Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Уважаемые химики! Подскажите, пожалуйста, какую-нибудь достойную методику удаления сероводорода из попутных воды. Дело в том, что компания, в которой собираюсь работать, заключила контракт на исследование и разработку технологического процесса очистки попутных вод от сероводорода и нефтепродуктов. Нефть высоковязкая (битумная) с большим содержанием сероорганики и сероводорода. Для её извлечения на свет божий, используют разогретый водяной пар, закачивают его в ствол шахты пару месяцев, что бы разогреть пласт и нефть стала более подвижна. В результате возникает большая проблема - очистка этой самой воды (повторное её использование для образования пара в таком виде не возможно) и утилизация отходов.
На практике применяют одувку от сероводорода при пониженной кислотности (добавляют сернягу и барботируют воздух), но это затратно, т.к. в данном случае pH довольно высока ~ 7.4, а понизить её необходимо до 2: большой расход кислоты.
Мы хотим опробовать реакцию взаимодействия солей трёхвалентного железа, или железного порошка, с образованием сульфида железа, который либо выводить из объёма, либо окислять до элементарной серы кислородом воздуха. Тут возникают свои проблемы - т.к. сульфидов от 180 до 500 мг/л, то огромное количество солей, этого самого, железа уйдёт на процесс, соответственно, будет образовываться до 5 т/сутки сульфида... Строить рядом заводик по производству серной кислоты? Вряд ли на это пойдут, да и проект скорее всего более научный, чем реальный, но всё же. Если окислять до элементарной серы, то возникает вопрос - как потом её извлечь: сера получается коллоидная, практически нефильтрабильна (коагуляция-седиментация???). Да и сама реакция, какая-то стрёмная - сильно влияют на неё условия, и равновесие то в одну, то в другую сторону. Пробовали в лабораторных условиях проделать этот процесс (окисление сульфида железа кислородом воздуха), но как-то это всё очень медленно. Подогревали - процесс ускоряется, и, в принципе, всё ок, но эта коллоидная сера... плюс гидроксид железа, который бы вернуть обратно в реакцию. Смесь та ещё.
Существуют методики и патенты на циклическом использовании образующегося гидроксида железа, в результате процесса, с выведением элементарной серы из реактора. Но все эти разработки относятся к 30-м годам прошлого века, и то, что они практически не применяются говорит о их сомнительности. Более современные методики, основанные на всё тех же постулатах 30-х годов, с небольшими оговорками, так же, не внушают доверия.
Самым крутым, в данном направлении, было бы превратить имеющиеся сульфиды в сульфаты, без выделения, как говорится, in situ, но тут, понимаете ли, много горючей органики и банально окислить - большая проблема. Вот и ломаем голову - что делать? Как быть?
Может, кто-нибудь сталкивался с подобными проблемами? Понимаю, что данные разработки имеют большую коммерческую ценность, однако надеюсь на бескорыстность настоящих естествоиспытателей, т.к. истина дороже. Подскажите, в каком направлении двигаться и спасибо за внимание!
На практике применяют одувку от сероводорода при пониженной кислотности (добавляют сернягу и барботируют воздух), но это затратно, т.к. в данном случае pH довольно высока ~ 7.4, а понизить её необходимо до 2: большой расход кислоты.
Мы хотим опробовать реакцию взаимодействия солей трёхвалентного железа, или железного порошка, с образованием сульфида железа, который либо выводить из объёма, либо окислять до элементарной серы кислородом воздуха. Тут возникают свои проблемы - т.к. сульфидов от 180 до 500 мг/л, то огромное количество солей, этого самого, железа уйдёт на процесс, соответственно, будет образовываться до 5 т/сутки сульфида... Строить рядом заводик по производству серной кислоты? Вряд ли на это пойдут, да и проект скорее всего более научный, чем реальный, но всё же. Если окислять до элементарной серы, то возникает вопрос - как потом её извлечь: сера получается коллоидная, практически нефильтрабильна (коагуляция-седиментация???). Да и сама реакция, какая-то стрёмная - сильно влияют на неё условия, и равновесие то в одну, то в другую сторону. Пробовали в лабораторных условиях проделать этот процесс (окисление сульфида железа кислородом воздуха), но как-то это всё очень медленно. Подогревали - процесс ускоряется, и, в принципе, всё ок, но эта коллоидная сера... плюс гидроксид железа, который бы вернуть обратно в реакцию. Смесь та ещё.
