گاز ترش چیست

گاز ترش گاز طبیعی یا هر گاز دیگری است که حاوی مقادیر قابل توجهی سولفید هیدروژن H 2 S است. ذخایر گاز ترش از نظر تاریخی به دلیل چالش های فنی و هزینه های مربوط به استخراج و فرآوری آنها توسعه نیافته باقی مانده است.

فهرست گاز ترش

1 مقدمه

2 چالش های فنی

3 آموزش ایمنی

4 شیرین کننده

4.1 فرآیند Claus

4.2 فرآیند GT-SPOC

4.3 GT-DOS – فرآیند اکسیداسیون کاتالیزوری مستقیم

4.4 فرآیند استرفورد

4.5 فرآیند Lo-Cat

4.6 فرآیند سولفروکس

4.7 فرآیند O&G برای Thio

4.8 فرآیند CrystaSulf

5 مراجع

6 مقاله قابل توجه در OnePetro

7 پیوندهای خارجی

8 همچنین ببینید

مقدمه گاز ترش

گاز طبیعی حاوی بیش از 4 ppmv سولفید هیدروژن (H2S) معمولاً به عنوان “ترش” شناخته می شود. این به این دلیل است که بوی گاز سولفید هیدروژن در هوا در غلظت های بسیار کم شبیه بوی تخم مرغ های فاسد است. مقادیر قابل توجهی از منابع گاز طبیعی در سراسر جهان حاوی H2S شناخته شده است. تولید اینها در گذشته به دلیل تمایل گاز ترش به ایجاد خوردگی و ترک خوردگی ناشی از تنش سولفید، به ویژه در خطوط لوله، دشوار بوده است. با ظهور مواد مقاوم در برابر خوردگی و تکنیک های پیشرفته ساخت خطوط لوله فولادی، تولید این ذخایر گاز ترش اکنون امکان پذیر شده است. پالایشگاه های پایین دستی برای چندین دهه گاز ترش را به عنوان یک محصول جانبی از فرآوری نفت خام ترش استفاده می کنند.

H2S بسیار سمی است و در غلظت های نسبتا کم می تواند باعث آسیب جدی و مرگ شود. بوی مشخصه می تواند توسط انسان در غلظت های بسیار کم تشخیص داده شود. با این حال، در غلظت های بالاتر، بو دیگر توسط انسان قابل تشخیص نیست و ناتوانی انسان در تشخیص وجود آن یک عامل خطر اصلی است. اثرات سمی H2S در جدول زیر خلاصه شده است.

چالش های فنی گاز ترش

سولفید هیدروژن H 2 S عبارت است از:

• سمی
• قابل اشتعال
• خورنده

آموزش ایمنی گاز ترش

شیرین کننده

حذف H 2 S از گاز ترش “شیرین کننده” نامیده می شود .

فرآیند کلاوس

فرآیند کلاوس مهمترین فرآیند بازیابی گوگرد در صنعت است که گوگرد عنصری را از سولفید هیدروژن گازی بازیابی می کند. اولین بار در سال 1883 توسط دانشمند کارل فردریش کلاوس ثبت شد، فرآیند کلاوس گوگرد عنصری را از جریان گاز اسیدی از طریق اکسیداسیون جزئی H2S به SO2 و سپس به گوگرد بازیابی می کند. به طور معمول، فرآیند Claus همراه با یک سیستم حذف گاز اسیدی کار می کند که برای حذف سولفید هیدروژن از جریان گاز ترش عمل می کند. جریان گاز اسیدی حاصل که عموماً حاوی سولفید هیدروژن، دی اکسید کربن و رطوبت است می‌تواند از طریق واحد کلاوس تصفیه شود.

