Сорбент для очистки нефтяных газов от сероводорода



Сорбент для очистки нефтяных газов от сероводорода

 


Владельцы патента RU 2541081:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) (RU)

Изобретение предназначено для нефтяной и газовой промышленности, относится к сорбентам для очистки газов, в том числе попутных нефтяных газов (ПНГ), от сероводорода и может быть использовано при подготовке попутного нефтяного газа к потреблению. Сорбент для очистки нефтяных газов от сероводорода содержит оксиды железа и марганца (ОЖМ) и горелик, полученные из отходов станций водоподготовки при очистке воды от железа. Технический результат заключается в упрощении способа получения сорбента и возможности его эксплуатации при температуре 18-25°C и атмосферном давлении. 2 табл., 4 пр.

 

Изобретение предназначено для нефтяной и газовой промышленности, относится к сорбентам для очистки газов, в том числе попутных нефтяных газов (ПНГ), от сероводорода и может быть использовано при подготовке попутного нефтяного газа к потреблению.

Сероводород (H2S), присутствующий в газах, в том числе нефтяных, является агрессивным веществом, провоцирующим кислотную коррозию, которую в этом случае называют сероводородной коррозией. Растворяясь в воде, он образует слабую кислоту, которая может вызвать точечную коррозию в присутствии кислорода или диоксида углерода. При этом значительно сокращается срок службы оборудования и аппаратуры при добыче, транспорте, переработке и использовании газа. В промышленных условиях особенно большому коррозионному воздействию подвергаются трубы, задвижки, счетчики газа, компрессоры и холодильники. Бороться с сероводородной коррозией чрезвычайно трудно: несмотря на добавки ингибиторов кислотной коррозии, трубы из специальных марок нержавеющей стали быстро выходят из строя. Сероводород, присоединяясь к непредельным соединениям, образует меркаптаны, которые являются агрессивной и токсичной частью сернистых соединений - химическими ядами. Тщательная очистка газов от сероводорода необходима в производстве синтетического аммиака, синтетических спиртов, при гидрогенизации жиров, в производстве газа бытового, применяемого в металлургической промышленности и т.д.

Актуальность проблемы очистки газа от сероводорода усиливается требованиями обеспечения экологической безопасности при разработке сернистых месторождений, сокращением вредных выбросов в атмосферу. При этом особое внимание уделяется совершенствованию действующих и разработке новых технологий сероочистки, исключающих выбросы токсичного сероводорода и продуктов его горения в окружающую среду. Несмотря на все перечисленные минусы, сероводород является ценным химическим сырьем, поскольку из него можно получить огромное количество неорганических и органических соединений.

Таким образом, очистка газа от сероводорода вызывается не только требованиями санитарно-гигиенического порядка, но и диктуется производственной необходимостью:

- предохранить аппаратуру и оборудование от разъедания при транспорте, переработке и использовании газа;

- иметь газ, пригодный для бытового, энергетического и промышленного использования;

- получить путем переработки очищенных газов продукты надлежащего качества без примесей сернистых соединений;

- иметь в некоторых случаях выгоду от извлечения элементарной серы.

Изобретение относится к способу удаления серы и серосодержащих соединений из различных газов с применением сорбента. Адсорбционные процессы в основном применяются в тех случаях, когда требуется достичь очень низких концентраций сернистых соединений в газе.

Известны различные адсорбенты для очистки газов от сероводорода.

Известен цинк-медный поглотитель, катализатор ГИАП-10 (оксиды Zn) или ГИАП-10-2 (оксиды Zn и Cu). ТУ 6-03-2002-86 [http:him-kazan.ru|giap-10]. Сорбент предназначен для тонкой очистки генераторного, водяного, коксового и природных газов от сернистых соединений. Высокая сероемкость поглотителя обуславливается предварительной карбонизацией цинкового компонента, после прокалки которого удается значительно повысить поверхность активного компонента за счет снижения размеров кристаллитов. Недостатками данного сорбента является: необходимость в регулярной регенерации и периодической его полной замене; возможность его эксплуатации только при температуре 350-390°C. Концентрация сероводорода - не более 80 мг/нм3 (до очистки) и 0,5 мг/нм3 (после очистки). Сероемкось при 400°C не менее 24%.

Известен твердый синтетический сорбент для очистки газов от сероводорода с содержанием 35-95% оксидов марганца [Патент US 4225417, 1980]. Недостатком данного сорбента является относительно низкая (140 мг/г) поглотительная способность сероводорода. Кроме того, его практическое использование экономически невыгодно из-за необходимости организации для его получения специального производства.