Существуют методики и патенты на циклическом использовании образующегося гидроксида железа, в результате процесса, с выведением элементарной серы из реактора. Но все эти разработки относятся к 30-м годам прошлого века, и то, что они практически не применяются говорит о их сомнительности. Более современные методики, основанные на всё тех же постулатах 30-х годов, с небольшими оговорками, так же, не внушают доверия.
Самым крутым, в данном направлении, было бы превратить имеющиеся сульфиды в сульфаты, без выделения, как говорится, in situ, но тут, понимаете ли, много горючей органики и банально окислить - большая проблема. Вот и ломаем голову - что делать? Как быть?
Может, кто-нибудь сталкивался с подобными проблемами? Понимаю, что данные разработки имеют большую коммерческую ценность, однако надеюсь на бескорыстность настоящих естествоиспытателей, т.к. истина дороже. Подскажите, в каком направлении двигаться и спасибо за внимание!
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Ну, тут полёт фантазии изрядный.
От, например, осаждения солями меди с их последующим возвратом обработкой хлорным железом (при этом выделяется сера, а двухвалентное железо в принципе можно обратно вытянуть в 3), до добавления двуокиси серы с отделением элементарной серы. Часть её потом сжечь и заново барботировать двуокись.
Окисление в растворе - очень сомнительно. То есть, можно пробовать перекись или ещё чего, но у меня был опыт восстановления хромпика тиосульфатом натрия в кислой среде, при котором образовывалось очень большое количество серы. Так что окисляется она слабо.
От, например, осаждения солями меди с их последующим возвратом обработкой хлорным железом (при этом выделяется сера, а двухвалентное железо в принципе можно обратно вытянуть в 3), до добавления двуокиси серы с отделением элементарной серы. Часть её потом сжечь и заново барботировать двуокись.
Окисление в растворе - очень сомнительно. То есть, можно пробовать перекись или ещё чего, но у меня был опыт восстановления хромпика тиосульфатом натрия в кислой среде, при котором образовывалось очень большое количество серы. Так что окисляется она слабо.
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Большое спасибо за Вашу идею.
По-поводу окисления, абсолютно согласен с Вами. Окислять сульфиды, а тем более серу в водной среде, представляется малореальным, особенно в огромном объёме и с pH близкой к нейтральной. Да, это будет колоссальный расход реагентов
И вообще, думаю, эта проблема имеет возраст ого-го, и однозначного, а главное, простого решения - нет. Пробуем осаждать серу в виде мелкодисперсного сульфида железа или в виде англомерата сульфида на поверхности гидроксида железа, заранее осажденного в виде крупных хлопьев.
Тут, конечно, одним из решающих факторов, является цена вопроса (реагентов, в данном случае) по-мимо всего прочего. Одним словом - ЖЕСТЬ, как она есть
По-поводу окисления, абсолютно согласен с Вами. Окислять сульфиды, а тем более серу в водной среде, представляется малореальным, особенно в огромном объёме и с pH близкой к нейтральной. Да, это будет колоссальный расход реагентов
И вообще, думаю, эта проблема имеет возраст ого-го, и однозначного, а главное, простого решения - нет. Пробуем осаждать серу в виде мелкодисперсного сульфида железа или в виде англомерата сульфида на поверхности гидроксида железа, заранее осажденного в виде крупных хлопьев.
Тут, конечно, одним из решающих факторов, является цена вопроса (реагентов, в данном случае) по-мимо всего прочего. Одним словом - ЖЕСТЬ, как она есть
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Концепция: подобрать гидрофобное органическое основание, дающее термически нестабильную соль с H2S аналогично этаноламиновой очистке. Как вариант - использовать слабоосновный анионит с подходящим рКа.
I D E A = A u
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Озонирование не рассматривали?
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Коль скоро у меня предложений нет, то позволю себе покритиковать.
Органическое основание - боюсь кроме может быть простейших аминов запорется экономически. Не, я понимаю рецикл и пр, но при таких объемах потери тоже будут меряться тоннами.
Озонирование - "а не *анет этот ваш *онит?" при том что там как бы и нефть тоже?
Органическое основание - боюсь кроме может быть простейших аминов запорется экономически. Не, я понимаю рецикл и пр, но при таких объемах потери тоже будут меряться тоннами.
Озонирование - "а не *анет этот ваш *онит?" при том что там как бы и нефть тоже?
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
ну, озонирование давно применяют для очистки воды. Понятно, что не чистым озоном дуть, и не в чистую нефть)) Если в сточных водах есть следы органики- дополнительный бонус от озона в виде окисления по кратным связям.Гесс писал(а):Озонирование - "а не *анет этот ваш *онит?" при том что там как бы и нефть тоже?
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Если проблеме много лет, значит пора делать селективный адсорбент на полимерной основе и концентрировать сероводород на нём.
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Т.е. селективный анионит. Но сначала надо бы поискать в известных, продающихся на рынке.AAN писал(а):Если проблеме много лет, значит пора делать селективный адсорбент на полимерной основе и концентрировать сероводород на нём.
Гидрофобный амин по сути тот же анионит, только жидкий, их так и называют (часто с добавкой растворителя и пр.).
I D E A = A u
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Ещё вариант - мокрое сжигание. То есть в воду накачиваем под давлением воздух (а ещё лучше - кислород) и греем градусов до 200. При достаточном содержании углеводородов не исключён нехилый саморазогрев, что снизит затраты на внешний обогрев.
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
А, пардон, хлорка - никак? Хотя бы до элементарной серы?...
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Обычно углеводородов мало, т.е. будет удар из тепловой пушки по воробьям . Ну, а если дело дойдёт до нехилого саморазогрева, то недалеко и до нехилого бабахаIskander писал(а):Ещё вариант - мокрое сжигание. То есть в воду накачиваем под давлением воздух (а ещё лучше - кислород) и греем градусов до 200. При достаточном содержании углеводородов не исключён нехилый саморазогрев, что снизит затраты на внешний обогрев.
I D E A = A u
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Большое спасибо за Ваши комментарии и дельные советы! Информация интересная и полезная для меня и коллег. Тем не менее, есть несколько "но", которые необходимо озвучить в данном контексте. Итак, по-поводу предложенного органического основания (или слабоосновного анионита), было бы замечательно осуществить такой процесс, однако в попутной воде, с которой мы работаем, содержится очень много карбонатов (1800 мг/л на CaCO3) есть сульфаты (140 мг/л), хлориды (120 мг/л), и прочая химия. Она, к сожалению, будет реагировать в первую очередь с основными компонентами.
Что касается озонирования — довольно интересного процесса с точки зрения его возможностей — здесь, уважаемый Гесс прав, вряд ли нам будет позволительно применить его в местах нефтедобычи и нефтепереработки (тут даже может возникнуть проблема использования порошкообразного железа — большая экзотермичность процесса).
Сейчас рассматриваем взаимодействие элементарного железа с сульфидами, вывод из реакции и дальнейшее окисление до диоксида серы. Которым можно чистить нефть по методу Эделяну, хотя... и не уверен. В общем, пробуем с железом и его формами. Есть патенты и монографии, где гоняют его, практически по кругу, однако, это всё тоже сомнительно.
