CC BY
56
Д • 7universum.com
А UNIVERSUM:
№ 11 (65)_ДХ химия и биология_ноябрь, 2019 г.
РЕГЕНЕРАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ ЦЕОЛИТОВ ГАЗОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Муталов Шухрат Ахмаджанович
д-р хим. наук, профессор, Ташкентский химико-технологический институт,
Узбекистан, г. Ташкент
Ниязова Мавлюда Мухитдиновна
канд. хим. наук, Ташкентский химико-технологический институт
Узбекистан, г. Ташкент
Ниязов Данияр Бахтиярович
ассистент, Ташкентский химико-технологический институт,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: oilandgasdepartment@yandex. ru
REGENERATION OF WASTED ZEOLITES OF GAS-PROCESSING INDUSTRY
Shuhrat Mutalov
Doctor of Chemical Sciences, Professor, Tashkent Chemical-Technology Institute,
Uzbekistan, Tashkent
Mavlyuda Niyazova
Candidate of Chemical Sciences, Tashkent Chemical-Technology Institute
Uzbekistan, Tashkent
Daniyar Niyazov
Assistant, Tashkent Chemical-Technology Institute,
Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Изучен процесс регенерации отработанных цеолитов с целью нахождения областей их дальнейшего использования. Определены физико-химические характеристики цеолитов после регенерации. При повышении температуры регенерации от 2000С до 5000С наблюдается увеличение удельной поверхности. В этой температурной области происходит удаление кокса десорбция прочно адсорбированных продуктов в больших и малых полостях цеолита.
ABSTRACT
Studied the process of regeneration of spent zeolites in order to find the area of their further use. The physical and chemical characteristics of zeolites after regeneration have been determined. When the regeneration temperature rises from 2000C to 5000C, there is an increase in the specific surface. In this temperature area, the desorbation of well-absorbed products in large and small areas of zeolite is removed.
Ключевые слова: природный газ, цеолит, регенерация, десорбция.
Keywords: natural gas, zeolite, regeneration, desorption.
Необходимость сохранения качества окружающей среды требует кардинального повышения экологической безопасности производства. Минимизировать негативное антропогенное воздействие на биосферу можно как в результате перехода к новым технологическим процессам, отличающимся пониженными расходными коэффициентами по сырьевым и энергетическим ресурсам (соответственно, низкими удельными показателями по отходам, сточным водам и газовым выбросам) так и за счет эффективности очистки стоков и газовых выбросов,
а также утилизации отходов хозяйственной деятельности.
Для очистки природного газа в газовой промышленности используются синтетические цеолиты СаX и NaX. Цеолит №А рекомендуется для очистки природного газа от H2S, а NaX - от меркаптанов. В Узбекистане синтетический цеолит NаX промышленностью не производится, но широко используется в процессе газоочистки. Крупнотоннажным потребителем цеолита в качестве адсорбента является ОАО «Шуртанский газохимический комплекс» (ШГХК). Годовая потребность ШГХК в указанном
Библиографическое описание: Муталов Ш.А., Ниязова М.М., Ниязов Д.Б. Регенерация отработанных цеолитов газоперерабатывающей промышленности // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2019. № 11(65). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8003
№ 11 (65)
адсорбенте составляет порядка 500 т. Его закупают за границей за валюту.
Из анализа литературы следует, что решение проблемы восстановления (регенерации) молеку-лярно-ситовых адсорбентов (цеолитов) при очистке природного газа от сернистых соединений и нахождение областей их применения является на сегодняшний день очень актуальным.
Для изучения из ОАО «Шуртанский газохимический комплекс» были взяты образцы отработанных цеолитов №Х с диаметром гранул 4,0мм и 2,0мм. Отобранные пробы просеивались через сита 1,5-5,5мм. При этом цеолиты размерами 2,0-4,0 мм составляли 70-80%. Это дает основание на рассмотрение возможности их повторного использования. В этой связи изучены их структурные, физико -химические характеристики.
Как видно из рис.1 потеря массы образца начинается с 45-50оС. Общая потеря массы составляет 18.6%. Энергия активации (в данном случае высвобождение поглощенного вещества из цеолита) -
ноябрь, 2019 г.
