Способ очистки отдувочных газов скважин от сероводорода Советский патент 1990 года по МПК C01B17/04 

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 об.1 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

прочностные характеристики использованных 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 Ог, N, H,,S, SO.,, СНд, 00, СО COS, СЗ газохроматографическим методом.

Условия проведения анализа. При- . бор - хроматограф ЛХМ-8 МД с двумя параллельными колонками. Сорбенты - молекулярные сита и порапак Q. Газ- носитель - гелий. Скорость газа-носиО5

О 00

о со

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

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

Vg . ,760,5«V -C/tOO,

количество воздуха, необходимое для окисления сероводорода, л/ч; объем воздуха, содержащий

1 объем кислорода; стехиометрический коэффициент кислорода в реакции

-L о 2 г.

S, + Н,,0,

VP - количество сероводородсодержащего гага, л/ч; С - концентрация сероводорода,

crOf

оо,; Sf, - сера газовая.

Для запуска аппарата слой катализатора предварительно разогревают до , после чего в слой раздельными потоками подают отдувочный газ, содежащий до 30-50 об. , и воздух в количестве, близком к стехиометричес кому. Реакция протекает при 250-350 с Избыточное тепло снимают теплообменником, погруженным в кипящий слой катализатора. В процессе обезвреживани степень превращения сероводорода в серу составляет свыше 97%.

Исходный газ содержит, об.%: 30; COj 2; СН 68. После смешения исходного газа с воздухом в объемном соотношении 1:0,72 в реактор, содержащий 5 г катализатора (состав 1 по табл. 1, содержание хромита магния 10 мас.%), при температуре и Vo6. 3600 подают смесь состава, об.%: H,s 17,5; 0 8,8; N2 32,5; ССг 1,2; метан остальное; оС 1,0. (06- коэ йфициент избытка Ог по отношению к HjS по реакции: + Sp + ).

Степень очистки от сероводорода степень превращения в серу 93%; концентрация в отходящих газах 0,35 об.%; окисления и разложения метана не наблюдается,

П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1, но в качестве окислителя применяется чистый кислород. После смешения исходного газа с кислородом в объемH S +

1/2 0 +

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ном соотношении 1:0,15 в реактор подают смесь состава, о6.%: 26,1; Оу 13, COg 1, метан остальное, oi 1,0.

Степень очистки от сероводорода 98%; степень превращения в серу 98%; концентрация HgS в отходящих газах 0,6 об.%.

П р и м е р 3. Исходный газ содержит, об.%: 35; СН4 63. После смешения газа с воздухом в соотношении 1:0,83 в реактор подается смесь состава, об.%: 19,1; 0 9,6; N2 35,7; СОд 1,1; метан остальное. Другие условия аналогичны примеру 1.

Степень обезвреживания от сероводорода 98%; степень превращения сероводорода в серу 98%; окисления и разложения метана не наблюдается.

Пример . Исходный газ содержит, об.%: СОг. 2; СН4 58. После смешения газа с воздухом в соотношении 1:0,95 в реактор подается смесь состава, об.%: 20,5; Og. 10,3; N2 38,3; СО 1,0; метан остальное . Прочие условия аналогичны примеру 1.

Степень обезвреживания от сероводорода 99%; степень превращения в серу 99%; окисления и разложения метана не наблюдается.

П р и м е р 5. Исходный газ, содержит, об.%: ,5; СО,, 2; СН4 ,5. После смешения газа с воздухом в соотношении 1:1,18 в реактор подается смесь состава, об.%: 22,8; О 11, N2 2, COg 0,9; метан остальное.

Степень очистки от сероводорода 98%; степень превращения сероводорода в сер.у 98%; окисления и разложения метана не наблюдается.

П р и м е р 6. Содержание активного компонента в катализаторе (состав 1} 20 мас.%. Прочие условия аналогичны примеру . После смешения с необходимым количеством воздуха в реактор подается смесь состава, об.%: 22,8; 0. U,; Ng 2, СН,. 0,9, oi 1,0.

Степень очистки от сероводорода 99%; степень превращения в серу 99%. Окисления и разложения, метана не наблюдается.

П р и м е р 7. Аналогичен примеру 1, но в качестве катализатора применяется MgCr204/ о -АХгОэ (состав. 2).

Содержание активного компонента 15 мас.%.

Степень очистки от серородорода 97 степень превращения в серу окисления и разложения метана не наблюдается .

Примере. Аналогичен примеру 5, но в качестве катализатора применяется MgCr2 04 Д-АЦОз (состав 3).

Степень очистки от сероводорода 98%; степень превращения в серу 98%; окисления и разложения метана не наблюдается.

П р и м е р 9 Аналогичен примеру 5, но в качестве катализатора приме- няtвт MgCr O /S-Mlj Oj (состав k).

Степень очистки от сероводорода 98%; степень превращения HjS в серу 98%; окисления и разложения метана не наблюдается.

;

08103

отношении 1:1, ( 1)« Остальные условия те. же, что и в примере 1.

Степень очистки от сероводорода 87%; степень конверсии Н28всеру87%. Пример15. Концентрация сероводорода в исходном газе 70 об.%. На окислечие газа подается воздух в соотношении 1:1,67 (tx. 1). Остальные Q условия те же, что и в примере 1. Степень очистки от сероводорода степень конверсии Н28всеру72%. Пример 1б, Аналогичен примеру 5, но для окисления сероводорода 15 используется катализатор состава 1 с содержанием активного компонента 8%.

