаждения адсорбента (например, по 20 мин.).

В нефтепереработке адсорбционное разделение применяется широко для решения самых разных задач, основные из которых будут рассмотрены ниже.

Очистка и осушка углеводородных газов от примесей - диоксида углерода, сероводорода и влаги. Из огромной массы газа в этом случае отделяют (поглощают) адсорбентом небольшие количества перечисленных примесей, с тем чтобы повысить качество газа по его теплоте сгорания (удаление СО₂), по содержанию ядовитых компонентов (H₂S) и точке росы (удаление влаги).

Очистка и осушка водорода от примесей (СО, СО₂, воды и легких углеводородов) с целью повышения его реакционных свойств. С помощью адсорбентов его удается очистить очень глубоко и получить водород чистотой 99,9% об.

Выделение н-алканов из керосино-газойлевых фракций - основной процесс производства жидких парафинов (смесь н-алканов от С₁₀ до С₁₈) чистотой (по сумме н-алканов) 98 - 99%. Процесс осуществляется с помощью цеолитов типа А с получением 12-15% масс. жидкого парафина и 85 - 87% масс.) низкозастывающего (-45 ÷ -55^оС) дизельного топлива. Жидкий парафин указанной чистоты направляется на производство моющих средств и других нефтехимические производства.

Выделение н-алканов из бензиновой фракции с целью концентрации в ней изоалканов и повышения за счет этого октанового числа. Процесс такого адсорбционного разделения используют главным образом на потоке рафината каталитического риформинга (фр. 62-140°С), из которого экстракцией удалены практически полностью ароматические углеводороды, а в рафинате остались алканы С₅ – C₈ нормального и изостроения.

Очистка нефтепродуктов силикагелем с целью удаления асфальто-смолистых и ароматических веществ.

Хроматографией называют лабораторный метод анализа, основанный на перемещении адсорбционной дискретной зоны вещества вдоль слоя адсорбента в потоке подвижной фазы и связанный с многократным повторением сорбционных и десорбционных актов в направлении движения подвижной фазы.Хроматографическое разделение в промыш­ленных масштабах не используется.

Хроматография ис­пользуется в нефтепереработке и нефтехимии для:

- анализа состава природного газа и вторичных углеводородных газов, получаемых в процессе переработки нефти или в нефтехимических процессах;

- детализированного анализа углеводородного состава нефти до С₂₅ – С₃₀ - один из главных методов при изучении генезиса нефти и в геохимических исследованиях;

- определения углеводородного состава некоторых нефтехимических продуктов, таких как концентраты ароматических углеводородов, мономеры для производства пластмасс и каучуков, жидкие парафины и др.;

- имитированной дистилляции нефти и ее фракций с целью получения кривых ИТК путем пересчета хроматограмм в температурную зависимость.

II. Методы разделения без изменения агрегатного состояния. Хемосорбция. Под термином "хемосорбция" в широком смысле понимается селективное поглощение какого-либо компонента из смеси с об­разованием химического соединения, легко распадающегося на исходные составляющие при изменении внешних условий (температуры, давления и др.).

Существует три варианта хемосорбционных процессов - хе­моадсорбция, хемоабсорбция и хемоэкстракция.

Хемоадсорбция - это адсорбционный процесс, в котором между поглощаемым компонентом и поверхностью твердого адсорбента действуют силы химического взаимодействия (в от­личие от физической адсорбции, где действуют дисперсионные силы межмолекулярного взаимодействия).

Образующееся между адсорбентом и адсорбатом комплексное химическое соединение разрушается на стадии десорбции за счет повышения температуры.

Хемоабсорбция - процесс, в котором компонент газовой смеси поглощается жидким абсорбентом, образуя с ним комплексное химическое соединение, которое легко разлагается при повышении температуры (десорбции) с выделением поглощенного компонента. Это один из широко распространенных в нефтепереработке процессов селективного извлечения нежелательных примесей (H₂S, CO₂) из углеводородных газов.

Хемоэкстракция - это процесс извлечения каких-либо компонентов жидкостью, образующей с этими компонентами химические соединения (в отличие от обычной экстракции, когда происходит лишь селективное растворение извлекаемых компонентов в растворителе). Хемоэкстракция поэтому значительно эффективней экстракции и позволяет весьма четко выделить извлекаемые компоненты из смеси. Образующиеся при этом соединения, как и в предыдущих случаях, должны быть непрочными, и поэтому в отличие от обычных химических соединений их называют комплексными соединениями, или ассоциатами.

Ионный обмен. Процесс ионного обмена относят к разделительным процессам потому, что в результате ионного взаимодействия (реакции) ионообменниками (обычно твердым телом) и водным раствором ионогенного вещества происходит разделение состава последнего.

Ионообменники обычно представляют собой матрицу с боковыми группами, содержащими способные к обмену катионы или анионы.

Типичный пример ионного обмена - технология приготовле­ния цеолитов, когда после стадии кристаллизации ионы натрия заменяют катионами других металлов (лития, серебра, цезия, лантана), повышающими кислотные свойства активных центров цеолита и увеличивающими их каталитическую активность.

Степень ионного обмена (разделения) можно определить по концентрации (титрованием) выделенных при этом ионов Н⁺ или ОН" (поскольку ионный обмен - реакция стехиометрическая).

III. Методы разделения дисперсных систем. Разделение дисперсной системы газ-жидкость, в которой дисперсной фазой являются капли жидкости, называют каплеулавливанием, а соответствующие устройства – каплеуловителями (каплеотбойниками).

Принципы каплеулавливания состоят в том, чтобы на пути потока газа были созданы условия для столкновения капель твердой поверхностью, на которой они бы осаждались. Чем больше такая поверхность в единице объема, тем выше степень очистки газа от капельной жидкости. Поэтому для улавливания капель обычно используют пакеты из плотно уложенной тонкой сетки петлевой ("чулочной") вязки из проволоки диаметром 0,1 - 0,2 мм. Такие пакеты толщиной 100 - 200 мм имеют большую удельную поверхность и способны на 98 - 99% отделить капли жидкости от газа.

Варианты исполнения таких каплеуловителей приводятся на рис. 13. Различие их в том, что в одних уловленная жидкость стекает навстречу потоку газа, а в других слу­чаях - организованно собирается в сборных желобах и отводится. Такие системы каплеулавливания используются почти во всех сепараторах, где отделяется жидкости и в ректификационных колоннах над вводом для того, чтобы предотвратить занос капель жидкой фаз на укрепляющие тарелки колонны.

Отделение газовой фазы (пузырьков газа) от жидкой - наиболее частый случай в технологии как добычи, так и переработки нефти. Газонефтяная эмульсия (туман) образуется уже в нефтяной скважине и при выходе нефти на поверхность, и одной из первых технологических операций является отделение газа от нефти.

Газопаровая фаза образуется на многих стадиях переработки нефти, поэтому почти всегда встает задача четкого отделения этой фазы от жидкой.

Аппараты, в которых происходит такое разделение, называют газосепараторами, а чаще - просто сепараторами. Отделение газовой фазы от жидкой в них осуществляется в две стадии. На первой - при входе потока в сепаратор за счет большой разницы плотностей основная масса газовой фазы отделяется от жидкой, и в последней остается небольшая часть пузырьков газа. Второй стадией является отделение этих пузырьков, которое происходит под действием разности подъемной силы (по закону Архимеда) и силы тяжести пузырька, также силы сопротивления среды (жидкости) всплытию пузырька.

Из баланса этих сил можно найти скорость всплытия пузырьков газа и затем объем отстойной зоны сепаратора или время отстоя для отделения газа.

Разделение систем жидкость-жидкость. Дисперсные системы жидкость-жидкость образуются в случае несмешивающихся жидкостей (эмульсии вода в нефти, в углеводородной жидкости и др.) и их разделение является часто важнейшим элементом технологии. Оно основано на явлениях отстаивания (гравитационного или центробежного) с наложением внешних условий, способствующих интенсификации (повышение температуры, добавка деэмульгаторов, наложение переменного электрического поля и др.).

