СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАГЕЛЯ

Изобретение относится к способу получения силикагеля, применяемого в качестве адсорбента для осушки воздуха и других газов или паров, и может быть использовано для осушки природных и попутных нефтяных газов, подаваемых на транспортировку в систему подводных газопроводов, до точки росы с одновременным извлечением бензинсодержащих компонентов.

Одним из первых и остающимся основным на сегодняшний день способом промышленного производства технического силикагеля является полимеризация кремниевой кислоты [Vail J.G. Soluble Silicates (ACS Monograph Series), Reinhold, New York, 1952, vol. 1, p. 158; vol. 2, p. 549].Традиционный силикагель не позволяет производить одновременно глубокую осушку и извлечение бензинсодержащих компонентов.

Известен способ получения силикагеля, включающий смешение растворов жидкого стекла и серной кислоты, застудневание полученного золя с образованием геля, его подсушку, промывку и сушку, причем подсушку ведут при температуре 115-125° в течение 1,5-2,5 часа, а промывку ведут водой (А.С. №874621, МПК C01B 33/16, опубл. 23.10.81).

Недостатки способа следующие: формование силикагеля происходит не в шарики, а в большую массу неправильной формы, что ведет к уменьшению плотности загрузки и, соответственно, к ухудшению осушки. Кроме того, гель имеет низкую механическую прочность в условиях регенерации, что приводит к разрушению силикагеля, соответственно, уменьшается срок его эксплуатации.

Известен способ получения силикагеля (ГОСТ 3956-76), включающий взаимодействие раствора силиката натрия с серной кислотой или сернокислым алюминием с получением золя, переходящего в гель, последующую промывку и сушку образовавшегося продукта. Полученный силикагель позволяет производить осушку воздуха и других газов или паров до точки росы (-40°C). Способ принят за прототип.

Недостатки прототипа: низкие насыпной вес и механическая прочность полученного силикагеля, что ведет к уменьшению загрузки в реактор, так как на единицу объема приходится меньшее количество активного вещества; кроме того, силикагель имеет низкую механическую прочность при регенерации при температуре больше 200°C, что приводит к его преждевременному разрушению в процессе цикла адсорбция-десорбция, а также низкие динамическую адсорбционную емкость по парам N-гептана и динамическую емкость по парам воды, что приводит к повышенной точке росы осушаемого газа и повышенному содержанию в нем жидких фракций бензинсодержащих компонентов.

Задачей изобретения является разработка способа получения технического силикагеля с высокими адсорбционными характеристиками по углеводородам и высокими техническими характеристиками механической прочности, обеспечивающего осушку природных и попутных нефтяных газов до точки росы (-60°C) с одновременным извлечением бензинсодержащих компонентов.

Технический результат - увеличение глубины осушки газа и эффективное извлечение бензинсодержащих компонентов за счет высоких адсорбционных характеристик получаемого силикагеля, сохранение фракционного состава силикагеля в течение всего срока эксплуатации.

Задача решается, а технический результат достигается способом получения силикагеля, включающим смешение раствора силиката натрия с раствором сернокислого алюминия с получением золя, переходящего в гель, последующую промывку и сушку образовавшегося продукта. В отличие от прототипа смешение растворов осуществляют при температуре не более 10°C при молярной концентрации силиката натрия 1,7-2,0 моль/дм³ и молярной концентрации сернокислого алюминия 0,45-0,48 моль/дм³ в соотношениях, обеспечивающих химический состав получаемого силикагеля по SiO₂ - 96,0-97,0 масс. %, по Al₂O₃ - 3,0-4,0 масс. %, после чего образовавшийся в результате смешения растворов золь формуют в шарики силикагеля посредством капельной подачи золя в минеральное масло, а сформованные шарики выдерживают не более 16 часов в циркулирующем потоке раствора сульфата натрия, после чего осуществляют их последовательную промывку сначала серной кислотой, потом химически очищенной водой или паровым конденсатом при температуре не выше 18°C, а сушку осуществляют с последовательным повышением температуры от 70°C до 180°C не менее 4 часов, причем после сушки силикагель прокаливают при температуре 360-400°C без доступа водяного пара.

