Введение к работе
Актуальность проблемы. Сероводород является наиболее распространенным газообразным сернистым соединением встречающимся в природе, прежде всего в природном газе многих месторождений и в попутных нефтяных газах . Кроме того, сероводород образуется во многих технологических процессах, например, газификации углей и мазутов, гидроочистке нефтяных фракций, а также при анаэробных микробиологических процессах, в частности, при получении биогаза. Во многих случаях концентрация h^S в газа превышает допустимое его содержание. Наиболее широко используемым в промышленности процессом очистки газов от сероводорода является очистка с помощью водных растворов алканоламинов. Однако этот метод требует значительных капитальных вложений и эксплуатационных затрат, а для утилизации выделенного в процессе очистки газа сероводорода, требуется наличие установки Клауса.
В связи с этим разработка и исследование других экономичных и эффективных процессов очистки различных газовых потоков от сероводорода остаётся весьма актуальной.
Цель работы. Основной целью работы является исследование и совершенствование одного из технологических процессов очистки природного газа от сернистых соединений- процесса окислительно-адсорбционной очистки на активных углях (АУ). Основные.задачи исследования:
- выбор лучших для изучаемого процесса образцов АУ
производства зарубежных и российских фирм;
изучение кинетики окисления сероводорода в безградиентном реакторе (на зерне);
изучение динамики формирования зоны массопередачи и её движения в слое АУ;
- изучение распределения продуктов окисления H2S (S, H2SO4) на
АУ вдоль слоя и динамики роста концентрации SO2 на выходе из
слоя АУ;
- изучение кинетики и механизма восстановления H2SO4
сероводородом.
Научная новизна. На основании исследования кинетики процесса предложен механизм параллельно и последовательно протекающих реакций при окислении H2S кислородом в слое активного угля.
Установлены закономерности распределения продуктов окисления H2S— серы и H2SO4, адсорбированных вдоль слоя АУ, в зависимости от времени и концентраций H2S и SCb в газовой фазе вдоль слоя сорбента и изменение этих концентраций во времени.
Предложено кинетическое описание процесса восстановления серной кислоты, адсорбированной на АУ, сероводородом в зависимости от температуры и концентрации H2S.
Практическая ценность. Полученные результаты позволяют проводить балансовые и технологические расчеты установок очистки газов от H2S, определять геометрические размеры каталитических слоев и конструкционные характеристики реакторов, а также устанавливать оптимальную циклограмму их работы, включающую цикл очистки газов и цикл восстановления серной кислоты перед проведением десорбции серы.
Полученные результаты могут быть использованы проектными организациями для выбора оптимальных условий проведения адсорбционно-каталитической очистки различных газовых потоков на активных углях в зависимости от состава газа и требуемой степени очистки.
Результаты работы использованы при разработке регламента на проектирование установки очистки от сероводорода хвостовых газов установок Клауса для Астраханского ГПЗ.
С участием автора разработана методика и экспериментальная установка для изучения кинетики окисления сероводорода в безградиентном и интегральном реакторе.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на Второй Всероссийской конференции молодых учёных, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России, г. Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 1997 г.; на Всероссийской научно-технической конференции "Промышленное использование природного газа", г. Москва , РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 1999 г.; на Третьей Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности "Новые технологии в газовой промышленности", г. Москва, РГУ .нефти и газа им. И.М. Губкина, 1999 г.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 научные работы.
Объём и структура диссертации. Работа изложена на 140 страницах, состоит из введения, шести глав, выводов и приложений; содержит 32 таблицы, 15 рисунков. Список использованной литературы состоит из 108 наименований.
