Адсорбция және десорбция процестері

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 21 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
Каспий өңірінің қазіргі заманғы жоғары колледжі

Тіркеу номері ____________ Бөлімі: Мұнай және газ
_________ 2018 жыл Мамандығы: 0819000 Мұнай және газды газды қайта өңдеу технологиясы
Тобы: 13.15.31

КУРСТЫҚ ЖОБА
Пәні: Мұнай және газды өңдеу процестері мен аппараттары
Тақырыбы: Адсорбция және десорбция процестері

Орындаған: _________________ Зұлқарнаева А.

Жетекші: ___________________ Ерболатов А.Е.

ПЦК комиссия
төрайымы: __________________ Сакипова Г.С.

Бөлім меңгерушісі: ___________ Алтай Қ.А.

Атырау 2018 жыл
Мұнай және газды қайта өңдеу технологиясы
13.15.31 тобы
Зұлқарнаева Айкөркем

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

3
1
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
4
1.1
Адсорбция процесі
4
1.2
Адсорберлердің түрлері
6
1.3
Адсорбциядағы тепе теңдік
9
1.4
1.5
1.6
Адсорбция қондырғылардың тәсілдері
Ионалмасу процестері
Десорбция процесі
10
11
14

2
ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ
16
2.1
Адсорбциялық технология
16
2.2

3
3.1
3.2
3.3
Десорбция және адсорберлердің есебі

ҚАУІПСІЗДІК ЖӘНЕ ЕҢБЕКТІ ҚОРҒАУ
Адсорбция процесіндегі қауіпсіздік техникасы
Технологиялық құрылғыларды қауіпсіз пайдалану, орналастыру
Электр қауіпсіздігі
18

20
20
21
22

ҚОРЫТЫНДЫ

24

ҚЫСҚАРТУЛАР ТІЗІМІ
25

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
26

КІРІСПЕ

Қазіргі заманғы дүниежүзілік экономикада мұнай мен газдың алатын орны ерекше. Бүгінгі таңда миллиардтаған адамдар есептеп жатпастан мұнай мен газды күн сайын, сағат сайын қолданады. Күнделікті тіршілігіміздің өзінде қаншама мұнай мен газды пайдаланамыз. Үйімізде шам жанып тұрады, машинамен, қоғамдық көлікпен, ұшақпен, кемелермен жүреміз. Ракеталар да барлығы мұнай мен газды пайдаланады.
Әлемнің ең ірі кен орындарында бүгінгі таңда мың және бес мың метр тереңдікке дейін мыңдаған, он мыңдаған мұнайдың скважиналары бұрғыланған. Миллиондаған бұрғылаушы және компрессорлық станциялар жер қыртысындағы мұнай мен газды жер астынан тартып, сорып, мұнай өнімдерінің құбырлары мен газ құбырлары дамыған елдер территориясына еніп тірі организмдегі қан тамырлары сияқты әртүрлі мемлекеттер мен континенттерді біріктіре байланыстыруда. Көмірсутек шикізаттары тиелген танкерлер қазіргі заманғы жүк таситын көліктің қатаң графигінде Дүниежүзілік мұхит акваториясында бағыт алуда.
Үшінші мың жылдыққа аяқ баса отырып, адамзат қазір де мұнай мен газдың көмегімен өзінің ең қажетті жер бетіндегі және космостағы проблеммаларын шешуге тырысуда. Бір жарым ғасыр бұрынғыдай ақылды адам планета миллиард жылдар бойы тұрғызып, сақтаған мұнай мен газ қорын тоқтаусыз қолдануда, мұнай мен газ дүниежүзілік жылу энергетикалық шаруашылығында алдыңғы орындарды алады. Ресурстарды жалпы тұтынудағы олардың үлесі: 1900 ж. 3%-тен, ал 2006 ж. 50%-тен асып, үздіксіз өсуде. Жыл сайын көмірсутектерді дүниежүзінде өндіру 320 миллион тонна мұнайға және 580 миллиард куб метр газға артуда.

