Спосіб очищення вуглеводневої рідини від токсичних домішок, спосіб діка

1. Спосіб очищення вуглеводневої рідини від токсичних домішок, що включає адсорбцію токсичних домішок шляхом змішування вуглеводневої рідини з сипучим сорбуючим матеріалом мінерального ти пу і подальше відділення очище ної вуглеводневої рідини від сорбуючого матеріалу фі льтруванням, який відрізняється тим, що перед відділенням рідини від сорбційного матеріалу цю суміш диспергують шляхом дії змінного вихороподіб 3 45102 4 в здеше вленні процесу очи стки і підвищенні її якоючого матеріалу - тобто че рез колонку; друга сті за рахунок використання відкрито го нами нововкрай малі зміни умов взаємодії рідини і твердого го ефе кту. Він полягає у короткоте рміновій дії на тіла в гете рогенній системі. Якраз цей фактор вуглеводневу рі дину змінного вихо роподібного мотобто мізерно малий енергети чний вплив на гетелекулярного поля компонентів сорбуючої суміші рогенну систему в динамічних умовах і призводить двох різних за своєю природою сорбентів, а також до несподіваного результату - ефе кту Ді ка. В див більш економній технології за рахунок її спронамічних умовах формується потенціал, який защення та підвищення ефекти вності процесу очибезпечує первинну нестійкість системи з подальщення. шим переходом в стійкий стан. Система після диВ процесі поста новки дослідів при розробці намічного ха осу переходить до стану коге рентносспособу очищення вуглеводневої рідини було ті, тобто виникає ефект дальнодії, в той же час на отримано оригінальні результати, котрі в подальпочатковому етапі система знахо дилась в стані шому і було покладено в основу запропонованого ефекту бли жнього порядку. способу. І дійсно, як видно із представлених на фіг.1 - 4 Суть відкритого нового ефе кту по лягає в наданих, використання вихо роподібного молекулярступному. Адсорбція розчинних речовин (домішок) ного (енергетичного) поля в об'ємі рідини при одна твердих поверхнях сорбентів - явище відоме, ночасному короткочасному перемішуванні в рідинщо ши роко використовується в різноманітних техному просторі як самої рідини, так і сорбуючого нологічних процесах. Однак теорія адсорбції розматеріалу дозволяє досягнути набагато більше чинних речовин на сорбентах до теперішнього чаефекту - більшого ступеню очищення вуглеводнесу остато чно не розроблена. Із рівняння Гіббса, вої рідини від домішок, ніж при пропусканні вуглеяке може бути використано для систем тве рде ті ло водневої рідини через шар сорбуючого матеріалу, - розчин, випливає, що чим більше речовина зникотрий знахо диться в колонці, чи при використанні жує поверхневу енергію на межі контакту твер дого кожного компоненту со рбуючої суміші окремо. При тіла і рідини, тим більше ця речовина пови нна адцьому було виявлено такі явища: змінювались сорбуватись на твердій поверхні. При цьому ввавластивості компонентів сорбуючої суміші - поляржається загальноприйнятим, що неполярні гідроного і неполярного, а саме сорбент з гідрофобнифі льні сорбенти, такі, як вугілля та сажа, добре адми властивостями ставав при певних умова х гі дросорбують розчинені речовини із водних розчинів; фі льним, а - гідрофі льний ставав гі дрофо бним, полярні гідрофо бні сорбенти - мінеральні сорбенти тобто проявились власти вості "ха мелеона". Крім (глини, силікагель), навпаки, краще адсорбують того, сорбенти зміша ного типу (в звичайному стамолекули розчиненої речовини із вуглеводневого ні) в порошкоподібному вигляді стають не змішувасередовища. Та ке явище ха рактерне для випадку ними, знахо дячись у вуглеводневому середовищі. використання твердого тіла (сорбенту) однієї приПри проведенні енергоакти вованого процесу взаєроди для вилучення домішок одного типу із розчимодії сорбентів з рідиною динамічна рівновага