CC BY
51емкости абсорбента зависит его удельный расход, она определяет размеры оборудования, в первую очередь блока регенерации (холодильников, рекуперативного теплообменника, испарителя, десорбера, насосов и т. д.), а также расход тепла на подогрев и охлаждение поглотителя. На технико-экономические показатели установок переработки кислых газов оказывают влияние также такие свойства поглотителя, как давление насыщенных паров, вязкость, температуры кипения и застывания, удельная теплоемкость и др.
Рн-Па
133013313,31,30,130,013-
Рис. 1. Зависимость давления насыщенных паров рн поглотителей от температуры: 1 — селексол, 2 — 25 %-ный раствор ДЭА; 3 — трибутил-фосфат; 4 — 25 %-ный раствор МЭА; 5 — пропиленкарбонат; 6 — N-метил-пирролидон; 7 — вода; 8 — метанол
Основные требования к физическим поглотителям в целом такие же, как и к химическим [2]. В ряде случаев для улучшения показателей абсорбентов (повышение избирательности, снижение температуры застывания или вязкости, облегчение режима регенерации и т. д.) к ним добавляют различные вещества. Для этой цели могут быть использованы вода, амины, гликоли, метанол, эфиры различных гликолей и т. д.
Литература
1. Берлин М. А., Горчеков В. Г., Волков Н. П. Переработки нефтяных и природных газов. М.: Химия, 1981. 472 с.
2. Бекиров Т. М., Шаталов А. Т. Сбор и подготовка к транспорту природных газов. М.: Недра, 1986. 261 с.
Физические свойства кислых компонентов природных газов месторождения Республики Узбекистан Сафаров Б. Ж.1, Элов И. И.2, Рузикулов Ф. К.3
1Сафаров Бахри Жумаевич /Safarov Bakhri Jumayevich - кандидат технических наук,
старший преподаватель; 2Элов Илёс Илхомович /Elov Ilyos Пhomovich - магистрант; 3Рузикулов Феруз Кувватович /Ruziqulov Feruz Quvvatovich - магистрант, кафедра технологии нефтехимической промышленности, факультет химической технологии, Бухарский инженерно-технологический институт, г. Бухара, Республика Узбекистан
Аннотация: в данной работе приведен состав газов ряда сернистых месторождений республики Узбекистан и некоторых физико-химических свойств сероводорода, а также других серосодержаших компонентов при различных температурах и давлении насыщенных паров CS2 в зависимости от температуры.
11
Ключевые слова: сероводород, диоксид углерода, тиолы (CH2„.i —SH), серооксид углерода, (COS), дисульфиды (R—S2 —R), полисульфид, коррозия металлов, давление насыщенных паров.
Природные и нефтяные газы, содержащие диоксид углерода (СО2) и (или) сероводород (H2S) принято называть кислыми газами. Эти газы содержат также другие сернистые соединения, из которых можно указать серооксид углерода (COS) сероуглерод (CS2), тиолы (CnH2n-1—SH) и т. д. Газовые конденсаты, выделенные из природных и нефтяных газов, наряду с указанными, содержат также сульфиды (RSR), дисульфиды (R—S2—R) и другие сернистые соединения.
Соединения серы—токсичны, усложняют добычу, транспортирование и переработку газов. То же касается диоксида углерода, который входит в состав большинства сероводородсодержащих газов. Ниже приводятся свойства кислых компонентов природных газов и серосодержащих соединений установок производства газовой серы, обобщенных по данным [1, 2].
Сероводород. Из сернистых соединений природных газов наиболее активен сероводород—бесцветный газ с запахом тухлого яйца. При температуре — 60,4°CH2S превращается в бесцветную жидкость, кристаллизующуюся при — 85,6 °С. Твердый сероводород существует в трех модификациях с температурами перехода —170, —147 и —85,6 °С. Растворимость H2S в воде в нормальных условиях составляет 3 об/об. Смеси сероводорода с воздухом взрывоопасны в пределах концентрации H2S 4—45 % (об.).
Предельно допустимая концентрация в воздухе производственных помещений составляет не более 0,01 мг/л. При вдыхании воздуха, содержащего 0,2—0,3 мг/л, наступает острое отравление, при концентрации выше 1 мг/л возможен летальный исход. ТоксичностьH2S проявляется в его раздражающем действии на слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей. Вызывает коррозию металлов с образованием сульфидов. Наличие влаги в газе резко усиливает коррозионное действие сероводорода и других кислых компонентов. При значительных концентрациях, в присутствии кислорода H2S в жидкой фазе окисляется до элементной серы, а также, взаимодействуя с различными органическими соединениями, образует не менее токсичные соединения полисульфиды.
Сероуглерод — бесцветная жидкость, плотностью 1,2927 кг/л, температуры кипения и плавления составляют 46,3 и -112,1°С соответственно. Критические параметры: РКр = 7,6 МПа; Ткр = 2730С.
Состав газов ряда сернистых месторождений республики Узбекистан приведен в табл. 1.
