Процесс очистки природного газа от серосодержащих соединений

Природный газ содержит примеси серосодержащих соединений, включающие меркаптаны (RSH), тиофен (гетероциклическое соединение C₄H₄S), сероуглерод (CS₂), сульфиды (R₂S), сероводород (H₂S) и др. Кроме того, при транспортировке газ одорируют — добавляют этилмеркаптан, обладающий сильным запахом. Одорирование придает специфический запах природному газу (метан - газ без запаха), так как в целях безопасности утечка взрывоопасного газа должна ощущаться окружающими. Несмотря на то, что содержание серы невелико (в среднем составляет несколько десятков мг/м³), в целях избежания отравления катализаторов, используемых в производстве аммиака, ее содержание не должно превышать 0,5 мг/м³. Технологическая схема сероочистки показана на рис. 3.

Для очистки от малых количеств примесей эффективны сорбционные методы, в которых различные компоненты удаляются специфичными сорбентами. Чтобы избежать многоступенчатой сорбционной сероочистки, все серосодержащие соединения прежде «приводят» в одно состояние - их гидрируют до сероводорода:

RSH + H₂ = H₂ + RH; C₄H₄S + 4H₂ = H₂S + C₄H₁₀; CS₂ + 4H₂ = 2H₂S + CH₄.

Необходимый для гидрирования водород в виде азотоводородной смеси поступает со стадий конверсии метана и оксида углерода. Процесс проводят при высоких температурах, так как используемый алюмокобальтмолибденовый катализатор становится активен в этих реакциях при температуре около 400^оС. Выходящий из реактора гидрирования газ содержит серу только в виде H₂S и направляется в абсорбер, в котором и происходит, собственно, очистка газа. Поглотитель сероводорода - оксид цинка ZnO:

ZnO + H₂S = ZnS + H₂O.

Полная, или статическая, сероемкость промышленного поглотителя при 400^оС составляет 28% от его массы. В данном процессе используется однослойный абсорбер с неподвижным слоем зернистого поглотителя. Зона реакции (сорбции) занимает только часть слоя и продвигается по его высоте по мере насыщения сорбента серой. Когда концентрация серы в газе на выходе превышает допустимую (примерно через 2 - 3 месяца), поток переключают на другой абсорбер, а отработанный поглотитель заменяют свежим.