Известен твердый сорбент для очистки газов от сероводорода, включающий оксидные соединения марганца [Патент SU 625753]. Достоинством этого сорбента является достаточно высокий уровень поглотительной способности. Однако практическое использование данного сорбента также экономически невыгодно из-за того, что его получают из отходов марганцевой промышленности сложным технологическим путем, требующим организации специального производства.

Известен твердый сорбент для очистки промышленных газов от сероводорода [патент РФ 2381832], представляющий собой обогащенные или необогащенные руды, содержащие оксиды марганца в количестве 18-70 масс.%, выбранные из ряда: океанические железомарганцевые конкреции или железомарганцевая руда, содержащие соединения марганца в виде пиролюзита, и марганцевая руда, содержащая соединения марганца в виде браунита или криптомелана. Изобретение расширяет ассортимент дешевых сорбентов, обладающих высокими сорбционными свойствами. Однако необходимо производство и дополнительные расходы на добычу руды.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является пористый сорбент сероводорода [Заявка 95102800 от 1995, опубл. 10.01.1997 г.], полученный путем совместного размола твердых оксидов железа с активатором-порообразователем, например хлористым аммонием, в количестве 5-15% от веса основной составляющей и связующим - лингосульфатом натрия в количестве 15-30% от веса основной составляющей. Из смеси изготавливают таблетки либо гранулы, которые подвергают термообработке в атмосфере водорода, сначала в политермических условиях до 500-650°C в пределах 1 ч, а затем в изотермических условиях при 500-650°C в течение 60-90 мин. Данный сорбент за счет пористости имеет повышенную активность, однако недостаточную для изготовления компактных фильтров для очистки газов от сероводорода. Его практическое использование экономически невыгодно из-за необходимости организации для его получения специального производства.

Задачей предлагаемого изобретения является создание сорбента для удаления сероводорода из нефтяных газов.

Технический результат заключается в упрощении способа получения сорбента и возможности его эксплуатации при температуре 18-25°C и атмосферном давлении.

Сорбент для очистки газов от сероводорода содержит смесь оксидов железа и марганца (ОЖМ), выделенных из отходов станций обезжелезивания подземных вод, на природном носителе «горелике», используемом на станциях обезжелезивания подземных вод в качестве фильтра, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ОЖМ (дисперсный) 48,5-55,3
Горелик остальное

Отходы станций водоподготовки Томской области состоят преимущественно из оксогидроксидов железа и марганца и после сушки при 25°C представляют собой порошок светло-коричневого цвета с размером частиц 0,2-0,3 мкм (таблица 1). Оксогидроксиды железа и марганца образуются в результате аэрации кислородом воздуха подземных вод, содержащих соли этих металлов, и затем осаждаются на фильтрах, которые представляют собой горелые породы (горелик). Горелые породы - песчано-глинистые подземные образования, результат подземных пожаров в районах выработанных угольных шахт. Кроме того, горелые породы образуются за счет горения в терриконах остаточного угля. В данном случае на станциях водоподготовки в качестве фильтров используются горелые породы Кузбасского угольного бассейна. Химический состав горелой породы по данным предприятия-изготовителя (ООО «Аргеллит», г. Киселевск, Кемеровская обл.), мас.%: SiO2 - 68,7; Al2O3 - 21,5; Fe2O3 - 4,7; MgO, MnO - остальное.

Способ получения сорбента:

Оксогидроксиды железа и марганца, осажденные на горелике на станциях водоподготовки при очистке воды от железа, которые находятся на поверхности горелика в дисперсном состоянии, сушат при температуре 25-100°C и используют без дополнительной модификации в качестве сорбента очистки газа от сероводорода.

Примеры конкретного выполнения

Для измерения сероемкости сорбентов выбраны 2 образца:

Образец №1:

ОЖМ (дисперсный) 55,3
Горелик 44,7

Образец №2:

ОЖМ (дисперсный) 48,5
Горелик 51,5

Методика измерения сероемкости сорбента:

Испытания сорбента на сероемкость проводили при комнатной температуре в интервале от 18 до 24°C. Пробу адсорбента в количестве 30,0 см3 загружают в адсорбер, слой уплотняют, постукивая по адсорберу деревянной палочкой. Устанавливают расход газовой смеси по реометру, отмечают показания газового счетчика. Отмечают время начала испытания.

