Библиографическое описание:

Хужакулов А. Ф. Контактная очистка парафина адсорбентами в сочетании с ультразвуковым воздействием // Молодой ученый. — 2012. — №12. — С. 114-115.

Известно, что интенсивная ультразвуковая волна, проходя через жидкость (например, расплавленный парафин), последовательно образует области сжатия и разряжения. На отдельных участках возникают газовые и паронаполненные и пустые полости, размеры которых колеблются от субмикроскопических до значительных, а время их существования – от короткого до сравнительно длительного. Это явление, называемое кавитацией, возникает под действием ультра звуковых волн с частотой 5-24 кГц. Сегодня эффект кавитации в жидкостях используют при получении стойких эмульсий, коллоидных суспензий, дисперсии частиц и др.[1, 2].

Действие кавитации обнаружено давно, но механизм его до настоящего времени окончательно не изучен. По мнению Кука [3], кавитационный эффект – это следствие ударов жидкости о поверхность твердого тела, но как именно это происходит, им не раскрывается. Доказано [4], что значительные давление возникают не только при ударе жидкости, но и при сокращении кавитационного пузырька на некотором расстоянии от поверхности твердого тела. Следовательно, эффект кавитации – это сложный физический процесс, изменяющий гидродинамическое состояние по всему объему жидкости и массообменные явления.

В настоящее время интенсивно развивается производство ультразвуковых генераторов различной мощности для использования при адсорбционной очистке парафинов на нефтеперерабатывающих заводах. В связи сказанным нами проведено экспериментальное исследование влияния ультразвукового воздействия на показатели очистки парафинов адсорбентами. В качестве последних использовали смесь (1:1) термически активированной опоки с кислотноактивированным карбонатным палыгорскитом в количестве 5% от общей массы очищаемого парафина.

Кавитацию в расплавленном парафине осуществляется с помощью ультразвуковой магнитострикционной установки на базе генератора УЗГ-10М, которая имеет следующие характеристики: потребляемая мощность- 18 кВт, пределы регулирования частоты – от 20 до 24 кГц. Использовали магнитострикционные преобразователи (излучатели) марки ПМС-6. Ультразвук, получаемый при помощи генератора (УЗГ-10М), передавали излучателям, вмонтированным в адсорбер, где образовывались стоячие ультразвуковые волны вдоль движения расплавленного парафина. При этом смесь адсорбента с парафином дополнительно перемешивали мешалкой с оборотом двигателя 150 об/мин. Продолжительность озвучивания расплавленного парафина в адсорбере менялась от 100 до 180с.

Опыты проводили при ультразвуковых частотах 20,22 и 24 кГц. По их окончании очищенные парафины анализировали согласно стандартам (табл.1).

Зависимость качества очищенных парафинов от ультразвуковой частоты воздействия

Частота ультразвука,

кГц

Цвет,

усл.

ед.

Температура

плавления,

0С

Содержание, %

Масел

серы

ароматических

углеводородов

Без ультразвука

(контроль)

7,0

55,2

1,49

0,15

1,2

20

6,0

56,0

1,21

0,10

0,9

22

5,0

56,8

0,93

0,06

0,7

24

5,0

57,2

0,90

0,05

0,6

Видно, что эффект кавитации значительно повысил качество очистки парафина по сравнению с безультразвуковым воздействием. Так, при использовании ультразвука с частотой 20 кГц цвет парафина снижается на 1 усл. ед., а при 22 и 24 кГц – на 2. При этом содержание остаточного минерального масла в парафине уменьшается с 1,49 до 0,9 %, серы- с 0,15 до 0,05%, ароматических углеводородов с 1,2 до 0,6%, температура плавления парафина повышается с 55,2 до 57,1 0С.

Увеличение частоты ультразвука выше 22 кГц (до 24 кГц) практически мало влияет на физико-химические показатели очищаемых парафинов, что указывает на целесообразность проведения данного процесса при 20-24 кГц, но не более.

Температура процесса очистки парафинов считается одним из важных параметров, влияющих на эффект кавитации при ультразвуковом излучении. Нами исследовано ее влияние в сочетании с ультразвуковым воздействием на качество очистки парафинов. При этом условия опытов оставались прежними, лишь с изменением температуры в пределах 70- 110 0С (табл.2).

Зависимость качественных показателей очищенных парафинов от температуры и ультразвукового воздействия

Температура,

0С

Температура

плавления, 0С

Цвет

усл.ед.

Содержание, % общей массы

Масел

серы

ароматических

углеводородов

Без ультразвукового воздействия

70

54,8

8,0

1,53

0,17

1,29

90

55,2

7,0

1,49

0,15

1,21

110

55,6

7,0

1,46

0,14

1,18

С ультразвуковым воздействием частотой 22кГц

70

56,0

6,0

1,05

0,08

0,79

90

56,8

5,0

0,93

0,06

0,71

110

57,1

5,0

0,90

0,05

0,67


Как видно, повышение температуры процесса очистки парафина с 70 до 110 0С по сравнению с ультразвуковым воздействием мало влияет на физико-химические показатели. Анализ представленных данных показывает, что повышение температуры с 90 до 110 0С как с ультразвуковым воздействием частотой 22 кГц, так и без него (контроль) практически незначительно меняет качественные показатели получаемых парафинов. Это подтверждает целесообразность ограничения температуры данного процесса в пределах 90-100 0С.

Механизм воздействия ультразвуковых колебаний на используемые адсорбенты можно объяснить проникновением, т.е. сорбцией колеблющихся пузырьков (сорбатов) в поры и зазоры твердых частиц. «Звуковой ветер» вызывает интенсивное перемещение адсорбентов, что повышает их сорбционную активность.

Как видно из данных табл.1 и 2, для повышения эффективности адсорбционной очистки парафина необходимо подбирать оптимальные значения температуры, ультразвуковые колебания в пределах 20-24 кГц.

Таким образом, результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать ультразвуковое излучение для интенсификации процесса контактной очистки парафинов и повышения их качества.


Литература:
  1. Агронат Б.А. Ультразвуковая технология. М.: Металлургия, 1974. 215с.

  2. Майер В.В. Простые опыты с ультразвуком. М.: Наука, 1978. 160с.

  3. Клубович В.В. Ультразвук в технологии. М.: Знание, 1977. 64с.

  4. ГОСТ 23683- 89. Парафины нефтяные твердые. М.: Стандарт, 1989. 8с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle