سولفيران، فرايندي سبز براي حذف سولفيد هيدروژن از گازها و تبديل آن به(گوگرد)

[mim-shimi 25,686]

سولفيران فرايندي است كه سولفيد هيدروژن را از جريان گازي حذف و به صورت مستقيم و در يك مرحله توسط يك كاتاليست هموژن حاوي محلول كمپلكس از نمك آهن معروف به كيلات آهن به گوگرد عنصري تبديل مي كند. در طي اين فرايند،سولفيران هيدوژن به طور سريع و كاملا انتخابي توسط محلول كيلات آهن، جذب مي شود و سپس در اثر واكنش اكسيداسيون احيا، تبديل به گوگرد مي شود به اين نوع فرايندها در صنعت پالايش گاز، فرايندهاي Liquid Redox اطلاق مي شود. تمام مراحل توسعه دانش فني سولفيران، از آزمايشگاه تا پايلوت در پژوهشگاه صنعت نفت و با تلاش هاي مسئول طرح سولفيران آقاي مهندس خالد فرصت و مخترع كاتاليست آن آقاي مسيح حسيني جناب به موفقيت كامل رسيد و براي صنعتي كردن اين دانش فني يك واحد به ظرفيت 450هزار فوت مكعب در روز در پالايشگاه فجر جم طراحي، نصب و راه اندازي شده كه به لحاظ ظرفيت در ابعاد يك واحد كوچك صنعتي محسوب مي شود.

فرايند سولفيران و اهميت آن را توضيح دهيد؟

سولفيران فرايندي است كه براي حذف گاز سولفيد هيدروژن از جريانات گازي كاربرد دارد. گاز سولفيد هيدروژن توسط يك محلول كاتاليستي در يك مرحله و بطور مستقيم به گوگرد عنصري تبديل مي شود. يعني برخلاف سيستم هاي آمين كه حذف و تبديل گاز سولفيد هيدروژن در دو مرحله انجام مي شود. در فرآيند سولفيران حذف و تبديل سولفيد هيدروژن به گوگرد عنصري همزمان اتفاق مي افتد اين فن آوري اولين بار است كه با اين ماهيت در ايران و در پژوهشگاه صنعت نفت ابداع شده و با استفاده از آن مي توان بسياري از گازهاي ترش را با توجه به جنبه هاي اقتصادي تصفيه كرد. سولفيران مي تواند سولفيد هيدروژن را بصورت 100در صد از گاز حذف نمايد.

كاربردهاي اين فرايند راتوضيح دهيد؟

اين فرآيند براي حذف سولفيد هيدروژن با غلظت متوسط ازتمامي گازها قابل استفاده مي باشد. تصفيه گاز طبيعي، تصفيه Fuel gas‌‌ ، تصفيه اسيد گاز واحدهاي آمين، تصفيه Tail gas واحد كلاوس و گازهاي همراه از كاربردهاي رايج اين نوع فرايند در صنايع مختلف نفت، گاز و پتروشيمي است. سولفيران مي تواند بصورت 100 درصد سولفيد هيدروژنS(2)H را از گاز حذف كند. وقتي سولفيران اقتصادي است كه مقدار گوگرد موجود در گاز بين 200 كيلوگرم تا 20 تن در روز باشد. اگر مقدار گوگرد كمتر از 200 كيلوگرم در روز باشد. اسكا ونجرهاي شيميائي استفاده مي شوند و اگر بيشتر از 20 تن در روز باشد واحد كلاوس )Claus( معمولاً اقتصادي است. اما Tail gas واحدهاي كلاوس نيز بايد تصفيه شوند بنابراين فرايند سولفيران مي تواند براي اصلاح واحد كلاوس يعني تصفيه Tail gas‌‌آن نيز بكار برده شود. اگر غلظت هيدروژن سولفيد كمتر از 20 درصد در اسيد گاز ورودي به واحد كلاوس باشد واحد كلاوس با مشكل مواجه مي شود سولفيران براي تصفيه اين نوع اسيد گاز ورودي به واحد كلاوس مفيد است.