По газовому счетчику и секундомеру настраивают точную подачу. Одновременно проводят проверку на герметичность, касаясь сочленений деталей установки полоской индикаторной бумаги, смоченной в растворе уксусной кислоты. Добиваются полной герметичности. Проведение указанных операций начинают сразу после начала подачи газовой смеси.

При обнаружении проскока сероводорода (потемнение индикаторной бумажки в трубке на выходе из адсорбера) прекращают подачу газовой смеси. Отмечают показания газового счетчика, время окончания испытаний, температуру окружающей среды и атмосферное давление.

Испытание закончено, отработанный адсорбент выгружают. Его взвешивания не требуется.

Обработка результатов:

Объем газовой смеси, израсходованной на проведение испытаний Vt, приводят к нормальным условиям по формуле:

где Vo - объем газа, приведенный к нормальным условиям (температуре 0°C и давлению 760 мм рт.ст.), дм3;

Vt - объем газа, измеренный при температуре t и барометрическом давлении B, дм3;

B - барометрическое давление, мм рт.ст.;

t - температура измеренного объема газа, °C.

Сероемкость S, % мас., определяют по формуле:

где 1,54 - плотность сероводорода, приведенная к нормальным условиям, г/дм3;

a - объемная доля сероводорода в газовой смеси, %;

Vo - объем газа, приведенный к нормальным условиям (температуре 0°C и давлению 760 мм рт.ст.), дм3;

m - навеска испытуемого адсорбента, г;

0,94 - отношение атомной массы серы к молекулярной массе сероводорода.

Испытывают образец на сероемкость при различной скорости подачи газовой смеси.

Образец 1 - скорость подачи газовой смеси - 1000 об./об. (пример 1) и 500 об./об. (пример 2)

Образец 2 - скорость подачи газовой смеси - 1000 об./об. (пример 3) и 500 об./об. (пример 4).

Результаты испытаний представлены в табл.2.

Таким образом, предлагаемый сорбент, являющийся отходом станций водоподготовки при очистке воды от железа, без дополнительной модификации может быть использован при очистке газа от сероводорода, имея сероемкость, сравнимую с лучшими отечественными аналогами.

Таблица 1
Химический состав осадков, полученных в результате аэрации подземных вод на водозаборе г. Томска
Компоненты Концентрация, % мас.
SiO2 5,56
Al2O3 7,99
Fe2O3 31,8
MnO 39,1
CaO 6,47
MgO 9,99
Таблица 2
Результаты испытания сорбента на сероемкость
№ примера ОЖМ, % Горелик, % Скорость подачи газа, об./об. Поглощение H2S, %
1 55,3 44,7 1000 22,7
2 55,3 44,7 500 24,5
3 48,5 51,5 1000 21,3
4 48,5 51,5 500 22,4

Сорбент для очистки нефтяных газов от сероводорода на основе оксидов железа, отличающийся тем, что он содержит оксиды железа и марганца (ОЖМ), полученные из отходов станций водоподготовки при очистке воды от железа, и горелые породы угольного бассейна, содержащие: SiO2 - 68,7; Al2О3 - 21,5; Fe2О3 - 4,7; MgO, MnO - остальное, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
ОЖМ (дисперсный) - 55,3-48,5;
Горелые породы - остальное.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для нефтяной и газовой промышленности, относится к сорбентам для очистки газов, в том числе попутных нефтяных газов (ПНГ) от сероводорода и может быть использовано при подготовке попутного нефтяного газа к потреблению.
Сорбент // 2536989
Группа изобретений относится к сорбционному удалению ртути и мышьяка из текучих сред. Предложен способ получения композиции сорбента, включающий нанесение слоя соединения меди на поверхность подложки путем окунания подложки или распыления на подложку суспензии основного карбоната меди и сушку материала подложки с нанесенным покрытием.

Изобретение относится к способу получения метана из атмосферного диоксида углерода. Способ характеризуется тем, что используют механическую смесь термически регенерируемого сорбента - поглотителя диоксида углерода, который представляет собой карбонат калия, закрепленный в порах диоксида титана, и имеет состав: мас%: K2CO3 - 1-40, TiO2 - остальное до 100, и фотокатализатора для процесса метанирования или восстановления выделяемого в процессе регенерации диоксида углерода состава: мас.%: Pt≈0,1-5 мас.%, CdS≈5-20 мас.%, TiO2 - остальное до 100, содержание фотокатализатора в смеси составляет 10-50 мас.%.
Изобретение относится к получению сорбентов. Производят обработку раствора солей цинка, содержащего фибриллированные целлюлозные волокна, гидроксидом и/или сульфидом натрия.

