Жұмыс бағдарламасы «Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясындағы адсорбциялық процесстер мен катализ»

мұнда:

T — абсолютты температура,

Бақылау сұрақтары:

1. 
   Фрейндлих тендеуінің қолдану аймақтары.
   
2. 
   Лэнгмюр мономолекулалық теорияның негізгі шарттары.
   
3. 
   БЭТ теориянын ерекшеліктері.
   
4. 
   БАЗ деген заттар олардың сипаттамасы.
   
5. 
   БИЗ деген заттар олардың сипаттамасы.
   

Дәріс 3.

1.Адсорбенттердің жіктелуі.

Тәжірибелік мақсаттарда адсорбеттерді тандаған кезде, олардын геометриялық структурасын және химиялық табиғатын есептеу керек. Біріншіге санылаулық дәрежесі, санылаулардың диаметірі, дисперстік дәрежесі, жанасу беті (удельная поверхность)? Ал екіншіге ө адсорбенттің химиялық структурасы мен химиялық белсенділігі, атомарлық немесе иондық торы және т.б. жатады.

Киселев жіктелуі адсорбенттердің геометриялық структуралардың ерекшелігінде негізделген.

1 түріө- санылаусыз адсорбенттер (непористые адсорбенты)№ оларға моно-, және поликристалдық заттар жатады. Мысалы, графиттелген күйе, натрий хлориді, аморфтік санылаусыз заттар.

2 түрі – біртекті кен санылаулы адсорбенттер (однородноширокопористые). Олар кенсанылаулы ксирогельдер, ірісанылаулы және таблеткаға пресстелген санылаусыз адсорбенттерінің ұнтақтары.

3 түрі – біртекті жінішкесанылаулы адсорбенттер. Оларға жінішке санылаулы ксирогельдер, жінішкесанылаулы шыны, активтелген көмірлер, санылаулы кристалдар, А және Х түрлі цеолиттер жатады.

4 түрі – біртексіз санылаулы адсорбенттер. Мысалы, силикат ерітінді гидрогельдерден күшті қышқыл тұздар арқылы тұндырып алатын ксерогельдер.

Көбінесе адсорбенттерді минералды, көміртекті және полимерлі деп жіктейді.

Минералды адсорбенттердің арасында көп таралған силикагельдер, цеолиттер. Цеолиттін негізгі тордың ядросы – кубооктаэдр. Ол 24 алюминий атомдардан және 48 оттекті атомдардан турады. Егер кубооктаэдр қарапайым куб торынын байланысында болса оны цеолит А, ал гранецентрлік торда – цеолит Х деп атайды. Цеолиттердің араларында , кіретін размерлеріне сай молекулалар адсорбцияланады. Одан ірі молекулалар адсорбцияланбайды. Мысалы; NaA цеолит суды, метил спиртті , этанді сорбциялайды, ал бензолды керісінше (молекулалардын кіру диаметр 4 Å). Сол ушін цеолиттерді – молекулалық елеуіш (қалбыр) деп санайды.

өте көп таралған көміртекті адсорбенттер – активтелген көмірлер. Олар жақсы полюссіз органикалық еріткіштерді адсорбциялайды. Сол үшін оларды ұшқыш ерітінділердін рекуперациясында, ерітінділерді жарықтану үшін және т.б. қолданады.

полимерлы материалдарға - тефлон жатады. Тефлонның жанасу беті өте төмен.

Санылаулы сруктуралық адсорбенттердің негізгі параметрлерге санылаулық дәрежесі, жанасу беті мен түйіршіктердің размерлері жатады. Санылаулы структура бойынша, оларды микросанылаулы (активтелген көмір, цеолиттер) санылау размерлері 0, 15 нм кем, мезосанылаулы (санылау размерлері 0,15 тен 15 нм –ге дейін) және макросанылаулы (санылау размерлері 15 нм артық).

Санылаусыз адсорбенттерге техникалық көміртек (күйе), «ақ күйе»- жоғары дисперсті кремнезем жатады.

2. Адсорбенттердің негізгі алу әдістері.

1 түрге жататын графиттелген күйелерді , қарапайып күйелерді вакуумда 3000⁰С, инерттік газ немесе тотықсыздандырғыш ортада өндеген кезде алады.

