Способы очистки газа от сероводорода

 

В промышленности известно до 20 различных способов очистки газа от сероводорода. Все они могут быть отнесены к одной из двух групп.

Первая групп а —«Сухие» способы очистки с применением очистных масс в твердом состоянии.

Вторая группа — Абсорбционные способы с применением жидких реагентов.

Сухие способы отличаются высокой степенью очистки газа (прак­тически до 100%), на их существенный недостаток — небольшие скорости прохождения газа через очистительные аппараты и небольшое давление. Абсорбционные способы, наоборот, позволяют иметь боль­шие  скорости и большие давления, но степень очистки ими ниже.

Мы рассмотрим наиболее распространённые или перспективные способы очистки.

« СУХИЕ » СПОСОБЫ ОЧИСТКИ

По физико-химическому процессу эти способы очистки возможно подразделить на:

а)     способы, основанные на непосредственном химическом взаимо­
действии сероводорода с твёрдыми реагентами;

б)     способы, основанные на адсорбционных и каталитических свой­
ствах поглотителя.

По первым способам в качестве очистительной массы, химически взаимодействующей с H₂S применяется гидрат окиси железа, называ­емый болотной рудой или лимонитом (F₂O₃ пН₂О) и известь.

Процесс очистки сводится к реакции H₂S с гидратом окиси железа и регенерации поглотительной массы кислородом воздуха. Основные химические реакции при этом следующие:

1. Реакции поглощения   H₂S:

Fe₂O₃nH₂O+3H₂S=Fe₂S₃+(_n + 3) Н₂О Fe₂O₃ пН₂О+ 3H₂S = 2FeS+ S+(n+ 3)Н₂О

2. Реакции регенерации

2Fe₂S₃ +6H₂O +3O ₂ -=4Fe(0H)₃ +6S 4FeS +6H₂O +3O₂ =4Fe(0H)₃ +4S

Болотная руда перед загрузкой в газоочистители размалывается и смешивается с древесными опилками, чтобы разрыхлить реактивную массу и увеличить её поверхность и затем добавляют гашеной извес­ти для создания щелочной среды, при которой процесс поглощения H₂S протекает наиболее эффективно. Соотношение этих компонентов з газоочистной массе следующее:

Весовых                                     Объёмных

о/                                                 о/

о                                                 /о

Болотной руды       ....................................................... 95,5                                                    75,5

Опилок      .....................................................................       4,0                                                23,4

Извести     ......................................................................      0.5                                                  1.1

100,0                                              100,0

Кроме этого, к очистной массе добавляется ещё вода в количестве от 25 до 40% по весу, которая активизирует очистную массу и в то же время несколько умеряет разогрев её вследствие экзотермического процесса поглощения. Увлажнение массы должно производиться с учётом влаги, вносимой в неё очищаемым газом.

Технологическая схема очистки газа по описываемому способу довольно проста. Газ пропускается через очистительные ящики, числом 4 и более, заполненные реактивной массой, в результате кон­такта сероводород поглощается, а очищенный газ отводится и направ­ляется для использования по назначению. Включение ящиков па­раллельно-последовательное. После того как газоочистная масса, поглотив достаточное количество H₂S, начинает терять свою ак­тивность, её подвергают регенерации. Эта операция может быть произведена одним из трёх способов:

1.       Регенерация очистной массы «вне ящика». Это значит,   что
время от времени очистная масса выгружается из газоочистителя,
рассыпается по настилу слоем толщиной в 200—400 мм, периодически
смачивается водой и перелопачивается. При действии воздуха сер­
нистое железо превращается вновь в гидрат окиси, при этом цвет
очистной массы изменяется от чёрного до бурого. Продолжительность
регенерации до 4 дней, перелопачивание и увлажнение производится
1—2 раза в сутки. Регенерация считается законченной, когда вся масса
приобретает красно-бурую окраску и перестаёт разогреваться. Тогда
добавляют в неё необходимое количество гашеной извести и загру­
жают обратно в очистной ящик. Операция регенерации очистной
массы «вне ящика» весьма трудоёмкая.

