Введение к работе
Актуальность проблемы Адсорбция является универсальным методом, позволяющим практически полностью извлечь примесь из газовой или жидкой среды, разделить вещества с близкими температурами кипения, концентрировать необходимое вещество из смеси с другими, - все это обуславливает широкое применение адсорбционных технологий в современной нефтеперерабатывающей, химической, газовой, пищевой промышленности
Оптимизация и интенсификация адсорбционных процессов, повышение их экономической эффективности и экологичности, модернизация конструкции адсорберов - вопросы, которые постоянно вызывают интерес исследователей сорбции Однако большинство работ посвящено различным аспектам теории адсорбции, синтезу и свойствам адсорбентов Адсорбция же, как технологический процесс, в современной литературе освящена гораздо слабее Поэтому исследования, направленные на разработку математических моделей процессов сорбции, особенно жидкофазной, представляют как теоретический, так и практический интерес и являются весьма актуальными
Диссертационная работа выполнена в соответствии с координационным пла ном Научного совета по адсорбции и хроматографии РАН на 2005-2008 гг
Цель работы Основными целями диссертации являются'
поиск достаточно простых способов получения кинетических и статических параметров для разработки математической модели динамики жидкофазной адсорбции на цеолитах,
оптимизация работы адсорбционной колонны
Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи
выявить возможность определять необходимые для расчета динамики адсорбции параметры в ходе несложных и относительно малотрудоемких экспери ментов,
оценить характер лимитирующего диффузионного сопротивления при жидкофазной адсорбции на цеолитах,
получить кинетические параметры, необходимые для расчета динамики жидкофазной адсорбции,
разработать метод расчета динамики адсорбции органических примесей цеолитами на основе минимального объема экспериментальных данных о кинетике адсорбции, доказать адекватность расчетов по разработанной модели данным контрольных экспериментов по динамике жидкофазной адсорбции, выполнить оценку параметрической чувствительности математической модели,
разработать метод оптимизации адсорбционной установки, учитывающий затраты на адсорбционный процесс затраты на адсорбент, перекачку, металл конструкций и регенерацию сорбента
Научная новизна Показано, что общий объемный коэффициент массопередачи, рассчитанный как величина, обратная первому статистическому моменту кинетической кривой статики адсорбции, является параметром, независимым от концентрации сорбируемой примеси ароматического углеводорода в бинарной смеси с парафиновым растворителем
Общий объемный коэффициент массопередачи использован при разработке математической модели динамики жидкофазной сорбции ароматических углеводородов в гептане
Выполнена оценка параметрической чувствительности математической модели динамики жидкофазной адсорбции бинарной смеси углеводородов
Разработан метод оптимизации работы адсорбционной установки с учетом затрат на основное оборудование, адсорбент, стоимость перекачки сырья и регенерацию адсорбента.
Практическая ценность Предложен способ определения кинетических коэффициентов на основе минимального объема экспериментальных данных и способ расчета коэффициента массопередачи при жидкофазной адсорбции ароматических углеводородов в растворе н-гептана на цеолитах NaX с разработкой методических материалов, которые переданы в ГУЛ «Институт нефтехимпереработки РБ» для использования в научных исследованиях, проводимых институтом Предложена модель оптимизации жидкофазной адсорбции углеводородов на цеолитах, учитывающая вклад каждого вида затрат (на основную-аппаратуру—адеор- -
5 бент, перекачку очищаемого сырья и топливо) в общие затраты на реализацию адсорбционного процесса
Апробация работы Основные результаты диссертационной работы докладывались на VI конгрессе нефтегазопромышленников "Нефтегазопереработка и нефтехимия" (Уфа, 2005), III Всероссийской научно-практической конференции" Нефтегазовые и химические технологии " (Самара, 2005), Всероссийском семинаре "Термодинамика поверхностных явлений и адсорбции" (Иваново, 2005), конференции "Перспективы развития химической переработки горючих ископаемых" (Санкт-Петербург, 2006), Международной научно-практической конференции "Нефтегазопереработка и нефтехимия" (Уфа, 2006), III Всероссийской научной конференции "Теория и практика массообменных процессов химической технологии (Марушкинские чтения)" (Уфа, 2006), Всероссийской научной конференции "Переработка углеводородного сырья. Комплексные решения. (Левиптерские чтения)" (Самара, 2006), XI Всероссийском симпозиуме с участием иностранных ученых "Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности" (Москва-Клязьма, 2007), 56-й, 57-й и 58-й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых (Уфа, 2005, 2006 ,2008)
Публикации По материалам диссертации опубликовано 2 статьи в журналах, 15 тезисов докладов
Объем и структура диссертации Работа изложена на 199 страницах, состоит из введения, четырех глав, выводов и трех приложений Диссертация содержит 34 рисунка, 32 таблицы и список использованных источников из 151 наименования
