Біздің экономикамыздың басты саласы мұнай болып табылады. Ал мұнай өндірісінде өте көп мөлшерде атмосфераға зиянды тастанды ретінде көп мөлшерде күкіртсутек газы тасталып отыр. Қазақстанның көптеген өндіріс орындарында күкіртсутекті залалсыздандыру үшін оны жағып жібереді, ал жағу күкіртсутектің жинақталуына алып келеді.
Күкіртсутектің мұнай құрамында, ілеспе суда болуы металдан жасалған конструкциялардың коррозия жылдамдығының артуына, бұзылуына, соның нәтижесінде технологиялық қондырғының, жапқыштың бұзылуына, құбырлардағы мұнайдың ағып кетуіне алып келеді.
Сонымен қатар, күкіртсутектің қызуы күшті жарылысқа немесе жануға алып келуі мүмкін. Жаққан кезде улы газдың (күкірт диоксиді) түзілуімен ыдырайды. Көптеген металдарға және кейбір пластик түрлеріне байланысты агрессивті болып келеді.
Күкіртсутек ауадан ауыр болғандықтан жер бетіне төселіне алады. Ол топырақ арқылы судың ластануына, ары қарай қоректік тізбек арқылы адам организміне өте алады. Күкіртсутектің денсаулыққа зиянды әсер етуі ең кем дегенде екі ғасырдан бері белгілі. Адам организміне күкіртсутектің әсер етуі өткір, өткірге жақын және созылмалы улы деп бөлінеді. Бүкіл әлемдік денсаулық сақтау ұйымының (ВОЗ) мәліметтері бойынша күкіртсутектің жоғарғы концентрациясы нерв жүйесінің тыныс алу орталықтарын сал болуға, соның нәтижесінде тыныс алудың тоқтауы, асфикция және өлімге алып келеді. Күкіртсутек –адамды өлімге алып келетін у. NIOSH мәліметтеріне сәйкес күкіртсутек - жұмыс орнында адамның күрт өлуінің басты себепшісі. Оның ұзақ жүйелі әсер етуі организмнің иммундық реактивтілігін төмендетеді және ангина, пневмония және жоғарғы тыныс алу жолдарының катармен ауыруын жоғарылатады. Күкіртсутекте терілік резорбтивтік және эмбриотоптық эффектер байқалады. Сондықтан , өндіріс барысында күкіртсутекті утилизациялаудың мазызы жоғары.
Қайта пайдалану (орысша: утилизация, от лат. utilis — полезный, пайдалы) — пайдалы қолдану, мысалы, өндіріс қалдықтарын қайта пайдалану.
Өнеркәсіп қалдықтарын пайда асыру (Утилизация промышленных отходов) — өнеркәсіп қалдықтарын қайтара пайдаланылатын шикізат, отын, тыңайтқыш және т.б. ретінде қолдану.
Мұнай газдарын утилизациялауда күкіртсутекті утилизациялау мәселесі бірінші орында тұр. Ең кең тараған күкіртсутекті утилизациялау әдісі –күкірт өндіру. Күкірт әрі тауарлық өнім әрі күкірт қышқылын алудағы басты шикізат болып табылады. Өндірісте күкіртті алудың бірнеше түрі белгілі:
1) Клаус әдісі бойынша күкірт алу
2) Бактерия көмегімен бмологиялық әдіс бойынша күкірт алу
3) Күкіртсутектің гетерогенді- каталитикалық тотығуы
Клаус процесі - күкіртсутектің каталитикалық тотығу конверсиясы. Күкіртсутектің көзі табиғи және өндірістік газдар болып табылады. Табиғи көздер - бұл мұнай және газ кен орындары, жанартау белсенділігі, биомассаның ыдырауы және т.б. Өнеркәсіптік көздер - мұнай мен газды қайта өңдеу (гидротазарту және гидрокрекинг процестері), металлургия және т.б.
Күкірт пен қышқыл шикі мұнайды, газ конденсатын және мұнай мен табиғи газдарды қайта өңдеу қондырғыларын өңдеуге арналған гидрогенизация процестерінен алынған күкірт қышқылы, әдетте, қарапайым күкірт алу үшін, кейде күкірт қышқылын өндіру үшін МӨЗ-де қолданылады.
Процесті 1883 жылы ағылшын химигі Карл Фридрих Клаус ойлап тапты.
Клаус процесі мұнай өңдеу зауыттарында гидрогенизация қондырғыларынан және амин газын тазарту қондырғыларынан күкіртсутекті өңдеуде белсенді қолданылады. Негізгі мақсат - пайдаланылған газды қосымша тазартусыз күкірттің 99,5% қалпына келуі.
Қазіргі уақытта Superclaus-99 процесі әлемдік мұнай өңдеуде кең таралды.
