Способ определения абсорбционной способности поглотителей Советский патент 1980 года по МПК G01N31/08 G01N31/06 

Изобретение относится к способам определения абсорбционной способности и качества поглотителей, используемых для извлечения углеводородов из газов, и может использоваться в коксохимической, нефтехимической и химической промышленности. В практике химического анализа нет строго разработанной методики определения абсорбционной способности поглотителей утлеводородов Известен способ, где сопоставление поглотительных свойств осуществляют путем насыщени их абсорбируемым компонентом в одних и тех же условиях 1 . Такое определение является условным, так как в данном случае поглотительная способность определяется не по отнощению к индивидуальным веществам, присутствующим в газе, а к целому комплексу органических соединений. Следует также учесть, что при последующем их извлечении из поглотительных масел, с одной стороны отгоняются не все компоненты, перещедшие из газа в масло (высококипящие вещества), с другой стороны может отдуваться легкокипящая часть поглотительного масла, что опять-таки искажает результаты. Следовательно, известное определение не характеризует ни качественную, ни количественную стороны поглотительной способности, не дает дифференцированной оценки ее по отношению к разлишым классам соединений. Широко применяемый метод хроматографнческого разделения смесей компонентов, основанный на различной сорбционной способности неподвижной фазы по отношению к соединениям разделяемой смеси, не позволяет оп.ределить истинную абсорбционную спос тбностъ поглотителей 2. При пропускании паро-газовой смеси компонентов через твердый носитель, на котором находится жидкая неподвижная фаза, протекает одновременно несколько процессов: адсорбция на твердом носителе, адсорбция на поверхности раздела фаз твердое тело-жидкость и абсорбция в жидкой фазе, что неизбежно приводит к искажению результатов.

КромЬ того, на процесс абсорбоди меже оказывать влияние массоперенос, вследствие изменения толщины пленки жидкой фазы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ сравнительной оценки абсорбЩ1ОННОЙ способности поглотительных масел через коэффициенты распределения, определяемые при помощи газо-жидкостной хроматографии 3

В этом способе через хроматографическую колонку, заполненную фазой, состоящей из твердо,го носителя хромосорба W и неподвижной фазы - поглотительного масла, нанесенного на него в количестве 30%, пропускают сырой бензол, ввеяенны.й в колонку в виде насьшден}aix паров. По полученному времени удерживания рассчитывают коэффициенты распределения основных компонентов сырого бензола в поглотителы{ых маслах, характеризующие абсорбционную способность масел.

0,анако этот способ не является тотым, так как не исключает побочных сорбциоиных процессов: адсорбщпо на твердом носителе, адсорбцию на поверхиости раздела фаз твердое тело г- жидкость, искажающих истинные значе1шя показателя абсорбционной способности.

Цель изобретения - повышение точности определения абсорбционной способности и возможности оценки селективности поглотителей

ПО отнощению к различным компонентам, содержащимся в газе.

Цель достигается тем, что жидкую неподвижную фазу для анализа берут в количестве 3540% по массе к твердому носителю.

Предлагаемый способ позволяет при определении абсорбционной способности поглотителя исключить влияние побочных сорбционных процессов, искажающих исти1гное значение величины абсорбции, а именно адсорбцию на твердом носителе, адсорбцию на поверхности раздела фаз твердое тело - жидкость и повышение сопротивления массопереиосу в пленке жидкости.

Способ осуществляют следующим образом.

Испытуемый поглотитель (каменноугольное масло, соляровое масло, сольвент и др.) наносят на твердый носитель - динохром Н в количестве 35-40% по массе. Полученной фазой заполняют хроматографическую колонку, которую помещают в термостат хроматографа. Затем в поток i аза-носителя вводят абсорбируемый компонент и по полученным параметрам хроматографического опыта рассчитывают абсорбдаонную способность поглотителя.

В табл. 1 приведены экспериментальные данные по определению вели1шны коэффициента , активности при абсорбции поглотителем (каменноугольное поглотительное масло) различных компонентов.

Таблица 1

Из приведенных в табл. 1 данных видно, что величина коэффициента активности f сохраняется постоянной для каждого компонента только в случае определенного количества жидкой неподвижной фазь (поглотителя), нанесенной на твердый носитель - динохром, а именно; 35-40%. Только в этом случае может быть получено истинное значение абсорбционной способности поглотителя.

