Сорбент сероводорода на основе комплексного соединения формулой MgСl2·ZnСl2·2Еt2O (где Еt2O – диэтиловый эфир)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сорбент сероводорода на основе комплексного соединения формулой MgСl2·ZnСl2·2Еt2O (где Еt2O - диэтиловый эфир)

Михайлов Юрий Михайлович

Аннотация

Получен сорбент сероводорода, состоящий из комплексного соединения формулой MgСl2·ZnСl2· 2Еt2O (где Еt2O - диэтиловый эфир) на твердом пористом носителе.

Проведен ряд экспериментов по изучению сорбционных свойств полученного сорбента сероводорода.

Ключевые слова: комплексное соединение, сорбент, сероводород, газоочистка.

Введение

В настоящее время одной из наиболее актуальных проблем в газопереработке является очистка газов от серосодержащих примесей. Пока природный газ добывали только из газовых месторождений (содержание в котором метана составляет 95% и более) основным технологическим процессом, применяемым в процессе добычи и транспортировки газа потребителям, был процесс осушки.

Переход к добыче газа из газоконденсатных месторождений (попутного нефтяного газа) потребовал применения достаточно широкого спектра технологий, призванных решать новые задачи как при подготовке газа и конденсата к транспорту, так и при организации глубокой переработки природного газа.

На территории России значительная доля газоконденсатных месторождений содержит в составе пластовых газов сероводород и сероорганические соединения, без очистки от которых газ не может быть подан в систему магистральных газопроводов и потребителям. Организация добычи газа потребовала использования технологий по очистке газа от сероводорода, производству газовой серы и доочистке хвостовых газов производства серы, а также очистке газа и конденсата от сероорганических соединений.

Для очистки попутного нефтяного газа от соединений серы необходим газоперера-батывающий завод, строительство которого рентабельно только на больших месторождениях. На месторождениях с относительно небольшими объемами попутного нефтяного газа, расположенных на удалении от населенных пунктов, попутный нефтяной газ легче и выгоднее сжечь в факеле, чем прокладывать трубопровод до ближайшего газоперерабатывающего завода. Тем более, что оборудование и трубопроводы для перекачки попутного газа быстро выходят из строя из-за соединений серы.

Решением проблемы повышения рентабельности процесса переработки попутного нефтяного газа может стать использование фильтров для очистки попутного нефтяного газа от серосодержащих примесей, делающих из попутного нефтяного газа готовый продукт уже непосредственно на скважине. Испытания показали, что сорбент на основе комплексных соединений намного активнее жидких и твердых сорбентов, используемых в настоящее время в газоперерабатывающей промышленности. Поскольку сорбент регенерируется, то есть может восстанавливать свои поглощающие свойства, то имеется возможность обеспечивать простой непрерывный технологический процесс очистки газа.

Экспериментальная часть

В качестве активной фазы твердого сорбента использовали комплексное соединение формулой MgСl2·ZnСl2·2Еt2O (где Еt2O - диэтиловый эфир). Наносили комплексное соединение в виде эфирного раствора на твердый пористый носитель [2-8].

В типичном опыте силикагель марки №3 или марки КСКГ, используемый в качестве носителя, дробили в фарфоровой ступке и отбирали 64 г фракции размером 1.0-1.6 мм. Затем, к нему добавляли 100 мл 3-15% раствора комплексного соединения формулой MgСl2·ZnСl2· 2Еt2O. Смесь перемешивали и выпаривали на водяной бане при температуре 50 °С. Сухой сорбент в токе азота нагревают при перемешивании до температуры 150-170 °С со скоростью нагрева 50 °С/мин [9].

Полученный таким образом сорбент подвергают испытанию на емкость сероводорода до проскока. Изучение емкости сероводорода до проскока проводили в стеклянной трубке диаметром 7.5 мм длиной 14 см. Различные образцы реагента помещали в стеклянную трубку. Через стеклянную трубку пропускали газовую смесь, состоящую из 5% сероводорода и 95% азота при атмосферном давлении со скоростью 0.6 см3/с. На выходе отбирали пробу газа для анализа концентрации сероводорода по ГОСТ 11382-76. Проскоком сероводорода считали концентрацию сероводорода на выходе выше 0.01% по объему.

Результаты и их обсуждение

Сорбент, полученный описанным в экспериментальной части образом, подвергали испытанию на емкость сероводорода до проскока. В табл. 1 приведены данные по изучению различных сорбентов.

Табл. 1. Характеристики сорбентов сероводорода

Из табл. 1 видно, что при одинаковых условиях проведения эксперимента сорбент, состоящий из комплексного соединения формулой MgCl2•ZnCl2•2Et2O на разных твердых носителях, способен дольше сорбировать сероводород из газов, что говорит о его более высокой активности и емкости по отношению к сероводороду.