Месторождения Компоненты
СН, С2Н« С3Н8 С4Н10 С5Н12 СО2 N2
Гугуртли 92,1 3,0 0,88 0,26 0,37 0,37 2,72 0,17
Денгизкуль-Хаузахак 88,63 1,40 0,26 0,11 0,33 0,33 4,27 4,49
Зеварды 89,97 3,68 0,74 0,29 0,47 1,2 3,52 0,08
Саман — Тепе 94,19 2,07 0,30 0,11 1,2 0,05 1,7 2,9
Северный Мубарек 91,10 4,23 1,15 0,47 0,05 1,13 1,55 0,30
Советабад 95,52 1,72 0,16 0,11 1,13 0,14 1,48 0,10
Таджигали 67,41 7,19 3,59 1,19 0,14 1,29 4,98 11,6
Уртабулак 85,59 1,57 1,90 0,29 1,29 0,23 5,24 5,01
Учкыр 90,41 2,92 1,07 0,36 0,23 0,34 2,25 1,40
Шуртан 90,12 4,10 0,92 0,35 0,34 1,06 2,73 0,08
Южный Мубарек 91,4 4,19 1,03 0,35 1,06 1,15 1,60 0,30
Теплоемкость жидкого сероуглерода при 0°С равна 1,0 кДж/(кг-К). Растворимость С82 в воде (%) при различных температурах составляет: 0°С 10 20 30 40 49
0,242 0,230 0,210 0,185 0,11 0,014
Сероуглерод характеризуется полной растворимостью в этаноле и хлороформе. При нагревании с оксидами металлов вызывает коррозию металлов. Основные свойства сероводорода и давление насыщенных паров С82 в зависимости от температуры даны в табл. 2.
При повышенной температуре с водородом образует сероводород. На этом основан ряд процессов очистки газов от сероуглерода. Ядовит, легко проникает в кровь через дыхательные пути, в кожу. Острые отравления развиваются при концентрациях С82 в воздухе 1 мг/л.
Применяется в качестве растворителя и экстракционного средства и в производстве вискозы.
Таблица 2. Свойства сероводорода при различных температурах
Т,°С Р, МПа Удельный объем Теплота испарения, кДж/кг Энтальпия пара*, кДж/кг Теплоемкость
жидкости л/кг пара м3/кг Т, °С кДж/кг
-60,6 0,102 1,095 0,518 548,1 548,1 25,2 1,003
-45,4 0,194 1,110 0,275 539,7 565,7 127 1,045
-34,4 0,316 1,180 0,175 525,8 571,5 227 1,086
-23,3 0,479 1,158 0,116 511,2 578,2 327 1,126
- 12,2 0,693 1,180 0,081 492,3 582,4 427 1,167
- 1,1 0,989 1,110 0,059 473,5 586,6 527 1,209
10 1,356 1,249 0,043 454,6 587,9 727 1,290
21,9 1,835 1,295 0,032 435,3 589,5 - -
32,2 2,416 1,340 0,025 411,5 590,0 - -
(* Энтальпия жидкости при температуре кипения принята равной нулю)
Давление насыщенных паров С82 в зависимости от температуры дано в таблице 3.
Таблица 3. Давление насыщенных паров CS2
Т, °С Р, кПа Т,°С Р, кПа Т, °С Р, МПа Т,°С Р, МПа
-73 0, 14 -15 8,0 69 0,20 223 4,08
-54 0,66 -5 13,33 105 0,51 240 5,10
-45 1,33 -10 26,66 136 1,02 256 6,12
-34 2,60 28 53,32 176 2,04 - -
-22 5,35 46 101,2 202 3,06 - -
Серооксид углерода (COS), карбонилсульфид—легко воспламеняющийся газ без цвета и запаха. Температура сжижения минус 50,2°С, затвердевания минус 138,2°С. Серооксид углерода имеет следующие характеристики: Критическая температура, °С 102,25
Критическое давление, МПа 6,32
Пределы взрываемости, % (об.) 11,9-28,5
Теплота плавления, кДЖ/кг 77,1
Теплота испарения кДЖ/кг 15,17
Плотность в жидком виде (-87 С) г/см3 1,24
COS хорошо растворяется в сероуглероде, толуоле и этиловом спирте, а также в воде с последующим разложением на С02 и H2S При нагревании разлагается на С02, CS2, СО и серу.
Допустимая концентрация COS в воздухе производственных помещений составляет не более 1 мг/м3, среднесуточная концентрация в воздухе населенных пунктов не должна превышать 0,15 мг/м3.
Тиолы (меркаптаны) — зернистые соединения с общей формулой R—SH, где R — радикал (СН3) Тиолы — жидкости с резким неприятным запахом, не растворимы в воде, но растворяются в органических растворителях. При попадании в химические реакторы тиолы отравляют катализаторы, а взаимодействуя с металлами, образуют меркаптиды, вызывая разрушение оборудования.
Литература
1. Газовые и газоконденсатные месторождения: Справочник / Под ред. И. П. Жабрева. М.: Недра, 1983. 373 с.
2. Бекиров Т. М. Промысловая и заводская обработка природных и нефтяных газов. М.: Недра, 1980. 283 с.
3. Опыт эксплуатации установок очистки газа от кислых компонентов на Оренбургском и Мубарекском ГПЗ. / А. И. Гриценко, Т. М. Бекиров, В. М. Стрючков, Г. С. Акопова. М.: ВНИИЭгазпром, 1979. 59 с.