Активтелген көмірлерді әрбір карбдалған шикі заттан, мысалы, ағашты көмірден , жоғары температурада, актителетін заттар қатысында (су, көмір кішкыл оксиді) алады. Сол кезде шайырлы (смолистые) заттар мен көміртекті заттардын бөлігі жанып, нәтижесінде санылаулық пайда болады және жанасу беті кобееді.

Полимерлі адсорбент тефлонды асқын тотық қатысында тетрафторэтиленнің полимеризация нәтижесінде алады.

Бейорганикалық тұздар мен оксидтерді макросанылаулы (силикогель, алюмогель, диатомит) негізге жапсырады. Сол үшін 20-25% тұзды суда ерітеді, оған қатты негізін салады. Суды ұшырады, ал негіз бен тұзды тздын балқу температурасына дейін қыздырады.

Санылаулы адсорбенттерді комплексті қосылыстар негізінде алуға болады. Мысалы, мыс пен бипиридин немесе 1,10- фенантролинмен. Сол үшін мыс тұзы бар ерітіндіде эквимолярлық комплекс түзүшіні ерітеді, ерітіндіні салқындатады, сол кезде кристалдар түзіледі. Оларды инерті газда 150-200⁰С комплекс түзішіні ұштыру үшін қыздырады. Сондай адсорбенттер әр түрлі заттарды адсорбциялайды.

Силикогельдерді, ортокремний қышқылын минералды қышқылдармен өндеген кезде алады. Алынған гидрогельді кептірген кезде ксерогельді алады – глобулярлық структуралы қатты санылаулы зат. Егер мақсатында ерекше структуралы силикогельді алу керек болса, онда кептру алдында оларды тұздармен, БАЗ-дармен өндейді.

Кейінгі уақытта адсорбент ретінде сұйық шыныны алады. Термоөндегенде олар қышқыл мен сілтілерге тұрақсыздығы пайда болады. Қышқылдармен өндегенде , олар санылаулы болып шығады. Санылаулы шыныны алу үшін негізгі материал болып, ДВ-1 маркасы борсиликатты шыны алынады. 500-700⁰ С термоөндегеннен сон түйіршіктерді 0,25-0,5 мм-ге дейін ұнтақтайды және 3Н тұз қышқылмен өндейді. Шыныны хлорид-иондарды жою үшін жуады және оны тұрақты массаға дейін 150-200⁰С кептіреді.

3.Адсорбенттердің қасиеттерін анықтайтын әдістер.

Адсорбетің жанасу бетің, санылауын, адсорбциялық қасиеттерін, санылаудын структурасын және т.б. статикалық және динамикалық әдіспен анықтайды.

Статикалық әдістер бойынша қысымына тәуелді газдың сінірілген мөлшерін, санылауын, диффузия коэффициентін және т.б. анықтауға болады. Статикалық әдістер келесіде негізделген. Адсорбенті зерттелетін газ немесе бу атмосферасына енгізеді, тепе-тендік жағдайына әкеледі. адсорбенттің салмағы көбейгенен газ немесе будын мөлшерін анықтайды. Бұл әдісті салмақты деп атайды. Егер адсорбенттін сінірілген мөлшерін газдардын қысым немесе көлемнін айырмашылығы бойынша есептелсе, оны көлемдік әдіс деп атайды. Бірақ статикалық әдістер көп уақыт алады, күрделі аппаратура қажет етеді.

Динамикалық әдісте газ немесе буды тепе-тендік жағдайда сорбент қабатынан өткізеді және адсорбенті өткенен кейін газдын концентрация өзгеруінін байқайды. Ен көп тараған әдіс – хроматография. статикалық әдіспен салыстырғанд, бұл әдіспен адсорбциялық сипаттамаларын алуға өте тиімді. Хроматографиялық әдіс тез жүреді жәнеде көлемді емес.

Көп тараған әдіс - жылу десорбциялық әдіс. Ол адсорбенттердің жанасу бетін үлкен арақашықтарда анықтауын мүмкін етеді ( 0,01 ден бірнеше жүз шаршы метр/ грамм ) . әдіс келесіде негізделген . Десорбциядағы газдың концентрациянын өзгеруін сипаттайтын, десорбциялық қисығын алады. Алынған нәтижелер бойынша адсорбциянын изотермасын есептейді. Адсорбциялатын мөлшерін немесе моноқабаттын беттік концентрациясын анықтайды. Десорбциялық әдіспен анықталған адсорбциянын моноқабаттын беттік концентрация бөлігі , адсорбенттін жанасу бетін береді. Бұл әдіс алғашкы рет Нельсон және Эггертсон мен ашылған.

