Синтез медьсодержащего адсорбента с аминогруппой для очистки природного газа от сульфида водорода и исследование его структуры

Synthesis of a copper-containing adsorbent with amino group for purification of natural gas from hydrogen sulphide and investigation of its structure
Цитировать:
Синтез медьсодержащего адсорбента с аминогруппой для очистки природного газа от сульфида водорода и исследование его структуры // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Нуркулов Ф.Н. [и др.]. 2020. 10(79). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10807 (дата обращения: 06.12.2022).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

Состав и структура синтезированного адсорбента исследованы с помощью ИК-спектроскопии, элементного анализа, сканирующего электронного микроскопа. Исследования показали, что полученный медьсодержащий адсорбент можно использовать для удаления серы из нефти и газов.

ABSTRACT

The composition and structure of the synthesized adsorbent were investigated using IR spectroscopy, elemental analysis, and scanning electron microscope. Studies have shown that the resulting copper-containing adsorbent can be used to remove sulfur from oil and gases.

 

Ключевые слова: медьсодержащий адсорбент с аминогруппой, удаление серы, вязкость, нефть и газ.

Keywords: copper-containing adsorbent with amino group, sulfur removal, viscosity, oil and gas.

 

В Республике Узбекистан стабильно растет добыча нефти, газа и газового конденсата, содержащие соединения серы приводящие к коррозии. Добыча, подготовка, транспортировка, хранение и переработка таких углеводородных соединений создают ряд серьезных технологических и экологических проблем. [1, с.4-8].

Присутствие в углеводородном сырье сероводорода, меркаптанов и других агрессивных серосодержащих соединений увеличивает важность процесса глубокой сероочистки нефти и нефтепродуктов.   [2, с. 28-32].

Получен новый адсорбент марки CuAД (содержащий медь и аминогруппы) на основе хлорида меди и мочевины и изучены его свойства. Были изучены оптимальные условия получения адсорбента марки CuAD, то есть температура, время и соотношение компонентов, а также эффективность катализаторов.

Синтез адсорбента марки CuAД методом высокотемпературного нагрева. В специальную емкость из жаропрочной и кислотостойкой нержавеющей стали вместимостью 500 мл добавляли 55,3 г мочевины, 1 г хлорида меди, 0,5 г оксида цинка, 2,5 г оксида алюминия и в качестве катализатора борную кислоту (в количестве по отношению к общей массе 0,1%) и перемешивали до однородности. Реакцию проводили в печи до 200°C в течении 1 часа. Затем его нагревали до 250 ° C в течение 30 минут и до 300°C в течение 45 минут. Полученную порошковую смесь охладили до 50°C и растворили в 85% серной кислоте. В растворенный продукт добавили горячую воду для растворения первичных и промежуточных продуктов, которые не вступили в реакцию, а адсорбент CuAД выпадает в осадок. Осажденный адсорбент CuAД фильтровали на воронке Бюхнера и несколько раз промывали дистиллированной водой. Промытый продукт сушили в печи при 50°C. Выход продукта составил 85%.

 

  

Рисунок 1. Влияние температуры на выход продукта при синтезе адсорбента CuAДна основе солей меди

 

Чрезмерное повышение температуры и длительности синтеза приводит к значительному снижению выхода образующегося адсорбента.

Синтез адсорбента проводили при 200, 250 и 300°C. Как показано на рисунке 1, в процессе синтеза адсорбента марки CuAD до температуры 300°C, продольжительностью в два часа выход реакции составил 85%, при дальнейшем проведении процесса то есть через 30 минут выход упал до 80%.

 

Рисунок 2. ИК-спектр адсорбента марки CuAД

 

В ИК-спектре адсорбента марки CuAД линии поглощения валентных колебаний ароматического кольца наблюдались при 1460-1610 см-1. Линии поглощения С-О группы составляют 1280 см-1, а в областях поглощения 450–650 см-1 наблюдалась сложная система металлической Cu с азотом и кислородом. Присутствие вторичного N-H группы наблюдалось в области поглощения 3350–3300 см–1. Неравномерные деформационные колебания группы S-N наблюдались в диапазоне 1000-650 см-1. Обнаружено, что в области поглощения 2000–1600 см-1 имеется группа слабых линий (составных частот), количество и положение всех ароматических соединений, которые определяются типом замены бензольного кольца.

Аналитическая емкость микроскопа составляет 1 нм, чувствительность детектора INCA Energy составляет 133 эВ/10 мм2, что позволяет анализировать элементы от бериллия до плутония. Микроанализ химических элементов пигментов проводился в приборе СЭМ под высоким вакуумом и изучался в областях с ускоряющим напряжением 20 кэВ и током 1 нА. В этом анализе изображения электронного сканера были получены с ускорением 30 кэВ, увеличением в 200 и 500  раз, а также с 0,66 и 1,663 мкм видимого поля.

 

Рисунок 3. Изображение адсорбента марки CuАД на сканирующем электронном микроскопе (увеличение 500 раз).

 

Рисунок 4. Элементный анализ адсорбента марки CuAД

 

Изучение состава и структуры порошкообразных адсорбентов, синтезированных с использованием мочевины и солей меди с помощью СЭМ дает информацию о степени реакционной способности исходных материалов и пористости объектов и их распределении, что позволяет оценить важные параметры, такие как их морфология, дисперсность. Одновременно можно наблюдать небольшие объекты с одинаковыми и резко отличающимися агломератами, радиусы образования которых от 10 нм до 1 мкм. В то же время можно будет наблюдать и изучать содержание и структуру на разных технологических этапах.

 

Список литературы:

  1. Современные жидкофазные методы очистки газового сырья / А.Ю. Копылов и др. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. – 2010. – Т. 53. – Вып. 9. – С. 4-8.
  2. Булкатов А.Н. Углубленная переработка газового углеводородного сырья // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2008. – № 9. – С. 28-32.
Информация об авторах

д-р техн. наук,Ташкентский научно-исследовательский институт химической технологии, Республика Узбекистан, Ташкентская обл., Зангиотинский р-н, п/о Ибрат

Doctor of Technical Science, Doctor Technical Science, Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent Region, Zangiotinsky District, Ibrat

PhD., старший научный сотрудник, Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии, Узбекистан, г. Ташкент

PhD., Senior Researcher, Tashkent Research Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent

доцент, Каршинский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Карши

Doktorant, Karshi State University, Republic of Uzbekistan, Karshi

д-р хим. наук, академик АН РУз, директор Ташкентского научно-исследовательского химико-технологического института, Республика Узбекистан, п/о Ибрат

D. Sc., Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Director of Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, the Republic of Uzbekistan, Ibrat

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top