Знесірчення промислових сульфідно-лужних розчинів сумішевими сорбентами

Abstract

Проаналізовано сучасні методи очищення вуглеводневої сировини (нафта, газ) від сірковмісних сполук (H2S, RSН, RSSR, нафтенові кислоти, NaHS, Na2S), які ґрунтуються на їхній лужній екстракції з подальшим окисненням киснем повітря на гомогенних або гетерогенних каталізаторах. Не дивлячись на перспективність процесу каталітичного окиснення сірковмісних сполук в технічних розчинах, він має суттєві недоліки, пов’язані, перш за все, з активністю каталізатора та можливістю утворення великої кількості проміжних продуктів окиснення. Інші відомі методи вилучення сірковмісних сполук з технічних розчинів ґрунтуються на хімічній взаємодії сульфідно-лужних розчинів з водними розчинами солей мета-лів ІІІ−V аналітичних груп або їх взаємодії з елементною сіркою з утворенням відповідних полісульфідів натрію. В низці робіт досліджено сорбційне вилучення сірковмісних сполук з технічних водних розчинів або товарних вуглеводнів/дизельних палив з використанням різних модифікацій активованого вугілля, природних сорбентів, полімерних органопоглиначів або сумішевих сорбентів. Однак, не дивлячись на велику різноманітність досліджених сорбційних матеріалів, проблема очищення промислових стоків від сірковмісних сполук остаточно не вирішена і, в свою чергу, залежить як від хімічної структури поверхні сорбента, так і від об’єктів очищення, рН середовища та низки інших факторів. Розроблено альтернативний метод очищення водних сульфідно-лужних розчинів/стоків від суль-фід- і гідросульфід-іонів шляхом їх адсорбції на попередньо регенерованих сумішевих сорбентах, що складались з активованого вугілля (АВ) марки Деколар А та кізельгуру (К) марок Бекогур 200 та Бекогур 3500 в масовому співвідношенні 4 : 6. Встановлено, що ступінь очищення досліджених розчинів, який сильно залежить від вихідних концентрацій сульфід- та гідросульфід-іонів, становить 95,7…96,6 % і вка-зує на високу ефективність та можливість використання таких технологій на промислових виробництвах. Дослідження поверхні сумішевих сорбентів (АВ+К) після очищення водних розчинів проводили з використанням рентгенофазового аналізу. Отримані дані підтверджують аморфний склад активованого вугілля та наявність у лівій частині дифрактограми основного кристобаліта SiO2, 4,02, а також цілнизки піків різних модифікацій Na2S.

Modern methods of purification of hydrocarbons (oil, gas) from sulfur-containing compounds (H2S, RSH, RSSR, naphthenic acids, NaHS, Na2S) have been analyzed, which are based on their alkaline extraction followed by oxidation of air oxygen on homogeneous or heterogeneous catalysts. Despite the promising process of catalytic oxidation of sulfurcontaining compounds in technical solutions, it has a number of significant drawbacks, primarily related to the activity of the catalyst and the ability to form a large number of intermediate products of the oxidation. Other known methods for the removal of sulfur-containing compounds from technical solutions are based on the chemical interaction of sulfide alkaline solutions with aqueous solutions of metal salts of III-V analytical groups or their interaction with elemental sulfur to form the corresponding sodium polysulfides. A number of studies have investigated the sorptive extraction of sulfur -containing compounds from technical aqueous solutions or commercial hydrocarbons/diesel fuels using various modifications of activated charcoal, natural sorbents, polymeric organic absorbers or mixed sorbents. However, despite the wide variety of sorptive materials studied, the problem of purification of industrial wastewater from sulfur-containing compounds is not completely solved and, in turn, depends on the chemical structure of the surface of the sorbent, as well as on the objects of purification, pH of media and several other factors. It has been developed an alternative method of purification of aqueous sulfide alkaline solutions/wastewater from sulfide and hydrosulfide ions by their adsorption on pre-regenerated mixed sorbents consisting of activated charcoal (AC) of brand Decolar A and kieselguhr (K) of brands Becogur 200 and Becogur 3500 with mass ratio of 4 : 6. It has been found that the degree of purification of the investigated solutions, which is strongly dependent on the initial concentrations of sulfide and hydrosulfide ions, is 95,7…96,6 % and indicates the high efficiency and possibility of using such technologies in industrial production. Surface study of mixed sorbents (AC+K) after purification of aqueous solutions was performed using X-ray phase analysis. The received data confirms the amorphous composition of the activated charcoal and the presence of the main SiO2 cristobalite, 4,02, on the left side of the diffractogram, as well as a number of peaks of various Na2S modifications.

Проанализированы современные методы очистки углеводородного сырья (нефть, газ) от серосодержащих соединений (H2S, RSН, RSSR, нафтеновые кислоты, NaHS, Na2S), базирующиеся на их щелочной экстракции с последующим окислением кислородом воздуха на гомогенных или гетерогенных катализаторах. Несмотря на перспективность процесса каталитического окисления серосодержащих соединений в технических растворах, он имеет ряд существенных недостатков, связанных, прежде всего, с активностью катализатора и возможно- стью образования большого количества промежуточных продуктов окисления. Другие известные методы из- влечения серосодержащих соединений с технических растворов базируются на химическом взаимодействии сульфидно-щелочных растворов с водными растворами солей металлов ІІІ―V аналитических групп или их взаи- модействием с элементной серой с образованием соответствующих полисульфидов натрия. В ряде работ было исследовано сорбционное извлечение серосодержащих соединений с технических водных растворов или товарных углеводородов/дизельных топлив с использованием различных модификаций активированного угля, природных сорбентов, полимерных органопоглотителей или смесевых сорбентов. Однако, несмотря на боль- шое разнообразие исследованных сорбционных материалов, проблема очистки промышленных загрязнений от серосодержащих соединений окончательно не решена и, в свою очередь, зависит как от химической структуры поверхности сорбента, так и от объектов очистки, рН среды и ряда других факторов. Разработан альтернативный метод очистки водных сульфидно-щелочных растворов/стоков от сульфид- и гидросульфид-ионов путем их адсорбции на предварительно регенерированных смесевых сорбентах, состоящих из активированного угля (АУ) марки Деколар А и кизельгура (К) марок Бекогур 200 и Бекогур 3500 в массовом соотношении 4 : 6. Установлено, что степень извлечения исследованных растворов, сильно зависящего от исходных концентраций сульфид- и гидросульфид-ионов, составляет 95,7…96,6 % и указывает на высокую эф- фективность и возможность использования этих технологий на промышленных производствах. Исследование поверхности смесевых сорбентов (АУ+К) после очистки водных растворов проводили с исполь- зованием рентгенофазового анализа. Полученные данные подтверждают аморфный состав активированного угля и присутствие в левой части дифрактограммы основного кристобалита SiO2, 4,02, а также ряда пиков различных модификаций Na2S.