Адсорбционное разделение газов и паров

Адсорбционное разделение газов и паров [c.401]

Н. в. Кельцев (Московский химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева). Рабочие условия процесса адсорбционного разделения газов и паров должны выбираться таким образом, чтобы поглотительную способность приблизить к максимальной. Наиболее достоверно адсорбционное равновесие в системе пар — микропористый адсорбент в области относительно высоких степеней заполнения адсорбционного пространства описывает теория объемного заполнения микропор. [c.412]

Вытеснение поглощенных компонентов с поверхности адсорбента другим веществом, обладающим более высокой адсорбируемостью, с последующим его выделением из адсорбента, которое не вызывает затруднений. Так, например, при адсорбционном разделении смеси углеводородных газов в качестве десорбирующего агента можно использовать водяной пар. При поглощении адсорбентом водяного пара последний вытесняет углеводороды и занимает их место. При этом водяной нар конденсируется, происходит выделение теплоты конденсации, что способствует десорбции, так как повышается температура процесса. [c.280]

Десорбция облегчается с повышением температуры и увеличением расхода десорбирующего агента. Десорбция газообразных и легколетучих компонентов облегчается при понижении давления в системе. Экономичность промышленного адсорбционного разделения в значительной степени зависит от режима процесса регенерации адсорбента, так как существенная часть энергозатрат процесса в целом приходится на стадию десорбции (расход тепла на отгонку растворителя, нагрев адсорбента до температуры проведения процесса десорбции, расход водяного пара или газа для удале- [c.280]

Экономичность адсорбционного разделения в промышленности п значительной степени зависит от режима процесса десорбции — регенерации, так как значительная часть энергозатрат процесса относится к стадии десорбции — регенерации (расход тепла на отгонку растворителя, нагрев адсорбента до температуры, соответствующей оптимальным условиям десорбции — регенерации, расход водяного пара или газа для удаления растворителя из слоя адсорбента после десорбции, расход энергии на подачу воздуха в случае окислительной регенерации, расход воды на конденсацию и охлаждение растворителя и др.). [c.254]

Применяют адсорбционную хроматографию преимущественно для разделения неэлектролитов, паров и газов. [c.477]

Хроматография газов. Адсорбционное разделение углеводородных природных газов с помощью активированного угля для получения бензина (газолина) нашло промышленное применение еще в 30-х годах текущего столетия. Для определения содержания бензина в газах стали применять небольшие адсорберы с активированным углем с последующим выделением бензина горячим водяным паром или другими способами. [c.231]

Газовая хроматография за последнее десятилетие получила значительное развитие и в настоящее время является одним из основных методов анализа газов и паров благодаря широким возможностям разделения сложных смесей. При этом используются газо-адсорбционный и газо-жидкостный варианты. Эти два типа анализов предъявляют резко отличные требования к пористым материалам. [c.61]

Приведенные результаты показывают, что пористое стекло может найти широкое примепение в газовой хроматографии для решения весьма разносторонних задач по разделению газов и паров как в адсорбционном, так и в растворительном (газо-жидкостном) вариантах газовой хроматографии. [c.67]

Хроматография долго была и отчасти и теперь еще остается скорее искусством, чем наукой. В последние годы созданы, однако, новые точные я изящные методы адсорбционного и газо-жидкостного хроматографического разделения смесей газов и паров, в том числе и смесей углеводородов. Разработаны теории, позволяющие предсказать, как пойдет разделение, если известны адсорбционные свойства компонентов смеси и изотермы адсорбции. Этим проблемам были посвящены предыдущие сообщения. [c.45]

В 1936 г. М. М. Дубинин осуществил адсорбционную хроматографию паров в последующие годы появились новые варианты хроматографического метода. В настоящее время хроматографией называют такие физико-химические методы разделения компонентов смесей газов, паров, жидкостей или растворенных веществ, которые осуществляют путем сорбции в динамических условиях. [c.328]

