СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АДСОРБЕНТОВ

Нефтегазовая промышленность занимает первое место в топливно-энергетическом комплексе России. На территории нашей страны расположены огромные залежи нефти и газа, поэтому наряду с сектором добычи имеет место быть отрасль переработки сырья. Безусловно, отрасль переработки требует четких, автоматизированных и максимально дешевых процессов. Одним из таких является адсорбция.

Адсорбцией называют концентрирование вещества (жидкости или газа) на поверхности раздела двух систем (твердое вещество-жидкость, твердое вещество- газ, жидкость-газ, жидкость-жидкость). Говоря простыми словами, это поглощение жидкостью или поверхностью твердого тела твердых частиц, молекул газов или растворенных веществ. Поглощающее вещество называют адсорбентом. Адсорбенты представляют собой пористый материал с большой внутренней поверхностью. А вещество поглощаемое – адсорбатом. Процесс поглощения напрямую связан удельной поверхностью адсорбента - поверхностью, приходящейся на 1 грамм адсорбента. Адсорбенты обладают удельной поверхностью до 300000 квадратных метров. В процессах очистки в качестве адсорбента используют уголь активированный, силикагель, цеолит, оксид алюминия, глины, смолистые материалы. Чаще всего данные материалы имеют зернистую структуру. Для них характерна селективная способность адсорбировать пары. Адсорбенты типа глины обладают превосходной избирательностью, но все-таки не подходят для использования в процессах извлечения углеводородов из природного газа, так как имеют небольшую удельную поверхность и, как следствие, малую адсорбционную емкость. Их используют как основное средство для регулирования вязкости бурового раствора. В процессе переработки газа используют твердые адсорбенты: уголь активированный, силикагель, алюмогель. В основном применяют уголь и силикагель. Каждый из них находит свое применение в различных процессах. Активированный уголь прекрасно адсорбирует тиолы, но наличие в газе тяжелых углеводородов значительно снижает сорбируемость меркаптанов. Для того, чтобы увеличить поглотительную способность относительно сероорганических соединений, в активированные угли вводят оксиды металлов (меди, хрома, никеля, железа, марганца). Активированный уголь обладает максимальной адсорбционной емкостью относительно паров углеводородов, но, к сожалению, не адсорбирует водяной пар и, как следствие, не производит одновременной осушки газа. Уголь в значительной степени превосходит другие адсорбенты относительно извлечения легких газов. Данный адсорбент рекомендуется применять при температуре не выше 200°С ввиду их горючести. Для снижения горючести в уголь подмешивают силикагель, что снижает адсорбционную активность.

Силикагель обладает хорошей поглотительной способностью относительно водяного пара. К тому же силикагель имеет высокую адсорбционную емкость и относительно паров тяжелых углеводородов (пентана, гексана и выше). Адсорбционная активность силикагелей зависит от размера их пор: чем меньше поры, тем адсорбционная активность больше. Нужно отметить, что мелкопористые силикагели дороже и имеют низкий срок службы в присутствии влаги.  По способности выделять тяжелые углеводороды силикагели не уступают активированному углю. Если сравнить силикагель и оксид алюминия, то силикагель с течением времени меньше утрачивает адсорбционную способность. Таким образом, процесс адсорбции нашел свое применение в различных отраслях промышленности. С каждым годом спрос на адсорбенты неуклонно растет, что говорит об их актуальности и незаменимости. Силикагель применяют на газобензиновых установках ввиду его способности к осушке и хороших адсорбционных свойств относительно нежелательных компонентов. К тому же данный адсорбент обладает превосходной прочностью и легкой регенерируемостью, что позволяет многократно использовать его в адсорбционном процессе. Поэтому при правильном использовании, а именно защите от контакта с жидкой фазой, не происходит технических неполадок. Также силикагель дешевле угля и имеет более продолжительный срок эксплуатации. Так как уголь превосходит другие адсорбенты при извлечении легких компонентов бензина (изопентана) для лучшей эксплуатации слой силикагеля дополняют слоем активированного угля. На установках, предназначенных для извлечения газового бензина, применяют силикагель. А для извлечения сжиженных газов лучше подойдет активированный уголь.

Список литературы:

1. Бекиров Т.М. Первичная переработка природных газов. – М.: Химия, 1987. – 256 с.
2. Вержичинская С.В., Дигуров Н.Г., Синицин С.А. Химия и технология нефти и газа: учебное пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. – 400 с.
3. Лапидус А.Л. Газохимия: Учебное пособие/ А.Л. Лапидус, И.А.Голубева, Ф.Г. Жагфаров. ‒ М.: ЦентрЛитНефтеГаз, 2008 – 450 с.
4. Рид Р. Свойства газов и жидкостей. – Л.: «Химия», 1982 г. –592 с.
5. Ткачев С.М. Технология переработки нефти и газа. Процессы глубокой переработки нефти и нефтяных фракций: Учебно-методический комплек, часть 1-ая. – Новополоцк: Полоцкий государственный университет, 2006. – 345 с.
6. Чуркаев А.М. Газоперерабатывающие заводы: технологические процессы и установки. – М.: Химия, 1971. – 240 с.