Введение к работе
Актуальность проблемы. Характерное для последних десятилетий ухудшение экологической обстановки в ряде регионов Российской Федерации во многом связано с добычей и переработкой сернистой нефти и газа. Выделяющийся при этом высокотоксичный сероводород, как правило, сжигают, что ведет к выбросу в атмосферу миллиардов кубических метров кислого газа, либо используют для получения элементарной серы, качество и количество которой ставит новые проблемы, но уже с ее утилизацией. В то же время сероводород исключительно интересное с химической точки зрения соединение. Его использование в качестве одного из исходных реагентов позволит расширить круг серосодержащих материалов, обладающих практически полезными свойствами, что обеспечит сохраните природных ресурсов и снизит уровень загрязнения окружающей среды.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с программой "Экологически безопасные процессы химии и химической технологии", Пост. № 880 от 20.04.1992 г. Российской ГНТП, согласно Указа Президента РФ от 04.02.1994 г. № 236 "О государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития", Постановление правительства РФ от 18.07.1994 г. № 496 "О плане действия Правительства Российской Федерации по охране окружающей среды на 1994 - 1995 гг. и до 2000 года".
Цель работы. Целью работы является поиск новых и развитие известных подходов к решению проблемы рационального использования сероводорода нефти и газа.
Задачи исследования:
разработка прогрессивных технологий очистки попутного нефтяного газа от сероводорода;
разработка безотходной технологии и производство реагентов для концентрирования тяжелых металлов при экологическом мониторинге;
синтез серосодержащих сорбентов и разработка сорбционных технологий очистки промстоков от тяжелых металлов (ртуть и др.);
профилактика загрязнения нефти сероводородом биогенного происхождения;
создание технологии рационального использования сероводорода НПЗ и ГПЗ с получением флотоагента;
получение серосодержащих комплексонов для извлечения драгоценных металлов из вторичного сырья и отработанных катализаторов.
обезвреживание выбросов сероводорода при добыче, хранении и переработке нефти и газа;
Научная новизна. Разработаны научные основы прогрессивных технологий снижения выбросов в атмосферу сероводорода и окислов серы. Одно из таких направлений основано на каталитической реакции сероводорода и формальдегида, ведущей к получению полиметиленсульфида (ПМС).
Экспериментально обоснована схема реакции, включающая участие в ней промежуточных соединений, впервые предложен новый для реакции класс катализаторов - третичные амины, рассмотрены особенности реакции с использованием методов математического моделирования.
Изучен ряд свойств получаемого в ходе реакции полиметиленмоносулъфи-да и показана его высокая комплексообразующая способность относительно тяжелых, в том числе драгоценных металлов. Емкость по платине, палладию достигает 1-1,1 г на грамм сорбента.
Исследовано влияние природы аминов на процесс аминовой очистки попутного нефтяного газа от сероводорода и намечены пути интенсификации процесса.
Впервые для нейтрализации сероводорода в нефти и газе предложены реагенты оксазинового ряда. В этом случае, используя оригинальную модификацию реакции Юрьева, были получены сероазотсодержащие сорбенты, высокоэффективны6 относительно тяжелых металлов.
Показано, что нейтрализаторы оксазинового ряда обладают высокой активностью по отношению к сульфатвосстанавливающим бактериям и к тому же ингибируют коррозию промыслового оборудования.
Практическая значимость. Сорбенты на основе полиметиленсульфидов успешно испытаны для извлечении золота, платины, палладия из отработанных катализаторов, шламов и промывных вод катализаторных фабрик (палладий, серебро), при переработке наиболее характерных для промышленности объектах, содержащих драгоценные металлы.
Применение ПМС перспективно в гидрометаллургии.
Сорбент также испытан в ряде регионов РФ для концентрирования тяжелых металлов из объектов окружающей среды. С его применением разработаны атомно-абсорбционный, рештено-флуоресцентный и другие современные методы определения ртути, селена и других химических элементов.
Использование реакции оксазинов с сероводородом позволяет снизить его содержание в нефти и газе. Отличительной особенностью способа является его селективность по сероводороду. По своему действию оксазины сравнимы с импортным нейтрализатором сероводорода "Эксон".
Внедрение разработок позволит не только улучшить экологическую обстановку в регионах РФ, но и гарантирует социальный и экономический эффект за счет улучшения условий труда, газификации сельских районов и выпуска ценной продукции.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на международной научной конференции "Химия и химические технологии -настоящее и будущее" (г. Стерлитамак, 1999 г.); на Российской конференции SETAC "Оценка риска загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами" (г. Москва, 2000 г.); на научно-техническом совете института ГИПРОНикель (г. Санкт-Петербург, 1993 г.); Международной научно-практической конференции, посвященной 425-летию г. Уфы "Сервис большого города" (г. Уфа, 1999 года,); в Институте медицины труда и экологии человека (г. Уфа 1999 г.,); на техническом Совете АНК "Башнефть" (г. Уфа, 1992-1993 гг.); на научных семинарах кафедры "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" УТИС (г. Уфа, 1995-1999 гг.);
Публикации. Основное содержание работы изложено в 11 работах, в том числе 8 тезисах докладов и 3 статьях. Получены положительные решения на заявки по двум патентам.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Материал изложен на 176 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 28 таблиц, библиографию из 80 наименований и приложений на 20 страницах.
