авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Осушка и очистка природного газа от примесей сероводорода и углекислого газа на обменных формах гранулированных цеолитов а и х без связующих веществ

-- [ Страница 3 ] --

Из представленных данных видно, что при замене катионов Na+ на катионы К+, Li+, Ca2+, Мg2+ и La3+ в цеолите А-БС величина D(H2O) у изучаемых образцов не сильно отличаются друг от друга, чем величина А(H2O). Следовательно, фактор изменения доступности внутрикристаллического объема при обмене указанных выше катионов не оказывает заметного влияния на значения D(H2O).

Значения D(H2O) для цеолита Х-БС в различных обменных формах изменяется в интервале значений 192-238,7 мг/г. В Н-форме цеолита Х-БС из-за увеличения гидрофобности образца, наблюдается снижение D(H2O) до 166,7 мг/г.

Активности обменных форм цеолитов А-БС и Х-БС при адсорбционной

очистке природного газа от примесей углекислого газа

На рисунках 3 и 4 приведены результаты исследования влияния химической природы и содержания обменных катионов в цеолите А-БС на их D(CO2). Видно, что для различных обменных форм значения D(CO2) существенно отличаются.

 D(CO2, мг/г) K+, Li+ и H+-форм-4  D(CO2, мг/г) K+, Li+ и H+-форм цеолита-5

Рисунок 3 - D(CO2, мг/г) K+, Li+ и H+-форм цеолита А-БС
1 2 3 4 NaА-БС 0,35КNaА-БС 0,50КNaА-БС 0,63КNaА-БС 5 6 7 8 0,32LiNaА-БС 0,43LiNaА-БС 0,53LiNaА-БС 0,39НNaА-БС

Рисунок 4 - D(CO2, мг/г) Ca2+, Mg2+ и La3+-форм цеолита А-БС

1 2 3 4 5 NaА-БС 0,50CaNaА-БС 0,65CaNaА-БС 0,72CaNaА-БС 0,27MgNaА-БС 6 7 8 9 10 0,37MgNaА-БС 0,45MgNaА-БС 0,34LaNaА-БС 0,41LaNaА-БС 0,50LaNaА-БС

Максимальные значения D(CO2) характерны для CaNaА-БС с (NaCa), превышающей 0,49. Как уже отмечалось, в динамическом режиме количество адсорбированного вещества, в основном, зависит от скорости диффузии последнего во внутрикристаллический объем. Поэтому увеличение размера входных окон при замене Na+ на Ca2+ на 49% и более приводит к тому, что образцы CaNaА-БС с указанными выше (NaCa), адсорбируют молекулы углекислого газа в динамическом режиме в значительно больших количествах, чем цеолит NaА-БС, хотя их предельные адсорбционные емкости по углекислому газу близки. При замене катионов Nа+ на катионы Li+, Мg2+ и La3+ в цеолите А-БС значения D(CO2) также увеличиваются, но в меньшей степени, чем у образцов CaNaА-БС с близкими степенями обмена.

При замене катионов Nа+ на катионы H+ также увеличивается доступность внутрикристаллических полостей цеолита A-БС. Однако у цеолита 0,39НNaА-БС значение D(CO2) не увеличивается по сравнению с NaА-БС. Причина заключается в том, что в цеолите 0,39НNaА-БС формируются кислотные центры, а для молекул углекислого газа также характерны кислотные свойства.

На рисунках 5 и 6 приведены результаты исследования влияния химической природы и содержания обменных катионов в цеолите Х-БС на их D(CO2) в проточном адсорбере.

 D(CO2, мг/г) K+, Li+ и H+-форм-6  D(CO2, мг/г) K+, Li+ и H+-форм цеолита-7

Рисунок 5 - D(CO2, мг/г) K+, Li+ и H+-форм цеолита X-БС
1 2 3 4 5 NaХ-БС 0,47КNaХ-БС 0,61КNaХ-БС 0,72КNaХ-БС 0,36LiNaХ-БС 6 7 8 9 10 0,50LiNaХ-БС 0,61LiNaХ-БС 0,44НNaХ-БС 0,52НNaХ-БС 0,62НNaХ-БС

Рисунок 6 - D(CO2, мг/г) Ca2+, Mg2+ и La3+-форм цеолита X-БС

1 2 3 4 5 NaХ-БС 0,46CaNaХ-БС 0,67CaNaХ-БС 0,81CaNaХ-БС 0,35MgNaХ-БС 6 7 8 9 10 0,39MgNaХ-БС 0,50MgNaХ-БС 0,58LaNaХ-БС 0,79LaNaХ-БС 0,87LaNaХ-БС

Видно, что при высоких скоростях газового потока различия в значениях D(СО2) не превышают ошибки эксперимента для всех обменных форм цеолита Х-БС, кроме Н- и La-форм.

