Методы разделения газообразных углеводородов. Характеристика сорбционных методов. Абсорбционный метод. Адсорбционный метод. Низкотемпературная ректификация
В последнее время все более широкое применение находят сорбционные методы концентрирования, основанные на распределении веществ между газообразной или жидкой фазой и твердым сорбентом. Сорбционное концентрирование можно применять для выделения веществ из больших объемов анализируемых проб; оно обычно обеспечивает хорошую избирательность разделения; им относительно легко управлять. Сорбционные методы концентрирования можно применять как для группового, так и для индивидуального концентрирования микрокомпонентов. В результате проведения сорбционного концентрирования улучшаются метрологические характеристики определения, упрощается анализ, снижаются требования к чувствительности и селективности последующего метода определения, а, следовательно, появляется возможность использования недорогого и доступного аналитического оборудования. Сорбционные методы обычно обеспечивают хорошую селективность разделения и высокие значения коэффициентов концентрирования. Эти методы отличаются высокой технологичностью и легкостью автоматизации.
Суть абсорбции заключается в поглощении удаляемых компонентов жидкостью. В зависимости от особенностей взаимодействия поглотителей и извлекаемого из газовой смеси компонента абсорбционные методы делятся на физическую и химическую абсорбцию. Для физической абсорбции применяют поглотители: воду, органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемыми газами. При химической абсорбции извлекаемые компоненты вступают в химическую реакцию с хемосорбентами, в качестве которых используют растворы минеральных и органических веществ, суспензии и органические жидкости.
Достоинством этих методов являются доступность и дешевизна абсорбентов, простая технологическая схема процесса, низкие капитальные и эксплуатационные затраты, возможность очистки газа без предварительного охлаждения и обеспыливания.
Недостатки - невысокая эффективность очистки, недостаточная степень использования известняка, образование отходов в виде шлама или загрязненного гипса.
Метод основан на способности некоторых твердых тел избирательно поглощать газообразные компоненты из газовых смесей. Присутствующие в газовой смеси молекулы загрязненного газа или пара собираются на поверхности или в порах твердого материала. Поглощаемое из газовой фазы вещество - называется адсорбтивом, а твердое вещество, на поверхности или порах которого происходит адсорбция поглощаемого вещества - адсорбентом. Газовая фаза, в которой находится извлекаемый компонент - газ - носитель, а после того, как извлеченный компонент перешел в адсорбированное состояние, его называют адсорбатом.рименяют в этом случае:
1)когда другие методы оказываются неэффективны;
2)концентрация загрязняющих веществ очень мала и требуется гарантированная рекуперация извлекаемой примеси из-за ее значительной стоимости или опасности. Методом адсорбции из отходящих газов удаляют SO2 ,углеводороды, хлор, сероводород, сероуглерод, и другие.
Низкотемпературная ректификация (НТР) - основана на охлаждении газового сырья до температуры, при которой система переходит в 2-фазное состояние (охлажденный газ и выпавший из него углеводородный конденсат) и последующем разделении образовавшейся газожидкостной смеси без предварительной сепаратции в тарельчатых или насадочных ректификационных колоннах.Низкотемпературная ректификация отличается от процесса низкотемпературной конденсации тем, что процесс ректификации происходит при более низкой температуре.Сверху колонны уходит отбензиненный газ, а снизу - деметанизированный углеводородный конденсат.Этан из конденсата отделяют во 2-й колонне - деэтанизаторе.НТР по сравнению с НТК позволяет проводить разделение углеводородных смесей с получением более чистых индивидуальных углеводородов или узких фракций.
3.4.Разделение олефинсодержащих углеводородных газов на НПЗ. Принципиальная технологическая схема абсорбционно-газофракционирующей установки. Назначение. Сырьё и продукция.
ОЛЕФИНЫ (от лат. oleum-масло) (алкены, этиленовые углеводороды), ненасыщ. ациклич. углеводороды, содержащие одну двойную связь С=С; общая ф-ла СnН2n. Атомы углерода при двойной связи имеют sp2-гибридизацию и образуют s- и p-связи. Последняя состоит из двух базисных орбиталей-связывающей и разрыхляющей, образующихся за счет р-орбиталей атомов С. Энергия связи ~615 кДж/моль. Простейший олефин - этилен, валентные углы к-рого практически равны 120°. Для олефинов, начиная с С4Н8, наряду с изомерией углеродного скелета и разл. положения двойной связи, возможна геом. (цис-, транс-)изомерия, обусловленная большим барьером вращения вокруг двойной связи.Названия олефинов образуются заменой окончания "ан" в назв. насыщ. углеводорода на "ен"; цифры перед назв. указывают положение двойной связи, напр. СН3СН=СНСН2СН3-2-пентен. Для низших членов гомологич. ряда сохранились назв. с окончанием "илен": этилен, пропилен и др.В природе олефины встречаются редко. Один из немногих прир. олефинов-мускалур цис-9-трикозен) - феромон, выделяемый самками домашней мухи.При нормальных условиях этилен, пропилен и бутены - газы, олефины состава С5-С18-бесцв. жидкости, высшие олефины-твердые в-ва. Олефины практически не раств. в воде, ограниченно раств. в спиртах и хорошо-в углеводородах, их галогенопроизвод-ных, простых и сложных эфирах.
ИК спектры олефинов сильно отличаются от спектров алканов и имеют характеристич. полосы при 1650 см-1 (валентные колебания связи С=С) и 3100, 1420, 915-1000 см-1 (колебания винильных С—Н-связей разл. типов). В спектрах ЯМР 1Н хим. сдвиги винильных протонов 3511-64.jpg 4,6-5,3 м. д. Для масс-спектров олефинов характерны фрагменты алкенильных ионов с т/z 41, 55, 69, 83, а также ионов с четным значением m/z 42, 56, 70.
Олефины-высокореакционноспособные соединения. Наиб. характерны для них р-ции электроф. присоединения по двойной связи, протекающие, как правило, по бимолекулярному механизму через стадию образования карбкатиона или мос-тикового иона:
Присоединение электрофилов подчиняется Марковникова правилу. Наличие алкильных заместителей, стабилизирующих карбкатион, увеличивает реакц. способность олефинов.
Олефины легко присоединяют галогены с образованием вици-нальных дигалогенидов (F2 присоединяется при — 78 °С), константа равновесия р-ции иодирования очень мала. Для галогенов, особенно для Вг2, характерно анти-присоедине-ние, идущее через стадию образования мостикового иона.В полярных средах галогеноводороды реагируют с олефинами с образованием алкилгалогенидов (см. Галогензамещенные углеводородов, Галогенирование, Гидрогалогенирование). Присоединение по двойной связи НСlO и НВгО приводит к хлор- и бромгидринам.