Основой хроматографических методов является процесс распределения компонентов смеси между двумя фазами с последующим их разделением. Поскольку анализируемая смесь обычно находится в виде одной фазы (газ, жидкость), вторую фазу приходится создавать искусственно. Чаще, однако, приходится предварительно создавать или вводить обе фазы, между которыми распределяются компоненты смеси. Так, например, в газожидкостной хроматографии, о которой главным образом и будет идти речь в настоящей книге, инертная газовая фаза (газ-носитель) и неподвижная жидкость вводятся специально независимо от того, является ли анализируемая смесь первоначально газом или жидкостью, она распределяется между этими двумя фазами в виде газа (пара) и жидкого раствора. Точно так же в адсорбционной хроматографии распределение введенной пробы осуществляется между твердым адсорбентом и движущейся жидкой фазой. Механическое разделение происходит в обоих случаях вследствие перемещения подвижной фазы вдоль неподвижной. [c.26]

В аналитической практике в основном используются прояви-тельные газо-адсорбционный и газо-жидкостный варианты хроматографии. Однако обычные активные адсорбенты с большой удельной поверхностью пригодны лишь для разделения газов и паров легко летучих веществ, в то время как в газо-жидкостной хроматографии разделяются и гораздо менее летучие вещества. Поэтому в настоящее время используется главным образом газо-жидкост-ная хроматография. [c.4]

При адсорбционно-ректификационном способе разделения попутного газа используют непрерывно действующие адсорберы с движущимся сверху вниз слоем активированного угля гиперсорбция). Для десорбции углеводородов уголь обрабатывают водяным паром и затем осушают горячим газом. Высшие парафины поглощаются углем в первую очередь, что позволяет выделить фракции углеводородов С5, С4, Сз и даже Сг. Из-за больших капитальных вложений и трудностей при транспортировании адсорбента и обслуживании этот метод широко не распространился, но он считается наиболее эффективным для разделения газов с низким содержанием углеводородов Сз—С5. [c.28]

Разделение газов, имеющих сходное адсорбционное поведение, целесообразно проводить методами фракционной адсорбции, фракционной десорбции или сочетанием обоих этих методов. При фракционной адсорбции обезгаженный адсорбент, помещенный в цилиндрический сосуд, охлаждают в холодной бане, а затем медленно пропускают через него соответствующую смесь. Наиболее легко адсорбирующиеся компоненты поглощаются у входа в сосуд, частично вытесняя при этом газы с более низкой адсорбционной способностью. Труднее адсорбирующиеся компоненты осаждаются в основном на другом конце трубки. Эти газы обладают относительно высоким давлением пара над адсорбентом, и поэтому они первыми десорбируются при откачке. [c.163]

Проявительный газохроматографический анализ основан на разделении компонентов разбавленной смеси газов (паров) при их движении в потоке основного компонента (газа-носителя) вдоль слоя сорбента, заполняющего хроматографическую колонку. В газо-адсорбцион-ной хроматографии (ГАХ) разделение проводят, используя в качестве сорбента твердый адсорбент. В газожидкостной хроматографии (ГЖХ) в качестве сорбента применяют жидкость, нанесенную на поверхность измельченного твердого носителя или на внутреннюю по- [c.5]

Книга включает две части. В первой части адсорбционный процесс рассмотрен как комплекс равновесных и кинетических закономерностей адсорбционно-десорб-ционного цикла и вспомогательных стадий. Здесь освещены вопросы теории равновесия при адсорбции индивидуальных компонентов промышленных газов и их смесей, кинетики и динамики прямого (адсорбция) и обратного (десорбция) процессов, изложены закономерности адсорбции под высоким давлением и в жидкой среде. Вторая часть посвящена технологии и аппаратурному оформлению, а также технико-экономическим показателям современных адсорбционных процессов очистки, осушки, разделения газов, паров и жидкостей, в том числе в движущемся слое адсорбента. Большое внимание уделено процессам, позволяющим обезвредить промышленные выбросы, рекуперировать из них ценные продукты и решить проблему защиты биосферы. В дополнительном разделе рассмотрены примеры применения адсорбентов для снижения загрязнения атмосферы и гидросферы токсичными веществамн. Рассмотрены новые каталитические процессы на основе промышленных адсорбентов. [c.10]

