Наличие сероводорода в природном и попутном нефтяном газе приводит к большим трудностям при промышленной разработке месторождений нефти и газа. Сероводород является сильно корродирующим веществом. Растворяясь в воде, он образуют слабую кислоту, которая может вызвать точечную коррозию в присутствии кислорода или диоксида углерода. Сероводород реагирует почти со всеми металлами, образуя сульфиды, которые по отношению к железу играют роль катода и образуют с ним гальваническую пару. Способность сульфидов к образованию микрогальванических пар со сталью приводит к быстрому разрушению технологического оборудования и трубопроводов. Данный вид коррозии называется сероводородной. Несмотря на добавки ингибиторов кислотной коррозии, бороться с такой коррозией чрезвычайно трудно.
Сероводород, присоединяясь к непредельным соединениям, образует меркаптаны, которые являются агрессивной и токсичной частью сернистых соединений – химическими ядами. Именно они значительно ухудшают свойства катализаторов переработки природного и попутного газов: их термическую стабильность, способствуют выпадению и отложению шлаков, шлама, осадков, что вызывает пассивацию поверхности катализаторов, а также усиливают коррозийную активность материала технологических аппаратов.
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.
Существует много физических, физико-химических и химических способов очистки газа от серосодержащих соединений. Однако эти процессы могут быть использованы только при больших объемах природного газа, т.к. они требуют больших капитальных и эксплуатационных затрат.
В настоящее время рынок завоевывают блочно-модульные установки, применяемые для освоения малых и средних нефтегазовых месторождений.
Процесс химической абсорбции
Процесс представляет собой химическую абсорбцию сероводорода и углекислого газа едкой щелочью NaOH.
H2S + NaOHà NaHS + H2O
CO2 + 2NaOHà Na2CO3 + H2O
В окончательной реакции карбонат натрия вступает в реакцию с сероводородом, давая сульфид и гидрокарбонат натрия:
Na2CO3 + H2Sà NaHS + NaHCO3
Таким образом, циркулирующая жидкость состоит из сульфида натрия, гидрокарбоната натрия и карбоната натрия общей концентрацией до 4% масс. 
Принципиальная схема процесса
Основным реакционным аппаратом является скруббер, нижняя (кубовая) часть которого погружена в резервуар, в котором находится очищающий щелочной раствор. При помощи циркуляционного насоса очищающий раствор из куба подается в скруббер на орошение.
Заданная концентрация щелочи поддерживается путем подачи в систему очищенной воды, щелочи из резервуара NaOH и выводом стока отработанного раствора.
Исходный природный газ идет противотоком снизу вверх колонны. Предусмотрен анализ очищенного газа на детекторе H2S.
Химические отходы и их применение
Na2S, NaHS - сырье для химической промышленности (производство этилмеркаптана, бутифоса, красителей), в текстильной промышленности и для других целей;
NaHCO3 - химическая, пищевая, легкая, медицинская, фармацевтическая промышленности, цветная металлургия. Транспортировка и монтаж установки
Установка полностью собирается и тестируется на заводе. Затем частично разбирается и пакуется для транспортировки. 
Монтаж установки, подведение технологических коммуникаций и пуско-наладочные работы осуществляются инженерами завода-изготовителя при взаимодействии с компанией-заказчиком. Монтаж установки занимает 5-7 рабочих дней.
Вся установка сероочистки газа поставляется в 10, 20 или 40-футовых корпусах контейнерного типа. Количество контейнеров зависит от объема природного газа. От двух 20-футовых (при объеме газа от 25 м3/ч) до десяти и более 40-футовых (при объеме газа более 20000 м3/ч).
Основные технические данные установки сероочистки Производительность – от 25 до 25000 м3/ч (по газу)
Потребляемая мощность – 25 кВт (в зависимости от условий эксплуатации)
Количество обслуживающего персонала – 2 человека
Остаточное количество H2S в газе – 0,02 г/м3 и менее
Рабочая температура окружающей среды от -45 до +40 оС
Типоразмерный ряд установок
№ | Производительностьустановки | Количество контейнеров | | под оборудование | под резервуары с раствором | | 1 | от 25м3/ч до 500м3/ч | 1х20-ft + 1х10- ft | 1х20- ft | | 2 | от 500м3/ч до 2500м3/ч | 2х20- ft | 2х40- ft (V=70 м3) | | 3 | от 2500м3/ч до 5000м3/ч | 2х40- ft | 3х40- ft (V=105м3) | | 4 | от 5000м3/ч до 10000м3/ч | 3х40- ft | 6х40- ft (V=210м3) | | 5 | от 10000м3/ч до 25000м3/ч | 4х40- ft | 15х40- ft (V=525м3) |
Блочно-модульные установки сероочистки уже применяются во многих странах Европы и мира (Германия, Китай, Бразилия, Россия и др.), имеют положительные отзывы от ведущих мировых компаний. По вопросам подбора и поставки установок обращаться к Вирясову Дмитрию
Васильевичу, м.т. 8-916-225-06-04 Мнение эксперта (В.Г. Шарыкин): В огромном числе случаев природный газ и попутный нефтяной газ содержат значительные количества серосодержащих соединений, которые в силу своей реакционной способности вызывают прежде всего коррозию трубопроводов и оборудования, а также дезактивируют катализаторы процессов, которые призваны перерабатывать эти газы в химическую продукцию.
В случае крупных месторождений газов или значительных потоков попутного нефтяного газа, когда экономика таких месторождений позволяет использовать методы физической, физико-химической или химической переработки с инвестированием значительных средств в создание современных установок по переработке этих газов, сероочистка обычно входит в такие проекты как предварительная стадия, и инвестиции в сероочистку входят в общий объем инвестиций.
В тоже время, на малых и средних газодобывающих компаниях вопрос сероочистки стоит на переднем плане, т.к. переработать серосодержащий газ в электроэнергию или передать его другому потребителю можно только проведя удаление серы из этого газа. Сжигание такого газа на факеле, как это еще делается кое-где, приводит к значительным количествам вредных выбросов в атмосферу и является недопустимым в свете требования природоохранных нормативных документов.
Компактное решение, которое реализовано с применением модульных установок, позволит включить в эксплуатацию значительное число газовых и нефтяных скважин на предприятиях малого и среднего бизнеса.
В.Г. Шарыкин, кандидат химических наук, эксперт
|
