Очистка природного газа от сернистых соединений

Получение и очистка АВС

Синтез аммиака осуществляют из азотоводородной смеси, которую обычно готовят конверсией метана и оксида углерода с водным паром и кислородом воздуха. Полученный таким способом газ носит название синтез-газа.

Синтез-газ из углеводородных газов (природного, попутного, газов переработки других топлив) в настоящее время является основным источником получения аммиака и метанола. По используемому окислителю и технологическому оформлению можно выделить следующие варианты процесса получения водород-содержащих газов: высокотемпературная кислородная конверсия, каталитическая парокислородная конверсия в шахтных реакторах, каталитическая пароуглекислотная конверсия в трубчатых печах.

Стадии получения АВС направляемой на синтез аммиака, приведены ниже:

Присутствие сернистых соединений в технологических газах нежелательно. Во-первых, они являются сильнодействующими каталитическими ядами, во-вторых, наличие сернистых соединений вызывает коррозию аппаратуры.

Природный газ ряда месторождений содержит значительное количество соединений серы – неорганических и органических. Из неорганических соединений в природном газе содержится только сероводород. Органические сернистые соединения, содержащиеся в природном газе весьма разнообразны. К ним принадлежат сульфидоксид углерода COS, сероуглерод CS₂, тиофен C₄H₄S, сульфиды R₂S, дисульфиды R₂S₂, меркаптаны RSH (метилмеркаптан CH₃SH, этилмеркаптан C₂H₅SH, тяжелые меркаптаны, например C₆H₅SH).

На основании многочисленных исследований установлено, что чем больше молекулярная масса соединения, тем труднее оно удаляется из газа. Самым трудноудаляемым сераорганическим соединением является тиофен. Плохо удаляются также сульфиды, дисульфиды и тяжелые меркаптаны.

На первой стадии сераорганические соединения гидрируются с использованием алюмокобальтмолибденового или алюмоникельмолибденового катализатора при температуре 350-400⁰ С и давлении 2-4 МПа. При гидрировании протекают следующие реакции:

C₂H₅SH+H₂=H₂S+C₂H₆

C₆H₅SH+H₂=H₂S+C₆H₆

C₄H₄S+4H₂=H₂S+C₄H₁₀

CS₂+ 4H₂=2H₂S+CH₄

COS+H₂=H₂S+CO

CH₃SC₂H₅+2H₂=H₂S+CH₄+C₂H₆

В условиях проведения процесса приведенные выше реакции можно считать необратимыми, т.е. практически достигается полное гидрирование.

На второй стадии происходит хемосорбционное поглощение сероводорода специальным поглотителем (ГИАП –10), содержащим оксид цинка, с которым сероводород при 390-410⁰ С образует сфалерит

H₂S+ZnO→ZnS+H₂O

В интервале температур 200-500⁰С реакция практически необратима и можно обеспечить высокую степень очистки газа, поскольку произведение растворимости ZnS равно 1,9∙10^-22.

При повышенном содержании сернистых соединений в природном газе применяется очистка адсорбционным методом с использованием синтетических цеолитов (молекулярных сит). Наиболее подходящим для сероочистки является цеолит марки NaX, в состав которого входят оксиды Na₂O, Aℓ₂O₃, SiO₂. Сорбция осуществляется при температуре, близкой к комнатной; регенерируют цеолиты при 300-400⁰С. Регенерация производится либо азотом, либо очищенным газом при постепенном увеличении температуры, причем основная масса серы (65%) выделяется при 120-200⁰С.

Дата добавления: 2015-05-26