Бақылау сұрақтары:

1. 
   Киселев бойынша адсорбенттердің жіктелуі.
   
2. 
   Минералды адсорбенттер және олардың қысқаша сипаттамасы.
   
3. 
   Көміртекті және полимерлі адсорбенттер, олардың сипаттамасы.
   
4. 
   Адсорбеттерді алу нагізгі жолдары.
   
5. 
   Адсорбенттердің қасиеттерін статикалық әдіс арқылы анықтау ерекшеліктері.
   
6. 
   Адсорбенттердің қасиеттерін динамикалық әдіс арқылы анықтау ерекшеліктері.
   

Дәріс №4.

1. 
   Әдістін жалпы сипаттамасы.
   

Егер әлсіз сорбцияланатын қоспалар болса терен тазарту жағдайда газ-сүйытқыш қоспалармен бірдей адсорбцияланады. Сол себептен алу компонент бойынша адсорбциялық қабілеттілігі азаяды.

2. Техникада әдісті пайдалануы.

Газдардын сұйылту төмен температуралық процестерде, газад алдын ала қоспалардан тазарту жағдайларда сұйық сутекті қоланады. Жүйеде сутектін каталитикалық тазартуды пайдаланады. Оны бөлме немесе одан жоғары температурада жүргізеді. Азоттан газды тазарту үшін, сутекті тазарту үшін жоғары қысымда жұмыс істейтін, екі тазарту блок қойылады. әр бір блок жылуалмастырғыш, кептіргіш және адсорбциялық секциядан турады.

Жоғарғы қысымда жұмыс істейтін адсорбциялық қондырғылар, өте көп таралған. Оны сутекті тазарту, табиғи газдарды кептіру, ауаны төмен темпераурада бөлу және т.б. қолданыдады.

Адсорбциялық әдісті техникалық сутекті кептіру және тазарту кезіндегі екі модификацияға бөлінетін : орто- және парасутекте пайдаланады.

Жоғары температура мен қысымда адсорбциялық әдіспен гелийді азот қоспасынан және неон микроқоспасынан терен тазартады.

Бақылау сұрақтар:

1. 
   Жоғары қысымдағы гадардын бөліну принципі неде негізделген?
   
2. 
   Жоғары қысымдағы газдардын қоспалардан тазарту қондырғылары.
   
3. 
   Қондырғыларда газ-сұйытқыш не үшін керек?
   

Дәріс №5.

Периодтық әсері бар адсорбциондық құрылғыларда, қабаттын биіктігі аппараттын диаметррынын қатынасы бірден көп болатын, адсорберлер көп тараған. Оларды вертикалді адсорберлер деп атайды. Олардың конструкциялар әр түрлі болады. Бензинсіздендіру процесстегі қолданылатын адсорбердің құрылысы. Бұл процесстің вертикалді адсорбер биіктігі 2,5 м , әрбір адсорберге 4 т көмір салынады. Үстінде адсорберлер қақпақпен жабылады. Көмір қабаты керамикалық плитада орналасады. Керамикалық плита чугун торына орналасқан. Керамикалық плитаға биіктігі 100-200 мм гравий қабатын салады. Төменге қарай гравий түйіршіктері әр түрлі болады. Төменде ен ірі бөлшектер 25-30 мм, содан сон 15-25, 10-15, 5-10 мм фракциялар орналасады. Гравий адсорбенті конденсат ластауынан сақтайды ж\е ұсақ ұнтақтарды шашылғаннан ж\е плитадағы тесіктерді бітеуден сақтайды.

Көмірдің сыртқы қабатын сымнан жасалған сеткамен қаптайды.

Адсорбердің төменгі жағында процестің әр сатында газдардың кіру мен шығу үшін 8 штуцер орналасқан. Газды кептіру, салқындату үшін адсорбердің ішінде труба орналасқан. Десорбция кезінде су буды труда арқылы адсорбердің жоғарғы жағына жібереді. Бұл конструкция адсорбердің басқаруын, төменгі жағында мүмкіншілік береді.

Атмосферлік қысымда, жұмыс істейтін адсорберді, қабаты 10 мм листовая болаттан жасалған. Егер газда агрессивті қоспалар болса, легирленген және тат боспайтын болаттан жасайды.
2. Горизонтальді және сақиналы адсорбер.