1 НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1.1 Адсорбция процесі

Адсорбция процесі талғамды және қайтымды. Әрбір сіңіргіш басқа заттарды сіңірмей, тек белгілі бір заттарды сіңіріп қабілетіне ие болады және сіңірілген зат сіңіргіштен десорбция адсорбцияға кері процеспен бөлінуі мүмкін.
Cорбция деп (латын тілінен sorbeo - сіңіру) қандайда бір затты (сорбтивті) басқа бір затпен (сорбитпен) сіңірудің кез - келген үрдісін атайды.Механизіміне байланысты сіңіруді адсорбционды, абсорбционды, хемосорбционды және копилярлы конденсациялы деп айырады. Сорбционды үрдістерді сорбцияны қолданып бірдейлі және бірдей емес жүйеден бөлу үшін қолданады.
Газ қоспаларынан газды (буды) немесе ерiтiндiден ерiген затты кеуектi қатты заттармен (адсорбентпен) сiңiру процесi адсорбция деп аталады. Адсорбция процесi сұрыпталушы және қайтымдылығымен ерекшеленедi. Әрбiр сiңiргiш қатты зат белгiлi бiр заттарды сiңiрiп, ал қалғандарын сiңiрiлмейтiн (немесе өте аз мөлшерде сіңiредi) қасиетке ие болуы оның сұрыптаушылығын анықтайды. Сiңiрiлген зат барлық уақытта десорбция процесi арқылы сiңiргiштен ажыратып алыну қасиетi оның қайтымдылығын анықтайды.
Адсорбция процесi өндiрiсте газдарды құрғатуда және тазалауда, ерiтiндiлердi тазалауда және мөлдiрлендiруде, булы немесе газды қоспаларды ажыратуда (мысалы, ауадағы ұшқыш ерiткiштердi немесе газдарды) және т.б. кеңiнен қолданылады.
Адсорбция процесi химия өндiрiсiнде аммиакты тазалауда, табиғи газды құрғатуда, синтетикалық каучук өндiрiсiнде мономерлердi тазалауда және ажыратуда, кокстi газдан ароматты көмiрсутектерiн бөлiп алуда және т.б. мақсаттарда пайдаланады.
Адсорбция екi түрлi болады:
1. Физикалық;
2. Химиялық (хемосорбция).
Физикалық адсорбция адсорбат және адсорбент молекулаларының арасындағы Ван-Дер-Ваальс күшi әсерiнен өзара тартылуы нәтижесiнде өтедi де, химиялық әрекеттеспейдi.
Химиялық адсорбцияда сiңiрiлетiн зат молекулалары мен сiңiргiштiң беттiк молекулалары арасында химиялық байланыс болады. Булар сiңiрiлгенде адсорбент кеуектерi будың конденсатымен (сұйықпен) толтырылады. Адсорбент ретінде заттың массасының бірлігінде үлкен меншікті бетке ие болатын кеуекті қатты заттар пайдаланылады. Адсорбеттердің кеуектерінің диаметрі бойынша үш түрлі болады:
1. Макро кеуектер (d 2·10-4 мм)
2. Өтпелі кеуектер (d = 6·10-6 2·10-4 мм)
3. Микрокеуектер (d 6·10-6 мм)
