Адсорбционное извлечение этилена из отходящих газов сорбентами на основе неорганических носителей

• Автор: Богомолова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 155 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Оценка ресурсов этилена в отходящих газах

1.2. Возможность применения основных методов разделения газовых

смесей для извлечения этилена из отходящих газов

1.3. Медь и серебро содержащие абсорбенты этилена

1.4. Модификация промышленных адсорбентов солями меди

1.5. Применение адсорбционного выделения этилена из газовых

смесей в промышленности

1.6. Основные характеристики адсорбционных процессов.

1.7. Выводы из обзора литературы. Цель и задачи планируемого
исследования.
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Приготовление образцов адсорбентов, содержащих медь
2.2. Исследование статической емкости адсорбентов.
2.3. Методика исследования динамики адсорбции этилена
2.4. Использованные аналитические методики.
3. ПОЛУЧЕНИЕ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ АДСОРБЕНТОВ ЭТИЛЕНА
3.1. Исследование влияния концентрации купрохлоридного раствора
на емкость адсорбентов по меди от времени насыщения.
3.2. Подготовка адсорбентов к опытам по поглощению этилена
из газовой фазы
4. ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СОРБЦИОННОЙ ЕМКОСТИ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ СОРБЕНТОВ ПО ЭТИЛЕНУ ОТ УСЛОВИЙ АДСОРБЦИИ.
4.1. Выбор наиболее перспективных адсорбентов для поглощения этилена из газовых смесей
4.2. Влияние парциального давления этилена и температуры адсорбции на адсорбционную емкость адсорбентов
4.3. Выбор расчетных уравнений, описывающих зависимость адсорбционной емкости от РС2Н4 и температуры адсорбции.
4.4. Адсорбционная емкость сорбентов по этилену при его поглощении из влажных газов.
4.5. Адсорбция этилена из смеси с диоксидом углерода.
4.6. Исследование десорбции этилена из насыщенных адсорбентов
4.7. Изучение кинетики и динамики адсорбции этилена
5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГ ИИ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ Г АЗОВ УЧАСТКА РЕГЕНЕРАЦИИ ПОТАШНОГО
РАСТВОРА ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛЕНОКСИДА.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Невысокий коэффициент разделения на каждой ступени обуславливает необходимость многократной циркуляции непрошедших через мембрану газов, составляя в этом случае основной недостаток мембранного процесса. Другим его недостатком является необходимость полного обеспыливания смеси газов и удаления из нее компонентов, разрушающих материал мембраны. При современном уровне мембранной техники нельзя говорить о се пригодности для рекуперации компонентов отходящих газов. Предлагавшаяся фильтрация С2Н. В силу их многовариантности более приемлемы для переработки отходящих газов сорбционные методы, отличающиеся от криогенных отсутствием охлаждения сорбента до низких температур и отсутствием предварительной очистки смеси газов от высококипящих компонентов. По сравнению с мембранной техникой сорбционные процессы открывают возможность одноступенчатого выделения извлекаемого компонента, не зависимо от размеров молекул этого компонента и его спутников. Сорбционные методы реализованы в абсорбционном и адсорбционном вариантах, на основе как сорбции, несопро-вождающейся химической реакцией, так и хемосорбции. В соответствии с технической традицией долгое время изучались и применялись в технологии абсорбционные процессы. В конце XX века более перспективные решения связаны с адсорбцией газов. В таблице 1. Из табличных данных следует, что для этилена известны растворители, поглощающие до 6 м' (н. С заведомо неэффективно. Абсорбция этилена при отсутствии химической реакции с абсорбентом имеет смысл только при достаточно высоком Рс2н4. При Рс2н4 близком к 0,1 МПа и растворимости этилена порядка 6 м‘Хн. При содержании С2Н4 в технологических газах - %об. Рс2н4=0,1 МПа достигают при общем давлении 0,5-1 МПа; для бедных отходящих газов требуется в раз большее давление. Л этилена. Относительно небольшая растворимость этилена в жидкостях, не реагирующих с ним химически, и низкая селективность такой абсорбции исключают применение таких сорбентов для поглощения С2Н4 из отходящих газов с учетом экономической нецелесообразности их сжатия до нескольких десятков МПа. Таблица 1. Растворитель Растворимость, л ( н. Вода 0,6 0,6 1, 0, 0. Ацетон 4, 0, ,6 4,2 - 0,2 0,5 9. Ксилол 5, 0, - - 0,5 0,7 - 2,7 0. Метилацетат 4,6 0, ,0 4. Этанол 3, 0. Этилен не проявляет ни кислотных, ни основных свойств, поэтому используют хемабсорбенты, связывающие этилен в комплексы, разлагающиеся на стадии регенерации сорбента. Электронная структура молекулы С2Н4 обеспечивает образование л-комплексов с переходными металлами //, в частности с элементами подгруппы меди в степени окисления 1+, ртутью и платиноидами. Раствор ацетата ртути в метаноле // не нашел применения в силу его ядовитости и низкой селективности сорбции. Сорбенты на основе палладия хорошо поглотают этилен //, но соли палладия восстанавливаются углеводородами в растворе до металла. Подробно изучено и проверено на практике извлечение этилена растворами солей мсди(1) и серебра из технологических газов. Однако для поддержания нужных гидродинамических параметров требуется достаточно высокое отношение объема абсорбента к объему смеси газов и сечению абсорбера. При низкой концентрации этилена в отходящих газах на м~ С2Н4 приходится 0 и более м' газов, и использование хемабсорбции для извлечения этилена требует циркуляции чрезмерно больших объемов абсорбента и соответствующих затрат на изменение их температуры на стадиях абсорбции и регенерации. Начиная с -х годов XX века четко осознавались недостатки абсорбционных процессов именно по отношению к очистке отходящих, а не технологических газов. Одновременно выявились преимущества адсорбционной очистки ( особенно в варианте изотермической адсорбции со сдвигом давления ) для поглощения компонентов смеси газов, составляющих от 0,1 до 2-3% объемных очищаемой смеси. Адсорбция не требует циркуляции сорбента и энергозатрат на его охлаждение и нагрев. Мировой опыт использования адсорбционной техники (США, Япония, ФРГ) для извлечения из смеси газов этилена и СО показывает /-/ перспективность в этом отношении модификации адсорбентов путем внесения в их структуру ионов меди(Г) и серебра.