Адсорбердің ұзындылығы 6 м, адсорбент қабаттын биіктігі 0,8-1,0 м. Горизонтальді адсорбер сур.2 , егер газдың мөлшері өте көп болғанда және тазарту дәрежесіне қатан талаптар қойылмаса қолданылады.

Егер газда, қоспалардың концентрациясы аз болса, кейде сакиналы адсорберді қолданады. адсорбердің разрезі 3 суретте көрсетілген. 1ө металдық корпус. Тазартуға арналған газ штуцер 2 арқылы адсорбердің сыртқы бөлігіне жіберіледі, горизонталді бағыт бойынша ішкі 7 және сыртқы 6 цилиндрлік торда орналасқан көмірдің сақиналы қабаттан өтіп 4 штуцер арқылы кептіру ж\е салқындату сатына, бұл бағыт сақталады.

Десорбция сатында, су буды (десорбент) 4 штуцер арқылы жібереді, ал газ буды қоспаны 3 штуцерден шығарады. Адсорбентті 8 люк арқылы салады, ал 5 люк арқылы алады.

Химиялық талшықтар зауыттарында адсорбер вентиляциялық газдарда күкірт көмірсутектен тазарту үшін қолданылған. Адсорбердің жалпы биіктілігі 7,8 ; адсорбент қабаттың биіктігі 5,2 м; адсорбердің диаметрі 3,2 м. Адсорберге 14 т Ар көмір салынады. Тазартылған ауада күкірткөмірсутектің мөлшері 1,5-1,7 г/м³, Т +40⁰С.
3. Вертикалді жылуалмасу элементтермен адсорбер.

Егер қыздыру ж/е салқындату сатында жылуалмасу процесті жылдамдату немесе десорбентті концентрленген күйде алу үшін бұл адсорберді пайдаланады. Көбінесе трубкалы жылуалмастырғыш түрінде жасалған адсорбент қолданады. адсорбенті трубкаға орналастырады, ал салқындататын немесе қыздыратын орта трубка араларында болады.

Бұл адсорбер аргон, гелий, неон газдарды оттек пен азот қоспалардан тазартқан процесстерде, өте жоғары нәтижелер берді. Бұл процесс төмен температурада -180⁰С ж/е Р-0,14 МПа өтеді. Адсорбер 100м³/сағ аргонды оттектен тазалайды. Сурет 5.

Трубкаларда салынған адсорбент /цеоли/т биіктігі 2м . трубкалардың жалпы саны 51 болғанда, цеолиттын жалпы массасы 260 кг. Тазарту сатында газдын жылдамдығы 0,016 м/с. Цеолиттын салқындатуын трубкалардағы сұйық оттекпен жүргізеді. Тазартылған аргонда оттектін сонғы остаточная мөлшері 1*10^-3%.

Кейбір кезде адсорберді, сеткасы бар жоғарғы торды адсорбент қабатпен тығыс байланысу үшін бұл адсорбер пайдаланады. 6 суретте төмен температура жағдайда, жінішке түйіршіктелген силикагель арқылы, сұйытылған ауаны ацетиленнен тазарту үшін фланцелік адсорбер қолданалады. Тазарту алдында сұйықта ацетиленнің мөлшері 0,2*10^-3 м³/м³. ацетиленнің десорбциясын 0⁰С, 0,15 МПа өткізеді.

1. 
   Периодтық әсері бар аппаратардың ерекшеліктері.
   
2. 
   Вертикальді адсорбердің құрылысы.
   
3. 
   Горизонтальді адсорбердің жұмыс жасау әрекеті.
   
4. 
   Қай жағдайда сақиналы адсорберді қолданады?
   
5. 
   Вертикалді жылуалмасу элементтермен адсорбердің жұмыс істеу әрекеті.
   

Дәріс №6.

1. 
   Қондырғының принципиальді схемасы.
   

