Углеродные адсорбенты с молекулярно-ситовыми свойствами для получения технического азота из воздуха и отбензинивания природных газов

• Автор: Носкова, Юлия Алексеевна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ Сф.

ВВЕДЕНИЕ
1 Глава 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ РОИЗВОДСТВА И ПРИМЕИЕИЯ УГЛЕРОДНЫХ СОРБЕНТОВ

С МОЛЕКУЛЯРНОСИТОВЫМИ СВОЙСТВАМИ.

1.1 Общие сведения об углеродных сорбентах с молекулярно

ситовыми свойствами УМС.

1.2 Способы получения углеродных сорбентов основы для УМС . .

1.3 Способы формирования молекулярноситовых свойств

углеродных сорбентов.

1.3.1 Высокотемпературная обработка в присутствии углеводородов .

1.3.2 Импрегнирование высокомолекулярными веществами

1.4 Углеродные сорбенты с молекулярноситовыми свойствами для
получения технического азота из воздуха
1.4.1 Области применения технического азота.
1.4.2 Установки для получения азота из воздуха
1.4.3 УМС для разделения воздуха
1.5 Углеродные сорбенты с молекулярноситовыми свойствами для
извлечения углеводородов бензиновой фракции из газовых сред . .
1.5.1 Отбензинивание природного и нефтяного попутного газов
1.5.2 Методы и установки для отбензинивания.
1.5.3 Адсорбенты для отбензинивания газов.
1.6. Углеродные сорбенты с молскулярноситовьтми свойствами для
извлечения легких углеводородов из газовых сред
1.6.1 Улавливание легких фракций углеводородов
1.6.2 Методы улавливания легких фракций углеводородов.
Выводы к главе 1.
2 Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ОБОРУДО
ВАНИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНОГО СЫРЬЯ, ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВЫ ДЛЯ УМС
2.1 Методы оценки качества сырья и продуктов его переработки . .
2.2 Характеристика исходного сырья
2.3 Методы получения карбонизатов и сорбентов, оборудование . .
2.4 Методы оценки эффективности УМС в разделении воздуха
2.5 Методы оценки эффективности УМС в улавливании углеводородов
бензиновой фракции.
2.6 Получение основы УМС для разделения воздуха и извлечения
тяжелых фракций углеводородов
Выводы к главе 2.
3 Глава 3. УГЛЕРОДНЫЕ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СИТА ДЛЯ
ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО АЗОТА ИЗ ВОЗДУХА
3.1 Исследование разделительной способности карбонизатов
основы для получения УМС
3.2 Модифицирование карбонизатов основы для УМС
3.3 Наработка образцов УМС и исследование в статических
условиях
3.4 Отработка процесса получения УМС в динамических условиях .
3.5 Наработка укрупненной партии УМС
3.5.1 Получение укрупненной партии основы для УМС.
3.5.2 Испытания укрупненной партии УМС в разделении воздуха с
получением товарного азота
Выводы к главе 3
4 Глава 4. УГЛЕРОДНЫЕ СОРБЕ1ПЫ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ
УГЛЕВОДОРОДОВ БЕНЗИНОВОЙ ФРАКЦИИ ИЗ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
4.1 Получение углеродных сорбентов для извлечения углеводородов бензиновой фракции из газовых смесей
4.2 Исследование углеродных сорбентов в извлечении углеводородов бензиновой фракции из газовых смесей.
4.2.1 Адсорбция бензина и гептана из воздуха в статических условиях .
4.2.2 Исследование в динамических условиях адсорбции гептана из
смеси гептанвоздух
4.2.3 Исследование в динамических условиях адсорбции гептана из
смеси гептанметан ИЗ
4.3 Укрупненные испытания опытной партии сорбента
в отбензинивании природного газа.
Выводы к главе 4.
5 Глава 5. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
РЕАЛИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1 Экономическая эффективность производства дробленых УМС . .
5.2.1 Расчет себестоимости производства УМС
5.1.2 Экономическая эффективность производства.
5.2 Экономическая эффективность производства гранулированных
углеродных молекулярных сит
5.2.1 Расчет себестоимости производства УМС
5.2.2 Экономическая эффективность производства.
Выводы к главе 5.
ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
ВВЕДЕНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность


Также выделяют ионитовые МС, которые в отличие от обычных ионитов избирательно поглощают из раствора достаточно малые ионы, исключая из ионообменного процесса крупные ионы, диффузия которых сквозь структурную сетку сорбента затруднена 1. Интенсивно ведутся исследования по созданию углеродных молекулярных сит УМС. В текстуре этих сорбентов преобладают поры радиусом 2 нм. Особенностями УМС являются гидрофобность, устойчивость в кислых и щелочных средах, относительно невысокая стоимость 6. В качестве сырья для получения углеродных молекулярных сит могут быть использованы углеродсодержащие материалы различной природы ископаемые торф и уголь, полимеры и смолы, растительное сырье древесина, кора, скорлупа и косточки плодов и др. Однако наибольший интерес всегда вызывали ископаемые угли. ВанКревелен , изучая пористую структуру углей, обнаружил, что угли содержат макропоры с низкой поверхностью и очень тонкие поры, имеющие высокую поверхность. Энергия активации составляет 3,9 ккалмоль для битуминозного угля, коэффициент диффузии при С равен
см сек. Франклин , исследуя плотности углей адсорбцией жидкостей и газов гелий, вода, нгексан, бензол, установил, что вещества с различными размерами молекул поразному заполняют поры угля, т. Андерсон нашел , что поверхность битуминозных углей, определенная по низкотемпературной адсорбции азота и аргона, очень мала изза медленной диффузии этих газов в поры угля в ряде работ , также было установлено, что поверхность по нбутану при 0 С всегда выше, чем по изобутану. Аналогичные закономерности наблюдал Джой для антрацита . Изучая диффузию метана в поры угля, М. Проводятся работы по получению молекулярных сит из органического материала, например, из полимеров, ископаемых углей . Уокер получил молекулярное сито из антрацита и подробно изучил на нем сорбцию бутана, изобутана и нпентана. Активированный до ,8 ного обгара антрацит сорбировал бутана в два раза больше, чем цеолит, ситовые же свойства антрацита были выражены нечетко. Многочисленные исследования показали, что ископаемые угли являются перспективным сырьем для получения УМС. Установлено, что они даже без обработки обладают некоторыми молекулярноситовыми свойствами, т. Последнее вызвало особый интерес к ископаемым углям как сырью для получения УМС для разделения воздуха с получением технически чистого азота . Результаты исследований показали, что угли без дополнительной обработки мало пригодны в качестве УМС изза неоднородности структуры, незначительного объма узких пор и, как следствие, низких скоростей диффузии молекул в поры. В последнее время во многих странах, в первую очередь, в США, Японии, Германии и России проявляется значительный интерес к исследованию молекулярноситовых свойств различных углеродных материалов, способам получения УМС и их использованию в процессах разделения и концентрирования газов, что говорит о большом значении этой проблемы. Формирование пористой структуры и механической прочности углеродных молекулярных сит определяется свойствами исходного материала и условиями проведения технологического процесса. В зависимости от размеров и форм молекул разделяемых газовых смесей требуется различная пористая структура углеродных сорбентов с молекулярноситовыми свойствами. Так для разделения азота и кислорода требуется структура пор представленная преимущественно ультрамикропорами. Для извлечения углеводородов бензиновой фракции из газовых сред требуется более развитая структура супермикро и мезопор. Ископаемые угли, как было отмечено выше, изза низких скоростей диффузии молекул в поры, незначительного объма пор и неоднородности структуры, как правило, не могут быть использованы в качестве УМС без дополнительной обработки. Это относится ко всем природным углеродсодержащим материалам, используемым в качестве сырья для получения углеродных сорбентов УС с молекулярноси говыми свойствами . С цслыо развития пористой структуры у г I еро дсод ержа щи й материал подвергают термической обработке путем пиролиза карбонизации и далее полученные углеродные сорбенты основа для УМС в зависимости от назначения активируют с целью развития пористой структуры или модифицируют для уменьшения размеров входов в поры 6, .