Склад твердого адсорбенту для зневоднення слабополярних рідин

Реферат: Склад твердого адсорбенту для зневоднення слабополярних рідин містить в основі неорганічну речовину, що може утворювати кристалогідрат. При цьому як неорганічна речовина використовується Lі3РО4. UA 114251 U (12) UA 114251 U UA 114251 U 5 10 15 Корисна модель належить до галузі нафтопереробки та нафтохімії, а саме до складів неорганічних адсорбентів, і може бути використана для зневоднення слабополярних рідин: етанолу, діетилового ефіру, оцтового альдегіду, етилацетату, біопалива тощо. Відомий склад неорганічного адсорбенту, який містить алюміній етилат, що поглинає воду [1]. Одним із недоліків вказаного адсорбенту є можливість його хімічної взаємодії з водою з утворенням етанолу та алюмінію гідроксиду, що пов'язано з наступним обов'язковим вилученням утворених речовин з суміші, а наявність непрореагованного алюмінію етилату призводить до потрапляння алюмінію до паливної композиції, що призводить до підвищеного зносу циліндро-поршневої групи двигуна. Іншим недоліком відпрацьованого адсорбенту є важкість його одержання, яке зазвичай потребує перегонки диметилбензену з майже повністю зневодненим етанолом. Також відомий інший твердий неорганічний адсорбент, який містить Mg(ClO 4)2 [2]. Недоліком вказаного неорганічного адсорбенту є здатність при взаємодії з етанолом виділяти велику кількість тепла, а оскільки його основною складовою є хлор у найвищому +7 ступені окиснення Сl , то він за певних умов може потужно окиснити етанол у будь-який момент часу відповідно до рівняння реакції: Mg(ClO4)2+4С2Н5ОН4СН3СООН+MgCl2+4Н2О. (1) 20 25 30 35 40 45 Крім того, Mg(ClO4)2 потребує обов'язкового вакуумування за умов регенерації, оскільки може при термічній обробці розкластися, та являє собою дуже реакційноздатну речовину. Найбільш близьким за технічною суттю та призначенням є твердий неорганічний адсорбент складу CH3COONa. [3]. Однак, до недоліків наведеного твердого неорганічного адсорбенту можна віднести характерну низьку адсорбційну здатність, яка пов'язана з утворенням кристалогідрату складу CH3COONa•3Н2О, в яких на 1 моль адсорбенту припадає лише 3 моль Н 2О відповідно, а також його здатність при взаємодії з водою зазнавати гідролізу з утворенням розчинного в слабополярних рідинах (зокрема - етанолі) натрій гідроксиду. Задачею корисної моделі є вдосконалення складу твердого неорганічного адсорбенту шляхом зміни його кількісного та якісного складу, що забезпечить підвищення поглинальної здібності та неспроможності забруднювати продуктами гідролізу слабополярні рідини (зокрема етанол). Поставлена задача вирішується тим, що у складі твердого адсорбенту для зневоднення слабополярних рідин на основі неорганічної речовини, що може утворювати кристалогідрат, згідно з корисною моделлю, як неорганічна речовина використовується Li3PO4 без додавання інших речовин (монокомпонентна суміш). Позитивний результат забезпечується тим, що взаємодія твердого неорганічного адсорбенту з водою, що входить до складу слабополярних рідин, відбувається з утворенням кристалогідратів, суміш яких більш ефективна, ніж на основі окремих зневоджувачів, тобто основана на явищі синергізму. Застосування літій ортофосфату дозволяє досягти нейтрального рН розчину, оскільки літій ортофосфат майже не розчинний у воді (розчинність складає 22 мг на 3 100 см води), а також через те, що LiOH не розчиняється в етанолі. Поглинальна здібність Li3РО4 щодо води базується на його спроможності утворювати кристалогідрати згідно рівняння реакції (2): Li3PO4+12H2OLi3PO4•12H2O, (2) 50 з якого видно, що 1 моль Li3РО4 може адсорбувати 12 моль Н2О. Це у 8 разів більше ніж 1 моль (С2Н5)3ОАl і у 2 рази більше, ніж 1 моль Mg(ClO4)2. Конкретні склади неорганічного адсорбенту та технологічні показники для зневоднення слабополярних рідин, зокрема етанолу, з об'ємною часткою води 4,4 %, наведені в таблиці. 