Изобретение относится к области водоподготовки питьевой воды. Производят обжиг природного карбонатного сырья в высокоскоростном режиме со скоростью 25-30°C в минуту в течение 20-25 минут.
Изобретение относится к получению сорбентов. Способ заключается во взаимодействии соли трехвалентного железа с гидроксидом натрия в водной среде, содержащей фибриллированные целлюлозные волокна (ФЦВ).
Изобретение относится к адсорбенту для очистки газов от хлора и хлористого водорода. Адсорбент содержит в мас.%: оксид цинка - 26,0-75,0; оксид магния - 1,5-6,0; оксид алюминия - 21-70.
Изобретение относится к медицине и используется для лечения эндогенной интоксикации, вызываемой высокой концентрацией билирубина в плазме крови при различных патологиях.

Изобретение относится к способу получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода. Способ заключается во взаимодействии основного карбоната циркония и оксида цинка.

Изобретение относится к адсорбционной очистке сточных вод. Предложен способ уменьшения концентрации бария в воде.
Группа изобретений относится к десульфуризации углеводородов. Способ включает стадии: (i) пропускание смеси углеводорода и водорода через катализатор десульфуризации с превращением сероорганических соединений, присутствующих в указанном углеводороде, в сульфид водорода, (ii) пропускание полученной смеси через сорбент сульфида водорода, содержащий оксид цинка, со снижением содержания сульфида водорода в смеси, и (iii) пропускание газовой смеси, обедненной сульфидом водорода, через дополнительный десульфуризующий материал. Дополнительный десульфуризующий материал содержит формованную смесь одного или более соединений никеля в виде частиц, материал носителя, содержащий оксид цинка в виде частиц, и, необязательно, одно или более соединений промотирующих металлов в виде частиц, выбранных из железа, кобальта, меди и благородных металлов. Причем указанный десульфуризующий материал содержит 0,3-20 мас.% никеля и 0-10 мас.% промотирующего металла. Предложен также способ риформинга углеводородного сырья с использованием упомянутого способа десульфуризации углеводородов. Повышается эффективность десульфуризации углеводородов с обеспечением содержания серы до <5 ч.об./млрд. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 табл.
Изобретение относится к получению адсорбента для удаления сероводорода из газообразных потоков. Предложен адсорбент, состоящий из смеси железомарганцевых конкреций, гамма-оксида алюминия и поливинилового спирта. В качестве источника гамма-оксида алюминия используют гидроксид алюминия, полученный по алкоголятной технологии, предварительно обработанный водным раствором кислоты. Изобретение обеспечивает получение из доступного сырья адсорбента в виде прочных гранул с высокой адсорбционной емкостью. 2 н.п. ф-лы, 2 пр.
Изобретение относится к биотехнологии и медицине, в частности, может быть использовано для сорбции аэробных микроорганизмов при изготовлении стерильных растворов, очистке воды или нефтезагрязненных почв, а также при лечении различных ран. Предложен наноразмерный сорбент для сорбции штаммов анаэробных микроорганизмов Micrococcus albus и Pseudomonas putida. Сорбент представляет собой суспензированные в воде наноразмерные частицы нестехиометрических кубических феррошпинелей с общей формулой MxFeyO4, где M выбран из группы: Co, Mn, Ni, x=0.50-0.96, x+y=3. Изобретение позволяет повысить сорбционную способность наноразмерного сорбента по отношению к микроорганизмам. 3 табл.

