Способ осушки воздуха и нефтяных газов

 

Изобретение относится к осушке воздуха и нефтяных газов, которое может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности. Способ осушки воздуха и нефтяных газов, включающий пропускание влажного воздуха или нефтяного газа через природный прокаленный адсорбент. В качестве природного адсорбента используют кремнистую цеолитсодержащую породу смешанного минерального состава месторождений Республики Татарстан, содержащую, мас.%: опал-кристобалит 40-70, цеолит 9-25, кальцит 10-25, глинистая составляющая 4-15, песчано-алевритовый материал - остальное, с содержанием СаО 8,0-16,0, мас.%, объемом пор (0,15-0,27)·10^-3 м³/кг и средним диаметром пор по бензолу 5,0-9,0 нм. Данное изобретение позволяет повысить степень и глубину осушки воздуха и нефтяного газа. 1 табл.

Изобретение относится к осушке воздуха и газов и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен способ очистки нефтяных газов и воздуха природными опоками, обеспечивающими глубину осушки газов и воздуха до "точки росы" -40...-45^oC, и имеющими динамическую влагоемкость до 4,5% (Сырьевая база кремнистых пород СССР и их использование в народном хозяйстве. ВИМС. М., 1976, с. 66 - 69) Недостатком известного способа является низкое значение динамической влагоемкости и высокая "точка росы".

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ осушки нефтяных газов и воздуха прокаленными опоками с размером фракции /4,0 - 6,0/·10^-3 м. (Проблемы геологии твердых полезных ископаемых Поволжского района. Из-во Казанского Университета, 1994, с. 68 - 76) Недостатками известного способа является низкое значение динамической влагоемкости и высокая "точка росы".

Задачей изобретения является осушка нефтяных газов и воздуха с использованием новых адсорбентов - кремнистых цеолитсодержащих пород смешанного минерального состава месторождений Республики Татарстан.

Техническим результатом изобретения является повышение динамической влагоемкости и снижение "точки росы" осушенного газа или воздуха, а также расширение сырьевой базы адсорбционного сырья.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе осушки воздуха и нефтяных газов, включающем пропускание влажного воздуха или нефтяного газа через природный прокаленный адсорбент, согласно изобретению в качестве природного адсорбента используют кремнистую цеолитсодержащую породу смешанного минерального состава месторождений Республики Татарстан, содержащую в мас.%: опал-кристобалит 40 - 70, цеолит 9 - 25, кальцит 10 - 25, глинистую составляющую 4 - 15, песчано-олевритовый материал - остальное, с содержанием CaO 8 - 16 мас.%, объем пор (0,15 - 0,27)·10^-3 м³/кг и среднем диаметре пор по бензолу 5,0 - 9,0 ни.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ осушки воздуха и нефтяных газов отличается от известного использованием нового природного адсорбента - кремнистой цеолитсодержащей породы смешанного минерального состава, содержащей в своем составе три разных вида адсорбционных минералов, а именно, мас.%: опал-кристобалит 40 - 70, цеолит 9 - 25, глинистую составляющую 4 - 15, при общем содержании CaO 8 - 16 мас.%. Тогда как в известном способе осушки воздуха и нефтяных газов используется опока, адсорбционная активность которой характеризуется опал-кристобалитом, содержание которого в сорбенте составляет не менее 60 мас.% и глинистыми минералами от 10 до 35 мас.%, содержание CaO составляет 0,2 - 1,2 мас.%.

По данным рентгенофазового количественного анализа в составе кремнистой цеолитсодержащей породы смешанного минерального состава цеолит состоит из гейландит-клиноптилолита. При нагреве до 250 - 300^oC гейландит переходит в новые фазы "I" и "B", отличающиеся от исходной формы "A" меньшими размерами элементарной ячейки S₀/17,5 - 18,0 ; для "A"; 17,5 - 17,7 для "I" и 16,5 - 16,7 для "B"/, что сказывается на структурных особенностях: на уменьшении объема пор и среднего диаметра пор по бензолу. Так, кремнистые цеолитсодержащие породы смешанного минерального состава характеризуются меньшими значениями объема пор (0,15 - 0,27)·10^-3 м³/кг и диаметра пор 5,0 - 9, нм по бензолу, что положительно сказывается на адсорбционных свойствах по парам воды по сравнению с известными опоками, объем пор которых соответственно составляет (0,20 - 0,35)·10^-3 м³/кг и диаметр пор 7,0 - 14,4 нм.