Күкірт сутегінен күкіртті өнеркәсіптік өндірудің екі кезеңді әдісі:
I кезең: күкірт сутегінің күкірт диоксидіне термиялық тотығуы. Сутегі сульфидінің жалынмен тотығуы ауаның стехиометриялық мөлшерімен 900-1350 ° C температурада өтеді:
2H2S+3O2↔2SO2+2H2O + (0,53—0,57) МДж/моль
Бұл кезеңде массаның 70% -ы тұтынылады. күкіртсутегі және сонымен бірге жылудың едәуір мөлшері шығарылады, оны катализ сатысына дейін жою керек.
II кезең: күкірт сутегі мен күкірт диоксидінің каталитикалық конверсиясы. Процесс 220-250 ° C температурада жүреді, катализатор ретінде боксит пен глинозем қолданылады.
2H2S+ SO2 ↔ 3S+2H2O+ (0,087 — 0,154) МДж/моль
Бұл кезеңнің салыстырмалы төмен температурасы жылу өндіруге байланысты. Клаус процесінде күкірт түзілуі күкірт сутегінің тікелей тотығуымен де мүмкін.
2H2S+O2↔2S+2H2O + 0,615 МДж/моль
Сутегі сульфидінің конверсиясы
Негізінен құрамында күкіртсутегі бар шикізат термиялық конверсиядан өтетін газ түтігі бар бу қазандығына жіберіледі. Қазандықтың жану аймағында температура шамамен 1100 ° C, ал түтіктер байламы аймағынан газдар өткен сайын ол 350 ° C дейін төмендейді. Бұл кезде су буы 2,0-2,5 МПа қысыммен пайда болады. Содан кейін газ конденсаторда 185 ° C дейін салқындатылып, каталитикалық сатысына енеді. Бұл жағдайда күкірттің едәуір бөлігі жылу реакторында түзілуі мүмкін - оның жалпы кірісінің 60-70% дейін. Сұйық күкірт төмен температуралы аймақтардан күкірт тұзақтары арқылы шығарылады.
Каталитикалық сатыда қалған күкіртсутегі қоспасы пеште күйіп кетеді, содан кейін газдар катализатормен толтырылған реакторға түседі. Реакция 240-250 ° C температурада, реактордың шығысындағы температура - 330 ° C. Реактордан кейін газ 170С-қа дейін салқындатылып, конденсирленген күкірт төгіледі. Салқындатқыштан шыққан газ үшінші сатыға түседі, оған газды және реакторды қыздыру пеші кіреді. Содан кейін газ қайтадан салқындатылып, күкірт қайтадан төгіледі. Түтін газы сепараторды айналып өтіп, 500-550 ° C температурада пешке жағылады. Шығарылған газдарды қосымша тазартуға болады. Мұндай тазарту жүйелері күкірт сутегінің күкіртке айналуын 60-70% дейін жеткізеді.
Қоқыс газын тазарту
Шығарылатын газдар құрамындағы күкірт бар қосылыстардың құрамына қатаң экологиялық талаптар (0,5 мг / м3 аспайтын) байланысты болғандықтан, атмосфераға тастамас бұрын бұл газдарды тазарту Клаус процесі технологиясының ажырамас бөлігі болып табылады. Шығарылатын газдардың орташа құрамы келесідей: 1-2% күкірт сутегі, 1% дейін күкірт диоксиді, аз мөлшерде COS, CS2, бу және тамшы күкірт, сутегі, көміртегі оксиді, көміртегі диоксиді, су буы және азот. Осындай газдарды тазартудың кең таралған шешімі - Клаус процесінде күкірт сутегінің конверсиясын 100% -ға жеткізу, бірақ бұл әрдайым мүмкін емес. Сондықтан шартты түрде процестерге бөлінген 20-ға жуық құйрықты газды өңдеуден кейінгі процестер әзірленді:
<!--[if !supportLists]-->· <!--[endif]-->күкірт сутегі мен күкірт диоксидін элементарлық күкіртке тікелей айналдыруға негізделген (Клаустың бірдей процесі);
<!--[if !supportLists]-->· <!--[endif]-->күкіртті қосылыстарды күкіртсутекке одан әрі бөліп алу арқылы каталитикалық гидрогенизациялау негізінде;
<!--[if !supportLists]-->· <!--[endif]-->күкірт қосылыстарын күкірт диоксиді немесе элементар күкіртпен кейіннен бөліп алу арқылы оларды тотықтыруға негізделген.
Катализаторы:
Бастапқыда алюминий гидроксиді қоспасы бар кен боксит катализатор ретінде кеңінен қолданылды. Олар қол жетімді, жоғары белсенді және арзан. Алайда, оларды тұрақты құраммен алу қиын, сонымен қатар олар тез сөндіріледі. Қазіргі уақытта γ-Al2O3 шардың немесе экструдаттардың түрінде белгілі бір бетінің ауданы 250-300 м2 / г құрайды. Титан оксидін қолдануға болады. Бұл катализаторлардың ерекшелігі - оларды пайдалану арқылы CОS және CS2 жою мүмкіндігі. Глинозем беткі қабаттың азаюы, карбюризация және сульфаттау арқылы ажыратылады. Ол күкіртті сутегідегі тотықсыздану әдісімен қалпына келеді.