Степень очистки от сероводорода 93%; степень превращения в сеРУ 93%.

20 Пример17.В реактор, содержащий 5 г катализатора (состав 1),

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/см², 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.

П р и м е р 10. Температура проведения процесса 350°С. Прочие условия аналогичны примеру 5.

Степень очистки от сероводорода 99%; степень превращения в серу 99%; окисления и превращения метана не наблюдается.

Пример 11. Объемная скорость подачи газовой смеси в реактор 6000 iJ прочие условия аналогичны примеру 5.

Степень очистки от сероводорода 98%; степень превращения в серу 98%; окисления и разложения метана не наблюдается.

П р и м е р 12. Исходный газ содержит в своем составе пыль (кварцевый песок) со средним размером частиц - 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 в серу 98%; окисления и разложения метана не наблюдается.

П р и м е р 13. Аналогичен примеру 12, но концентрация пыли в газе 1 мас.% (соответствует максимальной концентрации пыли в газах отдувки). Время эксплуатации 100 ч. I

Средняя степень очистки от сероводорода 98%; средняя степень превра30

при 300 с подается газовая смесь состава, 6б.%: H2S 23; Ог 12,7; Nj 38; СОг. 1, метан остальное, oL 1,1 ,

25 3600 .

Концентрация SOg в отходящих газах 1,8 об.%; суммарная конверсия N28 в SOa и серу 100%; степень конверсии НгЗ в серу 9,8%.

Пример 18. В реактор, содержащий 5 г катализатора (состав 1), при подается газовая смесь состава, об.%: H,S 23; 0г. N, 38; СО 1; метан остальное, об 1,2. Остальные условия те же, что и в приме35 ре 17.

Концентрация SOi в отходящих газах 3,4%; суммарная конверсия в серу и 80г 100%; степень конверсии HgS в

серу 89%.

Пример 19. В реактор, содержащий 5 г катализатора (состав 1), при 300.°С подают смесь состава, об.% 23; N2 38; СОг. 1; Ог 15; метан остальное. Об 1,3.

Концентрация SOg в отходящих газах 5,3 об.%; суммарная конверсия в серу и SOi 100%; степень конверсии в серу 84%.

Результаты опытов приведены в табл. 2.

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

40

45

50

щения N28 в серу 98%; окисления и раз 55 очистки от HjS в достаточно широком ложения метана не наблюдается. интервале температур 250-350 С (поиП р и м е р И. Концентрация сероводорода в исходном газе 60 06.%. На

мёры 9 и 10), концентраций сероводорода 30-50 об.% (примеры 1,3-5) и объемных скоростей.

окисление газа подается воздух в со0

при 300 с подается газовая смесь состава, 6б.%: H2S 23; Ог 12,7; Nj 38; СОг. 1, метан остальное, oL 1,1 ,

5 3600 .

Концентрация SOg в отходящих газах 1,8 об.%; суммарная конверсия N28 в SOa и серу 100%; степень конверсии НгЗ в серу 9,8%.

Пример 18. В реактор, содержащий 5 г катализатора (состав 1), при подается газовая смесь состава, об.%: H,S 23; 0г. N, 38; СО 1; метан остальное, об 1,2. Остальные условия те же, что и в приме5 ре 17.

Концентрация SOi в отходящих газах 3,4%; суммарная конверсия в серу и 80г 100%; степень конверсии HgS в

серу 89%.

Пример 19. В реактор, содержащий 5 г катализатора (состав 1), при 300.°С подают смесь состава, об.%: 23; N2 38; СОг. 1; Ог 15; метан остальное. Об 1,3.

Концентрация SOg в отходящих газах 5,3 об.%; суммарная конверсия в серу и SOi 100%; степень конверсии в серу 84%.

Результаты опытов приведены в табл. 2.

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

0

5

0

5 очистки от HjS в достаточно широком интервале температур 250-350 С (поимёры 9 и 10), концентраций сероводорода 30-50 об.% (примеры 1,3-5) и объемных скоростей.

предлагаемый способ может быть использован для очистки углеводород- содержащих газов при концентрациях сероводорода в них до 50 об,%, а из- вестный способ позволяет перерабатывать природные газы с концентрацией сероводорода до 25 об., используя при этом пять каталитических ступене Увеличение концентрации делает необходимым создание дополнительных каталитических ступеней, таким образом при концентрации в исходном газе около 50 об.% понадобится 10 последовательных реакторов. Многоста- дийность известного способа обуславливает высокую металлоемкость и сложность аппаратурного оформления процесса. Это исключает создание передвижных установок обезвреживания отдувочных газов, основанных на этом методе.

Формула изобретения

с целью обеспечения эффективности очистки при содержании в газах 30-50 об.% се- , роводорода и упрЬщения процесса, в качестве катализатора используют хромит магния на носителе - оксиде алюминия с содержанием.хромита магния 10 - 20 мас.%, взятым в виде сферических гранул с прочностью 165-520 кг/см, а процесс окисления ведут в кипящем слое катализатора при 250-350 С.

в количестве 100-110 о6.% от стехиометрии.

Таблица 1