Табиғи газды бөлуге қолданылатын қондырғының схемасының негізі: табиғи газ қондырғының адсорбционды бөлігіне келіп түседі, онда бу газдың құрамынан активтелген көмір қозғалмалы қабатында жоғары компоненттер жойылады. Көмірсутектермен қаныққан көмір ауырлық күші әсерінен трубкалы қыздырғышқа түседі, онда өткір бу арқылы адсорбенті қабырға арқылы қыздыра десорбция жүзеге асады. Бұл жағдайда көмірдің ылғалдануы болмайды және периодты әсерлерге қажетті көмірді кептіру фазасы циклдан шығарылады. Десорбленгени көмірсутектердің булары хроматографиялық бөлігін колонкасының секциясы бойымен жоғары көтеріледі, сонымен қоса ауырлау компонент женілдеу компоненті көмір кеуектерінен ығыстырады. Осының арқасында үздіксіз әдіс газдан жоғары көмірсутектерді бөліп қана қоймай, оларды адсорбционды колонада бөледі. Активтелген көмірді арнайы сіңдіргішпен газлифтқа береді. Онда көмірді тасымалу үшін қондырғы төбесінде бензинсіздендірілген табиғи газды қолданады. цикл трубкалы тоназытқышта тоқтатылады, онда көмірді ағынды сумен суытады адсорбцияға жібермес бұрын. Үздіксіз әдістін артықшылары: процестің толық автоматтандырылыуы, компонент қоспаларынын газдан бөлінуін хроматографиялық бөлу мүмкіндігі бар, көмір регенерациясына жылу шығындалу аз болғандығы.

2. 
   Адсорбленген компонентер қоспасын қондырғының хроматографиялық бөлімінде бөлу.
   

К_р(у₂/у₁)₁= (х₂/х₁)₁ или К_р²(у₂/у₁)₁= (х₂/х₁)₂

n-ші саты үшін:

К_рⁿ(у₂/у₁)_n = (х₂/х₁)_n+1

логарифдесек

n* lg K_p= lg (у₂/у₁)_n - lg (у₂/у₁)₁ (1*)

(1*) формула адсорбциялы-десорбциялы сатылардын санын анықтау үшін қажет, ол егер де бөлу коэффициенті белгілі болса, құрамындағы өзгерісті білу үшін керек:

n = lg (у₂/у₁)_n - lg (у₂/у₁)₁/ lg K_p (2)

дәл осы нәтижені бөлу қабатымен қаныққан адсорбенттің қозғалмалы қабатын қолдану арқылы алу мүмкін екені анықталды. Көмірдің колонна бойымен қозғалу процесінде адсорбцияланған және газды фаза құрамы үздіксіз өзгеріп отырады, онымен қоса газды фазаға қарағанда адсорбционды фаза құрамы өзгерген хроматографиялық бөлу секциясының кез келген нүктесінде анықтау қоспаны адсорбцияның периодты операциялары – десорбциянын сияқты жүзеге асады, яғни адсорбционды тепе-тендікшартымен осылайша хроматографиялық бөлүдің барлық секциясы бірқатар сатыларға шартты түрде бөлінуі мүмкін, олардың әрқайсысында құрам өзгеріп отырады, бір адсорбция –десорбция сатыға сәйкес.

3. 
   Аппаратура нұсқаулары.
   

Адсорбциялық колонналардың өткізгіштік қабілеті әдетте адсорбциялы бөліктегі газ жылдамдығымен сипатталанады: газ жылдамдығын критикалық жылдамдығынан жоғарлатуға болмайды, себебі ол адсорбенттің кетуіне әкеліп соқтырады. Ал екі немесе оданда көп адсорбциялы қабаты бар қондырғыда үздіксіз әрекеттегі колонаның өткізу қабілеті арттыруға болады. Керіағынды жаңадан генерирленген көмірмен газ контактін әр адсорбциялық қабатқа жекеше көмір беріп отыруымен және арнайы диафрагмалар көмегімен әр қабаттан көмірді жою арқылы қамтамасыз етеді. Диафрагмалар көмір ағынын бірнеше бөлікке бөлу үшін қолданылады.

Бақылау сұрақтар:

1. 
   Қозғалыс қабатты адсорбентте газ қоспалардың үздіксіз бөліну әдісінің ерекшеліктері.
   
2. 
   Үздіксіз бөлу әдісінін принципиальді схемалардың негізі.
   
3. 
   Қондырғының хроматографиялық бөлігінде жүретін массаалмасу процесстер қалай жүреді?
   
4. 
   Бұл әдісте қолданылатын қондырғылардың нұсқаулары.
   

Дәріс №7.

1. Белсенді көмірлер

Белсенді көсірлердің алынуы.

Белсенді көмірді өндіруде алдымен бастапқы материалды ауа енгізусіз термиялық өңдеуден өткізеді, нәтежесінде одан ұшатындар (ылғал мен шайыр бөлшектері) жойылады. Түзілген көмір- шикізат құрылымы – ірі ұсақ тесікті, бірақ микротесіктерсіз, сондықтан өнеркәсіпті адсорбент ретінде тікелей қолданыла алмайды. Өрнекті микротесікті құрылым алу мәселесі активациялау үрдісінде шешіледі, оны екі негізгі әдістермен жүргізеді: газбен немесе бумен қышқылдандырумен немесе химиялық реагенттермен өңдеу. Бу газды активтендіру кезінде басқа реагенттерге қарағанда су буы мен көміртек диоесиді жиірек қолданылады. Көміртек диоксиді қатысқан үрдісті шамамен 900°С температурада жүргізеді. Бұл кезде көмір бөлігі жанып кетеді.

С+СО₂→2СО

Көміртекдиоксидімен көміртектің реакциясы эндотермиялық болатындықтан, жүйеге жылуды үздіксіз беру керек. Активациялауда жанып кеткен көмір үлесін жану дәрежесі дейді. Ұсақтесікті көмірлер жанудың 50% дәрежесінде түзіледі. Жану дәрежесінің 50-75% шегінде жеткілікті дамыған микро- және макроқұрылымды әртекті тесікті белсенді көмірлерді алады, ал 75% жоғарыда – макротесікті көмірлерді.

Қышқылдандырушы ретінде кейде су буын қолданады. Ол 850°С температурада жүреді:

С+Н₂О→СО+Н₂ – 130кДж

Жанама экзотермиялық реакция паралель жүреді:

СО+ Н₂О→ СО₂+ Н₂+42кДж

Бумен көмір реакциясы сілтілік металдардың карбонаттарымен және оксидтермен катализденеді. Сондықтан, белсенді көмірлер өндіруде бастапқы шикізатқа кейде аз мөлшерде қосады. Үрдіс катализаторы сонымен бірге мыс пен темір қосылыстары бола алады.

Ауамен немесе оттегіқұрамды газдармен активация реакцияларыжүреді

С+ О₂→ СО₂+376кДж

2С+ О₂→СО+227кДж

сирек қолданылады.

Активацияның басқа түрі көмірді тұздармен өңдеуге негізделген. Химиялық активтенумен алынған көмірлерді қолданылған реагентке сәйкес атайды, мысалы:«хлорцинкті активтену көмірі». Химиялық активтендіруді 200-650°С кезінде жүргізеді. Әр реагенттердің өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Күкірт қышқылымен өңдеуді 200°С жоғары емес температурада жүргізеді, сілтіден айырудан кейін алынған көмір құрғак күйде мәнсіз адсорбциялық қабілетке ие. Фосфор қышқылымен активтеуде 375-500°С температурада шектері қажет, бұл жағдайларда аппаратура коррозиясымен байланысты мәселелер туындайды. Цинк хлоридімен активациялар 550-650°Скезінде жүреді. Әдістің кемшілігі көмірдің цинк тұздары ізімен кейбір ластануы болады. Активаторлар ретінде кейде магний, темір, аммоний хлоридтерін, калий тиоционатын, натрий карбонатын т. б. қолданады.

Химиялық активациялау үрдістерін-сіңіру коэффициенті сипаттайды-құрғақ бастапқы материал салмағына сусыз активатор салмағының қатынасымен.

Активті көмір түрлері.

Активті көмірлер көлемі мен формасы бойынша түйіршіктелген (гранулданған) және ұнтақтәрізді болып бөлінеді. Түйіршіктелген көмірлер әдетте 5мм цилиндрлер түрінде, оның биіктігі диаметрінен әрқашан көп. Олар көінесе газды фазада технологиялық ағыстарды бөлу мен тазалауда адсорбенттің стационарлы қабатымен қондырғыларда қолданылады. Салмақ ауыстыру интенсивтілігін ұлғайту үшін, түйіршіктелген көмірді(ТК) кейде ұсақтайды, артынан торлаудан тар фракциялар алады, мысалы: 0,15-0,25, 0,25-0,55, 0,55-1,65, 1,65-2,35 және 2,35-4,70мм. Бөлінген көмірлерді адсорбциялық үрдістердің барлық нұсқаларында қолданады: адсорбенттің тұрақты немесе қозғалмалынемесе, стационарлы қабатымен, газды, сұйық фазаларда үрдісті жүргізгенде.