جنبه هاي زيست محيطي سولفيران چيست؟

يكي از كاركردهاي مهم اين فرايند در زمينه زيست محيطي است. گازهايي كه حاوي هيدروژن سولفيد بوده و به آتمسفر فرستاده مي شوند بدليل مشكلات زيست محيطي، باران هاي اسيدي و آلودگي هوا و آب و خاك كه از عوارض نشت اين گاز مضر به محيط زيست است، بااين فرايند تصفيه شده و از اين منظر فرايند سولفيران يك فرايند سبز است.

فرايند سولفيران چگونه كار مي كند؟

در اين فرايند يك محلول كيلات آهن به عنوان جاذب كاتاليستي استفاده مي شود. اين محلول كه حاوي يون هاي آهن بصورت فريك و فرو مي باشد. نقش اصلي را در تصفيه گاز به عهده دارد. در بخش جذب ابتدا يونهاي فريك با هيدروژن سولفيد تماس پيدا كرده و واكنش اكسيد و احياء انجام مي گيرد. به اين صورت كه هيدروژن سولفيد اكسيد شده و به گوگرد عنصري تبديل مي شود و يون هاي فريك به فرو احياء‌ مي شوند. محلول كه حاوي يون هاي فرو و گوگرد عنصري است در ادامه وارد يك تانك احياء مي شود در اين تانك با تزريق هوا به درون محلول يون هاي فرو دوباره به حالت فريك تبديل مي شوندو به اين صورت محلول بازيابي و احياء مي گردد. بخشي از محلول حاوي گوگرد جهت جداشدن گوگرد از محلول به سيستم جداسازي گوگرد هدايت مي شود.

محلول مورد استفاده در اين فرايند سولفيران چه ويژگي هايي دارد؟

محلول مورد استفاده در اين فرايند به دسته تعلق دارد يعني مايعاتي كه قابليت اكسيد و احياء شدن را دارند يك خانواده از مايعات ردوكس، و از بهترين و مهمترين آنها هستند كه در فرايند سولفيران انتخاب و استفاده مي شوند اين محلول قليائي است و آهن در اين محيط به صورت هموژن و پايدار حضور دارد و رسوب نمي كند.از منظر ديگر محلول فرايند سولفيران يك است از نوع هموژن آبي، كاري كه اين كاتاليست انجام مي دهد واكنش اكسيد شدن هيدروژن سولفيد توسط اكسيژن را خيلي خيلي سريع مي كند بطوري كه مي توان گفت سرعت اين اكسيد شدن " آني " است اين محلول مصرف نمي شود بلكه مرتباً احياء و اكسيد مي شود.

مزاياي محلول سولفيران چيست؟

از مزاياي اين محلول يكي اين است كه سمي نيست خورندگي آن نسبت به كربن استيل خيلي كم تر و در حد مجاز است. اين محلول مي تواند در دماهاي سرد و دماهاي محيط بدون نياز به گرم كردن عمل كند و قادر است تا 99/99 درصد از گاز سولفيد هيدروژن راحذف كند بيشتر تركيباتي كه در ساخت محلول بكار مي روند ساخت داخل كشور بوده و مي توان از آنها استفاده كرد اين محلول نسبتاً ارزان قيمت و تمام مواد اوليه آن بصورت تجاري در دسترس مي باشد و براي كاربردهاي مختلف مي توان فرمولاسيون آن را براحتي تغيير داد يعني بر حسب تغيير در تركيب گاز خوراك و شرايط عملياتي، محلول كاتاليست انعطاف پذير است. اين محلول ميتواند بصورت خيلي غليظ ساخته شود. تمام دانش ساخت محلول و فرايند داخلي است و تا كنون 3 ثبت اختراع بين المللي در زمينه فرايند و محلول داشته ايم.

فرايند و محلول سولفيران در مورد گازهاي ديگر چگونه عمل مي كنند؟

فرايند سولفيران براي حذف و تبديل S2H كاملاً انتخابي عمل مي كند و فقط براي حذف S2H مي باشد مقدار خيلي كمي از دي اكسيد كربن را جذب كرده ولي بقيه آن از بالاي برج جذب و تانك احياء خارج مي شود مركاپتان هاي سبك را به ميزان كمي تبديل به دي سولفيدها خواهند كرد و بقيه مركاپتان همراه با گازشيرين يا گاز خروجي از تانك احياء خارج خواهند شد اكسيژن و ازت تاثيري بر عملكرد محلول و فرايند ندارند.