Из данных, представленных на рисунках 5 и 6, следует, что D(СО2) у образцов НNaХ-БС и LaNaХ-БС в проточном режиме существенно уменьшаются. Можно предположить, что замена во внутрикристаллическом пространстве основного количества катионов Na+ на La3+ уменьшает скорости диффузии адсорбата в полости цеолита. А в случае замены катионов Na+ на Н+, наблюдаем увеличение кислотных свойств цеолита.

Активности обменных форм цеолитов А-БС и Х-БС при адсорбционной

очистке природного газа от примесей сероводорода

В таблице 9 приведены результаты исследования влияния химической природы и содержания обменных катионов в цеолитах А-БС и Х-БС на D(H2S) при малой (1,2г/м3) концентрации сероводорода в искусственном природном газе в проточном адсорбере. Видно, что при адсорбции сероводорода в динамическом режиме определяющим фактором является размеры входных окон в большие полости цеолита А-БС. Увеличение доступности последних при замене катионов Na+ на катионы Ca2+ или Mg2+ на 72 и 45 %, соответственно, приводит к тому, что эти формы адсорбируют сероводород в динамическом режиме больше, чем NaА-БС.

Таблица 9 - D(Н2S, мг/г) K+, Li+, H+, Ca2+, Mg2+ и La3+-форм цеолита А-БС и X-БС

Образец D(Н2S) Образец D(Н2S)
NaА-БС 1 NaХ-БС 20,5
0,63КNaА-БС 0,0 0,72КNaХ-БС 18,0
0,53LiNaА-БС 4,2 0,61LiNaХ-БС 19,8
0,39НNaА-БС 0,4 0,62НNaХ-БС 3,5
0,72CaNaА-БС 5,3 0,81CaNaХ-БС 6,3
0,45MgNaА-БС 5,1 0,50MgNaХ-БС 7,1
0,50LaNaА-БС 0,6 0,87LaNaХ-БС 3,9

В то же время замена катионов Nа+ на катионы H+ или La3+ также увеличивают доступность внутрикристаллических полостей цеолита A-БС, однако образцы НNaА-БС и LaNaА-БС адсорбируют сероводород в незначительных количествах. Причина та же, что и при адсорбции углекислого газа - появление кислотных центров.

Видно, что при малой концентрации сероводорода в смеси с метаном проявляется специфическое взаимодействие молекул с обменными катионами, поэтому на К-, Na- и Li-формах, для которых характерны основные свойства, адсорбируется в 2,9-5,9 раза больше сероводорода, чем на остальных обменных формах цеолита Х (таблица 9).

При сопоставлении значений D(Н2S) Li -, Na- и К-форм цеолитов А-БС и Х-БС видно, что для цеолита Х-БС они значительно выше из-за большего размера входных окон и большего объема полостей, доступных для адсорбции, чем у цеолита А-БС.

Наработка опытно-промышленной партии цеолита КА-БС и ее испытание в адсорбционной осушке углеводородного газа на Белозерном ГПК

Наработку опытно-промышленной партии цеолита КА-БС в количестве 10 тонн осуществляли на установке цеха №18 ООО «Ишимбайский специализированный химический завод катализаторов».

Показатели качества полученного цеолита КА-БС в сравнении с цеолитом КА со связующим приведены в таблице 10.

Таблица 10 - Результаты анализа на опытно-промышленную партию КА-БС

Наименование показателя KA-БС КА со связующим
Диаметр гранул, мм 1,6±0,1 1,6±0,1
Степень кристалличности, % отн. эталона 96 80
Степень обмена Na+, % 63 65
Прочность на раздавливание, кг/мм2 1,86 1,1
Насыпная плотность, г/см3 0,78 0,63
Динамическая емкость по воде, мг/г 191 156
Динамическая емкость по углекислому газу, мг/г 0,16 0,9

Полученная опытно-промышленная партия в настоящее испытывается на установке адсорбционной осушки природного газа Белозерного ГПК, принципиальная технологическая схема которой приведена на рисунке 7.