Ұнтақтәрізді көмірлер 0,15мм аз көлемді бөлшектерден тұрады. Оларды сұйық фазада заттарды тазалауға ғана қолданады. Көмірдің орташа физикалық қасиеттерінің кейбіреуі төменде берілген:

Белгіленуі бойынша көмірлер газды, рекуперациялы, жарықтандырушы болып бөлінеді. Әр түр тесіктердің өзіне тән құрылымымен ерекшеленеді.

Газды көмірлер (ГК) газдарда аз концентрацияларда қатысатын салыстырмалы нашар сорбталатын құрамдарды (мысалы, этилен) немесе буларды ұстауға арналған. Сонымен бірге бұл сұрып көмірлері молекулалардың кішігірім көлемімен заттар қоспаларынан суды тазартуға да қолдануы мүмкін, негізінен ауыз суын дезодорациялауға, бұрғылау суларынан иодты алу т.б. ГК микротесіктердің үлкен көлеміне, изотермияның жоғары тіктігіне ие (яғни құрылымды константаның β кіші мәніне ) және адсорбент бидай дәндері ішіне адсорбат диффузиясының жеткілікті интенсивтілігін қамтитын біркелкі дамыған мезотесікке ие.

2.Силикагелдер

Силкогелдерді алудың әртүрлі әдістері белгілі: сілтілік металдардың силикаттарынан минералды қышқылдармен аморфты кремнезем тұндырылуымен, жеңіл гидролизденуші тұздармен сілтілік металдар силикаттары араласуымен; кремнийдің галогенді қосылыстары гидролизімен, кремний тетрахлориді немесе кремний-органикалық қосылыстардың термиялық таралуымен. Бірақ әлемдегі силикагелдерді өндірістік алудың барлығы бұл әдістердің біріншісіне негізделген. Силикагелді алу үшін кремнийқұрамды шикізат натрийдің қатты силикаты (силикат-глыба) болса, ми нералды қышқыл ретінде күкірт қышқылын қолданады.

Na₂O*2SiO₂+H₂SO₄=3SiO₂+H₂O+Na₂SO₄

Силикогелдерді өндірістік алу екі қағидалы әртүрлі бағыттарда жүреді: силикогелді түйіршіктелген өндірісі және бөліктік өндірісі. Бөліктік силикогел өндірісінде гелтүзуші ерітінділерді алынған күл қышқыл реакцияға ие болып, қысқа мерзімде қатпауы үшін қатынастарға салыстырмалы төмен концентрацияларда құяды. Ондай күлді мұқият гомогенездеп, гель түзілгенше тыныш қалдырады. Гелді бөліктерге бөліп, бөліктерде шаяды, артынан кептіреді, бөліп, қажет фракцияларға сүзеді.

Түйіршіктелген силикагелдер кең таралған. Бұл технология бойынша бидай дәнді 1,0-7,5мм көлеміндегі шарикті сидикогель алады. Осындай фракционды құрам өнімі адсорбенттің тұрақты қабатымен үрдістер талаптарын қанағаттандырады. Фракциялы құрамды реттей отырып шарикті силикогелдің таралу фракцияларын алады(мысалы,1,0-2,5, 2,0-4,0 немесе 3,0-5,0 мм). Бұл калоннада май тұтқырлығы немесе формаланған калоннада орналасқан конустағы науашалар саны өзгеруімен қамтылады.

Өндірістік силикогел түрлері.

Кәзіргі кезде шығарылатын силикагелдер: бөліктік және түйіршіктелген силикогелдері хроматография мен зерттеу жұмыстарына арналған силикогелдер жиынтығы. Силикогелдің тұрмыстық мұздатқыштарға арналғаны да жасалған, бірақ ол NaА-2МШ түрдегі шарикті цеолитпен ауысты.

Түйіршікті құрамына, бөлшектер түрі мен тесіктік сипаттамаларына сәйкес силикогельдерді төрт әріптермен көрсетеді. 1-түйіршік көлемін көрсетеді, 2-(әрқашан С) –силикагелді, 3-тесіктер көлемі, соңғысы-бөлшектер форфасы. Сонымен, ұсақтесікті түйіршіктелген ірі силикогелді КСМГ десе, ұсақтесікті бөлікті ұсақ силикогель-МСМК. Силикогелдердің орташа фракцияларын «шихта» деп, белгіленуі: ШСМК, ШСКГ немеме ШСМГ. Индикаторлы силикогель-ШСМГ типті, кобальттұздарымен жұтылған ұвақтесікті силикогель. Орта ылғалдылығына байланысты ол түсін ашық-көгілдірден қызғылтқа дейін өзгертеді.