2.           Регенерация очистной массы внутри ящика, периодическим от­
ключением его от газового потока и пропусканием через него воздуха.

3.           Регенерация   очистной  массы   внутри   ящика непрерывно и
одновременно с газоочисткой путём добавления к газу, поступаю­
щему на очистку, необходимого для регенерации количества воздуха.

Хотя такой способ регенерации распространён, однако, для есте­ственных газов его следует рекомендовать только в тех случаях, когда газ после очистки направляется для использования как топливо. При условии же, если газ после очистки направляется на переработку, добавлять к нему воздух нельзя. В этом случае регенерацию массы следует вести по первому или второму способам. Когда в очистной массе накапливается 40—50% элементарной серы, она считается отработанной и для поглощения не годится. Такую отработанную мас­су часто используют для производства серной кислоты вместо серно­го колчедана.

Конструктивно газоочистные ящики представляют собой прямо­угольную коробку—чугунную или железную с плотно закрывающейся

крышкой. Герметичность крышки создаётся либо гидравлическим затвором,  либо сухим уплотнением.

Внутри ящика имеется 3—4 деревянных решётки, на которые рас­сыпается очистная масса равномерным слоем 150—120 мм толщиной, высота ящика 1,2—1,5 м.

Работу газоочистных установок болотной рудой характеризуют следующие показатели:

1.           Скорость прохождения газа через очистную массу в   ящи­ках 5—8 мм/сек.

2.           Падение давления газа в результате сопротивления при прохо­
де через очистительные ящики  на 1   м высоты при скорости газа
5   мм/сек—15 — 30 мм вод. столба, при скорости газа 8 мм/сек —
25—50 мм вод. столба.

3.           Продолжительность контактирования газа с массой 4—15 мин.
в зависимости от содержания H₂S в газе.

4.           Температура процесса очистки 20—30° С.

5.           Поверхность очистной массы в ящике должна составлять на
100 м^ъ   газа в сутки 0,14—0,23 ж².

6.           Степень очистки газа 98—100%.

7.           Количество   потребного   воздуха  для   регенерации   очистной
массы — на каждый  1% H₂S—2¹/₂% воздуха.

8.           Площадь здания для размещения ящиков составляет 16,5 м² на
1000 мв газа в сутки. Кубатура всех очистных ящиков  18 ж³ на
1000 м³ газа суточной производительности.

9.     Количество регенераций очистной массы 25—40.
Основной недостаток болотнорудного способа очистки газа — это

его громоздкость. Для очистки больших количеств газа и вследствие малой скорости прохождения газа через очистительные ящики требуется значительное количество таких ящиков, большая тер­ритория, значительный расход металла и сравнительно высокие капиталовложения.

Однако по степени очистки газа этот способ является вполне на­дежным, газ очищается от H₂S почти полностью.

Там, где требуется высокая степень очистки газа, указанный способ весьма эффективен.

Чтобы устранить указанные выше недостатки болотнорудного способа в некоторых странах введены башенные очистители. Эти очистители представляют собой башни высотой около 16 м, диаметром около 6 м, имеющие внутри по 12 и более вставных железных ко­робок с двумя слоями очистной массы в каждой коробке. Газ вводит­ся в башню снизу и затем параллельными потоками отводится по всем коробкам. Очищенный газ собирается в круговом простран­стве между кожухом башни и стенками коробок и выводится через боковой отвод. Перезарядка башен производится при помощи под­вижного крана, который подаёт коробки с насыщенной массой в по­мещение для регенерации и затем обратно коробками с регенериро­ванной массой загружает свободные башни.

Этот способ очистки позволил сократить капитальные и эксплоа-тационные расходы на 30% против ящичного, а занимаемую площадь в 4 раза.

