Применение синтетических цеолитов при обработке промышленных масел

цеолиты

Цеолиты – перспективный вид неметаллических полезных ископаемых. Обладая высокими адсорбционными, ионообменными и каталитическими свойствами, они находят все большее применение в различных отраслях наук, промышленности, сельскохозяйственной деятельности, экологии и т.п.

История цеолитов

Cовременная история науки о цеолитах начинается в 30–40-е годы ХХ века, когда были синтезированы новые цеолиты, описаны способы их использования, дана первая классификация цеолитов. В 50-е годы начался промышленный выпуск и применение синтетических цеолитов. Одновременно с этим были открыты новые месторождения природных цеолитов. В настоящее время ежегодное потребление цеолитов измеряется миллионами тонн.

В индустрии использование цеолитов перспективно в нефтяной и газовой промышленности, газовой и элюативной хроматографии, аккумуляции солнечной энергии, катализе реакций при органическом синтезе, производстве суперфосфата, керамзита, процессах рафинирования серы, обогащения руд, производстве огнетушащих порошков, осушке угля и сельхозпродуктов, получении моющих средств, пищей промышленности.

Свойства цеолитов

Цеолиты обладают уникальными свойствами. Это микропористые  кристаллические вещества. Кристалличность обеспечивает механическую и  химическую стабильность цеолитов, одинаковый и контролируемый размер пор, каналов, полостей.   Широко варьируемый химический состав цеолитов  позволяет модифицировать физико-химические свойства материалов в заданном направлении. Размер цеолитных полостей не превышает 2 нм.

Структурный каркас цеолита со специфическим расположением дефектов и  активных химических центров может служить матрицей для проведения  направленных химических реакций. Цеолиты все чаще используют в качестве  катализаторов. Крекинг нефти в цеолитах определяет одно из важнейших  промышленных применений цеолитов.

Природные и синтетические цеолиты

Различают природный и синтетический цеолит. Синтетические цеолиты обладают рядом преимуществ перед аналогами:

  • высокая мезопористость, что облегчает перенос газа по гранулам и позволяет эффективно использовать весь объем гранулы, повышаются емкостные характеристики материала;
  • цеолиты NaX и NaA получают при помощи одностадийной кристаллизации, в процессе которой происходит построение упорядоченного цеолитного каркаса и повышение прочностных характеристик материала, что позволяет увеличивать межрегенерационный пробег;
  • новый способ проведения стадии  ионного обмена цеолита NaA позволяет получать цеолиты КА и СаА максимальной чистоты, что способствует более селективной работе адсорбента в очистке газа от воды и специфических примесей.

Синтетические цеолиты устойчивы к капельной влаге и не разрушается при длительном контакте с водяной средой. Цеолиты являются уникальным  адсорбентом паров воды.

Сферы применения цеолитов NaX и NaA

Цеолиты NaX и NaA применяются в следующих основные промышленных процессах:

  • глубокая осушка газовых потоков: осушка природного газа, осушка нефтяного попутного газа, осушка электро-газовой аппаратуры;
  • очистка газовых потоков:  очистка природного газа от сернистых соединений, углекислого газа и меркаптанов,  очистка нефтяного попутного газа от сернистых соединений, углекислого газа и меркаптанов;
  • очистка воздуха от углекислого газа перед его разделением на кислород и азот;
  • осушка и регенерация трансформаторного масла;
  • осушка и регенерация фреономасляных агентов холодильных установок;
  • осушка реактивного и дизельного топлива;
  • разделение смесей углеводородов различного строения:  разделение смесей олефиновых и парафиновых углеводородов;
  • облагораживание топливных фракций (удаление сероводорода и меркаптанов).

Таким образом, синтетические цеолиты способны селективно сорбировать вещества, исходя из критического диаметра их молекул. То есть,  можно подобрать цеолит, сорбирующий строго определённый спектр веществ.

Способы очистки и регенерации минеральных масел

Минеральные масла в процессе эксплуатации  постепенно претерпевают глубокие изменения в результате накопления в них продуктов окисления и деструкции углеводородной основы, продуктов  уплотнения смол, а также продуктов износа и коррозии конструкционных материалов и внешних загрязнений. Очистка и регенерация масел являются наиболее перспективными направлениями вторичного использования ресурсов, решающими проблемы как экономического, так и экологического характера.

Для очистки отработанных масел используют те же способы, что и для очистки базовых масел – дистилляция, кислотно-щелочная очистка, очистка селективными растворителями, контактная (адсорбционная) очистка, гидроочистка.  Обработка масел адсорбентами природного или искусственного происхождения, например, цеолитами, является эффективным и простым в технологическом оформлении способом очистки масел.

Установки для очистки масел при помощи цеолитов

Применение синтетических цеолитов при обработке промышленных маселКомпанией GlobeCore выпускаются установки типа ЦП, которые в своей работе используют поглощающие свойства цеолитов. В зависимости от вида установки она может состоять из одного или нескольких патронов, наполненных цеолитом. При помощи насосов масло пропускается через эти патроны, в результате чего происходит удаление воды: цеолит впитывает ее в свои гранулы. Данная технология часто применяется при сушке трансформаторных масел с низким пробивным напряжением, которое является следствием увлажнения. За один проход через установку ЦП возможно поднятие пробивного напряжения с 5-10 до 35-40 кВ.

Основное преимущество сушки при помощи цеолитов заключается в том, что процесс удаления воды не требует нагрева масла, активно использующегося при термовакуумной сушке. А это более эффективный процесс в плане энергозатрат на единицу объема обработанного нефтепродукта.