дону. сягається практично миттєво, а не на протязі декіВ разі ж наявності в вуглеводневій рідині домількох часів, або навіть діб, як це має місце при адшок різного типу е фективність використання таких сорбції домішок із рідини в статичних умовах., або сорбентів залиша ється низькою. при пропусканні рідини через колонку, коли динаОдним із шляхів ви рішення поставленої задамічна рівновага зовсім не досягається. Вищезгадачі, на нашу думку, є використання змішаних сорбене сприяє тому, що ступінь очищення вуглеводнентів, які в певних умовах їх ви користання можуть вої рідини миттєво досягає величини 100%, тобто проявляти синергічні властивості. Ра зом з цим намає місце практи чно повне очищення. ми було використа но для підвищення ступеню Досягнутий оригінальний результат можна ,на очищення вуглево дневої рідини від домішок також нашу думку, пояснити таким чином. При адсорбції явище короткотермінової дії на вуглеводневу рі диречовин із рідких розчинів ва жливу роль відіграють ну несподіваного фа ктору ви сокоінтенсивного не тільки молекулярне (енергети чне) поле сорбенвпливу змінного вихороподібного спільного молету, яке визначає його сорбційний потенціал по відкулярного (енергетичного) поля компонентів со рношенню до адсорбції із газового стану, але також буючої суміші. Незважаючи на залежність від факі молекулярне (енергетичне) поле розчину. При торів, котрі впливають на гетерогенну систе му та цьому адсорбційний потенціал по відношенню до викликають стан несподіваного ефекту в даній сикомпонентів (до мішок) таких розчинів вимірюється стемі – динамічні характеристики залишаються різницею цих полів. майже без змін - досить швидкий перехід в неспоЧерез те, що адсорбція домішок із рідких роздіваний стан та відносно повільний перехід до стачинів вимірюється порівняно невеликими величину встановлення рівноваги. Вказаний вплив принами різниці цих молекулярних полів, то ча сто незводить до якісно різної і неоднозначної поведінки значні зміни одного з цих полів різко змінюють адсистеми під впливом високоінтенсивного вихо росорбційну рі вновагу. Як правило, при сорбції доміподібного спільного молекулярного поля компонешок із розчину адсорбентом змінюється поле, зунтів сорбуючої суміші. При цьому в процес очимовлене сорбентом, а поле рідини залишається щення введено дві відрізняючи ознаки, а саме: пеодним і тим же. рша – створення вихо роподібного молекулярного Внаслідок накладання електроста тичних взаєполя в об'ємі рідини при одночасному переміщенні модій в залежності від природи адсорбенту може в рідинному просторі як самої рідини, так і сорбуюмати місце сорбція того чи іншого компоненту. При чого матеріалу - (спосіб Діка), а не вилучення доміцьому можливі два випадки. Перший - змінюється шок шляхом пропускання рідини через шар сорбуполе, зумовлене сорбентом, а поле рідини зали 2 5 45102 6 шається одним і тим же. Другий - постійне поле бцію токсичних домішок контактуванням вуглеводадсорбенту і змінне поле бінарного розчину. В ню з сипучим сорбуючим матеріалом, що містить цьому випадку, коли величини молекулярного енемінеральний компонент і подальше відділення ргетичного потенціалу малі та змінюють знак, ізоочищеного вуглеводневої рідини від сорбуючого терма адсорбції не тільки знижується, але й стає S матеріалу, відповідно винахо ду, контактування -подібною, перетинаючи вісь концентрації. Та ка каздійснюють шляхом диспергування сорбуючого ртина характерна для сорбції розчинених речовин матеріалу у вуглеводневій рідині, а відділення очи(домішок) адсорбентами одного типу. Однак у вище ного вуглеводню - фільтруванням, при цьому як падку ряду по трійних сумішей ха рактер адсорбції сорбуючий матеріал застосовують суміш полярномає набагато складніший вигляд, оскільки має місго і неполярного гідрофі льних сорбентів при такоце одночасна адсорбція декількох речовин. Оскіму співвідношенні компонентів, (мас.