Химия нефти и газа Разделение газов Разделение

Химия нефти и газа Разделение газов

Разделение газов, разделение газовых смесей на их индивидуальные компоненты (или фракции). Разделение газов обычно предшествует осушка и очистка газовых смесей от вредных примесей (например, окислов азота, образующих с непредельными углеводородами взрывоопасные соединения; каталитических ядов, препятствующих химической переработке газов; сероводорода, паров воды, некоторых углеводородов, вызывающих коррозию оборудования или затвердевающих в аппаратуре при низких температурах).

РАЗДЕЛЕНИЕ ГАЗОВ на фракции или отдельные компоненты, осуществляется в промышленности фракционной конденсацией (охлаждением, сопровождающимся частичным ожижением газов), ректификацией сжиженного газа; абсорбцией одного или неск. компонентов смеси, адсорбцией, использованием мембран.

Фракционная конденсация Паровая смесь м. б. разделена парогазовых смесей, основанное на разделение паровых и на две и более фракций, причем каждая последующая имеет большее относит, содержание низкокипящих компонентов и соотв. более различии составов пара и чем предыдущая. Многократно жидкости, низкую температуру конденсации, образующейся из него повторяя процессы Осуществляется путем частичной конденсации и послед. частичной конденсации и разделения паровой и жидкой фаз, можно получить некоторое кол-во практически чистого низкокипящего компонента. конденсат разделения жидкой и паровой фаз. В результате конденсация фракционная-процесс, обратный фракционной дистилляции; может происходить на обогащается относительно менее летучими (высококипящими) охлаждаемой пов-сти, а также в объеме пара или парогазовой смеси и компонентами, а несконденсировавшийся пар - более летучими сопровождается образованием тумана либо мелких кристаллов. Технол. установка для конденсация фракционная включает конденсаторы, сепараторы для разделения (низкокипящими). пара и жидкости и сборники конденсата (рис. 1). Если жидкая и паровая фазы достаточно полно разделяются в конденсаторах, необходимость в сепараторах отпадает. Рис. 1. Установка для фракционной конденсации. 1 - конденсаторы; 2 сепараторы; 3 сборники конденсата.

Ректификация — это процесс разделения бинарных или многокомпонентных смесей за счет противоточного массо- и теплообмена между паром и жидкостью. Ректификацию можно проводить периодически или непрерывно. Ректификацию проводят в башенных колонных аппаратах, снабженных контактными устройствами (тарелками или насадкой) ректификационных колоннах.

Применение ректификации Ректификацию широко применяют в промышленности, например для получения ректификованного этилового спирта, с отделением сивушных масел и альдегидных фракций, для выделения бензинов, керосинов и других фракций из нефти, а также получения компонентов воздуха (кислорода, азота, инертных газов).

АБСОРБЦИЯ ГАЗОВ АБСОРБЦИЯ газов, объемное поглощение газов и паров жидкостью (абсорбентом) с образованием растворабсорбция Применение абсорбция в технике для разделения и очистки газов. выделения паров из паро -газовых смесей основано на разл. растворимости газов и паров в жидкостях.

Виды абсорбции • Различают физическую абсорбцию и хемосорбцию. • При физической абсорбции процесс поглощения не сопровождается химической реакцией. • При хемосорбции абсорбируемый компонент вступает в химическую реакцию с веществом абсорбента.

Зависимость растворимости газа от температуры как при физ. , так и при хим. абсорбция приближенно описывается уравнением: где тепловой эффект растворения газабсорбция Если раствор при абсорбция нагревается , . С изменением температуры обычно либо остается постоянной, либо незначительно изменяется. Р-римость газа в смешанном растворителе (содержащем малополярные компоненты) можно оценить по соотношению:

АДСОРБЦИЯ • АДСОРБЦИЯ, изменение концентрации вещества вблизи поверхности раздела фаз. В общем случае причина адсорбции - нескомпенсированность межмолекулярных сил вблизи этой поверхности, т. е. наличие адсорбционного силового поля. Тело, создающее такое поле, называется адсорбентом.

• Физическая адсорбция возникает за счет ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Она характеризуется обратимостью и уменьшением адсорбции при повышении температуры, т. е. экзотермичностью, причем тепловой эффект физической адсорбции обычно близок к теплоте сжижения адсорбата (10 – 80 к. Дж/моль). Таковой является, например, адсорбция инертных газов на угле. • Химическая адсорбция (хемосорбция) осуществляется путем химического взаимодействия молекул адсорбента и адсорбата. Хемосорбция обычно необратима; химическая адсорбция, в отличие от физической, является локализованной, т. е. молекулы адсорбата не могут перемещаться по поверхности адсорбента. Так как хемосорбция является химическим процессом, требующим энергии активации порядка 40 – 120 к. Дж/моль, повышение температуры способствует её протеканию. Примером химической адсорбции является адсорбция кислорода на вольфраме или серебре при высоких температурах.

Разделение через мембраны В этом случае газов разделение реализуется благодаря различной проницаемости компонентов газовой смеси через разделительные мембраны (пористые и непористые перегородки). Эффективность мембраны определяется ее удельной производительностью, т. е. количеством газа, прошедшего через поверхность мембраны за соответствующее время. Аппараты для мембранного разделения газов замкнутые объемы, разделенные мембранами на две полости. Движущая сила процесса - поддерживаемая постоянной разностью парциальных давлений (или концентраций) газов по обе стороны мембраны. В зависимости от назначения мембраны изготовляют из различных материалов (стекло, металлы, полимерные материалы), которым придают форму пластин, трубок, полых волокон, капилляров. Важная характеристика мембранных аппаратов - плотность упаковки мембраны, т. е. поверхность мембраны, приходящаяся на единицу объема аппарата.