СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОЧИСТКИ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

1

• Авторы
• Файлы

Диденко В.Г. Котов А.В. Салех И.Ш. Статья в формате PDF 131 KB

Растущий спрос на природный газ как наиболее эффективный вид топлива для нужд теплоснабжения и теплоэнергетики делает актуальной задачу повышения его товарного производства. В тоже время, ужесточение требований к составу выбросов теплогенерирующих источников ограничивает возможности расширения сырьевой базы углеводородных газов за счет сероводородосодержащих газовых месторождений, попутных и хвостовых газов нефтедобычи и нефтепереработки. Проблему усложняет сложившаяся пpaктика экологически опасного сжигания таких газов на факелах.

Одновременно, малосернистые (товарные) горючие газы часто без предварительной очистки используются в установках теплоснабжения и теплоэнергетики с нейтрализацией продуктов сгорания традиционными методами (в основном хемосорбциоными) и последующим дожиганием их кислых составляющих. Это приводит к существенному загрязнению окружающей среды.

Для очистки серосодержащих углеводородных газов в мировой пpaктике применяется более 20 способов. Анализ технологических особенностей их реализации показывает, что известные способы экономически малоэффективны для очистки попутных и малосернистых газов. Тем самым, необходимо изыскание и разработка новых технологий их очистки от сернистых примесей.

В настоящее время предпочтение отдается окислительным способам, позволяющим одновременно проводить очистку газа и конверсию сероводорода в элементарную серу. При этом в качестве реагентов окислителей применяются соединения переходных металлов (V, As, Cr, Fe). Наибольшее применение находит трехвалентный гидроксид железа, поскольку является самым доступных сорбентом. Исследование нейтрализующих свойств этих сорбентов к сероводороду показали, что эффективность процессов его окисления дисперсным гидроксидом железа повышается в кислотной среде с ростом кислотности раствора, т.е. отвечает области существование в водных растворах молекулярного сероводорода. Для гидроксида железа, наиболее высокая эффективность к сероводороду достигается при нейтральных слабощелочных значениях рН среды (от 6 до 9 ед), т.е. в области существования в водных растворах гидросульфид-ионов.

Исследование возможности повышения нейтрализующей эффективности дисперсного гидроксида железа к сероводороду, в зависимости от способов получения показали, что наиболее активная его форма может быть получена при взаимодействии разбавленных растворов FeCl с суспензией гидроксида магния Mg(OH).

В мировой пpaктике для улучшения нейтрализующей и реакционной способностей таких сорбентов в качестве катализаторов применяются в основном хлориды щелочных и щелочноземельных металлов (MgCl, ZnCl). Исследования их каталитических свойств и катализатора на основе природного Волгоградского бишофита показали, что последний на 10-15% эффективнее известных катализаторов. Еще более важным результатом является выявленный рост каталитической эффективности бишофита с увеличением концентрации его соли. Это дает возможность получения поглотительных растворов с заданными техническими хаpaктеристиками.

На основе изучения физико-химических свойств бишофита и его водных растворов разработан новый окислительный состав для нейтрализации сероводорода, который содержит одновременно две активные формы соединения трехвалентного железа в среде раствора катализатора на основе бишофита. Его лабораторные и стендовые испытания показали высокую эффективность нейтрализации НS в температурном интервале от -10⁰С до +50⁰С. Регенерация отработанного раствора реализуется окислением восстанавливаемых сорбентов кислородом воздуха в условиях, повышением эффективности процесса с ростом положительных температур и достигает максимальной величины в интервале температур 20-60⁰С. Это значительно расширяет область температур применения таких растворов. Это является новым результатом в мировой пpaктике.

Результаты проведенных исследования позволили разработать технологические основы способа очистки углеводородных газов от сероводорода, с его реализацией в форме раздельных стадий:

- нейтрализации сероводорода сорбентами путем перемешивания поглотительного раствора серосодержащим потоком очищаемого газа в режиме образования пенодинамической газожидкостной системы;

- регенерации отработанных сорбентов кислородом путем идентичного перемешивания отработавшего раствора потоком воздухом.

На этой основе построена технологическая схема сероочистки, унифицированная для создания различных по мощности блочно-модульных установок. Промысловые испытания показали, что в области температур от минус 10 дл плюс 40⁰С эффективность процесса очистки нефтяного газа от сероводорода превышает 99%, а его остаточное содержание соответствует нормативным требованиям.

---