Некоторые промышленники пошли ещё дальше в усовершенство­вании сухого способа очистки, а именно применением обычной очи­стной массы в виде шариков диаметром 15—20 мм. Шарики эти до­статочно прочные и имеют большую пористость, способ изготовления их засекречен фирмой. Очистная масса в таком виде засыпается в баш­ни (количество башен две и более) диаметром около 4 м и высотой 6 м, засыпка производится сверху. Работа этих башен регулируется таким образом, что в то время как газ пропускается через одну башню, вторая находится в регенерации.

Газ поступает снизу башни и выходит сверху.

Когда нижние слои шариков обогатились серой на 45—50% и счи­таются уже отработанными, их удаляют, открывая внизу башни разгрузочную задвижку, а в то же время сверху засыпается свежая порция шариков.

Скорость прохождения газа через такие очистительные башни около 100 мм/сек. Эти установки более компактны.

Кроме болотно-рудной сухой очистки газа применяется также «чистка гашеной известью.

При очистке газа гашеной известью происходит поглощение не только H_aS, но и СО₂, если он в газе присутствует, причём первым поглощается СО₂, а затем H₂S.

Химические реакции следующие:

Са(ОН)₂Н- СО₂ = СаСО₃-Ь Н₂О Са(ОН)₂ + H₂S = CaS + 2H_aO

Способ этот устарел, однако, и сейчас ещё применяется для очи­стки небольших количеств газа.

Очистные ящики заполняются известью и окисью железа, причём сначала газ проходит ящики с известью, а затем — ящики с окисью железа.

Объём массы должен быть таким, чтобы обеспечить 10—15-минут­ное пребывание газа в очистителях.

Сера при этом способе не извлекается.

Вторым видом сухой очистки газа является адсорбция. В каче­стве адсорбента применяется активированный уголь. Впервые по этому способу была пущена в эксплоатацию установка в 1926 г. в Гер­мании на 40тыс. м³ газа в сутки, а затем на 5 млн. м³/сутки. Процесс состоит из трёх операций: а) поглощение H₂S, б) окисление H₂S до элементарной серы и в) экстрация серы из угля. Способ этот наиболее эффективен при содержании сероводорода в газе не более 1%. Тех­нологическая схема очистки следующая. Газ при входе на очистную установку пропускается через фильтр для освобождения от нефтяных частиц, затем к нему подмешивается воздух (в количестве 3—4% от газа) и аммиак (в количестве 0,3—0,5 г/м^ъ газа) и направляется в ад­сорберы. Число адсорберов различно (от 2 до 4) в зависимости от пропускаемого количества газа. После того как будет установлено, что уголь в том или ином адсорбере насыщен H₂S этот адсорбер от­ключается, и уголь в нём подвергается регенерации. Обычно серу из пор угля извлекают промывкой его раствором сульфида аммония, но могут применяться и другие растворители (сероуглерод, хлористая

сера и т. д.). Таким образом, часть адсорберов находится в насы­щении часть — в регенерации. Регенерация угля заканчивается пропуском через него водяного пара при температуре около 100° С, и вся операция требует времени 10—12 час.

Постепенно раствор сульфида аммония обогащается серой, когда содержание серы дойдёт до 200—300 г/л раствора последний подвер­гается регенерации, при этом получают чистую серу.

Основные показатели очистки по этому способу следующие:

1.       Степень очистки газа от H₂S 100%.

2.       Число адсорберов от 2 до 40 шт. Диаметр адсорбера 2,9 м, высота    1 му
высота загрузки углем 0,80 м, количество угля до5л*³ в каждом адсорбере.

3.       Уголь до проскока сероводорода задерживает от 50 до 150% серы от соб­
ственного веса. В среднем 1 м³ угля поглощает 400 кг серы.

4.       1 л раствора сульфида аммония извлекает до 0,3 кг серы.   Концентрация
раствора   15%.

5.       Потеря давления в адсорбере 50—60 мм вод. столба.

6.       Скорость газа, считая на полное сечение, 80 мм/сек.

7.       Температура газа до адсорбера 35—40° С.

 

8.         Возможное количество регенераций угля — 100.

9.         Выход  элементарной  серы  95%.

 

10.        Чистота серы  99—99,5%.

11.        Расход активированного угля на 1 т серы 10 кг.

12.        Расход пара на 1 т серы 5—б т.

В применении к очистке естественных газов, содержащих газо­бензиновые углеводороды, этот способ нуждается еще в проведении дополнительных исследовательских работ по выявлению возможного совмещения очистки газа и его отбензинивания.

АБСОРБЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ

Стремление исследователей и промышленников к устранению не­достатков сухой очистки газов (громоздкость установок, периодич­ность процесса и др.) натолкнула их на применение жидких реаген­тов. Практика показала, что «мокрые» способы очистки (абсорбци­онные) выгодно отличаются от «сухих» своей компактностью, непре­рывностью процесса, простотой обслуживания и дешевизной экс-сплоатации.

При этом некоторые способы очистки позволяют утилизировать элементарную серу, при других сера не утилизируется.

Степень очистки газа при абсорбционных способах несколько ниже сухих и составляет 90—99%.

Сиборд-процесс

Этот способ очистки впервые был применён американцами в 1920 г. Сущность его заключается в промывке газа водным раствором (кон­центрацией 1—3%) кальцинированной соды. Процесс поглощения H₂S протекает по следующей обратимой реакции:

NaXO₃+ H₂S^ NaHS-f NaHCO₃.

После того как раствор насыщен сероводородом, его подвергают регенерации продувкой воздуха.   Последний  увлекает с собой H₂S

и раствор вновь приобретает свои первоначальные поглотительные свойства. Конструктивное оформление сиборд-процесса чрезвычайно простое: имеются два скрубера — один для абсорбции сероводорода и один для регенерации раствора, две ёмкости — для отработанного и для регенерированного раствора, два насоса для циркуляции рас­твора и воздуходувка для продувки воздухом отработанной жид­кости.

Газ, подлежащий очистке, поступает в нижнюю часть абсорбера и направляется вверх, проходя через серию насадок (кольца Рашига, деревянные решетки, кокс и пр.) Навстречу газу сверху вниз пода­ётся раствор в количестве 6—8 л\м^% газа. Раствор поглощает H_SS, выводится из нижней части абсорбера и поступает в промежуточную ёмкость, очищенный от H₂S газ выходит из верха абсорбера и направ­ляется по назначению.

Отработанный раствор из промежуточной ёмкости забирается насосом и подаётся на верхние насадки второго скрубера регенера­тора и стекает вниз навстречу потоку воздуха.

Воздух выдувает H₂S и увлекает с собой, а регенерированный раствор собирается в промежуточную ёмкость и затем насосом по­даётся опять в абсорбер. Таким образом, цикл замыкается. Цирку­ляция  раствора происходит  непрерывно.

Воздух вместе с H₂S из регенератора выдувается в атмосферу. В этом один из существенных недостатков сиборд-процесса, так как выдуваемый в атмосферу сероводород загрязняет её. Чтобы частично устранить этот недостаток, рекомендуется выдуваемый H₂S сжигать или в крайнем случае выдувание производить через высокие стояки (до 80 м высотой). Элементарная сера при этом, конечно, не ути­лизируется.

Вторым недостатком этого процесса является сравнительно невы­сокая степень очистки газа—80—90%, правда, возможно применение двухступенчатой очистки, при которой возможно очистить газ на 95—98%, но это не всегда оправдывается экономически.

Однако, несмотря на эти недостатки сиборд-процесс распростра­нён в США из-за простоты устройства аппаратуры, компактности установки, небольших капиталовложений и дешёвой эксплоа-тации.

В наших промысловых условиях для небольших количеств газа и небольшого содержания в них H₂S (до 1,5%) в случаях, не требу­ющих высокой степени очистки, применение сиборд-процесса вполне целесообразно.

Основные показатели по сиборд-процессу следующие:

1.          Степень очистки газа 80—95%.

2.          Количество цирку лиру емого раствора крепостью 3%—6—8 л на
1 м³ газа.

