دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

“M.Sc” سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – محیط زیست

عنوان:

روشهای بیولوژیکی در حذف سولفور از گاز طبیعی

چکیده:

گاز طبیعی غالباً ناخالصی هایی چون دی اکسیدکربن (گاز اسیدی)، سولفید هیدروژن (گاز ترش) و آب و همچنین نیتروژن، هلیوم و سایر گازهای نادر را به همراه دارد. قبل از انتقال گاز طبیعی به خطوط لوله، سولفید هیدروژن در فرآیندی تحت عنوان شیرین سازی جداسازی می شود. برای شیرین سازی گاز طبیعی دو روش عمده فیزیکو شیمیایی و بیولوژیکی وجود دارد. در ابتدا هدف از شیرین سازی گاز حذف H2S از آن بود حتی اگر این گاز به محیط وارد می شد، اما پس از مشخص شدن خطرات زیست محیطی و بشری H2S قوانین سخت تر شد و در نتیجه با اعمال روش های تکمیلی از ورود این ماده به هوا نیز جلوگیری به عمل آمد. در این جا به برشمردن مزایای روشهای بیولوژیکی و معرفی برخی از آنها می پردازیم.

مقدمه:

حذف دی اکسیدکربن و سولفور بعد از جداسازی مایعات گازی از گاز طبیعی خام دومین قسمت از فرآورش گاز نیز صورت میگیرد که شامل جداسازی دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن است. گازطبیعی بسته به موقعیت چاه مربوط مقادیر متفاوتی از این دو ماده را شامل میگردد.

فرایند تفکیک سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن از گازترش، شیرین کردن گاز نامیده می شود. سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن را میتوان سوزاند و از گوگرد نیز صرفنظر نمود ولی این عمل باعث آلودگی شدید محیط زیست میگردد. با توجه به اینکه سولفور موجود در گاز عمدتا در ترکیب سولفید هیدروژن H2S قرار دارد حال چنانچه میزان سولفید هیدروژن موجود از مقدار 5/7 میلی گرم در هر متر مکعب گازطبیعی بیشتر باشد به آن گاز ترش اطلاق میگردد. وچنانچه از این مقدار کمتر باشد نیاز به تصفیه نمیباشد. سولفور موجود در گاز طبیعی به علت دارا بودن بوی زننده و تنفس های مرگ آور و عامل فرسایندگی خطوط لوله انتقال، گاز را غیر مطلوب و انتقال آن را پر هزینه میسازد.

بعلاوه یکی از جنبه های جهانی آلودگی هوا بارانهای اسیدی است. که خود نتیجه ورود ترکیبات سولفور به جو است. دی اکسید گوگرد و اکسیدهای ازت در هوا با اکسیژن و بخار آب ترکیب شده و اسیدهای سولفوریک و نیتریک را بوجود می آورند. این مواد اسیدی ممکن است فواصل دور را با باد غالب طی کرده و بصورت باران اسیدی ببارند .بارندگی های اسیدی بصورت باران یا برف یا… می باشد. بیش از 65% بارش های اسیدی بعلت وجود سولفات و 35% دیگربعلت وجود ترکیبات نیتروژن دار است. اسید سولفوریک با آمونیاک یا کاتیون های دیگر واکنش داده و تولید سولفات آمونیوم و یا سولفات های دیگر می کند. این ذرات در محدوده اندازه 0/1 تا 1 میکرون نور را به میزان زیادی پخش کرده و بر روی قابلیت دید اثر می گذارند. همچنین این ذرات سهم زیادی در ایجاد ذرات معلق ریز در هوا دارند که جزء آلاینده های ثانویه طبقه بندی می شوند.

برای شیرین سازی گاز طبیعی دو روش عمده فیزیکو شیمیایی و بیولوژیکی وجود دارد. روش های فیزیکوشیمیایی دارای قدمت بسیار بیشتری بوده و کاربرد آن ها بسیار بیشتر از روش های بیولوژیکی در صنعت می باشد. در ابتدا هدف از شیرین سازی گاز حذف H2S از آن بود حتی اگر این گاز به محیط وارد می شد، اما پس از مشخص شدن خطرات زیست محیطی و بشری H2S قوانین سخت تر شد و در نتیجه با اعمال روش های تکمیلی از ورود این ماده به هوا نیز جلوگیری به عمل آمد . ایجاد واحدهای بازیافت گوگرد مانند کلاوس در پالایشگاه ها نیز در همین راستا بود.

مزایای فراوان روش های بیولوژیکی در مقایسه با روش ها معمول شیرین سازی گاز باعث افزایش روز افزون توجه محققین به این روش ها گردیده است. از روش های بیولوژیکی می توان به دو صورت مستقیم و یا غیرمستقیم (جایگزین واحد کلاوس ) در صنعت گاز استفاده کرد. در روش مستقیم گاز ترش مستقیماً وارد مرحله بیولوژیکی می شود در حالیکه در روش غیرمستقیم گاز ترش ابتدا وارد فرآیند آمین شده و گازهای ترش خروجی از برج دفع فرایند آمین وارد مرحله بیولوژیکی می گردد.

عمده فرایندهای تصفیه گازهای اسیدی و بازیافت گوگرد شامل سه بخش هستند:

– جذب گاز اسیدی

– بازیافت گوگرد

– تصفیه گاز اسیدی خروجی از واحد بازیافت

مرحله اول فرایند شامل حذف گازهای اسیدی از جریان های ورودی از طریق جذب است.

حلال های مورد استفاده به 3 دسته عمده تقسیم می شوند: فیزیکی، شیمیایی، مخلوطی از هر دو.

حلال های فیزیکی (مثل کتیزول) گازهای اسیدی را از طریق انحلال جذب می کنند. پس از جذب گازهای اسیدی از طریق کاهش فشار، عاری سازی گرمایی 2 یا ترکیبی از هر دو روش، از حلال جدا می شوند.

حلال های شیمیایی (مثل متیل دی اتانول امین) با گازهای اسیدی واکنش داده و تشکیل کمپلکس های شیمیایی با باندهای سست می دهند . این کمپلکس ها در نتیجه گرم کردن در فشار پایین شکسته شده و گازهای اسیدی از حلال جدا می شوند.

مخلوطی از حلال های شیمیایی و فیزیکی نیز از طریق عاری سازی گرمایی با زیافت می شوند. در همه موارد حلال بازیافت شده به برج جذب برگردانده می شود و گازهای اسیدی آزاد شده و به واحد بازیافت گوگرد وارد می گردند. بسته به ترکیب گاز و خصوصیات گاز شیرین شده خروجی، حلال های متنوعی به کار می روند.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.