Подготовка нефти и газа к транспортировке

В аммиачно-кислотном методе отработанный р-р разлагается H2SO4, HNO3 или Н3РО4 с образованием SO2 и соотв. (NH4)2SO4, NH4NO3 или (NH4)3PO4. Очистка по содовому методу проводится водным р-ром Na2CO3 при 35-40 °С с образованием Na2SO3 и NaHSO3, используемых как товарные продукты. В кислотно-каталитич. методе SO2 поглощается разб. H2SO4 в присут. МnО2 или FeSO4; продукт очистки - 10-12%-ная H2SO4, к-рая при смешении с известью (известняком) перерабатывается в гипс.

Адсорбц. методы очистки с применением гл. обр. активных углей основаны на окислении SO2 в SO3 с послед. образованием H2SO4. Уголь регенерируют отмывкой водой с получением 10-12%-ной H2SO4. По др. методу регенерация осуществляется нагреванием угля до 600 °С твердым теплоносителем (песком) с разложением H2SO4; при этом часть угля расходуется на восстановление SO3 в SO2, а из газов, содержащих 30% SO2 (остальное - СО2 и Н2О), в присут. СН4 получается S.

Очистка от H2S.

Преим. подвергают горючие газы (природные, нефтепереработки, генераторный, коксовый, к-рые содержат также СО2 и сераорг. соединения) и отходящие газы (напр., вентиляц. воздух в произ-ве вискозы, содержащий H2S, хвостовые газы в произ-ве S, в состав к-рых наряду с H2S входит SO2).

Селективная очистка включает три группы методов: абсорбционные циклические с применением водных щелочных р-ров неорг. и орг. в-в; окислительные адсорбционные (хемосорбционные); абсорбционно-десорбционные с регенерацией поглотителя отпаркой. Содержание H2S в очищенном газе достигает при применении методов первой и второй групп не более 20 мг/м3, третьей - не более 1-2г/м3. В методах первой группы с использованием неорг. в-в (напр., соединений As и Fe) поглощенный H2S при регенерации абсорбента окисляется в S кислородом воздуха, частично давая тиосульфаты.

Наиб. распространена мышьяково-содовая очистка, основанная на поглощении H2S р-рами тиопироарсената натрия Na4As2S5O2 и Na2CO3 при 30-45 °С; абсорбент регенерируют продувкой воздухом при 40-45 °С с выделением S. При очистке коксового газа одновременно с H2S поглощается HCN с образованием NaSCN. Методы "Джиамморко - Ветрокок" (абсорбент - смесь Na3AsO3 и Na3AsO4) и железосодовый [Fe(OH)2 + 4- Na2CO3] применимы и для очистки газов с высоким содержанием СО2.

К методам первой группы с применением орг. соединений - переносчиков О2-относятся: щелочно-гидрохиноновый, щелочно-фталоцианиновый (абсорбент-фталоцианин Со), "Стретфорд" (антрахинонсульфокислоты с добавкой NaVO3). Эти методы основаны на окислит.-восстановит. р-циях, проходящих при абсорбции H2S и регенерации поглотителя продувкой воздухом; в отличие от очистки с участием неорг. в-в S выделяется на стадии поглощения H2S в результате окисления О2 орг. в-в (гидросульфидов), образующихся при абсорбции.

Среди методов второй группы широко распространены: очистка гранулированной ZnO (при 400 °С с образованием ZnS; отработанный сорбент, содержащий до 25% S, не регенерируют); активным углем при 30-40 °С [накапливаемую в его порах S экстрагируют р-ром (NH4)2S; в отсутствие О2 в газе в него добавляют воздух]; цеолитами; гидроксидами Fe.

В последнем случае при взаимод. Fe2O3 H2O с H2S образуется Fe2S3, окисляющийся в присут. О2 в Fe2O3 и S. Поглотительная масса, кроме Fe2O3, содержит древесные опилки и известь. Отработанный адсорбент, содержащий 40-45% S, используют в сернокислотных произ-вах. При очистке под давлением поглотитель, применяемый в виде таблеток, регенерируют экстракцией тетрахлорэтиленом.

Методы третьей группы: алканоламиновый - с применением водных р-ров диизопропаноламина или метилдиэта-ноламина (абсорбция при 30-50 °С, регенерация поглотителя при 115-130 °С); вакуум-карбонатные - основаны на абсорбции H2S р-ром Na2CO3 (вакуум-содовый метод) или К2СО3 (вакуум-поташный) и регенерации поглотителя при 65 °С и 84 кПа; фосфатный - с использованием р-ра К3РО4 (абсорбция при т-рах до 80 °С, регенерация при 115-125°С).

Для комплексной Г. о. от H2S и СО2, а также от одного из них применяют алканоламиновыи метод (р-рители -водные р-ры моно- и диэтаноламинов; содержание в очищенном газе H2S до 20 мг/м3, СО2 до 0,01%) и др. абсорбц. методы с регенерацией поглотителя отпаркой (см. Газы природные горючие). Комплексная Г. о. от H2S (удаляется практически полностью), СО2 (сост1%) и сераорг. соединений (до 2-5 мг/м3) осуществляется методом "Ректизол", основанным на низкотемпературной абсорбции примесей метанолом ( -- 70 °С, 1-3 МПа) с выделением поглощенных газов ступенчатым снижением давления до 20 кПа при -60°С.