%): льки використання раніше згаданих загальноприйнеполярний гідрофі льний сорбент 80 - 90 нятих підхо дів не дає значних результатів, перш за полярний гідрофі льний сорбент 10 - 20 все високого ступеню вилучення домішок із вуглеЯк полярний гідрофі льний сорбент використоводневої рі дини, нами було зроблено спробу мовують мінеральні сорбенти, наприклад, глину, оподифікувати систему. Суть полягала в наступному. ку, са поніт, бентоніт, трепел. По-перше, було використано зміша ний сорбуючий Як неполярний гідрофобний сорбент викорисматеріал, який складається із двох матеріалів - потовують вугілля акти воване рослинного похо дженлярного (ПГС) та неполярного (ETC). По-друге, ня, сажу. система піддавалась додатковому впли ву шляхом Сорбуючі матеріали застосовують переважно енергоактивування, наприклад, диспергування. у вигляді пилоподібних частинок розміром менше При цьому малося на увазі, що використання тако100мкм. го підхо ду до зволить різко змінити ха рактер молеВ запропонованому способі, відмінними від кулярних (енергетичних) полів в системі змішаний прототипу ознаками у всіх випадках здійснення сорбент - вуглеводнева рідина та змісти ти адсорбспособу є використання суміші двох сорбентів з ційну рі вновагу ізотерм адсорбції компонентів (допротилежними властивостями - полярного та немішок) із таких систем. Специфічною особливістю полярного гідрофільних сорбентів у вказаному зміша них сорбентів є те, що во ни відносяться по співвідношенні. Важливою відрізняючою ознакою класифікації Кисельова до четверто го структурноявляється також короткотермінова дія перемінного го типу, тобто до класу неоднорідно пористих (інвихо роподібного молекулярного поля на гетеротервал величин ефективних діаметрів пор 100 генну систему вуглево дневий розчин – сорбуюча 110А°). суміш , тобто диспергування. Аналіз відомих ріВ цьому ви падку, при комплексному викорисшень в даній галузі техніки, опублікованих в достутанні змішаних со рбуючих матеріалів неоднорідно пних джерелах інформації, дозволяє зробити випористого типу , вихо роподібних молекулярних посновок про відсутність в них сукупності ознак, схолів в об'ємі рідини при одночасному переміщенні в жих на істотні відрізняючи ознаки запропонованого просторі як самої рідини, так і сорбуючого матеріаспособу і признати заявлене технічне рішення відлу процес адсорбції проводиться в енергоактивоповідаючим критерію "новизна". ваному ста ні систе ми вуглеводень - сорбент. При В науково-технічній і патентній літе ратурі не цьому спостерігається різке підвищення енергії адвиявлено технічних рішень із вказаною сукупністю сорбції, яка призводить до підвищення вибірковосознак. При цьому в рішеннях, які містять окремі ті як по відношенню до ва жких вуглеводнів, так і до вказані ознаки, проявляються інші вла стивості, які сірковмісних сполук. Поява значного вихороподібне призводять до таких результатів, які досягнуті в ного змінного електроста тичного поля, зумовленозаявленому способі, а саме: висока якість очищенго енергоактивованим переміщенням в рідинному ня при більш економній технології, велика швидпросторі сорбентів різного типу, призводить до різкість процесу ви лучення шкідливих до мішок із вугкого поглинання домішок, в яких має місце неоднолеводневої рідини; тобто залежність відрізняючих рідний розподіл електронної густи ни і тому адсорознак і одержаного результату з літе ратури невідобція буде проті кати значно швидше. Іншими слома. Це дає можливість зробити висновок про творвами , змінюється хімічний потенціал компонентів чий ха рактер розробки, тобто відповідність заявлесистеми, завдяки чому він стає вище рівноважного ного технічного рішення