1 UA 114251 U Таблиця Склад твердого адсорбенту та його технологічні показники Поза межею Запропонований cклад 1 2 3 Поза межею Неорганічна речовина, Li3PO4, що може утворювати Li3PO4, 100 Li3PO4, 100 Li3PO4, 100 Li3PO4, 100 100 кристалогідрат, % Густина зневодненої слабополярної рідини 0,794 0,795 0,798 0,798 0,799 3 (етанолу), г/см Об'ємна частка води в -2 -3 -4 -4 -4 етанолі після обробки 7,8•10 3,2•10 5•10 5•10 5•10 адсорбентом, % Маса використаного 3 адсорбенту на 1000 см 22 24 26 28 30 вихідного етанолу, г Маса твердих домішок 3 речовин на 1000 см 0,12 0,13 0,13 0,14 0,155 зневодненого твердим адсорбентом етанолу 5 10 15 20 25 30 35 Найближчий аналог Mg(ClO4)2, 100 0,803 2,30 100 0,18 Цій об'ємній частці (4,4 %) відповідає азеотропна точка суміші води з етанолом, тобто лише простою перегонкою знизити об'ємну частку води при атмосферному тиску не можна. Згідно з даними таблиці, найкращі дані щодо залишкової об'ємної частки води в слабополярній рідині (етанолі) після обробки його неорганічним твердим адсорбентом і маси 3 твердих речовин у 1000 дм зневодненої слабополярної рідини (етанолу), а також витрати вказаного адсорбенту має склад № 2. 3 Приклад 1. Для зневоднення 1000 см слабополярної рідини (етанолу з об'ємною часткою води 4,4 %) брали 27 г Li3PO4 і змішували у центрифузі з попередньо включеною мішалкою впродовж 20 хвилин і витримували у такому стані впродовж 2 годин, тобто часу, достатнього для утворення Li3PO4•12H2O. Відстоювали зневоднену слабополярну рідину до повного просвітлення, а потім пропускали через фарфорову воронку з фільтром, вставлену в колбу для відсмоктування повітря. Перевірку на вміст води проводили кулонометричним методом, а перевірку на вміст твердих речовин у зневодненій слабополярній речовині (етанолі) виконували шляхом його повного випарювання. Потім за різницею мас чашки до і після випарювання визначали масову частку залишкових речовин на підставі трьох паралельних дослідів. Зазначений склад неорганічного адсорбенту невідомий із джерел вітчизняної та іноземної інформації, встановлено авторами вперше. У порівнянні з відомими аналогічними рішеннями запропонована корисна модель має такі переваги: - дозволяє значно зменшити масу витраченого адсорбенту відносно кількості води в слабополярній рідині; - практично уникнути потрапляння негорючих речовин у пальне, наприклад, при приготуванні біопалива і, таким чином, нівелювати утворення нагару, тобто уникати підвищеного спрацювання циліндро-поршневої групи; - можливо проводити регенерацію, на відміну від найближчого аналога, без застосування вакууму, а також не потребується використання високої температури, але її перевищення, навіть істотне, не призводить до будь-яких небажаних наслідків, та лише прискорює розкладання адсорбенту. Джерела інформації: 1. Казанский Б.А. Синтез органических препаратов. - Москва, Отдел иностранной литературы, 1949 г. 2. Никольский Б.П. Справочник химика: 3-е издание, исправленное и дополненное. - Том 2. Санкт-Петербург, 1971 г. 3. Золотов Ю.А. Золотой фонд: Школьная энциклопедия. - Москва, Дрофа, 2003 г. 2 UA 114251 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Склад твердого адсорбенту для зневоднення слабополярних рідин, що містить в основі неорганічну речовину, що може утворювати кристалогідрат, який відрізняється тим, що як неорганічна речовина використовується Lі3РО4. Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3