3. Синтетикалық цеолиттер.

Байланыстырушымен түйіршіктелген цеолиттер алу.

Оның қағидалы сызбасы 11.3 суретте берілген.(СУРЕТ). Цеолиттердің натрийлы формасын алу үшін шикізат-силикат-глыба, алюминий гидроксиді және натрий гидроксиді болады. Алюминий гидроксидін едкий натр ерітіндісі қайнап жатқанда ерітіп, араластырып, осылайша натрий алюминатының жұмыс ерітіндісін алады. Силикат-глыбаны өткір бумен қатты пысырып, артынан сұйық шыны ерітіндісін қажетті концентрация алу үшін сумен араластырады.

А мен Х типті цеолиттерді алудағы технологиялық регламентте негізгі ерекшелік кристалдау сатысының температуралық тәртібінде ғана емес, гидрогель жасау шарттарында да байланысты. NaХ цеолит гидрогелі сілтімен кремний оксидінің салыстырмалы жоғары құрамымен ерекшеленуі керек. Кристалдау алдындағы гидрогелдегі молдік SiO2: Al2O3 қатынас А1,7-1,9 цеолит алуда құрса, Х2,4-4,0 цеолит алуда Na2O: Al2O3 молдік қатынас сәйкесті түрде 2,3-2,5 және 2,7-5,2 құрады.

Түйіршіктеуде цеолитке қосымша, екіншілей тесіктің құратын байланыстырушыны қосады. Цеолит қолданылатын үрдіске байланысты байланыстырушы сапасына әртүрлі талаптар қойылады. Байланыстырушы бетіндегі адсорбция арнайы емес, әдетте байланыстырушының үлестік беті 10м²/г аспауына тырысады. Байланыстырушы ретінле көбінесе саз қолданылады. Жеңіл полимерленуші өнімдер өңдеуге ұшыраған жағдайда, байланыстырушы каталикті белсенді емес болуы керек; ондай байланыстырушыға қырымдық кил мен цемент жатады.

Байланыстырушыны енгізу адсорбенттің тепе-теңдік қабілетін азайтады, жағдайлар қатарында цеолидтің кинетикалық қасиеттері нашарлануына әкеледі. Осыған байланысты кристалдар агломераттарға қосылатын цеолиттер алу ойы туындады.

Өндірістік көлемде табиғи шикізат – каолин негізде байланыстырушысыз шарикті цеолит NaА алу әдісі жүзеге асқан. Оның қағидалы технологиялық сызбасы бойынша: каолин айналдыратын пеште аморфтауға ұшырап, отыннан оған түтін газдары түсеті. Бұл кезде түзілетін метакаолинді шарды диірменде ұсақтайды. SiO₂: Al₂O₃ қатынасы метакаолинде А типті цеолиттердегі бұл құрамдардың қатынасына сәйкес келеді. Ұнтақтәрізді метакаолинді натрий гидрооксиді ерітіндісімен араластырып, түзілген пастаны машина көмегімен сфералық түйіршіктерге формалайды. Түйіршіктер аппаратта кептіруде қатайып, артынан сыйымдылықтан насоспен берілетін ыстық сілтілік ерітінді қабаты арқылы айналу кезінде аппаратта 6 кристалдануға ұшырайды.

Байланыстырушысыз цеолидтер физикалық қасиеттері бойынша кәдімгі цеолидтерге жақын, бірақ механикалық беріктілігі бойынша олардың артық кристаллит грандарымен түзілген екіншілік тесіктердің белсенді беті болуы микротесіктерге адсорбат молекулаларының көлік жылдамдығын мәнді ұлғайтуға мүмкіндік береді. Осының арқасында байланыстырушысыз цеолиттер сұйық фазалық технологиялық үрдістерде, ең алдымен сұйықтарды кептіруде жиі қолданылады.

Бақылау сұрақтары:

1. 
   Өнеркәсіпті адсорбенттердің жіктелуі.
   
2. 
   Белсенді көмірлерді алу әдістері.
   
3. 
   Сорбенттін адсорбциялық сыйымдылығы.
   
4. 
   Цеолиттын түрлері және алу жолдары.
   

Дәріс №8