критерію "винахідницький і тенденція до вихо ду системи із стану рівноваги рівень". приводить до утворення нової фа зи, а саме - адсоЗапропоновану те хнологію очи стки здійснюють рбованого стану домішок. Саме це було підтве ртаким чином. Вуглеводневу рідину подають в резеджено експеримента льно. рвуар. На першій стадії вуглеводневий розчин зміНаведене пояснення виявленого оригінальношують з компонентами сорбуючої суміші полярного ефе кту може бути одним із багатьох. Але, него і неполярного сорбуючих матеріалів при такому зважаючи на проблеми трактування отриманих респіввідношенні компонентів, (мас.%): зультатів та пояснення меха нізму процесів у сиснеполярний гідрофі льний сорбент 80 – 90 темі, практичне використання цього ефекту відкриполярний гідрофі льний сорбент 10 – 20 ває можливість проведення процесу ви лучення На другій стадії вуглеводневий розчин з комдомішок із вуглеводневої рідини з високою ефекпонентами сорбуючої суміші піддають короткоте ртивністю. міновій дії перемінного вихо роподібного молекуляДля досягнення вказаного те хнічного резульрного (енергетичного) поля - диспергуванню. тату у ві домому способі очищення вуглеводневої Як полярний гідрофі льний сорбент використорідини від токсичних домішок , що включає адсорвують мінеральні сорбенти, наприклад, глину, опо 3 7 45102 8 ку, са поніт, бентоніт. ність об'ємом 1 літр, після цього в ємність засипаЯк неполярний гідрофобний сорбент викорисли суміш сорбуючих мате ріалів - полярного та нетовують вугілля акти воване рослинного похо дженполярного гідрофільних матеріалів при співвідноня, сажу. шенні компонентів в ге терогенній системі (мас.%): Сорбуючі матеріали застосовують переважно вуглеводнева рідина 94 у вигляді пилоподібних частинок розміром менше сорбуюча суміш 6 100мкм. Систе му піддавали впливу короткотермінової На третій стадії суміш розділяють на очище ну дії високоінтенсивного змінного вихо роподібного вуглеводневу рідину та со рбуючий матеріал з поспільного молекулярного (енергетичного) поля глинутими домішками різної природи. Очище ну від компонентів сорбуючої суміші. Після цього провоорганічних домішок вуглеводневу рі дину відводять дили аналіз очище ної вуглеводневої рі дини на на подальші те хнологічні операції. вміст домішок. Результати проведених до слідів Приклад. Вуглеводневу рідину подавали в ємнаведені в таблицях 1 і 2. Таблиця 1 Вплив складу сорбуючого матеріалу на ефективність очищення вуглеводневої рідини різними способами Ефективність процесів очищення, % Компоненти сорбуючого адсорбція в статичних адсорбція в динамічних адсорбція по способу матеріалу умовах умовах Діка Полярний гідрофільний сор8 34 43 бент Неполярний гідрофільний 9 27 31 сорбент Суміш ПГС і НГС 10 60 100 (15 + 85мас.%) Таблиця 2 Вплив складу сорбуючого матеріалу на ефективність очищення вуглеводневої рідини по способу Діка Масова доля компонентів сорбуючого матеріалу, % Компоненти сорбуючого Приклади матеріалу 1 2 3 4 5 ПГС 5 10 15 20 25 НГС 95 90 85 80 75 Адсорбовані домішки Ефективність очищення, % Асфальтени 96,2 97,9 99,9 99,0 98,8 Смоли 97,3 98,2 99,8 98,9 98,3 Сірковмісні сполуки 95,9 97,0 97,1 96,6 96,0 Джерела використаної інформації: 1. Природные минеральные сорбенты. Киев. Издво АН УССР, 1980. с. 372. 2. И.А. Тарковская. Окисленный уголь. Киев. Наукова думка, 1980. 3. И.М. Самодумова, Н.Н. Белов, А.К. Матковский. Адсорбция толуола из раствора в изооктане на кремнийорганических адсорбентах. Сб. Адсорбция и адсорбенты, 1982, №10, с. 71-73. 4. П.И.Шашкин, И.В. Брей. Регенерация отработанных масел. М.: Химия, 1970. с. 178. (прототип). 4 9 45102 Фіг. 1 Фіг. 2 5 10 11 45102 12 Фіг. 3 Фіг. 4 ДП “Український інститут промислової власності “(Укрпатент) Україна, 04119, Київ-119, вул. сім‘ї Хо хлових, 15 (044) 456-20-90 6