При уменьшении количества жидкой непод -вижной фазы (поглотителя) ниже 35% величина меняет свое значение, что свидетельствует о том, что в этой области протекают как процессы абсорбции, так и адсорбции на твердом

55 носителе и на поверхности раздела фаз твердое тело - жидкость, искажающие истинную вели шну абсорбционной способности поглотителя. 5 При увеличении количества жидкой неподвижной фазы Bbiuie оптимального значения (40%), также имеет место изменение значе1ШЯ в силу повышения сопротивления массопереиосу, .что сопровождается размыванием хро матографических полос и приводит к получени искаженных результатов. Пример. Определение абсорбциоииой спосо ности каменноугольного поглотительного масла (плотность djo 1,05 г/cм отгон 270° С 95%) 2,86 г масла наносят на 7,05 г твердого носителя динохрома - Н, что составляет 38 вес.% твердого носителя. Приготовленной фазой заполняют хроматографическую колонку длиной 1 м и диаметром 3 мм, которую помещают в термостат с темпе ратурой 40°С. Затем в поток газа-носителя гелия, имеющего скорость 60 мл/мин, вводят 0,2 мл абсорбируемого компонента бензола. Хроматографический опыт проводят в следующих условиях: время удерживания абсорбирующего бензола (tj)i6,46 мин; время удерживания несорбирующего газа (tp) 0,208 мин; вес жидкой неподвижной фазы - каменио- yi-ольного поглотительного масла (д) 2,86 г;

Компоненты

Индекс абсорбщ{и А, мл±г

Из табл. 2 видно, что наилучшей абсорбционной способностью обладают те фракции каменноугольного масла, температура кипения которых выше, что находится в соответствии с законами фазового равновесия.

Селективность поглотителей к различным веществам подтверждается данными табл. 3, в

которой приведены показатели абсорбционной способности наиболее распространенных в практике коксохимического производства поглотителей (каменноугольного и солярового масел) по отношению к типичным представителям ароматического и парафинового ряда соединений - бензолу и н-октану соответственно. Таблица 3 8 вес твердого носителя дииохрома 7,05 г; поправка на сжимаемость газа при прохождении через хроматографическую колонку (J) 0,873; атмосферное давление (Pgbix 748.2 мм рт.сг, давление на входе в колонку (Рвх) 975 мм рт. с.; объемная скорость газа-носителя в колонке при 40°С (Fo5) 62,89 мл/мин. Величина абсорбционной способности каменноугольного поглотительного масла по отношению к бензолу равна: )-F (,(Ь,.208УО,873-62,89 -556 МЛ(Г 2 g6 Таким же путем определяют абсорбционную пособность (Aj) различных поглотителей по тношению к бензолу. Наиболь пей абсорбционной способностью к ензолу обладают тетралин, о-метилнафталии каменноугольное масло. В табл. 2 приведены показатели определеия абсорбционной способност15 каменноуголього поглотительного масла и его фракции к азличным компонентам, содержа Ц мся в сы-, ом бензоле. Таблица 2

Сопоставительная оценка абсорбционных свойств этах 1Н)глотителей при различных температурах показывает, что каменноугольное масло является, для бензола лучшим поглотителем, так как оно имеет более высокую абсорбционную способность к бензолу и более низкую к н-октану в сравнении с солярювым маслом,

Таким образом, предлагаемый способ позволяет оценить абсорбционную способность поглотителя к индивидуальньгм абсорбируемым компонентам.

Предлагаемый способ дает возможность определить селективность поглотителя по отношению к различным классам соединений и выбирзть тот поглотитель, который обладает наибольшей селективностью к ароматическим углеводородам и наименьшей - к углеводородам парафинового ряда, присутствующим в газе одновременно.

Это имеет практическое значение при выборе поглотителя, в частности, для улавливания бензольных углеводородов из коксового газа в присутствии парафиновых углеводородов, так как последние, концентрируясь в сыром беийоле, являются крайне нежелательными примесями при дальнейшей его переработке.

Лучшим поглотителем, сочетающим высокую селективность по отношению к ароматическим

I углеводородам и относительно низкую к пара1ФИНОВЫМ углеводородам, является каменноугольное масло.

Формула изобретения

Способ определения абсорбционной способности поглотителей по отношению к углеводородам с применением хроматографии, где в качестве твердого носителя применяют динохром, а в качестве жидкой неподвижной фазы используют испытуемый поглотитель) через который пропускают абсорбируемые компоненты, по отношению к которым определяют абсорбционную способность, отличающийся тем что, с целью повьппения точности определения этого показателя и возможности оценки селективности поглотителей по отношению к различным компонентам, содержащимся в газе, жидкую неподвижную фазу берут в количестве 35-40% по массе к твердому носителю.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3. и химия, N 8, 1968, с. 35-39 (прототип).