1,2,3 - адсорберы, 4 - сепаратор, 5, 6, 7 - емкостное оборудование; 8- теплообменник; 9 - печь.

Рисунок 7 - Принципиальная схема установки адсорбционной осушки природного газа.

На этой установке с июня 2011г успешно эксплуатируется цеолит КА-БС. На протяжении всего времени испытания в циклах осушка и регенерация, адсорбент КА-БС показывает стабильно высокую активность в осушке природного газа, которая на 15-20 % выше, чем у ранее использовавшегося адсорбента КА со связующим материалом.

ВЫВОДЫ

1. Определены условия и синтезированы гранулированные адсорбенты для осушки и очистки природного газа от сероводорода и углекислого газа, представляющие собой цеолиты A-БС и Х-БС с различными степенями обмена катионов Na+ на катионы К+, Li+, H+, Ca2+, Мg2+ и La3+. Показано, что адсорбционные активности этих адсорбентов в упомянутых процессах на 10-15 % выше, чем у цеолитсодержащих адсорбентов со связующими материалами.

2. Установлено, что при осушке и очистке природного газа максимальные значения адсорбционной активности:

- по парам воды, равные 228-247 мг/г, наблюдаются у цеолита А-БС в Na-, Ca- и Mg-формах и у цеолита Х-БС в Li- и La-формах;

- по сероводороду, равные 18-20,5 мг/г, наблюдаются у цеолита Х-БС в Li-, Nа- и К-формах;

- по CO2, равные 114-117 мг/г, наблюдаются у цеолита А-БС в Са-форме.

3. Обнаружено, что замена катионов Na+ на катионы К+, Li+, Н+, Мg2+, Ca2+ и La3+ в цеолите А-БС позволяет изменять равновесную адсорбционную емкость по парам воды в интервале значений 190 - 280 мг/г, а в цеолите Х-БС при аналогичной замене значительных изменений величин равновесных адсорбционных емкостей по парам воды, бензола, нормального гептана и углекислого газа не наблюдаются.

4. Показано, что у цеолитов A-БС и Х-БС при концентрации углекислого газа в смеси, равной 70 %об., величина А(СО2) определяется, в основном, объемом больших полостей. Последний больше у цеолита NaХ-БС, поэтому у него значения А(СО2) выше. При концентрации углекислого газа в смеси, равной 0,03 %об., максимальное значение А(СО2) у цеолита А-БС в Na- и Li-формах, так как для них характерны слабые кислотные свойства.

5. Установлено, что в цеолитах A-БС и Х-БС максимальные значения степеней обмена катионов Na+ на катионы К+, Li+, Мg2+,Ca2+ и La3+ достигаются после трех обменных обработок. При этом сохраняются высокие степени кристалличности и фазовая чистота, а также не изменяются характеристики вторичной пористой структуры гранул. При приготовлении HNa–форм цеолитов А-БС и Х-БС со степенью обмена более 0,5 термообработкой NH4Nа-форм наблюдается частичная аморфизация их кристаллической решетки, которая в большей степени характерна для цеолита А-БС.

6. На оборудовании ООО «Ишимбайский специализированный химический завод катализаторов» наработана опытно-промышленная партия цеолита КА-БС в количестве 10 тонн, которая успешно эксплуатируется в настоящее время на установке адсорбционной осушки природного газа Белозерного ГПК.

Список цитируемой литературы

1. Павлов М.Л., Травкина О.С., Басимова Р.А., Павлова И.Н., Кутепов Б.И. Синтезы из каолина высокоэффективных цеолитов типа А и Х без связующих веществ. Нефтехимия, 2009, Т49, №1, С.39-442.