Адсорбция процесінің кеуектер өлшемдерімен анықталады. Макрокеуектердің меншікті беті аз, сондықтан олардың қабырғасына өте аз зат сіңіріледі. Олар сіңірілетін молекулалар үшін тасымалдау канал ролін атқарады. Өтпелі кеуектердің өлшемдері сіңірілетін молекулалар өлшемдерінен үлкен болады және адсорбция процесінде сіңірілген заттың қабаттары пайда болады. Қабаттың қалыңдығы бір молекулуға (моно молекулалық адсорбция) немесе бірнеше молекулаға (полимолекулалық адсорбция) тең болуы мүмкін. Микрокеуектердің өлшемдері сіңірілетін заттың молекуласына жақын болады және адсорбцияда олардың көлемі толтырылады. Осының салдарынан микрокеуектердің бетінде сіңірілген заттың қабаты болады деген болжамның физикалық мәні болмайды. Абсорбенттер олардың масса немесе көлем бірлігіндегі адсорбтивтің концентрациясымен анықталатын сіңіргіштік қабілетімен сипатталады. Сіңіргіштік қасиеті температураға, қысымға және сіңірілетін заттың концентрациясына байланысты.
Адсорбеттер статикалық және динамикалық сіңіргіштікпен сипатталады. Біраз уақыт өткеннен кейін адсорбент сіңірілетін затты толығымен сіңіре алмайды. Сондықтан адсорбент қабатынан сіңірілетін заттың өтуі байқала бастайды. Сол сәттен бастап сіңірілетін заттың аппараттан шығатын газды қоспадағы концентрациясы тепе-теңдік орнағанға дейін көбейеді. Адсорбция басталғаннан сіңірілетін заттың өтуіне дейінгі уақытаралығында адсорбеттің масса немесе көлем бірлігімен сіңірілген заттың мөлшері оның динамикалық сіңіргіштігін анықтайды. Ал адсорбция басталғаннан тепе-теңдік орнағанға дейін уақыт аралығында адсорбеттің масса немесе көлем бірлігімен сіңірілген заттың мөлшері, оның статикалық сіңіргіштігін анықтайды. Динамикалық сіңіргіштік барлық уақытта статикалық сіңіргіштен аз болады, сондықтан адсорбент мөлшері динамикалық сіңіргіштік бойынша анықталады. Өндірісте сіңіргіштер ретінде, ең басты түрде, активтелген көмірлер, силикагельдер, цеолиттер пайдаланылады.
Активтелген көмірлерді әртүрлі көміртекті заттарды (ағаш, көмір, сүйектер және т.б. ) құрғақ айдау жолымен алады. Соңынан активтеу арқылы кеуектілігін көбейтеді.
Силикагельдер - кремний және алюминий қышқылдар гельдерін сусыздандырудың өнімдері. Олар натрий силикаты ерітінділерін минералды қышқылдармен өңдеу арқылы алынады.
Цеолиттер - табиғи, ал соңғы уақытта кең таралған синтетикалық алюмосиликаттар. Цеолиттер кеуектерінің өлшемінің біркелкілігімен ерекшеленеді, сондықтан сіңіргіштік қабілеті жоғары.