Для проверки работы сорбента в промышленных условиях были проведены его испытания на установке сероочистки попутного нефтяного газа управления «Татнефтегазпереработка» ОАО «Татнефть» в г. Альметьевске.

Для этого была изготовлена цилиндрическую металлическая емкость с внутренним диаметром 150 мм и длиной 600 мм, имеющий с торцов два штуцера для входа и выхода газа, наполненная гранулированным сорбентом массой 5 кг.

Испытания были проведены на линии кислых газов. Газ подавали в фильтр при температурах от -35 до 10 °С. Его расход в период испытаний составлял 700 л/ч при избыточном давлении 0/1 ати.

Для контроля эффективности очистки газа каждые 2-3 часа отбирали пробу газа на выходе из фильтра, и каждые 4-6 часов - на входе в фильтр на компонентный состав. Анализы проб газа проводили на хроматографе Кристаллюкс 4000 с точностью до 0/0001 % об. Время от отбора пробы до начала анализа не превышало 5 минут.

Испытания проводили до появления на выходе из фильтра серосодержащих веществ (до проскока). После появления на выходе серосодержащих веществ (сероводорода, сернистого ангидрида) фильтр отправляли на регенерацию природным газом (метаном) при 180-200 °С в течение 1-2 часов.

Всего за время испытаний фильтра было проведено 6 насыщений фильтра до проскока и 5 регенераций.

Всего за данный период испытаний было сорбировано 209.58 л сероводорода и 108.71 л сернистого ангидрида, что в пересчете на чистую серу составляет 454.7 г.

Табл. 2. Содержание компонентов в пробах газа на входе в фильтр и на выходе

При расчете на реагент вместе с носителем, удельный объем сорбированных серосодержащих соединений составил 63.66 л/кг. Удельный объем сорбированных активным веществом реагента серосодержащих соединений 454.7 л/кг.

Сероемкость реагента с носителем по чистой сере 9.09 % масc. Сероемкость активного вещества реагента по чистой сере 64.96 % масc.

Табл. 3. Содержание компонентов в пробах газа на входе в фильтр и на выходе после первой регенерации

Всего за данный период испытаний было сорбировано 319.2 л сероводорода и 12.32 л сернистого ангидрида, что в пересчете на чистую серу составляет 472.1 г.

При расчете на реагент вместе с носителем, удельный объем сорбированных серосодержащих соединений составил 66.30 л/кг. Удельный объем сорбированных активным веществом реагента серосодержащих соединений 473.6 л/кг.

Сероемкость реагента с носителем по чистой сере 9.44 % масc. Сероемкость активного вещества реагента по чистой сере 67.44 % масc.

сорбент сероводород газ фильтр

Выводы

В результате испытаний была подтверждена эффективность работы сорбента на основе комплексного соединения формулой MgСl2·ZnСl2·2Еt2O. Отличительной особенностью данного реагента является высокая сорбционная активность в отношении серосодержащих веществ при температуре окружающей среды, что позволяет использовать реагент для очистки газов от серосодержащих примесей без предварительного подогрева газа.

Литература

1. Полихлорцинкаты металлов IIА группы. Патент №2395455 от 27.07.2010.

2. Гатина Р.Ф., Худойдодов Б.О., Мирсаидов У. Изотерма растворимости MgCl2-AlCl3-Et2O при 25 oС. Журнал неорганической химии. 1988. Т.33. №2. С.495.

3. Гатина Р.Ф., Худойдодов Б.О., Мирсаидов У., Тенчурина А.Р., Тельнова Н.А. Синтез и свойства полихлоралюминатов щелочноземельных металлов. Докл. АН Тадж.ССР. 1991. Т.4. №11. С.597.

4. Семененко К.Н., Лавут Е.В., Исаев А.И. Система MgCl2-AlCl3-(C2H5)2O. Журнал неорганической химии. 1973. Т.18. №3. С.828.

5. Бергман А.Н., Лужная Н.П. Физико-химические основы получения и использования соляных месторождений хлорид-сульфатного типа. Изд. АН СССР. 1959. С.240.

6. Тикунова И.В., Артеменко А.И. и др. Справочник молодого лаборанта-химика. «Высшая школа». 1985. С.183.

7. Бергман А.Н., Лужная Н.П. Физико-химические основы получения и использования соляных месторождений хлорид-сульфатного типа. Изд.АН СССР. 1951. С.240.

8. Тикунова И.В., Артеменко А.И. и др. Справочник молодого лаборанта-химика. М.: "Высшая школа". 1985. С.183-184.

9. Сорбент сероводорода. Патент №2420351 от 10.06.2011.

Размещено на Allbest.ru