Явление адсорбции было открыто во второй половине XVIII века. Шееле в 1773 г. в Швеции и Фонтана в 1777 г. во Франщш наблюдали поглощение газов углем, а Т. Е. Ловитц в 1785 г. в России наблюдал поглощение углем органических веществ нз водных растворов. Явление адсорбции газов активным углем было использовано Н. Д. Зелинским при создании противогаза для защиты от отравляющих веществ, применявшихся во время первой империалистической войны,—в противогазе пары отравляющих веществ хорошо адсорбировались из тока воздуха активным углем. Разделение веществ на основе их различной адсорбируемости широко используется в настоящее время как в промышленности, так и для аналитических целей. Впервые возможность использования адсорбции смесей для их анализа была открыта М. С. Цветом в 1903 г. в Варшаве, который применил адсорбенты для разделения окрашенных биологически активных веществ и в связи с этим назвал этот метод хроматографическим адсорбционным разделением смесей. В настоящее время хроматографические методы широко используются для анализов сложных смссей и для автоматического регулирования технологических процессов (см. Дополнение). [c.437]

Классические хроматографические методы, которые известны уже в течение нескольких десятилетий,— хроматография на колонке с окисью алюминия (Цвет, 1906 г. Кан, Винтерштейн и Ледерер, 1931 г.), хроматография на бумаге (Мартин и Синг, 1941 г.) — основаны на принципе распределения компонентов смесей между подвижной и неподвижной фазами. Последней при адсорбционной хроматографии является активная поверхность твердого адсорбента, а при распределительной хроматографии — тонкая пленка жидкости, удерживаемая твердым носителем и ограниченно смешивающаяся с подвижной фазой. Разновидность распределительной хроматографии, при которой подвижной фазой является газ, называется газовой хроматографией [134а]. Этот метод пригоден для разделения газов, а также жидких или твердых веществ, которые могут быть превращены в пары без разложения. В зависимости от системы, в которой проводится разделение, различают две принципиальные разновидности газовой хроматографии хроматографию в системе газ — твердое вещество (адсорбционная газовая хроматография) и хроматографию в системе газ — жидкость (газо-жидкостная хроматография). В первом случае разделение происходит за счет адсорбции веществ на активной поверхности твердого адсорбента, во втором — за счет их растворения в тонкой пленке нелетучей жидкости с достаточно большой поверхностью. Практически далеко не всегда можно провести четкую грань между обоими принципами разделения. Так, при хроматографии в системе газ — адсорбент пленка адсорбированного вещества может иметь такие свойства, что на некоторых этапах работы возникают условия для хроматографии в системе газ — жидкость. Вследствие этого происходит дезактивации- некоторых активных центров адсорбента, которую иногда вызывают умышленно [74—76]. С другой стороны, при хроматографии в системе газ — жидкость носитель, на котором закреплена жидкая фаза, может обладать и некоторыми адсорб-цйонными свойствами. Это, как правило, мешает разделению и поэтому нежелательно. [c.487]

Рабочие условия процесса очистки и разделения газов обычно выбираются таким образом, чтобы адсорбционную способность в условиях процесса приблизить к максимальной активности, которая достигается при полном объемном заполнении микропор адсорбатом. В случае, если концентрация пара мала, увеличения адсорбционной способности достигают повышением общего давления в системе или проведением адсорбции ири пониженной температуре. В этом случае в области степеней заполнения адсорбционного объема от 0,.3 до 1,0 приближенный расчет адсорбционной способностп цеолитов возможно провести также по формуле Дубинина — Радушкевича. [c.72]

Во многих важных промышленных процессах разделения газов и паров используется различие в относительной селективности адсорбируемых веществ. Хорошо известным примером такого типа разделения служпт получение воздуха, обогащенного кислородом, путем селективной адсорбции азота на различных цеолитах, в том числе на СаА, СаХ и различных типах морденита. Как уже говорилось ранее, селективная адсорбция азота связана с квадруполь-ным взаимодействием и может изменяться при замене катионов. Используя этот принцип, в сложной адсорбционной системе с тре-мя-четырьмя адсорберами, работакщими при давлениях от 1 до [c.723]

