1608109 - Способ очистки отдувочных газов скважин от сероводорода

Способ очистки отдувочных газов скважин от сероводорода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к очистке газов от сероводорода и может быть использовано при освоении скважин на месторождениях природных углеводородных газов с высоким содержанием сероводорода. Для обеспечения эффективной очистки газов, содержащих 30-50 об.% сероводорода в одну ступень, производят окисление сероводорода кислородом в количестве 100-110 об.% от стехиометрии на катализаторе - хромите магния на носителе-оксиде алюминия (содержание хромита магния 10-20 мас.%), взятом в виде сферических гранул с прочностью 165-520 кг/см<SP POS="POST">2</SP>, а процесс окисления ведут в кипящем слое катализатора при 250-350°С. Способ обеспечивает степень очистки газов от сероводорода 98-99% при степени превращения сероводорода в серу 98-100%. 1 з.п.ф., 2 табл.

соки советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1608109, А 1

И1)s С 01 В 17/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ прочностные характеристики использо" ванных катализаторов.

Условия проведения экспериментов..

Исследования окисления сероводорода проводят на проточной установке с кипящим слоем катализатора. Температурный интервал испытаний 250-350 С. Реакционные смеси анализируют на содержание О, К, Н $, SO, СН4 СО, CQ

COB, СВ газохроматографическим методом.

Условия проведения анализа. Прибор - хроматограф ДХМ-8МД с двумя параллельными колонками. Сорбенты молекулярные сита и порапак . Гаэноситель - гелий. Скорость газа-носиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕнИЯМ И ОТНРЫТИЯм (21) 4400744/23-26 (22) 09.02.88 (46) 23. 11.90. Бюл, и 43 (71) Институт катализа СО АН СССР (72) 3.P.Èñìàãèëîâ, С.P.Õàéðóëèí, Г.Б.Баранник, И.А.Керженцев, В,B.Íåìêîâ и В.H.Ïàðàìoí (53) 66.074.3 (088.8) (56) Алхазов Т.Г. и др. Пути каталитического обезвреживания природного газа с большим содержанием сероводорода. Проблемы комплексного освоения астраханского газоконденсатного месторождения./Тезисы докладов региональной научно-практической конференции г.Астрахань, апрель 1987. - М., 1987, с,217-218. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТДУВОЧНЫХ ГАЗОВ

СКВАЖИН ОТ СЕРОВОДОРОДА (57) Изобретение относится к очистке

Изобретение относится к очистке газов от сероводорода и может быть использовано при освоении скважины на месторождениях природных углеводородных газов с высоким содержанием сероводорода.

Цель изобретения - обеспечение эффективности очистки при содержании в газах 30-50 ob.4 сероводорода за счет уменьшения стадийности процесса.

Пример 1. Применяемые в предлагаемом способе катализаторы являются катализаторами нанесенного типа.

В качестве носителя используют оксиды алюминия различных модификаций.

В табл. 1 приведены сравнительные

2 газов от сероводорода и может быть использовано при освоении скважин на месторождениях природных углеводородных газов с высоким содержанием сероводорода. Для обеспечения эффективной очистки газов, содержащих 30-50 об.Ф сероводорода в одну ступень, производят окисление сероводорода кислородом в количестве 100-110 об.t.îò стехиометрии на катализаторе - хромите магния на носителе-оксиде алюминия (содержание хромита магния 10-20 мас.3), взятом в виде сферических гранул с прочностью 165-520 кг/см2, а процесс окисления ведут в кипящем слое катализатора при 250-350 С, Способ обеспе- д чивает степень очистки газов от сероводорода 98- орв при степени превраще- рав ния сероводорода в серу 98-1004.

1 3 ° и. ф., 2 табл. .

1608109 теля 30 мл/мин. Рабочая температура сорбентов колонок: цеолиты NaX 20 С, порапак Q 130 С.

Количество воздуха, необходимое для окисления сероводорода, расчитывают по формуле:

V . 4,76 0,5 Ч„"С/100, 10 где V - количество воздуха, необходимое для окисления сероводорода, л/ч;

4,76 - объем воздуха, содержащий

1 объем кислорода;

0,5 - стехиометрический коэффициент кислорода в реакции

НS +--" 0. S +НО

z, 2

V - количество сероводородсодержащего га-:а,.л/ч;

С - концентрация сероводорода, об.Ц

S - сера газовая. 25

Для запуска аппарата слой катализатора предварительно разогревают до

150 С, после чего в слой раздельными потоками подают отдувочный газ, содержащий до 30-50 об.ь Н Б, и воздух в количестве близком к стехиометричесо кому. Реакция протекает при 250-350 С.

Избыточное тепло снимают теплообменником, погруженным в кипящий слой катализатора. В процессе обезвреживания степень превращения сероводорода в серу составляет свыше 973.

Исходный газ содержит, об.4: Н S

30; СО 2; СН4 68. После смешения исходного газа с воздухом в объемном 40 соотношении 1:0,72 в реактор, содержащий 5 г катализатора (состав 1 по табл. 1, содержание хромита магния

10 мас.4) при температуре 250 С и

Voq. = 3600 ч подают смесь состава, p6,Ф: HzS 17,5; 0 8,8; Ng 32,5; COz

1,2; ; gC = 1,0. (К,. коэффициент избытка 0 по отношению к H2$ по реакции: H2$ + 1/2 О +

+ Бг + Нао).

