Билеты физика. термодинамика и т.д (11-15) / Билет 15 / 3 / 15. Очистка газов от химических примесей. Характеристика хим.примесей
.docxОчистка газов от химических примесей
К числу нежелательных химических примесей, содержащихся в природных нефтяных газах относятся токсичные и коррозионно-агрессивные серосодержащие соединения, а также негорючие инертные газы, снижающие теплоту сгорания углеводородного газа.
Среди серосодержащих примесей чаще всего присутствуют сероводород (H2S), серооксид углерода (СОS), сероуглерод (СS2) меркаптаны (CnH2n-1-SH), а в газовом конденсате – также сульфиды (R-S-R) и дисульфиды (R-S-S-R).
В состав инертных газов входят диоксид углерода, азот и гелий.
Характеристика химических примесей
Сероводород (H2S). Из сернистых соединений, входящих в состав природных газов, сероводород является наиболее активным. В нормальных условиях - это бесцветный газ с запахом тухлого яйца, плотностью 1,93 кг/куб м. Сероводород – сильный нервно-паралитический яд: острое отравление человека наступает при концентрации 0,2-0,3 мг/л, а концентрация 1 мг/л – смертельна. При вдыхании сероводорода в этой концентрации отравление развивается почти мгновенно: судороги и потеря сознания оканчиваются смертью от остановки дыхания. Индикатором на повышение концентрации сероводорода являются глаза – жжение, покраснение, опухание век. Его токсичность проявляется также в раздражающем действии на слизистые оболочки верхних дыхательных путей. Предельно-допустимая концентрация его в воздухе рабочих помещений составляет 0,01 мг/л.
Сероводород обладает также высокой коррозионной агрессивностью, наличие влаги в газе усиливает коррозионное действие сероводорода и других кислых компонентов.
От сероводорода очищают природный газ, газы различных нефтеперерабатывающих и нефтехимических процессов (гидроочистки, крекинга, риформинга, пиролиза и др.). Газы различаются содержанием сероводорода. Природные газы могут быть бессернистыми или содержать значительные количества сероводорода.
Сероуглерод (дисульфид углерода, CS2) – летучая бесцветная жидкость плотностью 129.7 кг/куб м, кипящая при температуре 46,3оС. В воде не растворяется, но придает ей запах, хорошо растворим в этаноле и хлороформе. В воздухе легко воспламеняется. При повышенных температурах реагирует с водородом, образуя сероводород.
Сероуглерод ядовит, вызывает острые отравления при концентрациях в воздухе даже 0,001 мг/куб м.
Серооксид углерода (COS) - бесцветный легко воспламеняющийся очень ядовитый газ не имеющий запаха, конденсирующийся при температуре 50,2С, ПДК серооксида углерода – не более 1 мг/куб м в производственных помещениях, не более 0,15 мг/куб м – в населенных пунктах. При нагревании разлагается с образованием диоксида углерода, сероуглерода, оксида углерода и серы.
Меркаптаны (тиолы, RSH) – аналоги спиртов, в которых кислород замещен атомом серы. В связи с тем, что энергия диссоциации связей S-H меньше, чем связей О-Н, меркаптаны химически более активны, чем спирты. Это сероорганические соединения с резким неприятным запахом, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в органических растворителях. Резкий запах меркаптанов используется при применении их в качестве одорантов природного газа, особенно при испытании на плотность газовых сетей и систем. При контакте с металлами меркаптаны реагируют с ними с образованием меркаптидов металлов, то-есть протекает так называемая меркаптановая коррозия. При нагревании до 300оС меркаптаны разлагаются с образованием сероводорода и сульфидов. Для большинства катализаторов меркаптаны являются ядами.
Сульфиды и дисульфиды (R-S-R, R-S-S-R) - хорошо растворимые в углеводородах, но практически нерастворимые в воде вещества. Они нейтральны, но реагируют со щелочью. При нагревании до 400оС сульфиды разлагаются с образованием сероводорода и алкенов, а дисульфиды – дополнительно к этим соединениям - меркаптанов. По сравнению с сульфидами дисульфиды более реакционноспособны.
Диоксид углерода – бесцветный негорючий газ, обладающий кислыми свойствами. При температуре минус 78,5ºС при нормальном давлении образует «сухой лед», минуя жидкое состояние. Термически устойчив, диссоциирует при температурах выше 200ºС. В воде растворим ограниченно.
Азот и гелий – негорючие инертные газы, ухудшающие теплоту сгорания газов. Гелий, хотя и содержится в газе в небольших количествах, но специально извлекается из газа для целевого использования.