3.     Расход соды на восстановление потерь до 2 г на 1 м³ газа, содер­
жащего 1% H₂S.

4.      Расход воздуха для регенерации — 250% по отношению к об­
щему количеству очищаемого газа или около 300 м³ на 1 м³ раствора.

Способ  Пти

В попытке избежать недостатки сиборд-процесса Голландско-Бель­гийское общество разработало процесс, который потом был назван способом Пти. Он состоит в комбинации мокрого и сухого методов очистки газа.

Для поглощения H₂S вместо содового раствора по способу Пти применяется концентрированный раствор (15—20%) поташа (К₂СО₃), а для регенерации раствора—вместо воздуха применяется углекисло­та, что придаёт известные преимущества этому способу в части более интенсивного поглощения H₂S концентрированным раствором и лик­видации побочных реакций окисления, вызываемых обычно при­сутствием воздуха.

При продувке отработанного циркулирующего раствора угле­кислотой, последняя вытесняет сероводород, химически взаимодей­ствуя с раствором, образуя бикарбонат калия. Раствор далее направ­ляется через теплообменник в подогреватель, где происходит раз­ложение бикарбоната, восстановление поташа и выделение углекис­лоты. Полученные реагенты опять направляются в цикл. Химизм этих процессов следующий:

1.     Абсорбция H₂S

К₂СО₃ + H₂S = KSH + КНСО₃

2.     Взаимодействие СО₂ с отработанным раствором

KSH+CO₂+H₂O==KHCO₃+ H₂S

3.     Разложение бикарбоната

2КНСО₃=К₂СО₃+ СО₂+ Н₂О

Потери углекислоты при циркуляции в цикле ничтожны. Вы­тесненный из раствора сероводород вместе с небольшим количеством углекислоты отводится из скрубера и направляется на сухую очи­стку, описанную нами ранее. Таким образом, размеры сухой очи­стки очень небольшие, так как пропускается через неё только H₂S с небольшой примесью СО₂.

Из поглотительной массы элементарная сера извлекается рас­твором трихлорэтилена или сероуглеродом. Метод этот, обладая пре­имуществами сухой очистки и сиборд-процесса, всё же в целом явля» ется громоздким, требует наличия источника углекислоты для вос­полнения потерь и значительного рахода пара.

Фенолятный способ

Этот способ впервые был применен в 1936 г. в США фирмой Ко-перс. Рабочим реагентом здесь является водный раствор фенолята натрия. При контакте абсорбента с сероводородом имеет место сле­дующая обратимая реакция:

C₅H₆ONa+H₂S X NaHS+C₆H₅OH.

При абсорбции реакция протекает слева направо, при регенерации, наоборот, справа налево.

Наличие такого реагента, состоящего из двух компонентов, по­зволяет создать гибкую систему абсорбции, способную разрешить различные практические задачи. Например, если газы содержат небольшие количества сероводорода и требуется высокая степень очистки их, тогда готовят раствор с низкой концентрацией каустика

 

и высокой концентрацией фенола и, наоборот, при наличии газа с боль­шим содержанием H₂S раствор принимается со сравнительно высо­кой концентрацией щелочи и низкой концентрацией фенола. 1 л рас­твора поглощает от 30 до 50 г серы. Процесс очистки производится в одну или в две ступени.

На фиг 79 показана схема одноступенчатой очистки.

Газ, подлежащий очистке от H₂S, входит в нижнюю часть абсор­бера (см. схему), и, поднимаясь кверху, контакта руется с фенолятным раствором, который подаётся в верхнюю часть абсорбера (на четвёртую тарелку, считая сверху) и стекает вниз с тарелки на тарелку. Верхние три тарелки абсорбера служат для улавливания паров фенола из газа, для чего на эти тарелки подаётся свежая вода. Пройдя абсорбер, очищенный газ направляется по назначению для использования, а насыщенный раствор под давлением в абсорбере проходит теплооб­менник и поступает на верхнюю тарелку десорбера (регенератора). Здесь происходит регенерация раствора водяным паром, который подаётся в нижнюю часть десорбера и нагревает раствор. Отогнанный сероводород из десорбера проходит дефлегматоры, охлаждается, отделяется от Н₂О и направляется для использования. Чистота его 95—99%. Регенерированный фенолятный раствор из низа десорбера проходит теплообменник, где частично отдаёт тепло идущему навстре­чу насыщенному раствору, затем забирается насосом, прокачивается через холодильник и подаётся снова в абсорбер. Таким образом, фенолятьый раствор непрерывно циркулирует между абсорбером и десорбером.