По поводу окисления до элементарной серы. Тут есть один большой минус, от которого хочется избавиться. Сера, в той или иной степени образуется на всех стадиях процесса, как только появляется какой-либо окислитель, будь то растворённый кислород воздуха или что-то другое. Образуется она в виде коллоидной серы, которая всё обволакивает, отравляет катализаторы, забивает поры фильтрующих установок и т. д. Хотелось бы этого избежать. Как вариант, осаждать её в виде сульфида и выводить из реакции. Вот.
Что касается озонирования — довольно интересного процесса с точки зрения его возможностей — здесь, уважаемый Гесс прав, вряд ли нам будет позволительно применить его в местах нефтедобычи и нефтепереработки (тут даже может возникнуть проблема использования порошкообразного железа — большая экзотермичность процесса).
Сейчас рассматриваем взаимодействие элементарного железа с сульфидами, вывод из реакции и дальнейшее окисление до диоксида серы. Которым можно чистить нефть по методу Эделяну, хотя... и не уверен. В общем, пробуем с железом и его формами. Есть патенты и монографии, где гоняют его, практически по кругу, однако, это всё тоже сомнительно.
По поводу окисления до элементарной серы. Тут есть один большой минус, от которого хочется избавиться. Сера, в той или иной степени образуется на всех стадиях процесса, как только появляется какой-либо окислитель, будь то растворённый кислород воздуха или что-то другое. Образуется она в виде коллоидной серы, которая всё обволакивает, отравляет катализаторы, забивает поры фильтрующих установок и т. д. Хотелось бы этого избежать. Как вариант, осаждать её в виде сульфида и выводить из реакции. Вот.
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Гм. Вопрос возможно тупой, но почему?kenguru писал(а):очистка этой самой воды (повторное её использование для образования пара в таком виде не возможно) и утилизация отходов.
То есть берем использованную воду. В ней при 20 градусах не более 4 грамм на литр сероводорода. Нагреваем, при 60ти остается уже не более 1,5 грамм на литр, при скажем 90, согласно прилагаемой статье, H2S в воде почти не останется. А сероводород из воды полетит. И вот этот поток сероводорода можно будет чем нибудь ловить. Раствором аммиака, жидкостными абсорберами с какой-нибудь подходящей органикой, угольными адсорберами или скажем Fe2O3.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Это только если анионит будет подобран неправильно . При достаточно селективном ионите все остальные анионы просто не будут сорбироваться, такие процессы давно работют в цветной гидрометаллургии и атомной промышленности, только там иониты селективны к нужным катионам.kenguru писал(а):по-поводу предложенного органического основания (или слабоосновного анионита), было бы замечательно осуществить такой процесс, однако в попутной воде, с которой мы работаем, содержится очень много карбонатов (1800 мг/л на CaCO3) есть сульфаты (140 мг/л), хлориды (120 мг/л), и прочая химия. Она, к сожалению, будет реагировать в первую очередь с основными компонентами.
А борьба с серой может вылиться в такие затраты, что иониты покажутся дешёвыми леденцами
I D E A = A u
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
А можно ли коллоидную серу из воды экстрагировать? Скажем, дихлорметаном, трихлороэтиленом или хлороформом (если последние два достаточно устойчивы). Объема большого не надо, фаза тяжелая нижняя, растворитель можно регенерировать.
Второй прикольный способ - а если подобную смесь нагреть в автоклаве до 120 С? Образует ли сера жидкую фазу, которую можно удалить? После чего пустить перегретую воду на повторное образование пара. Даже можно не удалять серу, а вести процесс полынепрерывно, удаляя воду снизу и позволяя слою серы расти вверху (если он, конечно, образуется).