1.2 Адсорберлердің түрлері

Адсорбция процестерін өткізуге арналған адсорберлердің төмендегі түрлері болады:
1. Адсорбент қабаты қозғалмайтын;
2. Адсорбент қабаты қозғалмалы;
3. Адсорбент қабаты жалған сұйылған.
Адсорбент қабаты қозғалмайтын адсорберлердің құрылымы қарапайым және мерзімді әрекетті жұмыс істейді, және процесс төрт сатыдан тұрады:
1. Адсорбция;
2. Десорбция - адсорбентті су буымен регенерациялау;
3. Адсорбентті құрғақ ауамен құрғату;
4. Адсорбентті суық ауамен суыту.
Олар цилиндр пішінді болады да, тік немесе горизонталь орналасады. Адсорбетті регенерациялағанда қоршаған ортаға таралатын жылу мөлшерін азайту үшін адсорберлердің сыртқы қабаты жылу оқшаулағышпен қапталады. Үздіксіз әрекетті жұмыс істейтін адсорбциялық аппараттар кемінде екі аппараттан құралуы тиіс: біреуінде адсорбция, ал екіншісінде - десорбция процесі өтеді. Адсорбент қабаты қозғалмалы адсорберлер ішіне суытқыш, ысытқыш және таратқыш табақша орнатылған колоннадан құралады. Аппаратқа берілген адсорбент жоғарыдан төмен қарай қозғалады және де жылдамдығы төменде орнатылған шығарғыш қақпа арқылы реттеледі.
Десорбцияда адсорбенттен бөлінген газ немесе бу өткір бумен бірге аппараттан шығарылады. Таратқыш табақша адсорбция және секцияларындағы булы-газды ағындарының араласпауын қамтамасыз етеді. Адсорбент қабаты жалған сұйылған адсорберлер бір сатылы және көп сатылы болады. Бір сатылы адсорберлер ішіне шаңұстағыш және газ таратқыш тор орнатылған цилиндр пішінді корпустан тұрады. Адсорбент аппараттың жоғары жағынан беріліп, төменгі жағынан шығарылады. Көп сатылы жалған сұйылу қабатындағы адсорберлердегі колонна ішіне құйылғы құбыры бар газ таратқыш торлар орнатылады. Құйылғы құбыр газ ағынына қақпа ролін атқарады, яғни газ тек тор тесіктерінен өтіп, адсорбентті жалған сұйылдырады. Газды қоспа төменгі келте құбырмен беріліп, жоғарыдан шығарылады. Адсорбент аппараттың жоғары жағынан беріліп, сатыдан сатыға төмен қарай құйылғы құбырмен қозғалады да ең төменгі сатыдан шығарғыш қақпа арқылы шығарылады. Көп сатылы адсорбер бір сатылыға қарағанда процесті қарама-қарсы ағынды тәсілмен өткізуге және қозғаушы күшті тиімді пайдалануға мүмкіндік береді.
Адсорбциялық аппараттар мерзімді және үздіксіз әрекетті жұмыс істейді.

1-сурет - Абсорбция

2-сурет - Адсорбция

3-cурет- Адсорберлердің түрлері:
1-Адсорбент қабаты қозғалмайтын
2-Адсорбент қабаты жалған сұйылған

1.3 Адсорбциядағы тепе-теңдік

Тепе-теңдік орнағанда адсорбеттің масса немесе көлем бірлігімен сіңірілген заттың мөлшері температураға және сіңірілетін заттың газды қоспадағы немесе ерітіндідегі концентрациясына байланысты болады:
Х* = f (У, Т)
Немесе тұрақты температурада:
Х* = f (У)
мұндағы, Х - адсорбтивтің газды немесе сұйық фазадағы концентрациясына тепе-теңдіктегі адсорбтивтің адсорбенттегі салыстырмалы концентрациясы;
У - газды немесе сұйық фазадағы адсорбтивтің салыстырмалы концентрациясы.
Х* = f (Р)
Соңғы екі теңдеуді адсорбциядағы тепе-теңдік сызығының теңдеулері немесе изотермалары деп атайды. Изотермалардың түрлері мынадай факторларға байланысты:
1. Адсорбеттің меншікті бетіне;
2. Кеуектер көлеміне;
3. Кеуектердің өлшеміне;
4. Сіңірілетін заттың қасиетіне;
5. Процестің температурасына.

4-сурет- Адсорбциядағы тепе-теңдік
1- Адсорбция изотермасы;
2- Адсорбция изобарасы;
3- Адсорбция изостерасы.

1.4 Адсорбциялық қондырғылардың тәсілдері

Адсорбция қондырғыларының тәсілдрі екіге бөлініп қарастырылады:
1. Үздіксіз әрекетті адсорбциялық қондырғы
2. Мерзімді әрекетті адсорбциялық қондырғы