Режим работы очистительной установки поддерживается авто­матически установленными контрольно-измерительными приборами. Степень очистки газа по этой схеме 95%.

Для получения более высокой степени очистки процесс ведут по схеме двухступенчатой очистки. Отличительные её особенности следующие. Подача раствора в абсорбер производится раздельно в две точки абсорбера—на средние и верхние тарелки, причём на сред­ние тарелки подаётся наибольшая часть; этот раствор берётся от средних тарелок десорбера, а на верхние тарелки абсорбера подаётся сравнительно небольшая часть раствора, взятого из низа десорбера. Эта часть раствора, пройдя верхнюю половину абсорбера до сере­динных тарелок, вливается в основную массу раствора и дальше идёт как и в одноступенчатой очистке.

Таким путём достигается степень очистки 98—99,8%.

Ниже даются некоторые технические данные о фенолятной уста­новке:

1.           Производительность установки 467 000 м³/сутки

2.           Содержание H₂S в газе 4—5%

3.           Температура в абсорбере 30—40° С

4.           Температура в десорбере 110—120° С

5.           Количество циркулируемого реагента 25 л на 1 кг H₂S

6.           Концентрация фенолята натрия в растворе 3 моля на 1 л раствора

7.           Расход фенола на возобновление потерь 3 кг на 1 т H₂S

8.           Расход щелочи 0,15 кг на I m H₂S

9.           Расход пара 8—10 кг на 1 кг H₂S
10. Расход воды 5 л на 1 м³ газа

11. Количество абсорберов зависит от количества газа, подлежащего очистке^ в данном примере их 2 шт. Давление в абсорбере может быть различным_г в нашем случае 8—10 am. Абсорбер представляет стальную колонну диа­метром 1—2 м и высотой 10 м. Внутри его размещены 12 тарелок с чу­гунными колпачками по 24 шт. на каждой тарелке.

12. Десорбер представляет собой также стальную колонну диаметром около 3 м и высотой 13 м; имеет 12 тарелок с 168 чугунными колпачками на каждой тарелке. Давление в десорбере около 1 am.

Ввиду коррозийных условий, особенно в верхней части десорбера, вся верхняя часть его, включая верхние тарелки, трубопроводы и де­флегматоры, должна быть изготовлена из специальной стали, на­пример хромоникелевой (18% хрома, 8% никеля).

Выделенный из газа сероводород в США на многих установках используется для производства серной кислоты.

Фенолятный способ очистки газов является простым, вполне осу­ществимым в промысловых условиях, реагенты доступные.

Раствор фенолята натрия поглощает не только H₂S, но и СО₂. Это обстоятельство несколько осложняет процесс регенерации раство­ра. Чтобы избежать этого, стремятся изменением режима работы уста­новки добиться селективной абсорбции H₂S из газовой смеси. В ча­стности понижают температуру в абсорбере до 20—25° С и снижают плотность орошения до 3—4 л на 1 м³ газа. При этом сероводород из­влекается до 95%, а углекислота извлекается в небольшой степени (около 2%).

Этаноламиновый способ (Girbotol process)

Этот способ был разработан после того, как было установлено, что некоторые амины хорошо реагируют со слабокислотными газами, такими, как сероводород и углекислота.

Свежий или регенерированный раствор амина входит в абсорбер в верхней его части и стекает вниз противотоком поднимающемуся вверх газу. Температура абсорбции 30 — 40° С. Абсорбированный сероводород увлекается вниз вместе с раствором. Очищенный газ выходит через верх абсорбера и отводится для использования по назначению.