Изобретение относится к материалам для адсорбционной сероочистки углеводородных топлив. Предложен адсорбент для удаления сераорганических соединений из жидкого углеводородного топлива на основе γ-оксида алюминия, модифицированного оксидом цинка в количестве 0,1-10% масс. Адсорбент получают пропиткой γ-оксида алюминия водным раствором вещества, которое при разложении дает в качестве продукта оксид цинка. В качестве упомянутого вещества используют растворы ацетата цинка или нитрата цинка. После пропитки проводят сушку и прокаливание. Изобретение обеспечивает получение эффективного адсорбента, который характеризуется малым содержанием модифицирующей добавки и простотой технологии получения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 9 пр.
Изобретение относится к технологии получения магнитных сорбентов. Сорбент содержит полимерное связующее в виде гуминовых кислот и магнитный наполнитель-магнетит. Частицы магнетита имеют размер 7-30 нм. Массовое отношение магнетита к гуминовым кислотам составляет от 1:4 до 4:1. Полученный продукт обладает магнитными свойствами и повышенной сорбционной емкостью. Эффективность очистки природных водных сред от загрязнений полученным сорбентом зависит от вида загрязнений и составляет 97-100%. 2 н.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретение относится к области получения ферромагнитных углеродных сорбентов, предназначенных для очистки вод. Целлюлозосодержащее сырье пропитывают водным раствором соли железа, отделяют избыток влаги и полученную смесь подвергают пиролизу. Пиролиз проводят в пиролизной камере при 400-500°C, осуществляя серии последовательных тепловых импульсов длительностью 0,1-1,0 секунды с интервалом между импульсами 10 секунд. Нагрев смеси осуществляют с помощью нихромовых стержней, которые соединены с электрогенератором и размещены в объеме пиролизной камеры с разделением камеры на локально нагреваемые ячейки. Изобретение обеспечивает снижение энергозатрат, времени проведения процесса и его удешевление. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

Группа изобретений относится к сорбентам и их применению. Сорбент анионов сурьмы содержит частицы или гранулы оксида циркония и характеризуется коэффициентом распределения анионов сурьмы, по меньшей мере, 10000 мл/г при рН в диапазоне от 2 до 10, причем указанные частицы имеют средний размер от 10 нм до 100 мкм, для которых скорость потока составляет от 100 до 10000 объемов слоя в час и указанные гранулы имеют средний размер от 0,1 до 2 мм, для которых скорость потока составляет от 10 до 50 объемов слоя в час. Также предложен способ получения нового сорбента, а также способы удаления сурьмы и, возможно, технеция из водных растворов, в частности из жидких ядерных отходов. Достаточно высокий коэффициент распределения делает этот материал привлекательным для применения в промышленности. Способ получения прост и сорбент может быть получен из легкодоступных веществ при умеренных условиях. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил., 5 табл.
Изобретение относится к решению проблем охраны окружающей среды. Способ получения гранулированного сорбента заключается в том, что отходы ОГЖ в дисперсном состоянии подвергают высушиванию и суспендируют в грануляторе с мешалкой и внутренним оребрением со скоростью 300-2000 оборотов в течение 5-10 минут в аполярной среде с добавлением полярного водного раствора полимера до получения гранул, которые затем отфильтровывают и сушат при температуре от 20 до 100°C. В качестве полярного водного раствора полимера используют поливиниловый спирт в количестве 0,3 до 0,5 мас.%. В качестве аполярной среды используют нонан, или октан, или нефрас, или четыреххлористый углерод, взятые с дисперсным порошком оксид-гидроксида железа в соотношении не менее 5:1 соответственно. Изобретение позволяет получить не уплотняющийся в процессе эксплуатации гранулированный сорбент на основе ОГЖ с высокой сорбционной способностью по отношению к нефтепродуктам и фенолу и с повышенной механической прочностью. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к фотокаталитическим материалам с адсорбционными и антибактериальными свойствами. Материал содержит текстильную целлюлозосодержащую основу, фотокаталитический слой, представляющий собой комплекс из диоксида кремния, модифицированного алюминат-ионами, и диоксида титана анатазной модификации, и слой адсорбента из оксида алюминия бемитной структуры, который расположен между фотокаталитическим слоем и текстильной основой. Изобретение обеспечивает повышенную адсорбционную способность к полярным и неполярным химическим соединениям и хорошие фотокаталитические и антибактериальные свойства материала. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области получения самоочищающегося тканевого материала, обладающего фотокаталитической активностью под действием ультрафиолетового и видимого излучения и предназначенного для фотокаталитической деструкции опасных органических и неорганических веществ и макромолекул. Способ получения материала включает пропитку отмытой и высушенной тканевой основы водным золем диоксида кремния, сушку на воздухе, промывку дистиллированной водой и повторно сушку. Затем осуществляют пропитку ткани с нанесенным диоксидом кремния раствором сульфата титанила и проводят погружение в водную суспензию фотокатализатора на основе нанокристаллического диоксида титана при обработке ультразвуком. Полученный материал сушат на воздухе, промывают водой и окончательно высушивают. Изобретение обеспечивает получение материала, эффективного для адсорбционной очистки газовых и водных сред, загрязненных органическими и неорганическими веществами, с последующей самоочисткой путем фотокаталитической деструкции. 9 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.,10 пр.
Наверх