АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА

Актуальным является поиск эффективных методов очистки, как извлекаемых из недр, так и промышленных газов, от серосодержащих газов.

Газы подвергаются очистке на начальных стадиях переработки или добычи с целью дальнейшего использования самих газов или содержащихся в них примесей; промышленные газы, сбрасываемые в атмосферу, очищаются для предотвращения загрязнения воздуха вредными веществами.

До второй половины XIX века борьба с вредными последствиями сброса промышленных газов в атмосферу состояла лишь в запрете или ограничении строительства отдельных предприятий, однако эти меры оказались неэффективными из-за роста промышленности, транспорта и крупных городов. Проблема очистки промышленных газов возникла именно из-за быстрого развития промышленности, концентрация производств, увеличение масштабов производства. В промышленно развитых странах насыщенность территорий промышленными предприятиями и транспортом была такова, что местное загрязнение атмосферы стало повсеместным и привело к загрязнению всего воздушного бассейна или, по крайней мере, его огромной части.

В промышленности для очистки газов применяются механические, электрические и физико-химические методы.

Известным методом очистки газов является механический способ, основанный на осаждения посторонних частиц под действием силы тяжести или центробежной силы, или путем фильтрации волокнистые и пористые материалы или путем очистки газа водой или какой-либо другой жидкостью [1, с. 136].

Альтернативой предыдущему методу является электрический способ очистки газа, основанный на действие сил высоковольтного (до 80000 вольт), неоднородного электрического (ионизирующего) поля. Устройства для очистки газов этим способом называются электрическими фильтрами. Загрязненный газ ионизируется при прохождении через эти фильтры, при этом заряженные частицы притягиваются к приемному электроду и оседают на нем. Применение электрофильтров для очистки газов является широко распространенным методом, особенно для тонкой очистки дымовых газов паровых электростанций, в цементной промышленности, а также в черной и цветной металлургии.

Для удаления газообразных примесей также используются физико-химические методы очистки. Эти методы включают очистку растворителями (абсорбцию), очистку растворами, которые химически связывают примеси (химическую абсорбцию), сорбцию примесей твердыми активными веществами (адсорбцию), физическое разделение (например, конденсацию компонентов) и каталитическое превращение примесей в безвредные соединения. Газообразные примеси поглощаются растворителями путем промывки газов в струйных аппаратах скрубберного типа или в барботерах; в последнем случае газ проходит через жидкий растворитель, который легко растворяет газообразные примеси [2, с. 54].

Газообразные примеси адсорбируются различными пористыми веществами: активированным углем, силикагелем, бокситами и т. д. Вредные примеси адсорбируются на поверхности сорбента, а после его насыщения регенерируются путем продувки горячим воздухом, инертным газом или перегретым паром.

Распространенными и хорошо себя зарекомендовавшими методами являются щелочные методы, основанные на сорбции различными агентами (в том числе и хемо-)

Для извлечения газообразного сероводорода в настоящее время используют методы хемосорбции, которые включают очистку водными растворами аммиака, алканоламинов, трикалийфосфата, карбонатов щелочных металлов и т. д.

Алканоламины (амины) растворимы в воде и способны поглощать кислые газы. Это связано с их химической структурой, которая имеет одну гидроксильную группу и одну аминогруппу. Амины способны удалять H2S, поглощая его, а затем растворяя в водном потоке амина [18]. Далее поток нагревают для десорбции кислотных компонентов, что создает концентрированный газовый поток H2S, который затем можно использовать в установке Клауса или другой установке для преобразования в элементарную серу. Этот процесс лучше всего использовать для анаэробных газовых потоков, потому что кислород может окислять амины, ограничивая эффективность и вызывая использование большего количества материала. Аминами, которые обычно используются, являются моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА) и метилдиэтаноламин (МДЭА) [2, с. 86].

Одна проблема, связанная с этим процессом, заключается в том, что часть газообразного амина теряется или разлагается во время удаления H₂S, и регенерация или замена раствора требует больших затрат энергии.

Использование же физических растворителей в качестве метода удаления кислых газов, таких как H₂S, экономически обоснованно, в зависимости от конечного использования газа. Сероводород можно растворить в жидкости, а затем удалить из жидкости путем снижения давления [3, с. 34].

Одна проблема с использованием физических растворителей заключается в том, что обычно происходит потеря продукта из-за процессов изменения давления, необходимых для последующего удаления H₂S из растворителя, при этом потери могут достигать до 10%.

Адсорбционные методы очистки газа от сероводорода в основном применимы для тонкой очистки газа с низкими концентрациями сероводорода (очистка от «хвостовых газов) и являются весьма эффективными (степень очистки 99,8%).

Железооксидные катализаторы проявляют высокую активность и селективность при окислении сероводорода до серы, в частности, в процессе используется оксид железа, нанесенный на силикагель [3, с. 261].

В связи с этим, нами проводились исследования по выяснению возможности использования железосодержащих катализаторов для очистки от кислых газов.

Сущность метода определения исходного компонентного состава заключается в газожидкостной хроматографии газа с использованием детектора по теплопроводности.

Анализ конечного содержания сероводорода определяется фотоколометрическим методом.

Содержание сероводорода в газе определено по ГОСТ 14920-79.

Таблица 1.

Исходные измеренные концентрации сероводорода

Таблица 2.

Измеренные концентрации сероводорода

В результате проведенных экспериментов выявлена высокая активность железосодержащего катализатора в реакциях каталитического окисления сероводорода.

Список литературы:

1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. – 672с.
2. Афанасьев А.И., Афанасьев Ю.М., Бекиров Т.М., Барсук С.Д. и д.р. Справочник. Технология переработки природного газа и конденсата. М : ООО"Недра-Бизнесцентр", 2002. – 356 с.
3. Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии. М : ООО "Недра-Бизнесцентр", 2000. – 677с.: ил.