2. Травкина О.С. Природные алюмосиликаты каолинитовой структуры в синтезе высокоэффективных цеолитных адсорбентов и катализаторов: автореферат диссертации кандидата хим. наук. – Уфа., 2010. – 24 с.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Илибаев Р.С. Синтез и изучение адсорбции Н2О,н-С7Н16 и СО2 на Са, Мg, К и Н-формах гранулированного цеолита А без связующих веществ. / И.Н. Павлова, Р.С. Илибаев, О.С. Травкина, Р.Р. Ильясова, Б.И.Кутепов // Химическая технология. - 2010. - №4. - С. 208-210.

2. Илибаев Р.С. Адсорбция Н2О, СО2, С6Н6 и н-С7Н16 на Са, Mg, K, H-формах гранулированного цеолита Х без связующих веществ. / И.Н. Павлова, Р.С. Илибаев, О.С. Травкина, Б.И. Кутепов // Журнал прикладной химии. - 2011. - №5. - С. 752-755.

3. Илибаев Р.С. Катионообменные формы гранулированного цеолита Х без связующих веществ – синтез и свойства. / И.Н.Павлова, Р.С. Илибаев, В.А. Дроздов, Б.И. Кутепов // Химическая технология. - 2011. - №4. - С. 198-202.

4. Балаев А.В. Моделирование осушки бензола на цеолитных адсорбентах / А.В. Балаев, А.А. Климов, Р.С. Илибаев, Б.И. Кутепов // Материалы 11 Всероссийского симпозиума с участием иностранных ученых «Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности». - Москва-Клязьма, 2007. - С. 84.

5. Балаев А.В. Кинетика осушки бензола на цеолитных адсорбентах / А.В. Балаев, А.А. Климов, Р.С. Илибаев, Б.И. Кутепов. // Материалы 11 Всероссийского симпозиума с участием иностранных ученых «Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности». - Москва-Клязьма, 2007. - С. 85.

6. Илибаев Р.С. Адсорбция H2O, CO2, C7H16 и С6Н6 на различных катионообменных формах цеолитов типов A и X / Р.С. Илибаев, И.Н. Павлова, О.С. Травкина, Р.Р. Ильясова // Материалы 3-й Российской конференции «Актуальные проблемы нефтехимии». - Звенигород, 2009. - С. 215.

7. Илибаев Р.С. Адсорбционные свойства катионообменных форм цеолитов Х гранулированных без связующих веществ / Р.С. Илибаев, И.Н. Павлова, О.С. Травкина // Материалы 14 Всероссийского симпозиума с участием иностранных ученых «Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности». -Москва-Клязьма, 2010. - С. 96.

8. Илибаев Р.С. Синтез катионообменных форм гранулированного без связующих веществ цеолита Х / Р.С. Илибаев, И.Н. Павлова, О.С. Травкина, Б.И. Кутепов // Материалы 13 Международной научно-технической конференции. «Наукоемкие химические технологии-2010». - Иваново-Суздаль, 2010. - С. 110.

9. Илибаев Р.С. Адсорбция молекул CO2 на различных катионообменных формах цеолитов А и Х / Р.С. Илибаев, И.Н. Павлова // Материалы 11 Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в 21 веке». - Томск, 2010.- Т1.-секц.1-3. - С. 57-59.

10. Илибаев Р.С. Синтез катионообменных форм гранулированного без связующих веществ цеолита Х / Р.С. Илибаев, И.Н. Павлова, Б.И. Кутепов // Материалы Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы химии. Теория и практика». - Уфа, 2010. - С. 57.

11. Илибаев Р.С. Синтез катионообменных форм гранулированного без связующих веществ цеолита Х / Р.С. Илибаев, И.Н. Павлова. // Материалы 18-й Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «ЛОМОНОСОВ-2011» МГУ им. М.В.Ломоносов. - Москва, 2011. - С. 497.

12. Павлова И.Н. Цеолитсодержащие адсорбенты для глубокой очистки природного газа от сероводорода / И.Н. Павлова, Р.С. Илибаев, А.Б. Бодрый, Б.И. Кутепов. // Материалы 6-ой Всероссийской цеолитной конференции с международным участием «Цеолиты и мезопористые материалы: достижения и перспективы» посвященной 100-летию со дня рождения проф. К.В.Топчиевой. - Звенигород 2011. - С. 236-237.


* Автор выражает благодарность научному сотруднику лаборатории приготовления катализаторов ИНК РАН к.х.н. Павловой И.Н. за помощь на всех этапах проведении исследования



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.