Методы очистки природного газа от сероводорода

Очистка воздуха от сероводорода: источники, методы, скрубберы газоочистки от H2S

Сероводород (H₂S) — токсичный газ с запахом тухлых яиц. Выбросы H2S опасны для здоровья и экологии. Наиболее подвержены его воздействию люди, которые проживают в непосредственной близости от ферм, резервуаров для хранения навоза либо целлюлозно-бумажных комбинатов. Но на производстве от воздействия этого газа люди страдают гораздо больше, чем от таких источников.

Источники загрязнения воздуха сероводородом

Основными источниками загрязнения антропогенного характера считается добыча и переработка нефти и природного газа. Большое количество сероводорода выделяется в ходе бактериального разложения отходов жизнедеятельности людей и животных. Токсичный газ есть и в выбросах очистных сооружений, на свалках.

Сернистый водород попадает в окружающую среду также от промышленных источников. К ним относят нефтеперерабатывающие заводы, производителей природного газа, целлюлозно-бумажные комбинаты, аппараты по переработке навоза, кожевенные фабрики, очистные сооружения. Для расчета установки газоочистки и создания безопасных условий труда такие предприятия заказывают измерение сероводорода в воздушной среде.

В окружающем пространстве сероводород может оставаться от 1 до 42 дней. Это зависит от сезона года. Зачастую сульфид водорода преобразуется в воздухе в сульфаты либо диоксид серы.

Загрязняющее вещество;Формула;Предельная разовая концентрация, мг/м;Предельная среднесуточная концентрация, мг/м;Класс опасности

Очень сильный и неприятный запах сероводорода может спровоцировать слезоточивость, а также симптоматику, которая свидетельствует о чрезмерном воздействии на органы обоняния. Речь идет о головной боли, тошноте и рвоте. При незначительных концентрациях сероводород ощущается сразу. Тогда, как значительная его доля в газовоздушной смеси не обнаруживается человеком.

Методы очистки газа от сероводорода

Сегодня существует более двадцати способов фильтрации воздуха от этого загрязнителя. Она может осуществляться как установками мокрого, так и сухого принципа действия. Рассмотрим самые востребованные методы очистки газа от сероводорода.

Абсорбционный метод

Абсорбционные технологии очистки газов от сероводорода считаются одними из самых эффективных. В их основе может лежать как физический (водяной), так и химический способ фильтрации вредных примесей.

Очистка газа от сероводорода осуществляется методами абсорбции следующим образом: загрязненный поток, направляемый на фильтрацию, подается в нижний отсек установки. Конструкция стандартного аппарата включает в себя 20-24 тарелочки. Небольшой абсорбер состоит из колонны с насадкой.

Водный раствор подается в верхний отсек колонны. Далее он начинает стекать по тарелочкам в нижнюю часть установки. В процессе этого раствор контактирует с кислым газом, который поднимается вверх через жидкостный слой на каждой тарелочке. Он и удерживает вредные примеси, находящиеся в газе. В результате в верхнюю часть колонны уже поступает очищенный газ, в котором содержание сероводорода соответствует требованиям экологического законодательства. Далее очищенный поток выбрасывается в атмосферу или подается в производственное помещение.

Самый популярный абсорбер газоочистки — скруббер.

Скрубберы газоочистки от H2S

Очистка газа от сероводорода может проводиться скрубберными установками любого типа. Но наибольшую эффективность показывают насадочные скрубберы с неподвижной насадкой.

Очистка газа от сероводорода и углекислого газа в таком оборудовании осуществляется за счет насадочных тел. На их поверхности образуется псевдоподвижный слой, который и задерживает вредные примеси. В качестве орошающего реагента может использоваться обычная техническая вода. Это не повлияет на качество фильтрации и высокий показатель КПД, которые не могут быть достигнуты при использовании установок другого типа.

• Приемлемую цену
• Компактность
• Надежность и безотказность
• Пневмогидродинамическую стабильность
• Фильтрацию высокотемпературных сред

Аминовая очистка

На предприятиях нефте- и газодобывающей отрасли для задержания (утилизации) вредных примесей вместе с углекислым газом применяется аминовая очистка газа от сероводорода. Амины представляют собой сильные основания и являются производными аммиака. По этой причине им свойственны его основные характеристики. А именно — появление донорно-акцепторных связей (молекула азота замещается водородом, при этом промежуточные связи не возникают).

• Максимальная температура потока не должна превышать +45°С
• Аминовый раствор вспенивается, а его брызги отлетают за пределы секции очистки
• Чувствительность к аэрозолям

Сложность и дороговизна системы очистки (помимо абсорберов необходимы охлаждающие установки, регенераторы, ребойлеры, нагреватели сепараторы, пеногасители и прочее дополнительное оборудование).

• реагенты легко достать в необходимом объеме;
• амины характеризуются отличной поглощаемостью (они способны удалить из газа до 99,9% сероводорода);
• аминовые растворы на воде характеризуются оптимальной вязкостью, плотностью паров, низкими показателями теплоемкости, термической и химической устойчивостью;
• аминовые растворы демонстрируют более качественный процесс абсорбции;
• реактивные вещества не токсичны, что играет немаловажную роль при выборе способа очистки;
• амины используются для селективной очистки, с помощью которой все необходимые реакции проходят в нужной последовательности и обеспечивают высокое качество очистки.

• Моноэтанолы
• Метилдиэтанолы
• Диэтанолы
• Дикликольамины
• Моноэтаноламины и прочее.

Если из загрязненной среды необходимо сразу удалить сероводород и углекислоту, то схема аминовой очистки газа должна быть основана на использовании моноэтаноламина и диэтаноламина. Эти растворы отличаются по концентрации и обеспечивают двухступенчатую очистку, которая показывает более высокую эффективность, чем одноступенчатая. Кроме того, первый вариант потребует гораздо меньше затрат.

В целом, дигидросульфид фильтруется посредством амина с использованием сложной, масштабной, многоступенчатой технологической основы. А высокий уровень компьютеризации и синхронизации процесса требует проводить тщательный расчет стоимости газоочистки от сероводорода. Это позволит оптимизировать затраты с сохранением высокого качества очистки.

1. Сорбционным, который состоит в поглощении сероводорода твердыми (адсорбционная фильтрация) либо жидкими (абсорбционная очистка газов аминная) реагентами. Результатом фильтрации станет выделение серы и ее производных, которые подвергаются утилизации либо направляются на переработку.
2. Каталитическим, который приводит к окислению либо восстановлению сероводорода и его преобразованию в обычную серу. Очистка протекает с помощью катализаторов, стимулирующих химические реакции.

Источник

Очистка газов от сероводорода.

Сероводород – бесцветный газ с характерным запахом, хорошо растворим в воде. Один объем воды растворяет в обычных условиях около 3 объемов сероводорода. В водном растворе сероводород ведет себя как слабая кислота, она несколько слабее угольной кислоты. При нагревании растворимость сероводорода в воде понижается.

Сероводород сильно токсичен. При концентрации сероводорода в воздухе 0,004 мг/л ощущается сильный запах. При более высоких концентрациях этого газа в воздухе возможны сильные отравления у людей, вплоть до летальных исходов из-за остановки дыхания. Предельно допустимая концентрация (ПДК) сероводорода в воздухе рабочей зоны составляет 10 мг/м 3 , а в присутствии углеводородов – 3 мг/м 3 . Максимальная разовая и среднесуточная ПДК в атмосферном воздухе населенных пунктов равна 0,008 мг/м 3

Методы очистки газовых выбросов от сероводорода основаны таких его свойствах, как хорошая растворимость в воде с образованием слабой кислоты, способности окисляться с образованием различных продуктов. Сероводород может гореть на воздухе с образованием серы или оксида серы в зависимости от условий проведения процесса:

2 Н₂S + 3 О₂ = 2 Н₂О + 2 S О₂ (в избытке кислорода)

2 Н₂S + О₂ = 2 Н₂О + 2 S (при недостатке кислорода)

Очистка промышленных газовых выбросов от сероводорода может проводиться как мокрым, так и сухим способами. В мокрых методах очистки содержащие сероводород газы контактируют с поглотительными растворами, в состав которых входят компонеты, способные химически взаимодействовать с сероводородом. В сухих способах очистки газов от сероводорода используются сорбенты различной природы. Поглощение сероводорода происходит в результате течения обратимых химических реакций и процессов сорбции – десорбции.