 

Рис. 13. Различные устройства каплеуловителей:

1 – корпус колонны; 2 – патрубки ввода парожидкостного сырья; 3 – каплеулавливающие сетчатые пакеты; 4 – переливные трубы; 5 – сливы уловленной жидкости; 6, 7 – нижние тарелки укрепляющей и верхние тарелки отгонной частей колонны; 8 – опоры каплеуловителя; I – сырье; II – паровая фаза сырья; III – капли уловленной жидкости.

 

Обычно отстойники гравитационного типа используют для нестойких водных эмульсий (например, бензин - вода), отстой воды из которых занимает немного времени (5 - 10 мин). Для дисперсных же систем, образующих стойкие эмульсии и капли воды, диаметр которых не превышает 100 мкм, отстой воды интенсифицируется следующими факторами:

- повышение температуры эмульсии до 120 – 160^оС, с тем чтобы снизить вязкость нефти и ее плотность. При этом скорость осаждения существенно растет. Для того чтобы при такой температуре не вскипала вода, давление поддерживают не ниже 0,8 МПа;

- добавка в эмульсию деэмульгатора (в количестве 10 – 100 г/т) – ПАВ, разрушающего сольватную оболочку вокруг капель воды и создающего, таким образом, благоприятные условия для слияния и укрупнения (коагуляции) капель при их столкновении. Скорость осаждения капель зависит от квадрата их диаметра;

- прохождение эмульсии через зону электрического поля переменного напряжения (2 - 3 кВ/см), создающего динамические колебания капель воды между электродами с частотой 50 с^-1 и интенсифицирующего взаимные соударения и слияния (укрупнения) капель.

Под действием этих факторов удается за короткий промежуток времени настолько укрупнить диспергированные капли, что дальнейшее гравитационное их осаждение также не занимает много времени.

Аппараты для отделения воды от нефти за счет гравитации называют дегидраторами, за счет температуры – термодегидраторы и за счет электрического напряжения - электродегидраторами.

Разделение эмульсий нефть - вода возможно также с помощью насадочных фильтров, заполненных материалами с избирательной смачиваемостью водой (песок, древесная стружка и др.).

В нефтепереработке применяют также трехфазные газосепараторы для разделения воды, нефтепродукта и углеводородного газа.

Отделение твердых частиц от газа и жидкости. Дисперсные системы "газ - твердое тело (пыль)" довольно часто встречаются в нефтепереработке. Так, природный газ содержит мелкие частички горных пород, дымовые газы из регенераторов каталитического крекинга и других процессов содержат мелкую (5 - 30 мкм) катализаторную пыль, а также часто выносят катализаторную пыль пары из реакторных устройств.

Применяют следующие методы отделения твердых час­тиц от газа:

Отстаивание в больших емкостях, основан­ное на тех же принципах, что и отделение газовых пузырьков от жидкости. Этот метод малопроизводителен и поэтому нашел ограниченное применение.

Центробежное отстаивание. Если отстаивание осуществляется под действием сил гравитации, то использование центробежной силы, действующей на частицу позволяет существенно ускорить ее отделение от газа.

Для центробежного разделения жидкостей друг от друга и жидкостей фазы от твердой применяют центрифуги. Центрифуги - аппараты для разделения сус­пензий и для отделения твердых частиц от жидкости, основная деталь которых вращающийся ротор, могут быть осадительными и фильтрующими, с вертикальным или горизонтальным ротором. В зависимости от числа разделяемых фаз они могут быть двух- и трехфазными. В промышленных условиях центрифуги используются для разделения нефтешламов.

Наиболее распространенным аппаратом для центро6ежного разделения запыленного газа является циклон (рис. 14).

В циклоне поступающий в него со скоростью 20 – 25 м/с газ закручивается в корпусе, и под действием центробежной силы частицы пыли, имеющие плотность на два порядка выше, чем газ, отбрасываются к стенке корпуса и, накапливаясь, сползают вниз по корпусу в бункер 4. Очищенный газ из центра этого вихря по трубе 3 выводится из циклона.

Рис. 14. Схема работы циклона:

1 – корпус; 2, 3 – входной и выходной патрубки; 4 – сборник; I – запыленный газ; II – очищенный газ; III – пыль.

