Эволюция инженерных решений по обращению с сероводородом при переработке нефти

Full Text

Обоснование. На крупных нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) потоки сероводородного газа образуются в результате гидроочистки топлив и масел. Сероводород является токсичным веществом 2-го класса опасности [1]. Н₂S вызывает коррозию, что снижает надежность работы технологического оборудования, поэтому тема поиска инженерных решений по обращению с этим газом крайне актуальна для всех крупных НПЗ России.

Цель — выполнить анализ развития инженерных решений по обращению с сероводородом на крупных предприятиях по переработке нефти.

Методы. Главным методом исследования в данной работе является анализ учебной, научной литературы, информационно-технических стравочников ИТС НДТ «Переработка нефти», проработка санитарных правил и норм — СанПиН 1.2.3685-21 « Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания», а также патентов по способам утилизации сероводорода.

Для разработки принципиальной технологической схемы наиболее перспективного экологичного способа утилизации сероводорода был применен метод проектного моделирования в программе «Компас».

Результаты. Выявлена эволюция инженерных решений по обращению с сероводородом при переработке нефти.

1. Выбросы в атмосферу, сжигание на факелах. Практика прекращена ввиду высокой токсичности сероводорода (ПДК м.р. 0,008 мг/м³).
2. Метод Клауса — двухэтапное окисление сероводорода до диоксида и триоксида серы и абсорбция газа раствором серной кислоты. Процесс многостадийный и опасный, имеются многочисленные публикации о канцерогенности технологических процессов с применением серной кислоты [2].
3. Адсорбционные методы очистки сероводорода активными углями, цеолитами, гидроксидом железа. На практике эти методы мало применимы [3].
4. Прямое каталитическое окисление сероводорода в элементную серу. Процесс осуществляется в реакторе с кипящим слоем алюмо-магний-хромового катализатора ИК-12-72 при температуре 220–300 °С (1).

H₂S + 1/2 O₂ → 1/n S_n + H₂O. (1)

Данный способ применяется в настоящее время на 14 российских НПЗ, в справочнике ИТС НДТ «Переработка нефти 30–21» приводится в качестве наилучшей доступной технологии [3].

5. Получение полимерной серы. Используется в резино-технической промышленности, является ценным продуктом (цена комовой серы 5000 руб./т, цена полимерной серы 300 000 руб./т).
6. Низкотемпературная каталитическая деструкция сероводорода с получением водорода и двухатомной серы. На данный момент наиболее перспективный, экологически целесообразный способ утилизации сероводорода. Процесс разложения сероводорода осуществляется при температуре 0–35 °С, в качестве катализатора используют стружку нержавеющей стали марок 12Х18Н10Т и 08Х18Н10Т толщиной 0,1–0,2 мм и длиной 1,5–5,5 мм, сорбентом серы выступает γ-Al₂O₃[1]. Десорбентом серы является азот при температуре 140–160 °C [4].

По формуле изобретения патента в программе «Компас» разработана принципиальная технологическая схема утилизации сероводорода с получением водорода и серы (рис. 1).

Рис. 1. Разработанная принципиальная технологическая схема разложения сероводорода на водород и серу

Выводы. 1. К экологически нецелесообразным, морально устаревшим способам утилизации сероводорода на НПЗ относятся прямые выбросы в атмосферу, сжигание на факелах, практика использования перечисленных процессов должна быть полностью прекращена.

2. Способ преобразования сероводорода в серную кислоту, широко используемый в настоящее время, экологически нецелесообразен, так как серная кислота является коррозионно-активным и токсичным веществом 2-го класса опасности, а процессы производства серной кислоты относятся к канцерогеноопасным.
3. Адсорбционные методы очистки от сероводорода имеют больше недостатков, чем преимуществ, поэтому они мало применимы.
4. Производство полимерной и гранулированной серы — технология, применяемая на ряде НПЗ, является наилучшей доступной в настоящее время.
5. Перспективный процесс — это прямое каталитическое окисление сероводорода в элементную серу при температуре 220–300 °С.
6. Наиболее перспективный, экологически целесообразный способ утилизации сероводорода — низкотемпературная каталитическая деструкция сероводорода на металлическом катализаторе, однако данный способ требует доработки.

About the authors

Author for correspondence.
Email: albomksenia@gmail.com

студентка, группа ХТ-21, направление «Химическая технология»

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Рис. 1. Разработанная принципиальная технологическая схема разложения сероводорода на водород и серу

Download (113KB)

Indexing metadata