лежно від вихідного складу природні гази діляться на чисті, або сухі, гази, в основному метан, і попутні гази, що містять, крім метану, від 1 до 60% інших вуглеводнів. Цінність останніх значно вище, так як з них виділяють інші компоненти. Природні гази є єдиним сировинним джерелом промислового виробництва гелію. Його виділяють з газів, що містять не менше 0.25% Не.
Природний газ, що надходить по газопроводу з Тюменської області в Центр, є майже чистим метаном. Він має наступний склад (у%): метан - 98.00, етан - 0.71, пропан - 0.20, бутан - 0.05, вищі вуглеводні - 0.04, СO 2 - 0.10, N 2 - 0.90. Гази деяких родовищ містять великі кількості етану, наприклад, шебелинський газ - 4.0%, а Усинський газ - навіть 15%. Етан значно дорожче метану і його виділяють з природного газу для подальшої переробки.
Застосування природного газу є екологічно більш чистим і енергетично більш вигідним паливом, ніж нафта або кам'яне вугілля. Тому швидке зростання видобутку газу в основному обумовлений його застосуванням у електростанціях та інших енергетичних пристроях для заміни мазуту і кам'яного вугілля. Після того як у Москві перейшли на газ як на головне паливо, атмосфера в місті значно покращилася.
4.2 Каталітичне очищення природного газу від сірки
Сірка в природному газі. Природний газ родовищ Тюменської і Сахалінської областей, Ставропольського і Краснодарського країв є чистим і містить лише малі кількості сірки (у вигляді H 2 S). Однак у га-зе деяких родовищ є великі кількості H 2 S. Наприклад, газ родовища Лак (Франція) містить 42.4% H 2 S, родовища Еморі (США) - 15.3%. У Росії в газах всіх родовищ Оренбурзької області утримується від 2 до 4% H 2 S, а в газах Астраханській області - від 5.6 до 33% H 2 S. Багато сірки в тенгизької газі Казахстану. Зміст H 2 S закономірно зростає із зростанням глибини залягання, що узгоджується з гіпотезою про існування на глибині - 20 км пояса з розплаву сірки і сульфідів металів.
Сірководень дуже токсичний: вже при концентрації 0.01% може бути викликана втрата свідомості, а перебування в середовищі з 0.1% H2S швидко приво-дит до смерті. Тому при видобутку такого газу повинні бути застосовані особливі заходи обережності. Довгий час з цієї причини родовища сероводородсодержащих газів піддавали консервації. Зараз багато хто з них розконсервовані, бо було визнано, що для отримання сірки такий газ є технологічно більш зручним і дешевою сировиною, ніж сірчані руди. У США і Канаді більшу частину товарної сірки отримують з сірковмісних природних газів.
Звільнення природного газу від сірководню здійснюють двома способами:
) взаємодією H 2 S з реагентом або сорбентом з наступною регенерацією сорбентів та утилізацією виділилися сірчистих сполук і 2) перетворенням H 2 S в елементну сірку (S 2 -? S °) за допомогою каталізу, а також високої температури або радіації.
Процес Клауса. Найбільш поширеним способом переробки сірководню в сірку є процес Клауса, вперше здійснений в 1890 р До 20 млн т/рік сірки у світі виробляється в процесі Клауса. Він заснований на наступних реакціях:
) H 2 S + 3/2О 2? SO 2 + H 2 O,
) 2H 2 S + SO 2? 3S + 2Н 2 0;
протікають також такі реакції:
) H 2 S + 1/2O 2? S + H 2 O,
) S + O 2? SO 2.
Власне реакцією Клауса часто називають реакцію 2. Протікають також реакції взаємодії метану і СO 2 з H 2 S, SO 2 і S.
Процес Клауса поділяють на термічну та каталітичну стадії. Частина H 2 S спалюють у печі до SО 2 + S. Внаслідок високої температури (1100-1300 ° С) частина сірководню в печі розкладається на Н 2 + S. Крім H 2 S і Н 2 0 в газах є також СО 2, COS , CS 2, СО, Н 2, вуглеводні.
Після конденсації сірки утворюється S0 2 в каталітичних реакторах при 250-280 ° С реагує з непрореагировавшего H 2 S з реакції 2. Ця реакція характеризується невеликим тепловим ефектом, що сильно полегшує підтримання температури в каталітичному шарі. Вище 600 ° С переважно утворюється елементна сірка S 2, при низьких температуpax - S 8. Реакції 1, 3 і 4 - практично незворотні, реакція 2 - оборотна. Константа її рівноваги дорівнює одиниці при 500-600 ° С (для різних форм сірки) і росте зі зниженням температури. Зниження температури, підвищення тиску і відведення продуктів реакції (води) сприятливо позначаються на конверсії.
У якості каталізаторів другій стадії процесу, тобто реакції H9S + S02, широко застосовували природні боксити (руди, що містять суміш гідроксидів алюмінію) внаслідок їх досить високої активності, доступності та низької вартості. Їх недоліки - ш...