Степень очистки газа (отношение количества уловленной пыли к количеству пыли, посту­пающей с газом на входе в циклон) зависит от диаметра циклона, диаметра частиц пыли и ско­рости газа. Для повышения степени улавливания применяют либо цик­лоны малого диаметра (0,1 - 0,2 м), объединяя их в одну общую батарею, где они по газу работают параллельно – батарейные циклоны, либо циклоны обычного диаметра 0,6 - 0,8 м ставят в 2 или 3 ступени последо­вательно по газу - мультициклоны. Последний из приемов реализуется, в част­ности, в реакторах и регенераторах установок каталитического крекинга. Батарейные циклоны используют для очистки при­родных углеводородных газов, а также дымовых газов.

Для отделения твердой фазы от жидкой применяют гидроциклоны. Гидроциклоны по принципу действия аналогичны циклонам и отличаются от них лишь конструктивно диаметры - до 0,1 м, массивнее стенки) и параметрами режима (высокое давление - до нескольких мегапаскалей).

 

Улавливание пыли в поле высокого напряжения в электрофильтрах (рис. 15). Полость корпуса электрофильтра пластинами 1 разделена на ряд параллельных каналов, в которых рядами висят натянутые нижним грузом коронирующие провода с шагом 0,1 - 0,2 м. Высокое напряжение постоянного тока на этих проводах обусловливает возникновение коронного разряда, ионизирую­щим окружающий газ, благодаря чему создается поток отрицательно заряженных ионов от провода к положительно заряженным пластинам. Ионы передают свой отрицательный заряд находящимся в газе пылинкам, которые стремятся осесть на пластинках, нейтрализуя при этом свой заряд. Накапливающийся нa пластинах слой пыли постепенно утолщается и время от времени сползает в бункер. Иногда для сбрасывания слоя пыли пластины периодически встряхивают с помощью специального механизма. Скорость газа между пластинами обычно 0,5 – 1,0 м/с. Расход электроэнергии небольшой - 0,5-0,8 кВт*ч на 100 нм³ газа. Существенное достоинство электрофильтров - малое гидравлическое сопротивление - 0,05 - 0,20 кПа (у циклонов 30 - 80 кПа) и высокая степень очистки – 95 – 100 %. Недостатки их – громоздкость и сложность обслуживания; невозможность использования для очистки углеводородных газов.

Рис. 15.Схема электрофильтра:

1 - пылеосадительные электроды (пластины); 2 - коронирующие электроды; 3 - подвеска для электродов; 4 - проходной высоковольтный изолятор; 5 - газораспределительная решетка; I – ввод запыленного газа; II – вывод очищенного газа; III – пыль.

 

Рис. 16. Схема рукавного фильтра:

1 - корпус; 2 - фильтрующие рукава; 3 – подвеска; 4 – патрубок обратной продувки; I – ввод запыленного газа; II – вывод очищенного газа; III – пыль.

 

Электрофильтры нашли применение только для очистки дымовых газов из регенераторов установок каталитического крекинга.

Принцип действия фильтров через матерчатые рукава (рис. 16) аналогичен домашнему пылесосу. По мере накопления внутри рукавов уловленной пыли производят их очистку обратной продувкой. Для этого перекрывают поток входящего газа (направляемого в другой параллельно работающий фильтр) и заслонку на выходе газа II. Через патрубок 4 продувочным газом создают обратный поток, и пыль сбрасывается в бункер. Существует и метод очистки рукавов встряхиванием без прекращения подачи газа.

Рукавные фильтры нашли применение в производстве технического углерода (сажи) из нефтяного сырья - для улавливания частиц сажи из потока продуктов сгорания.

Кроме описанных выше сухих методов очистки запыл­енных газов существует два мокрых способа – скрубберный и пенный.

Скрубберная очистка газа производится в вертикальных аппаратах (скрубберах), сверху которых через оросители распылительные форсунки. Навстречу потоку газа подают улавливающую жидкость (воду), которую затем направляют в отстойники для отделения уловленной пыли. Таким образом, отделение пыли от газа в этом случае осуществляется в две ступени: жидкостью в скруббере, а затем образовавшуюся новую дис­персную систему жидкость - твердое тело разделяют в отстойни­ках, возвращая очищенную жидкость в скруббер. Уловленная пыль в этом случае удаляется из отстойника в виде шлама, т. е. в пастообразном состоянии.

