Статика и динамика сорбции воды при осушке углеводородных жидкостей на композитном материале CaCl2/Al2O3

• Автор: Булучевский, Евгений Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Процессы и материалы для осушки углеводородных жидкостей

1.1.1 Общая характеристика методов осушки органических жидкостей

1.1.2 Адсорбционная осушка углеводородных жидкостей

1.1.2.1 Силикагель как средство осушки.

1.1.2.2 Активный оксид алюминия как средство осушки

1.1.2.3 Цеолитсодержащие сорбенты

1.1.2.4 Ионообменные смолы и гигроскопичные соли

1.2 Сорбенты типа соль в пористой матрице

1.2.1 Методы получения сорбентов типа соль в пористой матрице
1.2.2 Сорбционные свойства сорбентов типа соль в пористой матрице.
1.2.3 Области применения сорбентов типа соль в пористой матрице
1.3 Математическое описание процессов осушки жидких сред.
1.3.1 Описание статики сорбции
1.3.2 Описание динамики сорбции.
1.3.2.1 Описание материального баланса процесса в слое сорбента
1.3.2.2 Описание внешнедиффузионной кинетики сорбции
1.3.2.3 Описание кинетики сорбции внутри зерна сорбента.
1.3.2.4 Влияние продольной диффузии. Эффективный кинетический
коэффициент массообмепа.
Заключение к главе 1.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Единицы измерения содержания воды в осушаемой среде и в сорбенте.
2.2 Сорбционные материалы
2.2.1 Характеристики носителей
2.1.2 Методика приготовления композитных сорбентов
2.1.3 Характеристики исследуемых сорбентов
2.2 Характиристика осушаемых сред.
2.2.1 Анализ состава осушаемых сред
2.2.2 Определение влажности бензола методом К. Фишера
2.2.3 Определение влажности осушаемых сред потоковым емкостным влагомером.
2.3 Исследование закономерностей статики и динамики сорбции
2.3.1 Исследование статики сорбции воды из газовой фазы
2.3.2 Исследование статики сорбции воды из бензола.
2.3.3 Исследование динамики сорбции воды.
2.4 Регенерация сорбентов
2.5 Физикохимические методы исследования
2.5.1 ИКспектроскопия.
2.5.2 Термопрограммированная десорбция аммиака.
ГЛАВА 3. СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ СаСА
ПРИ ОСУШКЕ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
3.1 Закономерности статики сорбции воды из углеводородных жидкостей системами СаСА0з и А0з.
3.1.1 Равновесие в системе СаСА бензолвода
3.1.2 Кислотные свойства поверхности сорбента СаСАОз
3.1.3 Оценка сорбционных свойств системы М4А.
3.1.4 Выбор сорбента для осушки углеводородных жидкостей.
3.2 Динамика сорбции воды из углеводородных жидкостей сорбентом СаСА
3.2.1 Динамика сорбции воды из бензола, СПП и ББФ сорбентом СаСЛОз
3.2.2 Математическая модель динамики осушки углеводородных жидкостей сорбентом СаСА
3.2.3 Численный метод решения уравнений модели.
3.2.4 Расчет коэффициента массопсреноса
3.2.5 Математическое описание экспериментальных режимов осушки
3.2.6 Анализ влияния параметров процесса на динамические режимы
осушки углеводородных жидкостей.
ГЛАВА 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОРБЕНТА СаСА В ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРОЦЕССАХ ОСУШКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
4.1 Расчет основных параметров и показателей работы промышленных узлов осушки углеводородных жидкостей
4.1.1 Принципиальная технологическая схема узла осушки углеводородных жидкостей.
4.1.2 Расчет геометрических размеров сорбционных аппаратов для осушки углеводородных жидкостей и прогноз режимов их работы.
4.1.3 Расчет режимов регенерации сорбен га
4.1.4 Гидравлическое сопротивление слоя сорбента
4.2 Промышленное внедрение процессов осушки углеводородных жидкостей.
4.2.1 Процесс осушки СПП
4.2.2 Осушка сырья и растворителя в производстве полипропилена
4.2.3 Осушка трансформаторного масла
