Газдарды сутек сульфиді мен меркаптаннан тазарту.

1.Активті көмірмен тазалау.

Сутек сульфиді-жүйке байлағыш күшті у. Газды будан және күкіртті органикалық қосылыстардан тазалау екі бағытта іске асады:

1. Босаған өндірістік газдарды санитарлық тазалау

2. Синтез кезінде шикізат ретінде қолданылатын табиғи, коксті және де өндірістікгаздарды тазалау, сонымен қоса химиялық және нефтехимиялық өндірісте пайда болған әр сатыдатүзілетін газдар. Екінші жағдайда екі есепте паралельді түрде шешімін табады. Бір жағынан каталитикалық процестер үшін зиян болып келетін у-сутек сульфиді схема арқылы шығады, яғни товарлы өнімдерге айналады: күкірт, күкірт диоксиді, күкірт қышқылы т.с.с. Екінші жағынан, сутек сульфидін және күкіртті органикалық қосылыстарды жою, күкірт диоксидінің атмосфераға шығуын төмендетеді. Күкірт диоксиді химиялық процесте тотығу сатыларында түзіледі. Тұрмыстық мақсатта қолданылатын сутек сульфидінің қолданысқа рұқсат ететін мөлшері 0,02г/м² өндірістік газдағы мартендік болат үшін 2-3г/м³ , процеске байланысты химиялық синтезде 1-50мг/м³-қа дейін. Газдан алынатын сутек сульфиді қолданылатын тазарту әдісіне байланысты, күкірт элементіне және күкірт қышқылына каталитикалық қайта өнделген концентрлі Н₂S-газ түрінде немесе күкірт элементі түрінде бөлінеді. Технико-экономикалық жағынан Н₂S-ті күкірт элементіне қайта өңдеу тиімді, өйткені ол өте құнды өнім болып табылады. Сутек сульфидінің ауадағы құрамы белгілі мөлшердегі концентрациямен регламентирленеді: жұмыс аймағында-10мг/м³, ал көмірсутектер қатысында -3мг/м³. Максималды және орташа тәуліктік атмосфера ауасындағы концентрациясының мөлшері 0,008мг/м³-ке тең.

Активті көмірмен газды ортадан сутек сульфидін сіңіріп қана қоймайды, сонымен қатар адсорбирленген фазада жұтылған Н₂S-тің күкірт элементіне дейін тотығу реакциясын катализдейді:

2Н₂S+О₂→S₂+2H₂O+440кДж

Көптеген өндірістік газдарда,бірінші кезекте кокстелген, активті көмір мен күкіртті тазалауды жүзеге асырады. Көмірдің адсорбционды-каталитикалық құрамын газды тазарту мақсатында ғана емес, сонымен қатар товарлы өнім күкіртті алу үшін де қолданылады. Тазалау процесі кеуек диаметрі 3,5-тен 8,0нм-ге дейін болғанда интенсивтірек өтеді.

Гомогенді аммиак-катализаторы қатысында Н₂S-ті тотықтыру бірнеше секунд ішінде өтеді. Қанығу кезінде көмірдің күкіртті емкостьі 100г/100г-ға жетеді. Сутек сульфидін ұстау кезінде көмір типін таңдау үшін мынаны ескеру қажет, кейбір адсорбенттермен реагентті сіңіру, көбінесе иодпен, активті көмірдің күкіртті емкостін жоғарлатады және күкірттің түзілу процесін жылдамдатады. Иодталған көмірді практика жүзінде көп мөлшерде қолдануда. Ұзақ уақыттар бойы күкіртті активті көмірмен тазалауда көптеген қиындықтар болады, яғни оттегі қатысында Н₂S-ті көмірмен ұстау кезінде көптеген экзотермиялық процестердің әсерінен күкірт қышқылы түзіліп отырады:

Н₂S+2О₂→H₂SO₄+790кДж

Жай типтегі активті көмірдің кеуектерінде өтетін қосымша реакциялардың маңызы өте зор, себебі тазартылған ауадағы Н₂S-тің жоғары концентрациясында қабат өте қатты ысыйды және жану қаупі төнеді. Күкірт қышқылының түзілу интенсивтілігі көмірдегі металдың құрамына байланысты, бірінші кезекте-темір. Егер құрамы өте жоғары болса Н₂S- Н₂SО₄-ке айналады.

Түзілген күкірт қышқылын сода ерітіндісімен нейтрализдейді, келесі өнімдерді сумен шаяды. Күкірт қышқылын газ тәріздес аммиакпен неитрализдеу кейінгі кезде кеңінен қолданылады. Түзілген аммиак тұзын сумен шаю, натрий тұздарын шаюдан қарағанда жеңіл, нейтрализацияны аммиакпен өткізгенде су щығымы 4 есе аз болады.

Күкіртпен қаныққан көмірдің регенерациясы кезінде аммони сульфидінің ерітіндісі қолданылады, ол күкіртпен әрекеттескенде құрамында күкірт көп мөлшерде болатын аммониға айналады:

(NH₄)₂S+nS→(NH₄)₂S_n+1

Заводтағы көрсеткіштер бойынша 1т күкірттің шығын коэффициенті, яғни су газы мен аммоний сульфиді ерітіндісімен экстракция кезінде , мынаған тең: электроэнергия-50кВт*сағ;бу-5т; су-50м³; аммиак(азот бойынша есептегенде)-40кг; аммони сульфидінің ерітіндісі -0,1м³; активті көмір- 18кг; калий гидроксиді-10кг; натрий сульфиді-0,4кг.

3.Цеолитпен тазалау.

