Процесс очистки природного газа от сероводорода ЭЛСОР
Сущность процесса ЭЛСОР заключается в поглощении сероводорода из газа щелочью, полученной в диафрагменном электрохимическом реакторе из водного раствора сульфата натрия и последующей регенерации насыщенного сероводородом абсорбента кислотой, полученной в этом же электрохимическом реакторе.
Принципиальная схема процесса ЭЛСОР показана на рисунке. Исходный водный раствор сульфата натрия 10% концентрации подвергается электрохимическому воздействию в катодной камере электрохимического реактора РПЭ и, превращаясь в гидроксид натрия, накапливается в емкости Е1. В емкости Е2 в то же время образуется раствор серной кислоты. Суммарный процесс в электрохимическом реакторе описывается следующей реакцией: Na2SO4 + 4H2O ® 2NaOH + H2SO4 +2H2 + O2.
Раствор гидроксида натрия из емкости Е1 насосом высокого давления Н1 подается в абсорбер А. В абсорбере происходит взаимодействие кислых компонентов, содержащихся в природном газе с поглотителем: 2NaOH + H2S ® Na2S + 2H2O; 2NaOH + CO2 ® Na2CO3 + H2O; Na2CO3 + H2S ® Na2S + H2CO3.
Насыщенный раствор абсорбента через дроссель-вентиль ДВ подается из абсорбера А в смеситель С, где протекают процессы регенерации абсорбента: Na2S + H2SO4 ® Na2SO4 + H2S; Na2CO3 + H2SO4 ® Na2SO4 + H2O +CO2.
Кислые газы удаляются из десорбера Д, раствор сульфата натрия после окончания процесса регенерации вновь поступает в электродные камеры электрохимического реактора РПЭ.
Количество гидроксида натрия, необходимое для очистки 1м 3 природного газа от сероводорода, при любом соотношении концентраций [ CO2 ] : [ H2S ] определяется из зависимости:
где c1 — количество гидроксида натрия, необходимое для очистки 1 м 3 природного газа, г;
c2 — количество сероводорода в 1 м 3 природного газа, г;
k — коэффициент пропорциональности, равный 2,5 при [ CO2 ] : [ H2S ] 1 и 2,8 при [ CO2 ] : [ H2S ] > 1;
[ CO2 ] , [ H2S ] — концентрации углекислого газа и сероводорода в природном газе, г/м 3 .
Затраты электроэнергии на сероочистку определяются зависимостью:
где W — затраты электроэнергии, кВт × ч; U — напряжение на электродах реактора, В; Q — расход сырого газа, м 3 /ч.
Таким образом, расход электроэнергии на сероочистку, при технологически необходимой силе тока, зависит в основном от конструкции электрохимического реактора. Чем ниже напряжение на его электродах, т.е. чем меньше суммарное электрическое сопротивление, слагающееся из сопротивлений диафрагмы, электродов, электролита, тем меньше расход электроэнергии, необходимой для получения гидроксида натрия в растворе католита и серной кислоты в растворе анолита. Напряжение на электродах реакторов РПЭ из элементов ПЭМ-7, разработанных и серийно производимых в НПО ЭКРАН равно 3,5 вольт, что обеспечивает наилучшие технико-экономические показатели процессов синтеза и регенерации абсорбента.
Компактность технологической установки, высокая надежность электрохимического оборудования, возможность управлять селективностью процесса и глубиной очистки от сероводорода и меркаптанов, позволяют осуществлять эффективную очистку попутного газа нефтяных месторождений, очистку топливных газов, поступающих на объекты теплоэнергетического хозяйств, технологических газовых выбросов (залповых и регулярных) на объектах химической, нефтехимической промышленности, а также в производстве спецтехники и боеприпасов.
Количество NaOH, необходимое для очистки 1000 нм 3 газа от сероводорода при любом соотношении CO2:H2S
Количество NaOH для очистки 1000 нм 3 газа, кг
Затраты электроэнергии для синтеза NaOH, кВт ×
ч
Источник