Очистка углеводородных газов от вредных примесей

 

К вредным примесям углеводородных газов относятся коррозионноактивные серосодержащие соединения, негорючие инертные газы. Это в первую очередь Н₂S, СOS (серооксид углерода), СS₂ (сероуглерод), меркаптаны (С_nH_2n–1–SH), сульфиды (R–S–R^/), дисульфиды (R–S–S–R^/), СО₂, азот, гелий.

Природный газ очищают даже при малых количествах Н₂S, т.к. допустимое содержание последнего перед закачкой в газопроводы не должно превышать 20 мг/м³. Кроме того, очистку газа проводят с целью утилизации сернистых соединений.

Характеристики вредных примесей, входящих в состав углеводородных газов, представлены ниже.

 

Характеристики вредных примесей

Сероводород – наиболее активное из серосодержащих соединений. В нормальных условиях – бесцветный газ с неприятным запахом тухлых яиц, плотностью 1,93 кг/м³. Очень ядовит: острое отравление человека наступает уже при концентрации 0,2–0,3 мг/м³, а концентрация выше 1 мг/м³ – смертельна. Предельно допустимая концентрация (ПДК) сероводорода в воздухе – не более 0,008 мг/м³.

Сероводород хорошо растворим в воде (около 3,0 об/об воды при нормальном давлении). Диапазон взрывоопасных концентраций его смеси с воздухом достаточно широк и составляет от 4 до 45 об. %.

При контакте с металлами (особенно если в газе содержится влага) вызывает сильную коррозию.

Серооксид углерода – в нормальных условиях бесцветный легковоспламеняющийся газ, не имеющий запаха, конденсирующийся при температуре минус 50,2 °С.

Теплота испарения серооксида углерода – 15,2 кДж/кг. Пределы взрывоопасных концентрации смеси его с воздухом – 12–29 об. %.

Хорошо растворим в сероуглероде, толуоле, этаноле и воде. При нагревании разлагается с образованием СО₂, CS₂, СО и серы. ПДК серооксида углерода – не более 1 мг/м³ в производственных помещениях и не более 0,15 мг/м³ в населенных пунктах.

Сероуглерод – в нормальных условиях бесцветная жидкость плотностью 129,7 кг/м³, кипящая при 46,3 °С. Хорошо растворим в этаноле и хлороформе и ограниченно растворим в воде (при 0 °С – 0,242 об. %, при
20 °С – 0,210 об. %, а при 50 °С – 0,012 об. %). При повышенных температурах реагирует с водородом, образуя сероводород.

Сероуглерод ядовит, вызывает острые отравления при концентрациях в воздухе 0,001 мг/м³. Используется в промышленности как экстрагирующее вещество.

Меркаптаны (тиолы) – сероорганические соединения с резким неприятным запахом, нерастворимые в воде, но хорошо растворяющиеся в органических растворителях.

При контакте с металлами вступают сними в реакции, образуя меркаптиды металлов (меркаптановая коррозия). Они являются ядами для большинства катализаторов.

Из-за резкого запаха меркаптаны (этилмеркаптан) используют в качестве одорантов природного газа при испытании на плотность газовых сетей и систем. При нагревании до 300 °С меркаптаны разлагаются с образованием сульфидов и сероводорода.

Сульфиды (тиоэфиры) – хорошо растворимые в углеводородах вещества. Они нейтральны, не реагируют со щелочью. При нагревании до 400 °С разлагаются с образованием сероводорода и двух алкенов.

Дисульфиды – также легко растворимые в углеводородах вещества. По сравнению с сульфидами более реакционноспособны. При нагревании разлагаются на меркаптаны, алкены и сероводород.

Диоксид углерода – бесцветный негорючий газ, обладающий кислыми свойствами. При нормальном давлении и температуре минус 78,5°С переходит в твердое состояние («сухой лед»), минуя жидкое состояние. В воде диоксид углерода растворим ограниченно (0,335 об. % при 0 °С и
0,169 об. % при 20 °С). Является термически очень стойким веществом и диссоциирует лишь при температурах выше 2000 °С.

Азот и гелий – инертные газы, ухудшающие горючие свойства природного газа. Хотя последний содержится в газе в относительно небольших количествах, его специально извлекают как ценный продукт для нужд народного хозяйства.