Цеолиттер газдарды күкіртті тазартуда эффективті болып табылады. кестеде Н₂S бойынша 25,75 және 150⁰С-тағы цеолиттің статистикалық активтілігі көрсетілген:Н₂S бойынша цеолиттің адсорбциондық қабілеттілігі (г/100г)

Цеолит тер	Тем-ра 0С	Қысым кПа
		0,065	0,13	0,33	1,33	6,65	13,30	33,25
NаА	25	3,6	4,7	6,4	9,5	12,8	14,0	15,0
	75	1,3	2,2	3,6	6,0	8,0	11,5	13,0
	150	0,6	0,9	1,4	2,5	5,0	7,5	9,0
СаА	25	3,0	4,8	6,8	10,0	13,6	15,0	16,2
	75	1,3	1,7	2,7	7,2	9,6	11,0	13,2
	150	0,3	0,4	0,7	2,2	4,3	5,5	7,4
NаХ	25	2,8	4,0	7,5	10,5	14,5	16,0	16,2
	75	1,0	2,0	4,0	6,0	9,5	11,8	14,0
	150	0,0	0,2	1,3	2,0	5,5	6,2	9,2

Цеолиттегі сутек сульфидінің адсорбция жылуы, оның конденсация жылуынан 2 есе жоғары.Цеолиттер өндірісте басты орын алатын ерекше құрылымға ие: олар сутек сульфидін оның көміртек диоксидімен қоспасынан селективті түрде бөледі. Газ фазасындағы мольдік қатнастағы Н₂S:СО₂=1:1 адсорбирленген фаза Н₂S-пен 90%-ке дейін байытылады.

Табиғи газды күкіртсутектен және жылжымайтын қабаттағы синтетикалық цеолиттегі меркаптандардантазарту қондырғысы көрсетілген.

Қондырғы төрт адсорберден тұрады. Ашық циклді схемада, табиғи газ біріншілік сепараторда конденсат бөлінгеннен кейін және фильтрдегі шаңдар біртіндеп адсорберлерден және өтеді. Адсорберде сутек сульфидін ұстауды жалғастырады. Регенерация сатысына өткен кезде оны 3 адсорберге қосады. Тазаланған газдардың бір бөлігін алып, цеолиттердің суытылуына жұмсайды , ол адсорберде өтеді содан кейін ысыған соң-цеолит регенерациясы адсорберге ауысады.

Әдетте табиғи газ құрамында болатын, сепаратордағы газ регенерациясынан су және сұйық көмірсутектерді бөледі. Одан кейін газды жағармай ретінде жергілікті қолданылымға жібереді, мысалы: аммиак синтезінің қондырғыларында. Әр адсорберде процестің келесі сатылары біртіндеп өтеді: регенерация, суыту, қайта ұстау , күкіртті тазарту.

Газқұбырларда түзілген сульфидтер цеолиттермен сіңіріледі. Регенерация газының көлемі жанғыш газ қажеттілігін арттырса оған тұйық цикльді схема қолдану керек. Судағы сульфид десорбциясын қысымды төмендету арқылы жүзеге асырады. Меркаптандардан газды тазарту кезінде тұйық циклді схемаға қосымша адсорбер қолданылады ол органикалық ерітіндіде болады; органикалық ерітінділердің регенерациясын жоғары температурада десорберде жүргізеді.

2.Адсорбенттің химиялық регенерациясы бойынша газдарды күкіртті тазарту.

Цеолиттер күшті адсорбент, сонымен қоса кейбір химиялық процестер үшін катализатор болып табылады. Осылайша цеолиттің Клоус-Ченс реакциясына байланысты жоғары каталитикалық активтілігі анықталады:

2Н₂S+SО₂→1.5S₂+2H₂O

Цеолиттердің кейбір сорттары бөлме температурасында Клаус реакциясын стимулирлейді:

2Н₂S+О₂→S₂+2H₂O

Цеолиттердің осы қасиеттерін газды күкіртті тазартудың жаңа технологиялық схемасын жасауда қолданады. Химиялық регенерация кезіндегі реакция жылуы қабат температурасын көтеру үшін қолданылады. Регенерация процесінде күкірт шығымын азайтатын және цеолит құрылымын бұзатын, сутек сульфидінің қатты тотықпауын бақылау керек.

Адсорбенттің химиялық регенерациясы бойынша газдарды күкіртті тазартудың үш адсорберлі схемасы бойынша 3,5МПа қысым астындағы табиғи газ адсорберде адсорбент қабаты арқылы жоғарыдан төменге өтеді. Тазаланған газды адсорбердің суытылуына қолдануға болады. Адсорбер қосымша екінші саты функцияларын атқарады.

Регенерацияға газды сұйық күкірттің горелкада жануы арқылы алады. Экзотермиялық жылу эффектісі нәтижесінде сутек сульфидымен SO₂ арасындағы реакция цеолит қабатының температурасын 220-250⁰С көтереді. Адсорбердің төменгі жағынан шығатын, 290⁰С-та, бу-газды қоспаны жылуастырғышта суытады. Конденсирленген күкіртті сепараторда 140⁰С –та газдан бөліп алады. Жуық шамамен күкірттің үштен бір бөлігін сұйық күйінде насос арқылы жағуға жібереді.

Бақылау сұрақтары:

1. Гзды күкірторганикалық қосылыстардан не үшін тазалайды және тазартудын қандай бағыттары бар?

2. Белсенді көмір арқылы тазалауды артықшылары мен кемшіліктері.

3. Цеолиттер арқылы тазалау әдісі.

4. тазалаудан кейін цеолиттін регенерациясын қалай жүргізеді.

Дәріс №12