Пенная очистка газа осуществляется в аппаратах барботажного типа, где запыленный газ проходит через 4-5 ситчатые тарелки, по которым стекает улавливающая жидкость. Послед­няя затем, как и в случае скрубберной очистки, направляется на отстаивание.

Скрубберная и пенная очистки позволяют достичь высокой (до 100%) степени очистки газа от пыли, однако наличие в них промежуточной жидкости и необходимость повторного разделе­ния новой дисперсной системы делает такую очистку сложной и неудобной. Поэтому мокрые способы очистки применяют тогда, когда непременным условием является полная очистка газа, а улавливаемая пыль вредна по своим свойствам для окружающей среды или должна быть использована повторно.

Разделение дисперсных систем жидкость - твердое тело во мно­гом аналогично разделению систем газ - твердое тело, различие обусловлено лишь тем, что дисперсной средой служит жидкость, а не газ. В основном и в этом случае используют естественный отстой, отстой под действием центробежных сил и фильтрова­ние.

Жидкостные отстойники нашли более широкое применение в технологических процессах, как при добыче нефти, так и при переработке (например, в мокрых способах очистки газа от пыли).

Фильтрование - один из широко распространенных приемов разделения систем жидкость - твердое тело в промышленной технологии. В процессе фильтрования жидкость (фильтрат) проходит сквозь фильтрующую перегородку (бумагу, ткань, сетку, керамику), а твердые частицы задерживаются на этой перегородке в виде осадка, толщина которого нарастает во времени. Соответ­ственно будет снижаться во времени пропускная способность фильтра и скорость фильтрации.

В промышленности используют фильтрование в 2-х режимах - при постоянном перепаде давлений и при постоянной скорости фильтрования.

Фильтрование с постоянным перепадом давлений (вакуумные фильтры и фильтры с постоянным давлением над фильтрующей перегородкой) работают с переменной скоростью фильтрации и периодической или непрерывной выгрузкой осадка.

Фильтрация ведется через хлопчатобумажные или синтетические ткани. Синтетические ткани имеют ряд преимуществ перед хлопчатобумажными.

Фильтрация под вакуумом для отделения кристал­лов парафина и церезина при депарафинизации и обезмасливании нефтяных продуктов осуществляют на вакуумных барабанных фильтрах. Барабан с фильтрующей тканью на его внешней поверхности вращается (0,5- 1,5 об/мин) в герметичном кожухе, внизу которого поддерживается опре­деленный уровень суспензии. Между фильтрующей тканью и поверхностью барабана имеется кольцевая полость, которая разделена продольными перего­родками на 30 секций, не соединенных между собой и функции которых меняются в зависимости от того, где находится в данный момент секция. При прохождении секций через слой суспензии происходит фильтрование (отсос фильтрата через ткань в патрубки).При выходе из слоя суспензии осадк­а на ткани промывается холодным растворителем от остатка фильтрата, а затем подачей под ткань азота под небольшим избыточным (30 - 50 кПа) дав­лением лепешка отслаивается от ткани и подхватывается пластиной ("ножом")в шнек. Переключение операций происходит с помощью специальной распре­делительной головки на валу барабана.

При фильтрации под повышенным давлением до 3 – 4 МПа применяют фильтрпрессы, с ручной, тепловой или автоматической выгрузкой твердой фазы.

Фильтры, работающие в режиме постоянной скорости фильтрования (при непрерывно повышающемся давлении над фильтрующей перегородкой), используют в нефтепереработке реже. Примером может являться фильтр-пресс - пакет из нескольких десятков рам с фильтрующими перегородками на них, собранный в единый аппарат. Суспензия параллельно поступает на каждый такой элемент (раму) фильтра и фильтруется. По мере роста слоя осадка давление на входе в пресс вначале быстро растет, а затем меняется незначительно. Через определенное время фильтр-пресс разбирают и осадок выгружают из каждой рамы.

 

Теория и методология исторической науки

В России история как наука возникает в связи с изучением и критическим осмыслением источников в XVIII веке.

Наука, изучающая развитие исторических знаний, называется историография.