خروجي فرايند سولفيران چيست؟

فقط سه جريان از واحد سولفيران حاصل خواهد شد يكي گوگرد است و ديگري گازي كه از تانك احياء خارج مي گردد. كه عمدتاً هواست و بالاخره گاز محصول عاري از هيدروژن سولفيد كه از بالاي برج جذب خارج مي شود. اين فرايند هيچ گونه آلودگي زيست محيطي ايجاد نمي كند. و گوگرد آن كه بصورت جامد است عاري از هر گونه خطر مي باشد.

در مورد مشخصات گوگرد حاصل از فرايند سولفيران كمي توضيح دهيد؟

گوگرد حاصل از اين فرايند به رنگ قهوه اي مايل به زرد، معمولاً بدون بو، ميكرونيزه و آغشته به محلول مي باشد. اين گوگرد بصورت كيك مرطوب از محلول جدا مي شود و بعد از خشك شدن هم مي توان آن را چه بصورت موجود و چه بصورت گرانول در كشاورزي بعنوان سم و كود استفاده كرد. هم مي توان آن را ذخيره و انبار كرد.

وضعيت حاضر فرايند سولفيران و موقعيت آن را بيان كنيد:

در حال حاضر فرايند سولفيران، بصورت يك واحد نيمه صنعتي با جريان گاز اسيدي 000/300 تا 000/450 فوت مكعب در روز و با توليد گوگرد در حدود 50 كيلوگرم در روز (به علت پائين بودن غلظت S2)H براي تصفيه بخشي از اسيد گاز واحد آمين پالايشگاه گاز فجر جم (كنگان) به مدت 4 ماه است كه بصورت پيوسته مشغول بكار مي باشد آناليز گاز شيرين تاكنون حداكثر 4ppm هيدروژن سولفيد را نشان داده است. كه اين عدد در حد مجاز قرار دارد. غلظت محلول كاتاليستي در حدود 2000ppm آهن و ميزان محلول در گردش 70 متر مكعب مي باشد. از نظر موقعيت جهاني، تمامي بازارهاي دنيا هم اكنون توسط فرايندهاي Sulferox, Lo-CAT كه هر دو آمريكايي هستند اشغال شده است و اين دو فرايند بدليل اقتصادي بودن در بسياري از موارد و الزامات زيست محيطي كه كشورها قائل به اجرا و انجام آن هستند در خاورميانه، آسيا، اروپا و آمريكا فعال هستند فرايند سولفيران مي تواند جاي خالي اين نوع فرايندها را در ايران پر كرده و حتي بازارهاي جهاني را از انحصار كمپاني هاي آمريكايي خارج كند.

اگر بخواهيم سولفيران را خلاصه كنيم چه مي گوييد؟

سولفيران فرايندي با كارائي بالاي حذف هيدروژن سولفيد، هميشه بيش از 9/99 درصد از نظر اقتصادي مناسب براي حذف سولفور در غلظت هاي متوسط و عمليات فرايندي بسيار آسان و قابل تنظيم و كنترل و خيلي انعطاف پذير نسبت به دما، فشار و غلظت هيدروژن سولفيد در پايان جا دارد از آقاي دكتر مهاجراني مديريت محترم پژوهشگاه صنعت نفت و آقاي مهندس رزاقي مديريت محترم پالايشگاه گاز فجر جم بدليل حمايت هاي بي دريغ و همه جانبه از اجرايي شدن اين طرح تشكر كنيم. همچنين بسياري از همكاران پژوهشگاه صنعت نفت و پالايشگاه جم كه در اين مدت، عمليات اجرايي اين فرايند را به عهده داشته اند و نيز مسئولان قبلي طرح سولفيران و پيشكسوتان ساخت محلول سولفيران سپاسگزاري كنيم.