Регенерация отработанного цеолита NaX путем термообработки воздухом проводили в интервале температур 200-500°С.
Для определения степени регенерации проведены термоаналитические исследования образцов на приборе Netzsch Simultaneous Analyzer STA 409 PG (Германия), с термопарой К-типа (Low RG Silver) и алюминиевыми тиглями. Все измерения были проведены в инертной азотной атмосфере со скоростью потока азота 50 мл/мин. Температурный диапазон измерений составлял 25-370оС, скорость нагрева равнялась 5оС/мин. На одно измерение было взято в количестве 5-10мг образца. Измерительная система калибровалась стандартным набором веществ KNO3, In, Bi, Sn, Zn. На рис. 1 приведены термограммы отработанного цеолита №X.
4 51И J
0.2 04 0.6 0.8 -L0 -1.2 1.4 16 ■j.s
323.7Ж/г. Скорость высвобождения 2%/мин. Установлено, что отобранные сорбенты сохранили свои достаточно высокие прочностные характеристики и малую и стираемость (таблица 1).
Таблица 1.
Температура1
Рисунок 1. Термограммы отработанного цеолита NaX
____термограмма
_дифференциальная термограмма
— ■ — ■ — ■ дифференциальная сканирующая термограмма
Физико-химические характеристики отобранных цеолитов
N0 Показатели D = 4,0мм ШХ D = 2,0мм
1. Содержание кокса,% 1,00 2,6
2. Содержание адсорбированных органических соединений удаляемых до 5000С в инертной атмосфере, %вес 2,2 3,1
3. Динамическая активность, мг/см3, Н2О 36,0 38,0
4. Равновесная активность, мг/см3, Н2О 50 53
5. Удельная поверхность, м2/г 90,0 92,0
6. Кристаллическая структура сохранена сохранена
№ 11 (65)
Как видно из таблицы 1 содержание кокса составляет 1,0-2,6%, а содержание органических соединений от 2,2-3,1%. Удаление выше указанных веществ и восстановление первоначальных свойств цеолита может быть достигнуто термодесорб- цион-но-окислительным методом. При этом выбор условий регенерации (температура, время, объем подаваемого воздуха) будет определяться конечными свойствами повторного использования.
Проведенные эксперименты показали, что использование атмосферного воздуха, повышение температуры приводит к росту скорости окисления и снижению остаточного кокса на цеолите. При этом около 50% углерода выгорает при 220-2300С остальная часть требует нагрева цеолита до температуры не выше 5000С. В этих условиях оптимальное количество подаваемого воздуха составляет 0,75-0,25 м3/кг цеолита. При этом время выгорания составляет в пределах 90-120 минут.
Изучение влияния температуры термоокислительной реактивации и анализ продуктов термодесорбции показал, что удаление влаги на 95-98% происходит при температуре 2000С, а удаление прочно адсорбированной Н2S и углеводородных соединений в интервале температур 200-5000С.
ноябрь, 2019 г.
Следовательно, наблюдаемый эффект роста удельной поверхности связан в основном с удалением влаги адсорбированной после выгрузки цеолита.
При повышении температуры регенерации от 2000С до 5000С наблюдается увеличение удельной поверхности от 380 до 520 м2/г. В этой температурной области происходит удаление кокса десорбция прочно адсорбированных продуктов в больших и малых полостях цеолита.
Дальнейшее повышение темпера туры регенерации до 6000С в случае отработанного образца приводит к снижению удельной поверхности в то время как для свежего образца она остается постоянной.
Выводы:
1. Термическая регенерация отработанного цеолита №Х должна проводиться путем термообработки в атмосфере (в токе) воздуха в интервале температур 200-500°С.
2. Определены физико-химические характеристики регенерированных цеолитов и установлено, что наиболее резкое возрастание удельной поверхности восстановленных цеолитов наблюдается в интервале температур от 150°С до 300°С.
Список литературы:
1. Воюцкий С.В. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1976, -512с.
2. Сайпуллаев Ф.С., Хайитов Р.Р. Регенерация отработанного синтетического цеолита СаА и его характеристи-
ки // Молодой ученый.- 2015.№8.- С.298-301.
3. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. М. :Химия, 1976, - 510с.
