EN
Неліктен әдеттегі H2S алу әдістері меркаптандарға қарсы әлсіз?
Гидрокөміртек ағымдарындағы H2S және меркаптандардың әртүрлі химиялық әлуеті
Сутегі сульфиді (H2S) күшті қышқыл сияқты әрекет етеді және оңай ыдырап кетеді, сондықтан триазиндер сияқты жалпы скавенджерлердің оны тез бейтараптауы мүмкін болады. Меркаптан (RSH) басқаша, өйткені ол бұл көмірсутекті бөлігі (R тобы) қышқылдығын төмендетіп, сонымен қатар судан итеріп шығаратындай жасайды. Бұл дегеніміз — олар қалыпты тазарту процестері кезінде жақсы реакция бермейді. Осы меркаптан молекулаларының көміртегі тізбегі ұзарған сайын, олардың әлсіз қышқыл қасиеттері одан әрі әлсірейді, сондықтан каустикті скрабберлерге немесе тотығу әдістеріне ұшырағанда олар толық диссоциацияланбайды. H2S-ке қарама-қарсы, ол ерігіш сульфидтерді түзеді, ал меркаптандар жабдықта ұзақ уақыт қалып, жүйенің барлық бойынша проблемалар туғызатын тұрақты металл комплекстерін түзеді. Химиялық осы негізгі айырмашылықтарға байланысты, H2S-ті жою меркаптандарға мүлдем әсер етпейді. Өнеркәсіптер барлық күкірт қосылыстарын толық бақылау үшін арнайы скавенджерлерге мұқтаж.
Концентрациясы төмен болса да, меркаптанға тән денсаулық, қауіпсіздік және коррозия қаупі
Меркаптан қосылыстар миллионнан бір үлесте өте аз концентрацияда болса да, олар адам денсаулығына үлкен қауіп төндіреді. Адам осы қосылыстарды жедел тыныс алған кезде көзге, теріге және тыныс жолдарына тез әсер етіп, тітіркендіру туындайды. Көп мөлшерде әсер еткен кезде бас ауыру, бас айналу және потенциалды қауіпті тыныс алу проблемалары сияқты симптомдар пайда болады. Мәселені одан сайын ауырлататын фактор — меркаптандар металдармен химиялық реакцияға түсіп, тұрақты сульфидті қалдықтар түзеді. Ылғал немесе қышқылдық болатын жағдайларда бұл қалдықтар құбырлар мен сақтау резервуарларының ішінде коррозия процесін жылдамдатады. Нәтижесінде жабдықтардың істен шығуы, қажетсіз шығындалулар және зауыттың күтпеген тоқтауының ықтималдығы артады. Тағы бір маңызды мәселе — олардың өте жағымсыз иісі, бұл иіс бойынша анықтауға тырысатын жұмысшыларға кедергі жасайды. Себебі бұл иіс концентрация деңгейіне қарамастан тұрақты болып қалады, сондықтан адамдар шынайы қауіптілікті иіс сезу арқылы бағалау қиындайды. Бұл денсаулыққа қауіп-қатерлер, қауіпсіздік мәселелері мен инфрақұрылымдардағы ақауларды ескергенде, тек сутегі сульфидін (H₂S) бақылау әдістеріне сүйену қазір жеткіліксіз. Саланың мамандары барлық бағыттар бойынша толық қорғанысқа жету үшін дәстүрлі H₂S басқаруды меркаптандарға арналып жасалған арнайы скавенджерлермен қосу керек деп біртіндеп ұсыныс жасап отыр.
H2S Меркаптан Скавенджері Қалай Жұмыс Істейді: Химия, Селективтілік және Реакция Тиімділігі
Тиімді H2S меркаптан сақтамасы жүйелер көмірсутекті ағындардағы күкірт түрлерін кері қайтарылмайтындай етіп байланыстыруға арналған арнайы химиялық құрамдарды қолданады. Физикалық сіңіргіштерден өзгеше, бұл құрамдар тұрақты ластануды толығымен жоятын ковалентті немесе иондық реакцияларға итермелейді — ластану заттарын тек басқа ортаға ауыстырып қоюға емес, өнім фазасынан толығымен алып тастайды.
Триазиндер мен оксазолидиндер: реакция механизмдері және күкіртпен байланысу стехиометриясы
Триазин негізіндегі скавенджерлер сутектің сульфидімен нуклеофильді қосылу реакциялары арқылы әрекеттеседі. Бұл суда еритін тұрақты тиадиазин қатты заттарын түзеді. Жақсы pH деңгейлері мен жеткілікті контакт уақыты кезінде бұл реакциялар мольдік тиімділіктің жуық шамамен бірге бір қатынасына жетеді. Меркаптандарды өңдеу келгенде, оксазолидиндер өзге тәсілді қолданады. Олар карбонил орындарында нақты ковалентті байланыстар түзеді, нәтижесінде біз көретін буланбайтын амин тұздары пайда болады. Бұның қызығы – әр қосылыстың селективтілігінде. Триазиндер қоспада басқа күкірт қосылыстары бар кезде де сутектің сульфид молекулаларына нақты бағытталады. Ал оксазолидиндер үш көміртек атомынан бастап, ұзын тізбекті меркаптандарға деген ерекше қызығушылық білдіреді. Нақты әлемдегі сынақтар тағы бір елеулі нәрсені растады. Өрісте жұмыс істеу кезінде оксазолидиннің заманауи түрлері олармен контактіден он минуттан кейін ауыр меркаптандардың тоқсан сегіз пайызынан астамын ұстап алады.