Также положительное влияние на структуру /меньшие значения объема пор и диаметра пор/ оказывает и высокое содержание в кремнистых цеолитсодержащих породах смешанного минерального состава содержание CaO 8,0 - 16,0 мас.%, тогда как в опоках содержание CaO составляет 0,2 - 1,2 мас.%.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку для уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Выполнение предложенного способа иллюстрируется следующим примером.

Примеры осуществления способа Пример 1 /прототип/. В качестве сорбента используют прокаленную при температуре 250 - 300^oC в течение 2-х часов опоку с размером фракции /4,0 - 6,0/·10^-3 м. Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 2. Испытания проводят по ТУ 38.10281-88. Природную кремнистую цеолитсодержащую породу смешанного минерального состава месторождений Республики Татарстан фракции /4,0 - 6,0/·10^-3 м, химического состава, мас.%: SiO₂ 60 - 80; Al₂O₃ 2,5 - 5,0; TiO₂ 0,10 - 0,25; Fe₂O₃ 1,0 - 1,7; Mn < 0,2; CaO 8,0 - 16,0; MgO 0,7 - 1,5; Na₂O < 0,20; K₂O 0,6 - 1,2; P₂O₅ 0,03 - 0,08, загружают, уплотняя, в предварительно взвешенные с резиновыми пробками колонки-адсорберы, помещают в трубчатую печь и нагревают до температуры 250 - 300^oC со скоростью подъема температуры 50^oC и выдерживают 2 часа. Прокаленные адсорберы с породой герметично закрывают резиновыми пробками, охлаждают до комнатной температуры, взвешивают.

К вертикально закрепленному адсорберу сверху подсоединяют источник влажного воздуха, а снизу на выходе из адсорбера воздух делят на два потока: большой /≈ 5 л/час/ сбрасывают в атмосферу, меньший /≈ 1 л/час/ подают в колбу прибора измерения "точки росы" воздуха или нефтяных газов. "Точку росы" измеряют несколько раз, при ее снижении продувку прекращают, колонку-адсорбер закрывают пробками, взвешивают и рассчитывают динамическую влагоемкость по ТУ 38.10281-88.

В таблице представлены сравнительные данные по осушке нефтяных газов и воздуха опоками и кремнистой цеолитсодержащей породой смешенного минерального состава. Как видно из приведенных в таблице данных по сравнению с прототипом динамическая влагоемкость повышается в 1,25 раза /от 4,0 - 4,9% до 5,0 - 5,3%/, а значение "точки росы" снижается на 3 - 10^oC /от -52 ... -62^oC до -62 ...-65^oC.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа следующей совокупности условий: - средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности; - для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанного в заявке примера осуществления способа.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Использование заявленного изобретения позволит: - повысить степень и глубину осушки воздуха и нефтяного газа; - расширить ассортимент минерального сырья за счет использования нового местного сырья - кремнистой цеолитсодержащей породы смешанного минерального состава.

Формула изобретения

Способ осушки воздуха и нефтяных газов, включающий пропускание влажного воздуха или нефтяного газа через природный прокаленный адсорбент, отличающийся тем, что в качестве природного адсорбента используют кремнистую цеолитсодержащую породу смешанного минерального состава месторождений Республики Татарстан, содержащую, мас.%: Опал-кристобалит - 40 - 70
Цеолит - 9 - 25
Кальцит - 10 - 25
Глинистая составляющая - 4 - 15
Песчано-алевритовый материал - Остальное
с содержанием CaO 8,0 - 16,0 мас.%, объемом пор (0,15 - 0,27) · 10^-3 м³/кг и средним диаметром пор по бензолу 5,0 - 9,0 нм.

РИСУНКИ

Рисунок 1