به طور کلی، جریان گاز طبیعی یا جریان گاز سنتز حاوی سولفید هیدروژن مستقیماً به کارخانه Claus ارسال نمی شود، زیرا کارخانه Claus گاز طبیعی یا گاز سنتز ارزشمند را اکسید می کند، به همین دلیل است که سیستم حذف گاز اسیدی معمولاً مقدم بر کارخانه Claus است. به طور کلی، یک کارخانه Claus به غلظت H2S بیش از 50٪ در جریان خوراک نیاز دارد، اگرچه یک کارخانه Claus می‌تواند جریان‌هایی با غلظت H2S پایین‌تر را با تغییرات فرآیندی از جمله آتش‌زنی همزمان با گاز طبیعی، اصلاحات کوره، دور زدن کوره، سوزاندن گوگرد و غیره مدیریت کند. به طور معمول، یک گیاه کلاوس می تواند 95-98٪ از گوگرد ورودی را حذف کند. کارخانه Claus بخار متوسط ​​و کم فشار تولید می کند، و اگر این بخار مفید باشد، ممکن است کارخانه Claus حداقل هزینه خالص عملیاتی در نظر گرفته شود.

فرآیند GT-SPOC

فرآیند GT-SPOC از نوع کلاوس است، که در آن بخش مشعل و کوره واکنش در کارخانه کلاوس معمولی با بخش کاتالیزوری جایگزین می‌شود. بخش کاتالیزوری یک راکتور زمان تماس کوتاه، با زمان ماندن میلی ثانیه است. بخش کاتالیزوری می تواند با H2S بدون چربی (<25% H2S) کار کند و COS، CS2 و H2S محلول کمتری در گوگرد مذاب تولید می کند.

GT-DOS – فرآیند اکسیداسیون کاتالیزوری مستقیم

تحقیقات TDA فرآیند اکسیداسیون مستقیم به گوگرد را توسعه داده است که دارای مجوز فناوری GTC است . این فرآیند H2S را مستقیماً به طور کاتالیستی به گوگرد، از تبدیل جریان‌های H2S بدون چربی (با غلظت کم) (0.2٪ تا 40٪ H2S) می‌کند. راندمان تبدیل گوگرد در یک پاس حدود 90٪ است. و می تواند 95 تا 98 درصد راندمان تبدیل کلی را به دست آورد.

اگرچه فرآیند GT-DOS می‌تواند مستقیماً گاز را تصفیه کند، اما معمولاً برای بازیابی گوگرد از یک جریان گاز اسیدی از یک واحد حذف گاز اسیدی در نظر گرفته می‌شود. در آن پیکربندی، H2S موجود در گاز اسیدی تا حدی مستقیماً به گوگرد اکسید می‌شود (بدون اینکه ابتدا SO2 تولید شود، مانند فرآیند کلاوس). برخلاف فرآیند Claus، هیچ کوره و کوره واکنشی وجود ندارد، به این معنی که فرآیند GT-DOS می‌تواند مستقیماً جریان‌های گاز اسیدی بدون چربی را کنترل کند. هزینه عملیاتی 200 تا 1000 دلار به ازای هر تن گوگرد حذف شده است.

فرآیند استرفورد

این یک فرآیند ردوکس مایع است. فرآیند استرفورد در اواخر دهه 1940 برای حذف سولفید هیدروژن H 2 S از گاز شهری توسعه یافت. این اولین فاز مایع، فرآیند اکسیداسیون برای تبدیل H2S به گوگرد برای به دست آوردن پذیرش تجاری گسترده بود. این فرآیند توسط تام نیکلین از هیئت گاز شمال غربی (NWGB) و شرکت Clayton Aniline در منچستر، انگلستان توسعه یافته است، نام این فرآیند از محل آزمایشگاه‌های NWGB در استرتفورد گرفته شده است.

فرآیند Lo-Cat

این یک فرآیند ردوکس مایع است. فرآیند LO-CAT® یک سیستم ردوکس مایع ثبت شده، شستشوی مرطوب است که از محلول آهن کلات برای تبدیل H2S به گوگرد عنصری و بی ضرر استفاده می کند. از هیچ گونه مواد شیمیایی سمی استفاده نمی کند و هیچ گونه مواد جانبی زباله خطرناکی تولید نمی کند. [3] . به طور کلی، فرآیند LO-CAT می‌تواند مستقیماً یک جریان گاز را تصفیه کند یا جریان حاوی H2S را از یک واحد حذف گاز اسیدی تصفیه کند، اگرچه قابلیت تصفیه مستقیم به جریان‌های فشار پایین محدود می‌شود. هزینه عملیاتی 1000 تا 2000 دلار به ازای هر تن گوگرد حذف شده است.

فرآیند سولفروکس

سولفروکس یک فرآیند ردوکس آهن اختصاصی شل است که به موجب آن یک جریان گاز ترش حاوی سولفید هیدروژن با مایعی حاوی یون‌های آهن محلول (Fe3+) تماس می‌گیرد. در این فرآیند H2S به گوگرد عنصری اکسید می‌شود و Fe3+ به یون‌های آهنی (Fe2+) کاهش می‌یابد. سیستم قابل بازسازی است، Fe2+ متعاقباً توسط اکسیداسیون به Fe3+ تبدیل می‌شود. با هوا گوگرد از محلول آبی به عنوان یک کیک مرطوب بازیابی می شود.

معمولی سولفروکس تجهیزات فرآیندی در شکل 4 نشان داده شده است . در این فرآیند، گاز ترش در یک کنتاکتور کوچک در جریان همزمان با محلول آبی حاوی حدود 4 درصد یون آهن آهن که توسط لیگاند کلات اختصاصی در محلول نگه داشته می‌شود، تماس می‌گیرد. H2S . در محلول یونیزه می‌شود و یون‌های آهن فریک، الکترون‌ها را با یون‌های گوگرد مبادله می‌کنند تا یون‌های آهن آهن و گوگرد عنصری را تشکیل دهند گاز و محلول از کنتاکتور خارج می شوند و به جداکننده جریان می یابند. گاز خارج شده از جداکننده شیرین است و برای کنترل نقطه شبنم نیاز به درمان بیشتری دارد. محلول برای جداسازی گوگرد عنصری و برای بازگرداندن یون‌های آهن آهن به حالت فعال آهن آهن با تماس محلول با هوا، به ظروف اضافی ریخته می‌شود. شیمی در ادامه نشان داده شده است.

• 

  شکل 4- ترسیم شماتیک تجهیزات معمول فرآیند سولفروکس.

به طور کلی، فرآیند سولفروکس می‌تواند مستقیماً یک جریان گاز را تصفیه کند یا جریان حاوی H2S را از واحد حذف گاز اسیدی تصفیه کند، اگرچه قابلیت تصفیه مستقیم به جریان‌های فشار پایین محدود می‌شود. هزینه عملیاتی 1000 تا 2000 دلار به ازای هر تن گوگرد حذف شده است.

فرآیند O&G برای Thio

فرآیند THIOPAQ O&G تصفیه گاز را با بازیافت گوگرد در یک واحد ادغام می کند. گاز خوراک ترش ابتدا با محلول بدون چربی موجود در جاذب تماس پیدا می کند. این محلول H2S را جذب می کند تا سولفید سدیم ایجاد کند و گاز شیرین از جاذب خارج می شود و آماده استفاده یا پردازش بیشتر است. [6] این فرآیند از باکتری‌های طبیعی (تیوباسیلوس) برای اکسید کردن H2S به گوگرد عنصری استفاده می‌کند .

فرآیند کریستا سولف

این فرآیند در دهه 1990 توسط موسسه تحقیقات گاز برای حذف H 2 S از گاز پرفشار توسعه یافت. این فناوری در حال حاضر از طریق URS/AECOM مجوز دارد. CrystaSulf از محلول غیرآبی با حلالیت بالا برای گوگرد عنصری استفاده می کند. از آنجایی که گوگرد عنصری در محلول حل می شود، هیچ ماده جامدی در مایعی که به سمت جاذب در گردش است وجود ندارد. با طراحی، CrystaSulf از مشکلاتی که سیستم های بازیافت گوگرد آبی را برای تصفیه مستقیم گاز ترش فشار بالا نامناسب می کند، اجتناب می کند.