H2S және меркаптандардың екеуі үшін де қауіпті қосалқы өнімдерді минималдау және шаулау сыйымдылығын максималдау
Екі функциялы ең жақсы скавенджерлер элементарлы күкірт немесе дисульфидтер түзетін реакциялық жолдармен жұмыс істейді, олар эмульсияларды шынықтыруға көмектеседі және кейінірек материалдарды бөлуге тырысқанда жағдайды қиындатады. Бұл скавенджерлер орнына инертті қатты полимерлер түзетін протон алмасу процестері мен конденсациялық реакцияларға сүйенеді, оларды оңай сүзіп алуға болады. Сонымен қатар жүйеге pH-ді теңестіретін компоненттер мен үрдісті әлдеқайда жылдамдататын арнайы катализаторлар енгізілген. Бұл комбинация H2S-ті алуын әлдеқайда жылдамдатады және материалдың эффектілігін жоғалтпай, бірнеше контакттік циклдар бойы меркаптандармен қайталанып байланысуына мүмкіндік береді. Нақты әлемдегі сынақтар бұл екі әсерлі жүйелердің дәстүрлі жалғыз химиялық әдістерге қарағанда жалпы күкірттің 40-60 пайызын артық алатынын көрсетеді. Сонымен қатар, тағы бір үлкен артықшылық бар — өзіндік жинақталған деректерге сәйкес, қауіпті қалдықтардың көлемі жартысынан көбірек қысқарады.
H2S меркаптаның сорбентін таңдау: регенеративті және регенеративті емес нұсқалар
Жұмыс көрсеткіштерінің айырмашылығы: CAPEX, OPEX, қалдықтарды төгуге болатын жерлер және өңдеу өнімділігі
H2S меркаптан скавенджерлерінің регенеративті және регенеративті емес түрлерін салыстырғанда, қондырғы операторлары бірнеше байланысқан жұмыс аспектілерін қарастыруы керек. Регенеративті жүйелер қосымша жабдықтар – мысалы, регенерациялық бағандар, жылу алмастырғыштар және еріткіштерді қалпына келтіру қондырғылары – қажет болғандықтан, бастапқыда құны жоғары болады. Дегенмен, химикаттарды үнемі жаңасын сатып алу орнына қайта пайдалануға болатындықтан, уақыт өте келе осындай жүйелер ақша үнемдейді. Бұл тектес жүйелер газ көлемі үлкен және үздіксіз өңделетін құрылғыларда жақсы жұмыс істейді, мұнда тұрақты ағыс бастапқы шығындарға қарамастан экономикалық тұрғыдан тиімді болып табылады. Керісінше, регенеративті емес нұсқалар тез орнатылады және бастапқыда аз құнға тиееді, бірақ компаниялар рет-ретімен жаңа химикаттарға ақша жұмсайды және қауіпті қалдықтарды нормативті талаптарға сай төгіп тастау проблемасымен айналысуға мәжбүр болады. Шынында маңыздысы – регенеративті технология жылына шамамен 70% химикат қолдануды және кем дегенде 85% қалдықтарды азайтады. Сондықтан осындай шешім қабылдаған кезде құрылғы басшылары тек қазіргі уақыттағы құнға ғана назар аудармауы керек. Олар сонымен қатар газ ағынының тұрақтылығын, өнім қалдықтарын басқарудың ыңғайлылығын және өзге де заңды талаптарды, әсіресе кейбір меркаптандардың қалдықтарды заңды түрде сыртқа шығару кезінде проблемалар туғызатынын ескеруі керек.
Сұрақтар мен жауаптар бөлімі
S1: Көмірсутекті ағымдарда меркаптандар H2S-тен қалай ерекшеленеді?
Ж1: Меркаптандар суға ылғалданбау үшін қышқылдығын төмендететін көмірсутекті бөлігі бар, ал H2S күшті қышқыл ретінде әрекет етеді. Бұл айырмашылық меркаптандардың қалыпты өңдеу процестеріне нашар жауап беруіне және арнайы скавенджерлерді қажет етуіне әкеледі.
С2: Неге меркаптандар төменгі концентрацияларда да денсаулыққа қауіп төндіреді?
Ж2: Меркаптандар өте төменгі концентрацияларда да көзге, теріге және тыныс жолдарына тітіркендіргіш әсер етуі мүмкін. Сонымен қатар олардың иісі тұрақты түрде жағымсыз болады, сондықтан тек қана иіс бойынша қауіпті бағалау қиын.
С3: H2S мен меркаптандарды жою үшін қолданылатын скавенджерлер қалай жұмыс істейді?
Ж3: Бұл скавенджерлер ағымдардағы күкірттің екі түріне де байланысу үшін арнайы химиялық әдістерді қолданады. Олар физикалық абсорберлердің керісінше заттарды басқа ортаға жай ғана аударуымен емес, тұрақты түрде байланыстыру үшін ковалентті немесе иондық реакцияларды жүргізеді.
С4: Регенерацияланатын H2S және меркаптандарды жою үшін қолданылатын скавенджерлердің артықшылықтары қандай?
A4: Қосымша жабдықтарға байланысты регенеративті жүйелердің бастапқы құны жоғары болса да, олар химикаттарды қайта пайдалануға мүмкіндік беру арқылы, шамамен 70% химикаттың пайдалануын азайту және 85%-дан астам қалдықтарды азайту арқылы уақыт өте келе ақша үнемдеуге мүмкіндік береді.