 

Фиг. 80. Схема процесса Girbotol.

' Конденсат

Регенератор

Насыщенный раствор, содержащий H₂S под давлением в абсор­бере (или при помощи насоса), выходит из низа абсорбера, прохо­дит через теплообменник и подаётся в верхнюю часть реактиватора (десорбера). Если давление в абсорбере высокое и если требуется очень высокая очистка газа, то на линии насыщенного абсорбента, между абсорбером и теплообменником, устанавливается выветрива-тель, работающий при давлении более низком, чем в абсорбере для удаления углеводородных газов, растворенных вследствие высокого давления  в  абсорбере.

Реактиватор имеет тарелки или насадки, тарелки более эффек­тивны. Внизу реактиватора помещён рибойлер, посредством которого производится подогрев раствора до температуры кипения для от­гонки поглощённого сероводорода. Обычно эта температура немногим выше температуры воды при давлении в реактиваторе порядка 105—120°С.

Регенерированный раствор, свободный от H₂S, подаётся из низа реактиватора насосом через теплообменник, затем холодильник об­ратно в верхнюю часть абсорбера.

Сероводород вместе с парами воды из верха реактиватора про­ходит холодильник, где температура понижается до 25—35° С в зави­симости от температуры и количества подаваемой охлаждающей воды. Пары воды конденсируются, и конденсат возвращается на верх реактиватора, а концентрированный сероводород выходит из холодильника и направляется для сернокислотного производста или получения элементарной серы. Этаноламиновый раствор не корро­дирует сталь или железо, более того вследствие щёлочности раствора коррозийное действие сероводорода снижается и практически незна­чительно, так что вполне возможно для всех частей установки приме­нять низкоуглеродистую сталь и чугун. Специальных сплавов не требуется. Процесс очистки газа по этому способу возможно совмес­тить с осушкой газа; для этого необходимо в качестве реагента иметь смесь водного раствора диэтиленгликоля и этаноламина* Практически такие растворы применяются и содержат: 11 % моно-этаноламина, 72% диэтиленгликоля и 17% воды или 19% моноэтано-ламина, 76% диэтиленгликоля и 5% воды.

Такие комбинированные установки по очистке и осушке газа устанавливаются Главгазтоппромом при Совете Министров СССР для обработки газа, подаваемого из района Саратова в Москву, и газа,, подаваемого из Похвистнево в Куйбышев.

Установки  работают полностью  автоматически,   режим регули­руется контрольно-измерительными приборами. Степень  очистки 99% и  выше. Основными достоинствами этого способа очистки являются:

а)     высокая степень очистки благодаря большой поглотительной
способности раствора;

б)     возможность селективного извлечения сероводорода и   угле­кислоты;

в)     лёгкая  регенерируемость  раствора;

г)     небольшие потери реагента, вследствие небольшой упругости
паров раствора;

д)     компактность установки;

е)     небольшой расход воды и электроэнергии.

Недостатком этого процесса является сравнительно большой расход пара.

В наших условиях внедрение этого способа пока задерживается отсутствием промышленного производства этаноламинов. В 1946 го­ду заводы министерств химической промышленности и резиновой промышленности начнут производить этот реагент.

Тэйлокс-процесс

Впервые по этому процессу очищать газ стала фирма Коперс (США) в 1927 г. Процесс был запатентован, и применяемые реагенты точно не были известны. Однако, впоследствии (1932 г.) было установлено, что поглотительным раствором при этом процессе служит или мышья-ково-содовый или мышьяково-аммиачный растворы.

Основные химические реакции взаимодействия сероводорода с растворами следующие:

1. Na₃AsOS₃+H₂S=-Na₃AsS₄+H₂O •2.(NH₄)sAsOS₈+H_aS=(NH₄)₈AsS₄+H_seO

Реакция регенерации раствора происходит при продувке его воздухом и протекает с выделением элементарной серы:

1. 2Na₃A_sS₄+O₂ = 2Na₃AsOS₃+2S 2. 2(NH₄)₃AsS₄+O₂ = 2(NH₄)₃AsOS₃+2S.

