Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения адсорбционной емкости адсорбента по карбонилсульфиду

Изобретение относится к способам определения адсорбционной емкости адсорбентов, используемых для очистки углеводородов от карбонилсульфида, и может использоваться в нефтехимической и химической промышленности.

Известен способ определения поглотительной емкости адсорбентов по отношению к парам воды, заключающийся в насыщении адсорбента водой путем погружения мелкодисперсного адсорбента в раствор, перемешивание, выдержку его до достижения равновесия в растворе, отличающийся тем, что раствор берут с заданными значениями рН и после достижения равновесия в растворе измеряют соответствующие измененные значения рН раствора, строят график зависимости ΔрН от рН, определяют по нему рН изоэлектрического состояния и при значении рН изоэлектрического состояния меньше 6 делают вывод об удовлетворительной поглотительной емкости сорбента по отношению к парам воды, улучшающейся с уменьшением значения рН изоэлектрического состояния [Патент РФ 95101404].

Данный метод косвенно определяет адсорбционную емкость, что позволяет лишь проводить сравнение различных адсорбентов. Однако этот способ не позволяет определить конкретное значение адсорбционной емкости, необходимое для оценки возможной длительности пробега и необходимого объема загрузки адсорбента в аппараты.

Известен способ определения адсорбционной емкости адсорбента по парам йода, заключающийся в насыщении адсорбента йодом путем помещения в эксикатор бюксов с навесками адсорбентов, в который подведены две трубки от окружающего воздуха и трубки от стеклянной ампулы с кристаллами йода, помещенной в термостат заполненный водой. За счет задания определенной температуры воды можно задать определенное давление паров йода и соответственно определенную концентрацию йода. В ходе эксперимента происходит насыщение адсорбента йодом. Для учета изменения веса адсорбента, связанного с изменением парциального давления паров воды в воздухе, использовался второй аналогичный эксикатор стенда. В него помещались бюксы с такими же адсорбентами, как и в первом эксикаторе. Однако в этот эксикатор подводился только воздух из помещения, а пары йода не подводились. Одновременно с взвешиваниями образцов из первого эксикатора, проводились взвешивания образцов из второго. По результатам измерений определялось относительное измерение массы адсорбентов - количество поглощенного йода и влаги на массу адсорбента. По разности относительного изменения массы адсорбента стенда с йодом и без йода определяли адсорбционную емкость адсорбентов [В.Г. Колобродов, А.А. Саньков, Л.В. Карнацевич и др. Адсорбция паров йода некоторыми адсорбентами / Вопросы атомной науки и техники. - 2003. - №6. - 114-119 с.].

Недостатком способа является необходимость постоянного замера привеса адсорбента в бюксах для определения момента его насыщения. Это приводит к увеличению времени эксперимента и ухудшению точности результатов из-за насыщения адсорбентов влагой во время взвешиваний. Кроме того, в ходе насыщения адсорбента парами йода, происходит насыщение адсорбента парами воды с атмосферного воздуха, что увеличивает погрешность измерения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение способа и увеличение точности определение адсорбционной емкости адсорбентов по парам карбонилсульфида.

Поставленная задача заявляемого изобретения достигается тем, что навеску адсорбента помещают в поглотитель Зайцева, сифон поглотительного прибора подсоединяют к пробоотборнику с углеводородным газом, содержащим карбонилсульфид. На входе в поглотитель устанавливают трубку, заполненную ватой, пропитанной ацетатом свинца, для удерживания мешающего определению сероводорода. Выходную трубку поглотителя Зайцева подсоединяют в другой поглотительный прибор, содержащий известный объем этилендиамина. В ходе пропускания углеводородного газа через поглотитель Зайцева происходит поглощение карбонилсульфида адсорбентом, поэтому на выходе из поглотителя углеводородный газ идет без карбонилсулфида. По мере насыщения адсорбента происходит появление карбонилсульфида во втором поглотителе с этилендиамином, что приводит к окрашиванию раствора в слабо-розовый цвет в результате реакции карбонилсульфида с этилендиамином с образованием тиокарбамата, после чего эксперимент прекращают. Аналогичным образом проводят контрольный эксперимент с пропусканием углеводородного газа, содержащего карбонилсульфид через раствор этилендиамина минуя поглотитель Зайцева с адсорбентом для определения количества карбонилсульфида в исходном углеводородном газе. Полученные окрашенные в слабо-розовый цвет два раствора нагревают, что приводит к разложению тиокарбамата с выделением сероводорода, который титруют раствором ацетата ртути в присутствии дитизона до изменения окраски раствора в вишнево-красную. По разнице результатов титрования и объему пропущенного углеводородного газа контрольного и рабочего эксперимента определяют массу поглощенного адсорбентом карбонилсульфида. Отношение массы поглощенного карбонилсульфида к массе навески адсорбента является адсорбционной емкостью адсорбента по парам карбонилсульфида