5-сурет- Үздіксіз әрекетті адсорбциялық қондырғы

6-сурет- Мерзімді әрекетті адсорбциялық қондырғы

1.5 Ионалмасу процестері

Топырақты минералдар - табиғи адсорбенттердің ішіндегі көбірек тарағандарының бірі. Топырақты минералдар заряды бар кезде адсорбталған иондар деп аталатын бетте, иондар жарында адсорбтауға мүмкіндігі бар. Адсорбталған иондардың бар болуы қатты денелердің сорбцияға мүмкіншілігімен байланысты.
Сорбция деп сұйық және газтектес заттардың қатты және сұйық фазада таңдалып жұтылуын айтады. Сорбцияның пайда болу себебі фазаның бөліну шегіндегі физикалық және химиялық процестерге болып табылады. Сондықтан қатты фазаның беті неғұрлым үлкен болса, сорбция да соғұрлым үлкен болады. Адсорбция деп берілген компоненттің беткі қабаттағы заттарының ішкі қабаттағы заттарымен салыстырғандағы құрамының өзгеруі.
Адсорбция - әрдайым шығынды беткі энергия болатын екі фаза бөлімінде өздігінен пайда болатын процесс. Адсорбция процесі молекулалық адсорбция және ионды-алмасу адсорбциясы депекіге ажыратылады.
Молекулалық адсорбция - еріген заттардың молекуласымен қатар еріткіштің де молекулалары адсорбцияланады. Ионды-алмасу адсорбциясы - ерітіндідегі таңдаулы бір электролит ионының жұтылуы кезінде жүреді. Бұл процесс осы адсорбция бетіндегі басқа бір ионды ығыстырып шығарумен қатар жүреді.
Адсорбция процесі жүретін зат адсорбент, ал жұтылатын зат - адсорбат деп аталады. Адсорбенттің бетінде жинақталған алмастырылатын иондар жұтылған комплекс деп аталады. Адсорбаттың адсорбентте еруі, яғни бетінен ішіне көшуі абсорбция депаталады.
Одан басқа физикалық және химиялық сорбция түрлері ажыратылады. Физикалық сорбция электростатикалық күштерге негізделген, бұл кезде сорбталатын зат өзінің жеке химиялық қабілетін сақтайды. Химиялық сорбция кезінде (хемосорбция) сорбент пен сорбталатын заттың байланысы химиялық реакциямен жүреді. Ол процесс олардың арасында беткі химиялық қосылыстың пайда болуына әкеледі.Физикалық сорбция қайтымды процесс. Ол әдетте десорбция процесімен қатар жүреді. Ал химиялық сорбция әдетте қайтымды емес процесс.
Адсорбция бірнеше сыртқы орта құрамымен анықталады. Марганецтың сулы оксиді жоғары абсорбция сыйымдылығымен және жоғары адсорбционды ауыр металдарға жақындығымен сипатталады. Марганец пен темірдің оксидтерінің металдарды адсорбциялау қабілеті ағынды суды тазалауда пайдаланылады.
Табиғи судағы адсорбцияның концентрацияға қатыстылығы тікелей:ионның концентрациясы неғұрлым көп болса, адсорбциялану мүмкіндігі соғұрлым көбеюі мүмкін. Адсорбция нәтижесінде судың құрамы өзгереді, катиондарының азаюы жүреді, жалпы минералдану дәрежесінің төмендеуі және ионды құрамының өзгеруі жүреді.
Жерасты сулары үшін олардың химиялық құрамы әр түрлі болғандығы породаларда сорбталатын(әсіресе кальций, магний, натрий) белгілі бір катиондар ие.
Ионалмасу процессі сорбционды процестерінің алуантүрлілігі болып табылады.Бұл процесс адсорбенттегі ерітіндіге салынған электролит жұтылған катиондар жиыны бар кезде пайда болады. Бұл кезде ерітіндідегі және жұтылған комплекстегі иондар арасында алмасу жүріп отырады.Жоғары алмасу қабілеті монтмориллонитте.
Ал каолинитте керісінше біршама төмен. Ионды алмасу - шекті белгіленген тепе-теңдікке дейін ағатын өздігінен пайда болатын процесс. Ол породаның бетіндегі сонымен қатар көлемдегі иондарды қозғайды.
Ионды алмасу нәтижесінде табиғи сулар осы немесе басқа катиондарын жоғалтып, басқа катиондарға ие болады, яғни бұл судың концентрациясын сақтап сапасының сапалы өзгеруіне әкеледі. Ионды алмасу әрекеттесуші масса заңына ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.