В газоадсорбционной хроматографии (ГАХ) разделение соединений происходит за счет различной адсорбируемости на поверхности адсорбента. Г АХ — один из основных методов газовой хроматографии наряду с газо-жидкостной хроматографией. ГАХ широко используется для разделения газов и паров легкокипящих соединений, структурных изомеров, а также для разделения высококипящих соединений. Адсорбция на плоских поверхностях более чувствительна к геометрической структуре молекул по сравнению с растворением, т.к. в первом случае молекула испытывает одностороннее межмолекулярное взаимодействие с адсорбентом, а во втором она окружена молекулами растворителя со всех сторон. Для ГАХ разработаны однородные неорганические, полимерные и углеродные адсорбенты. Возможности ГАХ значительно расширила разработка различных методов геометрического, адсорбционного, ионообменного и химического модифицирования. Колонки с неорганическими и углеродными адсорбентами не имеют собственного фона, в отличие от колонки с сорбентами на основе жидких фаз. Это обстоятельство позволяет работать на таких колонках и при более высоких температурах в режиме программирования, используя более чувствительные шкалы. [c.279]

У адсорбентов с обгаром 30 % (АПСФ-3) (табл. 10.57) величина равновесной динамической адсорбционной емкости по парам бензола и степень использования слоя выше, чем у промышленных углей. Время защитного действия хлорэтила в газообразном состоянии также выше, чем у промышленных углей. Адсорбенты имеют достаточно высокие значения удельных объемов всех исследуемых газов (табл. 10.58). В интервале температур от 25 до 100 °С на полученных углеродных адсорбентах достигается полное отделение воздуха от СО2, СО, СН4, причем самыми высокими значениями критериев разделения характеризуются смеси воздуха с СО2 и Хе. Являясь функцией селективности адсорбента и кинетики адсорбции, величина критерия разделения К] изменяется в зависимости от степени активирования, и эти изменения носят экстремальный характер. [c.587]

Повышение эффективности хроматографического разделения в значительной мере связано с оптимизированным по различным параметрам колонны приближением к термодинамической селективности. Поэтому весьма важна оптимизация выбора неподвижной фазы (адсорбента, растворителя) и элюента на основе качественной и по возможности количественной связи определяющих селективность констант термодинамического равновесия с характеристиками меукмолекулярного взаимодействия газовых и жидких растворов с адсорбентами. В простейших случаях неспецифического взаимодействия для этого используются молекулярно-статистические выражения удерживаемых объемов (констант адсорбционного равновесия) газов и паров через атом-атомные потенциальные функции взаимодействия атомов молекулы с атомами твердого тела в соответствующих валентных состояниях этих атомов. В статье приводятся результаты молекулярно-статистических расчетов удерживаемых объемов для ряда углеводородов на графитированной термической саже и в цеолитах. Дается оценка энергии специфического молекулярного взаимодействия при адсорбции, в частности энергии водородной связи, и рассматривается качественная связь селективности разделения с соотношением вкладов специфических и неснецифических взаимодействий в общую энергию адсорбции и с температурой. С этой точки зрения рассматриваются возможности использования в хроматографии атомных, молекулярных и ионных кристаллов, гидроксилированных и дегидроксилированных поверхностей окислов, модифицирующих монослоев и полимеров. Рассматриваются также некоторые возможности адсорбционной жидкостной молекулярной хроматографии с использованием соответствующего подбора геометрии и химии поверхности адсорбента, молекулярного поля (состава) элюента и температуры колонны. Приводятся примеры перехода от адсорбционных к ситовым гель-фильтрационным разделениям полимеров па микропористых кремнеземах. [c.33]

