Очистка природного газов 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

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 [ CO_{2 ]} : [ 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 [ CO_{2 ]} : [ H₂S ] 1 и 2,8 при [ CO_{2 ]} : [ H₂S ] > 1;

[ CO_{2 ]} , [ 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