Чем концентрированнее раствор, тем больше поглотительная способность его и тем меньше требуется раствора на 1 л*³ газа. Иссле­дованиями установлено, что оптимальной концентрацией мышьяка (в виде As₂O₃) в растворе считается 8—10 г/л, и кальцинированной соды   13—15  г/л.

Тэйлокс-процесс может быть одно- или двухступенчатым. Двух­ступенчатая очистка позволяет довести степень очистки газа до 99%.

На фиг. 81 показан процесс газа по способу Тэйлокс. Сущность этого способа аналогична фенолятному процессу.

Газ, очищенный от капелек нефти, подаётся снизу абсорбера и, поднимаясь вверх, контактируется с поглотительным раствором, который и поглощает сероводород. Абсорберов два—один орошается

ВЫБОР СПОСОБА ОЧИСТКИ

Сравнение различных способов очистки показывает, что в отно­шении степени очистки преимущества остаются за «сухими» методами, однако, эти преимущества сохраняются для сравнительно небольших количеств газа, содержащих H₂S до 0,5%. При очистке больших коли-честв газа установки этого типа получаются громоздкими, возникают большие осложнения с регенерацией и удалением отработанной очист­ной массы, требующие значительных затрат ручного труда в тяжёлых условиях, периодичность процесса. Абсорбционные методы в этом отношении более выгодны, чем сухие способы, благодаря непрерыв­ности процесса и благодаря возможности вести процесс под давлением, вследствие чего установки получаются простыми и компактными даже для большого количества газа. Возможность автоматизации процесса позволяет свести ручной труд к минимуму и установить *более чёткий режим работы установки. Очистку газа от H₂S возможно сочетать с переработкой сероводорода для получения элементарной серы и серной кислоты. Для очистки больших количеств газа (500 тыс. м*/сутки и выше) абсорбционные методы дают более выгодный общий экономический эффект, чем методы сухие, но для небольших и средних количеств газа они значительно уступают сухим. Суще­ственным недостатком мокрых способов является ограниченная сте­пень очистки 85—99,9%; полностью очистить газ весьма трудно и стоит дорого. При выборе способа очистки следует учитывать;

а)     количество очищаемого газа,

б)     содержание в газе сероводорода,

в)     наличие в газе СО₂ и О₂,

г)     требуемую степень очистки газа,

д)     давление газа, поступающего на установку,

е)     общие экономические и технические условия, определяющие
наличие   реагентов,   возможность  утилизации  сероводорода  и пр.,

ж)      местные условия.

Газоочистная установка на промыслах должна соответствовать общему тону других промысловых сооружений в части их срока дей­ствия, что в свою очередь зависит от разработки данного месторождения.

Для характеристики экономической стороны вопроса по отдель­ным способам очистки приведём следующие ориентировочные сряв-

штельные показатели.  Стоимость очистки 1 м^? газа, содержащего 0,5% H₂S, на установке производительностью 500—-900 тыс. м^{^}/сутки:

1.        Сухой ящичный способ............................................................................................ 1,4     коп.

2.        Сухой башенный без экстрагирования серы     ....                                                  1,00

3.        Сухой башенный с извлечением серы     ............................................................... 0,34    „

4.        Железо-содовый.....................................................................................................     1,42     „

5.        Мышьяково-содовый    ............................................................................................. 0,78     „

6.        Мышьяково-аммиачный.......................................................................................     0,82     „

7.        Содовый (сиборд-процесс)      ............................................................................      0,62

8.        Фенолятный способ................................................................................................... 0,86

9.        Этанол-аминовый способ     .................................................................................... 0,74

Очистка газа с извлечением серы или с использованием сероводорода для сернокислотного производства является весьма рентабельной за счёт реализации серы и её фабрикатов.