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Присутствие влаги в сырье может снижать активность используемых катализаторов, например в процессах алкилирования и изомеризации, препятствовать низкотемпературному разделению, образуя ледяные или гидратные пробки, а также просто ухудшать эксплуатационные показатели рабочих сред, например в случае трансформаторных и холодильных масел, или хладонов. Для удаления влаги из органических жидкостей можно использовать практически любой из известных массообменных процессов. В настоящем разделе кратко рассмотрены основные методы осушки жидких сред, используемые, или предлагаемые к использованию в промышленной практике. Один из наиболее простых способов осушки высококипящих углеводородных фракций, например трансформаторных и холодильных масел основан на вакуумировании жидкости, или ее продувке осушенным газом при повышенной температуре. Термовакуумная осушка холодильных масел позволяет достигать остаточного содержания воды м. Процесс отдувки осушенным газом по своему аппаратурному оформлению близок к абсорбционным процессам, и проводится в тарельчатых или насадочных колоннах в противоточном режиме. Такой способ осушки позволяет достигать очень высоких степеней извлечения воды. С может достигать 5 м. С при объемном соотношении воздухтолуол равном позволяет осушать толуол до остаточной влажности около 1. Для осушки рабочих жидкостей для холодильной техники хладонов в некоторых случаях используется криогенная осушка. Вымораживание воды проводится при температурах до минус С 5. Для отделения льда в процессах криогенной осушки может применяться центрифугирование 8. Вариант осушки газового конденсата жидкостной экстракцией охлажденным рассолом СаС применяется в отечественных установках осушки природного газа хлористым кальцием 1. Вышеперечисленные технологии в основном являются устаревшими, и их использование целесообразно лишь для малотоннажных процессов осушки, применяемых в специальных областях, таких как холодильная техника и электротехника. В современных крупнотоннажных процессах нефтепереработки и нефтехимии для осушки углеводородных потоков наиболее часто используют процессы ректификационной и адсорбционной осушки. Также весьма перспективными считаются мембранные методы. Ректификационную осушку обычно проводят в тарельчатых или насадочных колоннах. При этом вода чаще всего отгоняется в составе легкокипящего азеотропа с осушаемой средой, или специально добавляемым разделяющим агентом, а осушаемая жидкость выводится в виде кубового остатка. Сам процесс осушки в этом случае называется азеотропной ректификацией 9. Азеотропная ректификация непрерывный процесс, что дает ей определенные технологические преимущества перед адсорбцией, которая обычно проводится в периодическом режиме. Главный недостаток азеотропной ректификации невысокая глубина осушки. Практически достижимый уровень . Еще одна проблема использования азеотропной ректификации состоит в значительном влиянии на эффективность процесса неорганических солей, микропримеси которых содержатся в осушаемой среде и эмульгированной воде. Из мембранных процессов для осушки органических жидкостей может быть использована первапорация способ разделения жидких смесей, движущей силой которого является градиент химического потенциала через непористую мембрану. При осуществлении этого процесса разделяемая смесь и концентрат являются жидкими, а иермеат проникает через мембрану в виде пара. В зависимости от способа задания разности парциальных давлений извлекаемого компонента различают термоперванорацию, вакуумную первапорацию и первапорацию газом носителем. В качестве мембран для отделения воды обычно применяются гидрофильные полимеры, такие как поливиниловый спирт, модифицированные неорганическими солями или цеолитами. Также считаются перспективными мембраны из ионных полимеров. Технологические преимущества первапорационной осушки перед другими методами безреагентность, низкая энергоемкость и возможность использования модульных установок. Однако, для достижения высокой степени извлечения воды необходимо использовать мембраны с очень большой площадью, что на современном этапе развития промышленности делает экономически невыгодным использование мембранных технологий для процессов глубокой осушки углеводородных жидкостей .