Абсорбционный метод основан на извлечении тяжелых углеводородов из газов путем абсорбции поглотительным маслом (см. Абсорбция масляная). Адсорбционный метод разделения газов (периодический и непрерывный) основан на избирательном поглощении углеводородов твердыми сорбентами (обычно активным углем). В периодич. установках сырой газ проходит через фильтры и поступает в адсорберы, заполненные активным углем. Сухой газ отводится в газопровод, а сорбированные углеводороды отгоняются из угля водяным паром, конденсируются и направляются на разделение. Влажный уголь осущается, затем охлаждается воздухом или газом и заново включается в цикл. Обычно установка состоит не менее чем из двух периодически включающихся адсорберов. [c.386]

В органической химии применяют адсорбционную или молекулярную хроматографию, распределительную хроматографию на специальной хроматографической бумаге, на целлюлозном порошке или на колонках носителя, ионообменную хроматографию, газовую и газо-жидкостную хроматографию. Для разделения смесей органических веществ важное значение имеют также адсорбционная хроматография газов и паров, распределительная газовая хроматография, а также хроматополярографический метод анализа. [c.196]

Применение водяного пара в качестве десорбента общеизвестно, однако в хроматографии он был использован впервые Хессе с сотр. И, 2] в качестве составной части смешанного газа-носителя при адсорбционном разделении циклогексана и бензола. [c.76]

Газо-адсорбционный метод этих недостатков не имеет. Основным его недостатком является лишь нелинейность изотерм адсорбции, приводящая к несимметричности пиков. Эта нелинейность связана с геометрической и химической неоднородностью поверхности обычных активных адсорбентов. Особенно резко она проявляется в случае сильно адсорбирующихся молекул. Неоднородность и высокая адсорбционная, а иногда и каталитическая активность обычных адсорбентов ограничивает их применение в газовой хроматографии. Поэтому такие адсорбенты применяются в основном лишь для анализа газообразных веществ, не содержащих активных функциональных групп, изотермы адсорбции которых при используемых в хроматографии концентрациях и температурах близки к линейным. После появления ряда работ 1947—1954 гг., в частности работ Классопа [14], Филлипса [15], Туркельтауба [16], Кремер [17], Янака [18] и Рэя [19], газо-адсорбционный метод хроматографии до начала 60-х годов рассматривался лишь как метод, дополняющий газо-жидкостную хроматографию для разделения газов и паров низкокипящих веществ, так как в этом случае разделительная способность жидких фаз благодаря малой растворимости газов недостаточна [20]. [c.8]

Преимущества газо-адсорбционной хроматографии перед газожидкостной при разделении газов и паров низкокипящих веществ общеизвестны [37] и бесспорны, поэтому нет необходпмостп в их сопоставлении в этой области. Интересно сопоставить газо-адсорбционную хроматографию с газо-жидкостной в ряде других важных случаев. [c.208]

Газоадсорбционную хроматографию (ГАХ) в элюционном варианте используют для разделения газов и паров легкокипя-щих жидкостей, а также для разделения высококипящих твердых веществ, особенно структурных изомеров и изомеров положения. ГАХ применяют и во фронтальном варианте для улавливания вредных примесей из воздуха или для их концентрирования перед элюционным анализом. Селективность и емкость колонн с адсорбентами в ГАХ во многих случаях гораздо выше селективности и емкости колонн тех же размеров с жидкими фазами в ГЖХ. Однако до недавнего времени ГАХ уступала по эффективности ГЖХ. Применение мелких зерен непористых и крупнопористых адсорбентов с близкой и однородной поверхностью в капиллярных заполненных колоннах и получение стабильных адсорбирующих слоев на стенках открытых капиллярных колонн позволило значительно повысить эффективность газоадсорбционных колонн. Все это способствовало увеличению разделяющей способности таких колонн и вместе с высокой термической стабильностью многих адсорбентов привело к расширению области практического применения. При разделении газов адсорбционные колонны с однороднопористыми адсорбентами и с до1Статочно большой удельной поверхностью обладают более высокой емкостью (по сравнению с ГЖХ), а при разделении жидкостей и твердых веществ — более высокой термостойкостью, позволяющей работать при температурах колонн до 500 °С и выше. Это дает возможность использовать предельные чувствительности детекторов при физико-химических исследованиях межмолекулярных взаимодействий адсорбат — адсорбент и в аналитической практике, особенно при анализе микропримесей. [c.10]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология