RU2477649C1 - Способ очистки углеводородного газа от сероводорода - Google Patents
Способ очистки углеводородного газа от сероводорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2477649C1 RU2477649C1 RU2011131426/05A RU2011131426A RU2477649C1 RU 2477649 C1 RU2477649 C1 RU 2477649C1 RU 2011131426/05 A RU2011131426/05 A RU 2011131426/05A RU 2011131426 A RU2011131426 A RU 2011131426A RU 2477649 C1 RU2477649 C1 RU 2477649C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vol
- hydrogen sulfide
- gas
- purification
- hydrogen sulphide
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химической технологии очистки углеводородного газа (попутного нефтяного, природного, пропан-бутановой смеси и др.) от сероводорода и может быть использовано в нефтегазовой, химической и энергетической промышленности. Способ очистки углеводородного газа от сероводорода представляет собой электрофизический метод превращения сероводорода в плазме барьерного разряда без применения катализаторов, адсорбентов, щелочных растворов и аминовых реагентов. Способ осуществляют в плазмохимическом реакторе с барьерным разрядом при амплитуде высоковольтных импульсов напряжения 5,5 кВ и частоте повторения от 500 до 3500 Гц, содержании в исходной смеси: сероводорода от 1,9 до 9,4% об.; воздуха от 1,1 до 76,6% об.; воды до 0,9% об.; углекислого газа до 11,4% об.; гелия до 8,3% об. Техническим результатом изобретения является упрощение технологии очистки углеводородных газов от сероводорода, исключение использования катализаторов, адсорбентов, щелочных растворов или других реагентов. 11 пр., 2 ил.
Description
Изобретение относится к области химической технологии очистки углеводородного газа (попутного нефтяного, природного, пропан-бутановой смеси и др.) от сероводорода и может быть использовано в нефтегазовой, химической и энергетической промышленности. Способ очистки углеводородного газа от сероводорода представляет собой электрофизический метод превращения сероводорода в плазме барьерного разряда без применения катализаторов, адсорбентов, щелочных растворов и аминовых реагентов.
Существующие способы очистки углеводородного газа (природного, попутного нефтяного, пропан-бутановой смеси) от сероводорода представляют собой сложные, энергозатратные, многоступенчатые процессы, эффективность которых, как правило, в значительной степени зависит от состава исходного сырья.
Например, аминовая отчистка попутного газа от сероводорода подразумевает последующую утилизацию кислого газа, получаемую при регенерации водного раствора этаноламина, на установке Клауса с получением элементной серы [Технология переработки природного газа и конденсата. Справочник. Ч.1. М.: ООО Недра-Бизнесцентр. 2002. С.517]. Использование такого подхода очистки для попутного нефтяного газа осложняется из-за невысокого давления газа, наличия углеводородов С5+, а также низкого соотношения сероводород/углекислый газ. К тому же утилизация кислого газа аминовой очистки на установке Клауса требует больших капитальных и энергетических затрат.
Способы отчистки нефтяного газа от сероводорода, включающие физическую абсорбцию, адсорбцию на цеолитах и др. [Ганз С.Н. Очистка промышленных газов. Справочное пособие. X.: НПП МКП Домна. 2006. С.117] также обладают существенными недостатками: низкая степень очистки, ограничения по количеству сероводорода в сырье, сложность и энергоемкость регенерации адсорбентов, высокие капитальные затраты.
Также известен способ очистки попутного нефтяного газа от сероводорода путем смешивания исходного газа с жидким раствором-адсорбентом, содержащим в качестве химического реагента гидроксиды металлов I, II группы или их смеси. В состав раствора-адсорбента входит кобальт-фталоцианиновый катализатор окисления [Пат. RU 2385759, опубликован 10.04.2010 // Копылов А.Ю., Мазгаров A.M., и д.р.]. В данных условиях степень очистки попутного нефтяного газа от сероводорода составляет ~99% при исходном содержании его в смеси 3,5 масс.%. Отмечается, что срок службы раствора-адсорбента зависит от содержания сероводорода в исходной смеси.
Основными недостатками данного способа очистки углеводородного газа от сероводорода является использование катализаторов и применение щелочных растворов для его абсорбции, чувствительность раствора-абсорбента к содержанию углекислого газа.
Задачей изобретения является решение, позволяющее упростить технологию очистки углеводородных газов от сероводорода, исключить использование катализаторов, адсорбентов, щелочных растворов или других реагентов.
Поставленная задача решается тем, что очистка углеводородного газа от сероводорода осуществляется под действием плазмы барьерного разряда в плазмохимическом реакторе с планарным расположением высоковольтных электродов, один из которых покрыт слоем диэлектрика. Под действием барьерного разряда сероводород превращается в сероорганические соединения, которые в дальнейшем легко удаляются из плазмохимического реактора органическим растворителем. Полученный концентрат из сероорганических соединений представляет собой смесь сульфидов, сульфонов и сульфоксидов, которые могут найти применение в качестве экстрагентов редких и благородных металлов, флотореагентов в металлургии или в качестве биологически активных веществ, перспективных для использования в сельском хозяйстве.
Способ иллюстрируется следующими примерами:
Пример №1. На фиг.1 представлена схема экспериментальной установки. Углеводородный газ, в частности метан, из баллона (1) смешивается с сероводородом (3), далее смесь направляется в плазмохимический реактор (4), температура которого составляет ~25ºС. Конструкция реактора представлена в виде плоского основания, выполненного из дюралюминия сплава (Д 16) и являющегося заземленным электродом реактора. Высоковольтный электрод выполнен из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм, стеклотекстолит выполняет роль диэлектрического барьера, а медное покрытие - высоковольтного электрода (9). Газовый зазор между электродами составляет 1 мм, площадь разрядной зоны 244 см2.
Генерирование активных частиц плазмы осуществлялось высоковольтными импульсами напряжения, подаваемыми от генератора (5), амплитуда которых составляет ~5,5 кВ, частота повторения импульсов напряжения ~2 кГц. Измерение электрических характеристик барьерного разряда выполнено при помощи цифрового осциллографа (7). Осциллограммы высоковольтного импульса напряжения и тока разряда приведены на фиг.2. Обработанный газ на выходе из реактора направляется на анализ по ГОСТ 23781-87 в газовый хроматограф (6).
Объемный расход исходной смеси составлял 60 мл·мин-1, содержащий (% об.): воздуха 1,1; метана 94,7; сероводорода 3,3 и воды 0,9. Активная мощность разряда 7,5 Вт.
Степень очистки метана от сероводорода составила 86,7% об. при времени контакта исходной смеси с разрядной зоной реактора ~24,4 сек. Энергетические затраты на удаление сероводорода составили 3,1 кВт·ч·кг-1.
Пример №2. Удаление сероводорода из метана осуществляют в условиях, аналогичных описанным в примере 1, за исключением содержания углекислого газа в реакционной смеси, которое равнялось 11,4% об.
Степень очистки метана от сероводорода составила 96,9% об. Энергозатраты на удаление сероводорода составили 2,7 кВт·ч·кг-1.
Пример №3. Удаление сероводорода из метана осуществляют в условиях, аналогичных описанным в примере 2, за исключением содержания гелия в реакционной смеси, которое равнялось 8,3% об.
Степень очистки метана от сероводорода составила 96.8% об. Энергозатраты на удаление сероводорода составили 2,9 кВт·ч·кг-1.
Пример №4. Удаление сероводорода из углеводородного газа, в частности пропан-бутановой смеси (ПБС), осуществляют в условиях, аналогичных описанным в примере 1, за исключением состава исходной смеси. Реакционная смесь имела следующий состав (% об.): воздух 2,1; диоксид углерода 0,1; сероводород 1,9; этан 7,1; пропан 78,5; изобутан 7,8; бутан 2,4 и вода 0,1.
Степень очистки ПБС от сероводорода составила 68,4% об. При активной мощности разряда 10,5 Вт энергозатраты на удаление сероводорода составили 9,6 кВт·ч·кг-1.
Пример №5. Удаление сероводорода из ПБС осуществляют в условиях, аналогичных описанным в примере 4, за исключением частоты повторения импульсов напряжения, равной 500 Гц. Степень очистки ПБС от сероводорода составила 24% об. При активной мощности разряда 0,46 Вт энергозатраты на удаление сероводорода составили 0,95 кВт·ч·кг-1.
Пример №6. Удаление сероводорода из ПБС осуществляют в условиях, аналогичных описанным в примере 4, за исключением частоты повторения импульсов напряжения, равной 3000 Гц. Степень очистки ПБС от сероводорода составила 82.6% об. При активной мощности разряда 13 Вт энергозатраты на удаление сероводорода составили 10,4 кВт·ч·кг-1.
Пример №7. Удаление сероводорода из ПБС осуществляют в условиях, аналогичных описанным в примере 4, за исключением частоты повторения импульсов напряжения, равной 3500 Гц. Степень очистки ПБС от сероводорода составила 98,3% об. При активной мощности разряда 27 Вт энергозатраты на удаление сероводорода составили 15,6 кВт·ч·кг-1.
Пример №8. Удаление сероводорода из ПБС осуществляют в условиях, аналогичных описанным в примере 4, за исключением содержания сероводорода в реакционной смеси, которое равнялось 5,6% об.
Степень очистки ПБС от сероводорода составила 35,7% об. При активной мощности разряда 11 Вт энергозатраты на удаление сероводорода составили 7,2 кВт·ч·кг-1.
Пример №9. Удаление сероводорода из ПБС осуществляют в условиях, аналогичных описанным в примере 4, за исключением содержания сероводорода в реакционной смеси, которое равнялось 9,4% об.
Степень очистки ПБС от сероводорода составила 15,9% об. При активной мощности разряда 9,5 Вт энергозатраты на удаление сероводорода составили 6.3 кВт·ч·кг-1.
Пример №10. Удаление сероводорода из ПБС осуществляют в условиях, аналогичных описанным в примере 4, за исключением схемы смешения исходного газа. В плазмохимический реактор добавлена подача воздуха, реакционная смесь содержала (% об.): воздуха 76,6; диоксида углерода 0,5; сероводорода 3,1; этана 1,4; пропана 16,1; изобутана 1,5; бутана 0,7 и воды 0,1.
Степень очистки ПБС от сероводорода составила 97.4% об. При активной мощности разряда 9 Вт энергозатраты на удаление сероводорода составили 3,7 кВт·ч·кг-1.
Пример №11. Удаление сероводорода из ПБС осуществляют в условиях, аналогичных описанным в примере 10, за исключением содержания воздуха в реакционной смеси, равного 66,5% об. Степень очистки ПБС от сероводорода составила 70,6% об. При активной мощности разряда 8,5 Вт энергозатраты на удаление сероводорода составили 7,5 кВт·ч·кг-1.
Как видно из примеров, предложенный способ очистки углеводородного газа от сероводорода под действием плазмы барьерного разряда осуществляется без применения катализаторов, адсорбентов, щелочных растворов или других химических реагентов. Способ не чувствителен к наличию диоксида углерода в исходной газовой смеси. Процесс очистки протекает за один проход исходной газовой смеси через реактор при малом времени контакта реакционной смеси с разрядной зоной реактора (~24,4 сек).
На процесс удаления сероводорода не влияет содержание воды до 0,9% об., а также содержание углекислого газа до 11,4% об. и содержание гелия до 8,3% об. в исходной смеси.
Наиболее удачное технологическое решение наблюдается в примерах 2 и 3, в которых достигнута степень очистки метана от сероводорода составляет 96,9 и 96 8% об. соответственно, а также в примере 7, где степень очистки пропан-бутановой смеси от сероводорода составила 98,3% об.
Claims (1)
- Способ очистки углеводородного газа от сероводорода, отличающийся тем, что процесс осуществляют в плазмохимическом реакторе с барьерным разрядом при амплитуде высоковольтных импульсов напряжения 5,5 кВ и частоте повторения от 500 до 3500 Гц, содержании в исходной смеси: сероводорода от 1,9 до 9,4 об.%; воздуха от 1,1 до 76,6 об.%; воды до 0,9 об.%; углекислого газа до 11,4 об.%; гелия до 8,3 об.%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011131426/05A RU2477649C1 (ru) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | Способ очистки углеводородного газа от сероводорода |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011131426/05A RU2477649C1 (ru) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | Способ очистки углеводородного газа от сероводорода |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011131426A RU2011131426A (ru) | 2013-02-10 |
| RU2477649C1 true RU2477649C1 (ru) | 2013-03-20 |
Family
ID=49119323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011131426/05A RU2477649C1 (ru) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | Способ очистки углеводородного газа от сероводорода |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2477649C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2508933C1 (ru) * | 2012-09-11 | 2014-03-10 | Алексей Викторович Крупцев | Способ и устройство для плазмохимической очистки газов от органических загрязнений |
| CN109718644A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-05-07 | 江苏河海新能源股份有限公司 | 一种等离子体脱硫装置与方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2036697C1 (ru) * | 1991-04-03 | 1995-06-09 | Казахский научно-исследовательский институт энергетики | Способ очистки высокотемпературного восстановительного газа от сернистых соединений |
| RU2070423C1 (ru) * | 1993-09-14 | 1996-12-20 | Акционерное общество Миннибаевский газоперерабатывающий завод | Установка для комплексной очистки нефтяного и природного газов |
| RU2106183C1 (ru) * | 1995-06-30 | 1998-03-10 | Наталия Ивановна Ющенкова | Способ очистки отходящих газов и установка для его осуществления (варианты) |
| RU2184601C1 (ru) * | 2000-11-27 | 2002-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТурбоДЭн" | Способ переработки газа высокого давления в плазменном разряде и плазмохимический реактор для осуществления способа |
| EP1676624A2 (en) * | 2005-01-03 | 2006-07-05 | Air Products and Chemicals, Inc. | Feed gas contaminant removal in ion transport membrane systems |
| US20100275781A1 (en) * | 2006-05-05 | 2010-11-04 | Andreas Tsangaris | Gas conditioning system |
| CN201823455U (zh) * | 2010-09-14 | 2011-05-11 | 山东派力迪环保工程有限公司 | 矩阵式介质阻挡放电等离子体处理异味气体装置 |
-
2011
- 2011-07-26 RU RU2011131426/05A patent/RU2477649C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2036697C1 (ru) * | 1991-04-03 | 1995-06-09 | Казахский научно-исследовательский институт энергетики | Способ очистки высокотемпературного восстановительного газа от сернистых соединений |
| RU2070423C1 (ru) * | 1993-09-14 | 1996-12-20 | Акционерное общество Миннибаевский газоперерабатывающий завод | Установка для комплексной очистки нефтяного и природного газов |
| RU2106183C1 (ru) * | 1995-06-30 | 1998-03-10 | Наталия Ивановна Ющенкова | Способ очистки отходящих газов и установка для его осуществления (варианты) |
| RU2184601C1 (ru) * | 2000-11-27 | 2002-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТурбоДЭн" | Способ переработки газа высокого давления в плазменном разряде и плазмохимический реактор для осуществления способа |
| EP1676624A2 (en) * | 2005-01-03 | 2006-07-05 | Air Products and Chemicals, Inc. | Feed gas contaminant removal in ion transport membrane systems |
| US20100275781A1 (en) * | 2006-05-05 | 2010-11-04 | Andreas Tsangaris | Gas conditioning system |
| CN201823455U (zh) * | 2010-09-14 | 2011-05-11 | 山东派力迪环保工程有限公司 | 矩阵式介质阻挡放电等离子体处理异味气体装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2508933C1 (ru) * | 2012-09-11 | 2014-03-10 | Алексей Викторович Крупцев | Способ и устройство для плазмохимической очистки газов от органических загрязнений |
| CN109718644A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-05-07 | 江苏河海新能源股份有限公司 | 一种等离子体脱硫装置与方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011131426A (ru) | 2013-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sentek et al. | Plasma-catalytic methane conversion with carbon dioxide in dielectric barrier discharges | |
| Yi et al. | Low-temperature hydrolysis of carbon disulfide using the FeCu/AC catalyst modified by non-thermal plasma | |
| CN101239269A (zh) | 旋转放电低温等离子体有机废气净化装置 | |
| US20030233019A1 (en) | Gas to liquid conversion process | |
| Chen et al. | Oxidation of toluene by dielectric barrier discharge with photo-catalytic electrode | |
| CN101066791A (zh) | 三相交流滑动弧非平衡等离子体污水处理装置 | |
| Locke | Environmental applications of electrical discharge plasma with liquid water: A mini review | |
| Chen et al. | Removal of H2S in a novel dielectric barrier discharge reactor with photocatalytic electrode and activated carbon fiber | |
| US9474140B2 (en) | Electrochemical treatment of hydrocarbons | |
| CN201154290Y (zh) | 一种旋转放电非热等离子体有机废气净化装置 | |
| CN1288772A (zh) | 含有硫化氢的气体组合物的处理方法 | |
| Chen et al. | Regeneration of activated carbon saturated with odors by non-thermal plasma | |
| CN105833674B (zh) | 热电晕放电与高温裂解联合处理喷涂废气的装置与方法 | |
| RU2477649C1 (ru) | Способ очистки углеводородного газа от сероводорода | |
| Gao et al. | Desulfurization of liquid hydrocarbon fuels via Cu2O catalyzed photo-oxidation coupled with liquid–liquid extraction | |
| Zhang et al. | Non-catalytic oxidative desulfurization of diesel oil using ozone in a biphasic oil/acetonitrile system | |
| Delavari et al. | Oxidative coupling of methane in a corona discharge plasma reactor using HY zeolite as a catalyst | |
| Liu et al. | Zeolite-enhanced plasma methane conversion directly to higher hydrocarbons using dielectric-barrier discharges | |
| Ahmedzeki et al. | Reduction of sulfur compounds from petroleum fraction using oxidation-adsorption technique | |
| Ma et al. | Simultaneous removal of PH3, H2S, and dust by corona discharge | |
| JP2009249447A (ja) | 反応速度差を利用する燃料油の酸化脱硫方法及びそのための装置 | |
| WO2013035200A1 (ja) | 超低硫黄燃料油の製造方法 | |
| CN110124598B (zh) | 分解硫化氢的低温等离子体装置和分解硫化氢的方法 | |
| RU2533124C1 (ru) | Способ осуществления плазмохимических взаимодействий между жидкими углеводородами, включая их производные и газообразными веществами или несмешивающимися жидкостями в т.ч. неорганическими | |
| WO2016074111A1 (zh) | 一种控温式硫化氢连续分解制取氢气的装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160727 |