где V - объем пропущенного углеводородного газа; ρ - плотность углеводородного газа; m - масса навески адсорбента; ω, ω' - массовая доля карбонилсульфида в исходном углеводородном газе и в углеводородном газе после пропускание через стеклянный контейнер с адсорбентом.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения является то, что насыщение адсорбента карбонилсульфидом происходит в потоке углеводородного газа, а определение количества адсорбированного карбонилсульфида осуществляется путем улавливания его паров после адсорбента раствором этилендиамина с дальнейшим титрованием и улавливанием паров карбонилсульфида в исходном углеводородном газе раствором этилендиамина с дальнейшим титрованием и вычислением массы адсорбированного карбонилсульфида по разности его количества в исходном углеводородном газе и в пропущенном через адсорбент углеводородом газе. Адсорбционная емкость вычисляется как отношение массы адсорбированного карбонилсульфида к массе адсорбента. Т.е. в заявляемом способе определения адсорбционной емкости адсорбента отсутствует необходимость в замере массы адсорбента, что сокращает время проведения эксперимента, улучшает точность результатов, т.к. исключается насыщение адсорбента влагой во время взвешиваний.

Данное изобретение иллюстрируют следующие примеры конкретного выполнения.

Пример 1. В поглотитель Зайцева загружают навеску активной окиси алюминия массой 27,14 гр. Сифон поглотителя подсоединяют через трубку, заполненной ватой, пропитанной ацетатом свинца, к трубке с углеводородным газом, в качестве которого используется пропан-пропиленовая фракция каталитического крекинга. Пропан-пропиленовую фракцию пропускают через поглотитель с активной окисью алюминия с расходом 0,25 л/мин. После поглотителя Зайцева пропан-пропиленовая фракция направляется в поглотительный прибор, заполненный 15 мл этилендиамина и 12 мл воды. После пропускания 354 л пропан-пропиленовой фракции в растворе этилендиамина появляется слабо-розовый окрас. В полученный раствор этилендиамина добавляют 0,2 мл раствора дитизона с концентрацией 0,1 мас. % и нагревают до 85°С в водяной бане и термостатируют при этой температуре в течение 5 минут. Выделившийся сероводород в растворе этилендиамина титруют раствором ацетата ртути с молярной концентрацией 0,001 моль/л до изменения окраски поглотительного раствора в вишнево-красную. По результатам титрования рассчитывают концентрацию карбонилсульфида в пропан-пропиленовой фракции, не поглощенного адсорбентом в стеклянном контейнере. Аналогичным образом проводят контрольный эксперимент без пропускания пропан-пропиленовой фракции через активную окись алюминия для определения концентрации карбонилсульфида в исходной пропан-пропиленовой фракции. По результатам контрольного и рабочего эксперимента определяют адсорбционную емкость активной окиси алюминия

Пример 2. В поглотитель Зайцева загружают навеску цеолита NaX массой 27,60 гр. Сифон поглотителя подсоединяют через трубку, заполненной ватой, пропитанной ацетатом свинца, к линии углеводородного газа - пропановой фракции и пропускают через поглотитель с цеолитом NaX с расходом 0,25 л/мин. После поглотителя Зайцева пропан-пропиленовая фракция направляется в поглотительный прибор, заполненный 15 мл этилендиамина и 12 мл воды. После пропускания 53 л пропановой фракции в растворе этилендиамина появляется слабо-розовый окрас. Далее эксперимент проводят аналогично примеру 1. По результатам контрольного и рабочего эксперимента определяют адсорбционную емкость цеолита NaX

Таким образом, использование изобретения позволяет определить адсорбционную емкость адсорбентов по карбонилсульфиду без необходимости взвешивания образцов адсорбента для определения массы поглощенного карбонилсульфида, что значительно снижает время эксперимента и увеличивает точность результатов в связи исключения возможности насыщения адсорбента атмосферной влагой.