Согласно изобретению прокалку проводят бесконтактным способом во вращающейся электрической или шахтной газовой печи; прокалку проводят во вращающейся или конвейерной печи в атмосфере азота в течение 4 часов, причем шарики силикагеля нагревают, постепенно поднимая температуру до 400°C.

Способ осуществляют следующим образом. Смешивают растворы силиката натрия и сернокислого алюминия при температуре не более 10°C при молярной концентрации силиката натрия 1,7-2,0 моль/дм³ и молярной концентрации сернокислого алюминия 0,45-0,48 моль/дм³ в соотношениях, обеспечивающих химический состав получаемого силикагеля по SiO₂ - 96,0-97,0 масс. %, а по Al₂O₃ - 3,0-4,0 масс. %. После чего образовавшийся в результате смешения растворов золь формуют в шарики силикагеля посредством капельной подачи золя в минеральное масло, а сформованные шарики выдерживают не более 16 часов в циркулирующем потоке раствора сульфата натрия, затем осуществляют их последовательную промывку сначала серной кислотой, потом химически очищенной водой или паровым конденсатом при температуре не выше 18°C, а сушку осуществляют с последовательным повышением температуры от 70°C до 180°C не менее 4 часов, причем после сушки силикагель прокаливают при температуре 360-400°C без доступа водяного пара.

Пример конкретного осуществления способа.

Готовят раствор жидкого стекла (силиката натрия). Концентрированный раствор жидкого стекла разбавляют паровым конденсатом или химически очищенной водой (ХОВ) до заданных концентраций: концентрация разбавленного раствора в пределах 1,7-2.0 моль/дм³, силикатный модуль в пределах 2,9-2,92 моль/дм³. Затем готовят раствор сернокислого алюминия. Для этого концентрированный раствор сернокислого алюминия разбавляют до заданной концентрации в пределах 0,45-0,48 моль/дм³, при этом содержание свободной серной кислоты должно быть в пределах 90-93 г/дм³.

Далее осуществляют формование. Предварительно охлажденные до температуры 1-3°C растворы жидкого стекла (1 поток) и сернокислого алюминия (2 поток) смешивают и подают на распределительный конус формовочной колонны, откуда капли золя стекают в минеральное масло, образуя шарики гидрогеля.

Процесс формования проводится при следующих параметрах технологического режима:

После этого проводят активацию силикагеля. Для этого осуществляют термическую обработку сульфатом натрия не более 16 часов. Процесс термообработки проводят при следующих параметрах технологического режима:

Затем проводят активацию геля раствором серной кислоты.

Процесс активации раствором серной кислоты проводится при следующих параметрах технологического режима:

Промывка раствором серной кислоты.

Процесс промывки раствором серной кислоты проводят при следующих параметрах технологического режима:

Промывка паровым конденсатом или ХОВ. Процесс промывки паровым конденсатом или ХОВ проводят при следующих параметрах технологического режима:

После промывки осуществляют сушку силикагеля. Сушка силикагеля проводится в ленточных сушилках паровоздушной смесью с последовательным поднятием температуры по зонам с 70°C до 180°C не менее 4 часов.

Затем производят прокалку силикагеля. Прокалку производят при температуре не менее 360°C и не более 400°C без доступа к продукту водяных паров. Прокалка силикагеля производится для достижения им заданных механических показателей и устранения его «усадки» в реакторе при регенерации. Данная технологическая операция может проводиться двумя способами:

- прокалка бесконтактным способом во вращающейся электрической или шахтной газовой печи;

- прокалка во вращающейся или конвейерной печи в атмосфере азота в течение 4 часов.

Заявляемый способ позволяет получить силикагель со следующими характеристиками:

- динамическая адсорбционная емкость по парам

- механическая прочность на истирание, мас. %/мин, не более:

Таким образом, заявляемый способ позволяет получить технический силикагель с высокими адсорбционными характеристиками по углеводородам и высокими техническими характеристиками механической прочности, обеспечивающий осушку природных и попутных нефтяных газов до точки росы (-60°C) с одновременным извлечением бензинсодержащих компонентов.