Степень очистки от сероводорода

983; степень превращения Н Б в серу

983; концентрация Н Б в отходящих газах 0,35 об. ь; окисления и разложения метана не наблюдается.

Пример 2. Аналогичен примеру

1, но в качестве окислителя применяется чистый кислород. После смешения исходного газа с кислородом в объемном соотношении l:0,15 в реактор подают смесь состава, об.ь: H S 26,1;

О 13,04; СО 1,74; метан остальное, of. = 1,0.

Степень очистки ot сероводорода

983; степень превращения Н Б в серу

981; концентрация Н Б в отходящих газах 0,6 об.Ф.

Пример 3. Исходный газ содержит, об.Ф: Н Б 35; СО 2; СН4 63, После смешения газа с воздухом в соотношении 1:0,83 в реактор подается смесь состава, об.Ф: Н $ 19,1; О

9,6; Ng 35,7; COg 1,1; метан остальное. Другие условия аналогичны примеру 1.

Степень обезвреживания от сероводорода 983; степень превращения сероводорода в серу 984; окисления и разложения метана не наблюдается.

Пример 4. Исходный газ содержит, об.Ф: Н S 40; СО 2; СН4 58.

После смешения газа с воздухом в соотношении 1:0,95 в реактор подается смесь состава, об.ь: Н S 20,5; О

10,3; Nz 38,3; СО 1,0; метан остальное ° Прочие условия аналогичны примеру 1.

Степень обезвреживания от сероводорода 994; степень превращения Н S в серу 994; окисления и разложения метана не наблюдается.

Пример 5. Исходный газ, содержит, ot5.4: Н $ 49,5; СО 2; СН4. 48,5.

После смешенйя газа с воздухом в соотношении 1:1,18 в реактор подается смесь состава, об.4: HzS 22,8; О

11,4; Nz- 42,4; COz 0,9; метан остальное.

Степень очистки от сероводорода

98/, ; степень превращения сероводорода в серу 981; окисления и разложения метана не наблюдается.

Пример б. Содержание активного компонента в катализаторе (сос" тав 1) 20 мас.4, Прочие условия аналогичны примеру 4. После смешения с необходимым количеством воздуха в реактор подается смесь состава, об.Ф: ч, Б 22,8; 0 11,4; Nz 42,4; СН4, 0,9, g-- 1,0.

Степень очистки от сероводорода

994; степень превращения H

994. Окисления и разложения. метана не наблюдается.

Пример 7. Аналогичен примеру

1, но в качестве катализатора применяется MgCrz04/ of -AlzOq (состав 2) .

5 16

Содержание активного компонента

15 мас.%.

С тепе н ь очистки от сероводорода 97%; степень превращения HzS в серу 974; окисления и разложения метана не наблюдается °

Il р и м е р 8. Аналогичен примеру

5, но в качестве катализатора применяется HSCr<04>

Степень очистки от сероводорода

98%; степень превращения Н Я в серу

98%; окисления и разложения метана не наблюдается.

Пример 9. Аналогичен примеру

5, но в качестве катализатора применяют ИВСг О /9-н1 0э (состав 4).

Степень очистки от сероводорода

98%; степень превращения НЯ в серу

98%; окисления и разложения метана не наблюдается.

Пример 10. Температура проведения процесса 350 С. Прочие условия аналогичны примеру 5.

Степень очистки от сероводорода

99%; степень превращения HzS в серу

99%; окисления и превращения метана не наблюдается.

Пример II. Объемная скорость

-( подачи газовой смеси в реактор 6000 и> прочие условия аналогичны примеру 5.

Степень очистки от сероводорода

98%; степень превращения H

98%; окисления и разложения метана не наблюдается.

Пример 12. Исходный газ содержит в своем составе пыль (кварце" вый песок) со средним размером час" тиц - 50 мкм, концентрация пыли

- 0,5 мас.%). Прочие условия аналогичны примеру 5. Время эксплуатации

100 ч.

Средняя степень очистки от сероводорода за время эксплуатации 98%; средняя степень превращения HzS в серу 98%; окисления и разложения метана не наблюдается.

Пример 13. Аналогичен примеру 12, но концентрация пыли в газе

1 мас.% (соответствует максимальной концентрации пыли в газах отдувки).

Время эксплуатации 100 ч.

Средняя степень очистки от сероводорода 98Ц средняя степень превращения H

Пример 14. Концентрация серо" водорода в исходном газе 60 об.%. На окисление газа подается воздух в со08109

6 отношении 1:1,43 (0 1). Остальные условия те,же, что и в примере 1.

Степень очистки от сероводорода

87%; степень конверсии Н S в серу 87%, Пример 15. Концентрация сероводорода в исходном газе 70 об.%. На окислечие газа подается воздух в соотношении 1:1,67 (р 1). Остальные условия те же, что и в примере 1.