Таблица 4 Методы очистки газов от сероводорода

Мышьяково-содовый метод очистки газов от Н₂S

Фосфатный метод очистки газов от Н₂S

Железо-содовый метод очистки газов от Н₂S

3NaНS+2Fe(OH)₃ =2 FeS + S + 3NaОН+3Н₂О

Адсорбция Н₂S активированным углем

Мышьяково-содовый метод очистки газов от Н₂S основан на хемосорбции сероводорода тиоарсенатом натрия. Химизм процесса сложен, результирующие реакции могут быть представлены в виде следующих схем:

AsSAs + Н₂S  AsSAs + Н₂О

O O O S

AsSAs + ½ O₂  AsSAs + S

O S O O

Абсорбцию и регенерацию сероводорода проводят при температуре 40 – 45 О С в скрубберах различной конструкции. Абсорбцию и регенерацию сероводорода проводят при температурах 40 – 45 О С.

К достоинствам метода относится селективность очистки по отношению к сероводороду, высокая эффективность очистки: степень выделения сероводорода достигает 98%.

Фосфатный метод очистки газов от Н₂S основан на хемосорбции сероводорода раствором фосфата калия. Данный метод очистки газов от сероводорода обладает определенными преимуществами по сравнению с мышьяково-содовым методом: нелетучесть фосфата калия позволяет проводить процесс при более высоких температурах, используемый поглотительный раствор позволяет селективно выделять сероводород из загрязненных газов, где его концентрация относительно высока и присутствует в значительных количествах СО₂. Фосфат калия может взаимодействовать с очищаемым газом с выделением в аппаратах очистки нерастворимых карбонатов, потому при повышенном содержании в промышленных газах СО₂ процесс проводят с использованием 35% раствора фосфата калия. Степень очистки газов от сероводорода в фосфатном методе несколько ниже, чем в мышьяково-содовым, остаточное содержание сероводорода около 1,5 г/м 3 .

Железо-содовый процесс очистки газов от Н₂S проводится на ряде химических предприятий. В основе метода лежит процесс поглощения сероводорода суспензией гидроксида железа Fe(OH)₃ в растворе соды Na₂CO₃ в щелочной среде ( рН 8,5 – 9,0).

При регенерации поглотительного раствора сульфиды железа окисляются кислородом воздуха с выделением элементарной серы, которая представляет собой товарный продукт.

Очистка газов от Н₂S цеолитами. Цеолиты NaA, CaA являются эффективными сорбентами, отличающимися высокой адсорбционной способностью и селективностью по отношению к сероводороду. Процесс можно проводить в присутствии СО₂, который хоть и сорбируется вместе с сероводородом, но значительно легче десорбируется. На начальной стадии очистки из загрязненного газа извлекаются как сероводород, так и СО₂. Затем сероводород вытесняет из сорбента СО₂ и содержание последнего в выходящем из адсорбера газе начинает возрастать. Процесс может быть остановлен при любом экономически и технологически оправданном содержании СО₂ в очищаемой газовой смеси. Наилучшими эксплуатационными свойствами обладают цеолиты типа СаА.

Очистка газов от Н₂S активированным углем состоит в адсорбции сероводорода на поверхности угля и последующем окислении Н₂S кислородом воздуха до элементарной серы. Активированный уголь одновременно является адсорбентом и катализатором окисления сероводорода. Каталитические свойства сорбента усиливают путем нанесения на его поверхность других веществ — катализаторов окисления сероводорода, например, иода, иодистого калия. Образующаяся на поверхности и в объеме пор сорбента элементарная сера снижает его активность, поэтому периодически проводят регенерацию угля. Для этого серу вымывают из сорбента специальным растворителем. Далее промытый уголь очищают от растворителя, сушат. При этом возникает проблема рекуперации растворителя, а также проблема очистки газовых выбросов от паров растворителя. Процесс поглощения сероводорода активированным углем не находит широкого применения еще и потому, что в аппаратах очистки возможно протекание сильно экзотермичной реакции окисления сероводорода до серной кислоты, что может быть причиной возгорания угля.

Поглощение и химическое превращение сероводорода в элементарную серу используется в процессах очистки промышленных газов от органических сернистых соединений.

Источник