Для комплексной Г. о. от H2S и SO2 используют метод "Сульфрен" - адсорбцию примесей при их взаимод. друг с другом с образованием S на катализаторе (А12О3), к-рый периодически регенерируют продувкой очищенным газом при 350 °С; испарившаяся S конденсируется при охлаждении газа. Общее содержание S в газе после очистки до 1 г/м3.

Очистка от СО2.

Кроме описанных выше методов, используют вымораживание, а также гл. обр. для тонкой очистки (до 0,001% СО2) применяют щелочной метод. Абсорбент-водный р-р NaOH; при его значительном расходе образовавшийся Na2CO3 регенерируют обработкой известью.

Очистка от сераорганических соединений.

Помимо комплексной очистки (см. выше), применяют также селективную, к-рая следует после выделения из газов H2S и осуществляется мокрыми и сухими методами. К первым относятся щелочной, масляная абсорбция, гипохлоритный, ко вторым - очистка активным углем, цеолитами, железосодовая (контактная).

Щелочной метод, используемый для очистки газов от меркаптанов (до содержания не более 10 мг/м3), основан на поглощении их водным р-ром NaOH или КОН с добавками (нафтеновыми к-тами, фенолами, крезолами), повышающими р-римость RSH.

Насыщ. р-р регенерируют нагреванием с разложением меркаптанов или продувкой воздухом с испарением катализаторов (фталоцианина Со либо V, в методе "Мерокс" - соединений Fe) для окисления RSH до нерастворимых в щелочной среде дисульфидов RS2R', отделяемых отстаиванием.

Для поглощения CS2 (до содержания 0,2 г/м3) применяют абсорбцию нефтяными или кам.-уг. маслами (пределы выкипания 200-400 °С) с регенерацией их отпаркой. Гипохлоритный метод основан на окислении примесей меркаптанов и дисульфидов водным р-ром NaCIO; отработанный р-р, содержащий Na2SO4 и NaCl, не используют.

С помощью активного угля (абсорбция при 30-40 °С, регенерация при 120-150°С) из газов удаляют ароматич. углеводороды, тиофен, CS2 (сост до 0,1 мг/м3). Селективная очистка от COS, CS2, меркаптанов и небольших кол-в H2S (1,0-1,5 г/м3) при наличии в газах СО2 осуществляется при 30-40 °С с использованием цеолитов, к-рые регенерируют очищенным газом при 350-400 °С (сост до 2 мг/м3). Очистка железосодовым поглотителем (гранулиров. смесь "красного шлама" с 30% Na2CO3) при 125-260 °С основана на каталитич. превращении COS, CS2 и тиофена в H2S, к-рый связывается в Na2SO4; отработанную контактную массу, содержащую 5-8% S, не регенерируют (сост до 1 мг/м3).

Очистка от фтористых соединений.

Производится с применением мокрых (водой, известковым молоком, р-рами щелочей) и сухих (глиноземом, известняком) методов для выделения HF или SiF4 гл. обр. из отходящих газов переработки фторсодержащего сырья, напр. при получении фосфорных удобрений из апатита либо А1 электролизом глинозема в расплавленном криолите. Продукты очистки - H2SiF6, CaSiF6 и др.; содержание примесей в очищенном газе до 0,4 г/м3 .

Термические методы.

Применяются для удаления или обезвреживания газо- и каплеобразных, а также твердых неорг. и орг. примесей. Заключаются в превращ. их при по-выш. т-рах в менее токсичные в-ва, к-рые м. б. удалены в атмосферу либо уловлены.

Термич. дожигание осуществляется при 800-1200°С путем огневого окисления примесей. При необходимости сжигают дополнит. кол-во топлива, используя разл. способы регенерации теплоты продуктов сгорания (утилизация теплоты отходящих газов в теплообменниках, получение водяного пара, горячей воды и др.). Примеры термич. обезвреживания - сжигание углеводородов до СО2 и Н2О, СО до СО2 или дожигание паров S и H2S, содержащихся в хвостовых газах произ-ва S (при этом продукты сгорания м. б. подвергнуты очистке от SO2).

Каталитич. методы применяют часто для предварит. очистки технол. газов. Основаны на взаимод. примесей с др. газообразными компонентами в присут. катализатора преим. при 300-400 °С и высоких объемных скоростях газа (5*10-3-105 ч -1). Катализаторы - оксиды Fe, Cr, Cu, Zn, Со, Pt, Pd и др., к-рые наносят на носитель, имеющий развитую поверхность (обычно наА12О3), или на металлич. материалы (проволоку, сетку, ленту из легиров. стали, Ti, анодиров. А1 и т.п.); активные боксит и уголь, цеолиты, гопкалит (марганцевомедный кат.) и др. Процесс проводят, как правило, с неподвижным слоем катализатора. Для большинства катализаторов во избежание их забивки содержание инертных твердых примесей в газе не должно превышать 15 мг/м3.

10. Гидраты природных газов. Осушка газа