Степень очистки от сероводорода

74%; степень конверсии Н Я в серу 72% °

Пример 16. Аналогичен примеру 5, но для окисления сероводорода используется катализатор состава 1 с содержанием активного компонента 8%, Степень очистки от сероводорода

93%; степень превращения Н Я в сеre 93%.

20 Пример 17, В реактор, содержащий 5 г катализатора (состав 1), при 300 С подается газовая смесь состава, оЬ.%: Н Я 23; О 12,?; N> 38;

COz 1, метан остальное, K = 1,1, Vo =

25 = 3600 ч .

Концентрация SOz в отходящих газах

1,8 o6.%; суммарная конверсия Н Я в

SO и серу 100% степень конверсии

Н Я в серу 94,8%.

Пример 18. В реактор, содержащий 5 r катализатора (состав 1), при 300 С подается газовая смесь сосо тава, оЬ.%: HzS 23; О 14; Nz 38;

СО 1; метан остальное, аС = 1,2. Остальные условия те же, что и в приме35 ре 17

Концентрация ЯОт в отходящих газах

3,4%; суммарная конверсия H S в серу и SOq 100%; степень конверсии Н S в серу 89%.

40 Пример 19. В реактор, ñîäåðжащий 5 г катализатора (состав 1), при 300 С подают смесь состава, об.%:

HzS 23; Nz 38; СО 1; О 15; метан остальное, 0 = 1,3, 45 Концентрация SOz e отходящих газах

5,3 об.%; суммарная конверсия Н S в серу и SOq 100%; степень конверсии

Н S в серу 84%.

Результаты опытов приведены в

50 табл. 2.

Приведенные примеры показывают, что предлагаемый способ с использованием катализатора позволяет в одну ступень добиться высоких степеней

55 Очистки От HgS В дОстатОчнО ширОкОм интервале температур 250-350 С (примеры 9 и 10), концентраций сероводорода 30-50 об.% (примеры 1,3-5) и объемных скоростей.

1608109

Предлагаемый способ может быть использован для очистки углеводоро72содержащих газов при концентрациях сероводорода в них до 50 об.6, а известный спосоЬ позволяет перерабатывать природные газы с концентрацией сероводорода до 25 об.6, используя при этом пять каталитических ступеней, Увеличение концентрации H S делает 10 необходимым создание дополнительных каталитических ступеней, таким образом при концентрации Н S в исходном газе около 50 об.4 понадобится 10 последовательных реакторов. Иногоста- 15 дийность известного способа обуславливает высокую металлоемкость и сложность аппаратурного оформления процесса. Это исключает создание передвижных установок оЬезвреживания отдувочных 20 газов, основанных на этом методе.

Формула и зобретения

1. Способ очистки отдувочных газов скважин от сероводорода, включающий его окисление кислородом на катализаторе с получением элементарной серы, отличающийся тем, что, с целью оЬеспечения эффективности очистки при содержании в газах 30-50 об.В сероводорода и упрощения процесса, в качестве катализатора используют хромит магния на носителе - оксиде алюминия с содержанием.хромита магния 1020 мас.4, взятым в виде сферических гранул с прочностью 165-520 кг/см2, а процесс окисления ведут в кипящем слое катализатора при 250-350 С.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что кислород берут в количестве 100-110 об.6 от стехиометрии.

Таблица 1

Содержа- P ние ак- кг/см2 тивного компо нента, мас.В

Износ, 4 сут.

Катализатор

Состав

10-20

0,05-0,3

0,3 .

О, 3

0,3

0,5

ИКС2 04/g "Alz 09

Mg Cr z 04/Ы-Al z 0ç

MgCrZ04/о А120З

ИдСг 04 /8-А1 0з

Fez09 + TiGz

Р - средняя прочность на раздавливание, 31.

Т ° блмц ° 2, Конеарсне в

С к.б,тв

oti. 2

Т, С

Содерканне кнслорода

° реакцмоннод смеси, 2 от стехнометрнчес кого

НалИмне е снеси лнлн

Сслт кт,об. 2

Содеркамне актненого комлонента, нас.2

Каталнзатор номер

Н $ $ ° . \ кон ворскл

Н$$ $0е

0,5 мас.8

1,0 мас.Z в

Оо всех снеслх содеркнтск 24 СО . в.

$ лрнмере 2 длк окнсленнк сароеодорода нслольвуют ннстнд

KkCIIOPOII

l настеа,(у-АТ,О»

2вв То ке

3 н

4 н

5, PI

6 наст O,,ËÑ-А1 О»

8 НОС1 Ов(t-À2»0»

9 НОСт»ав/8-$110»

10 наст»oвl(-$1 О»

11 То ее

12.

18 н

1О

10 2SO

250

2SO

250

350

250

- 250

250

250, 250

300

Заа

3о

1,О

1,0

i,0

1,О

1,0

1,0 I 0

1,0

l.О

1,0

1,1

1,2

1,3

1 а а 3600

100 3600

loo 3600

100 3600

1оа 3600

100 3600

100 6000

100 3600

110 3600

120 . 3600 130 3600

lOO

100

99 .98

94,8

Способ очистки отдувочных газов скважин от сероводорода

Патент 1608109