Второй прикольный способ - а если подобную смесь нагреть в автоклаве до 120 С? Образует ли сера жидкую фазу, которую можно удалить? После чего пустить перегретую воду на повторное образование пара. Даже можно не удалять серу, а вести процесс полынепрерывно, удаляя воду снизу и позволяя слою серы расти вверху (если он, конечно, образуется).
Wodka trinkt man pur und kalt, das macht hundert Jahre alt!
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
Беда в том, что любой гидрофобный растворитель хоть немного, да всё же растворим в воде и чтобы он образовал отдельную фазу, вода должна быть насыщена им. А поскольку воды много, то количество растворителя должно быть ощутимым, и даже если его потери составляют 1%, это оказывается довольно много, не говоря уже о превышении ПДК в стоках и воздухе рабочей зоны, если растворитель летуч. Кстати, иониты лишены этих недостатков.Phobos писал(а):А можно ли коллоидную серу из воды экстрагировать? Скажем, дихлорметаном, трихлороэтиленом или хлороформом (если последние два достаточно устойчивы). Объема большого не надо, фаза тяжелая нижняя, растворитель можно регенерировать.
Сама по себе сера, конечно, растворима в воде на уровне десятых ppm, но из-за способности реагировать с другими сернистыми соединениями, образуя более растворимые тиосульфаты, полисуфиды и т.п. её реальная растворимость окажется намного больше. И если этих сернистых соединений будет достаточно, то концентрация будет серы окажется низкой, тогда отдельная фаза из серы просто не сможет образоваться, хотя в воде её будет не мало по данным анализов.Phobos писал(а):Второй прикольный способ - а если подобную смесь нагреть в автоклаве до 120 С? Образует ли сера жидкую фазу, которую можно удалить? После чего пустить перегретую воду на повторное образование пара. Даже можно не удалять серу, а вести процесс полынепрерывно, удаляя воду снизу и позволяя слою серы расти вверху (если он, конечно, образуется).
I D E A = A u
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
. Ну взяли тонну воды, поболтали с 30 кг ДХМ, слили их снизу. Воду подогрели до 50 (ее все равно греть надо, раз она на повторное парообразование идет), отогнали остаток ДХМ из нее, можно чуток вакуумом помочь, и дальше вода в котел пошла. ДХМ на регенерацию, только подумать, как легче серу собирать.Беда в том, что любой гидрофобный растворитель хоть немного, да всё же растворим в воде и чтобы он образовал отдельную фазу, вода должна быть насыщена им. А поскольку воды много, то количество растворителя должно быть ощутимым, и даже если его потери составляют 1%, это оказывается довольно много, не говоря уже о превышении ПДК в стоках и воздухе рабочей зоны, если растворитель летуч
Wodka trinkt man pur und kalt, das macht hundert Jahre alt!
-
- Сообщения: 979
- Зарегистрирован: Сб фев 04, 2012 4:20 pm
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
я бы думал в сторону фильтра-органопоглотителя с последующими последовательными установками фильтрации с уменьшением размеров пор до требуемой степени очистки. Т.о. метод безреагентный и относительно недорогой.
[ Post made via Android ]
[ Post made via Android ]
- Вас Кузьмой зовут?
- Кузенькой, можно Кузькой, маленький я ещё, семь веков всего, восьмой пошел.
Из м/ф "Домовенок Кузя"
- Кузенькой, можно Кузькой, маленький я ещё, семь веков всего, восьмой пошел.
Из м/ф "Домовенок Кузя"
Re: Удаление сероводорода из попутно добываемой воды
ДХМ и иже с ним дают легколетучие азеотропы, поэтому понадобится очень эффективный низкотемпературный холодильник-конденсатор. Для малотоннажных производств это не проблема, а вот для крупнотоннажных...Phobos писал(а):Ну взяли тонну воды, поболтали с 30 кг ДХМ, слили их снизу. Воду подогрели до 50 (ее все равно греть надо, раз она на повторное парообразование идет), отогнали остаток ДХМ из нее, можно чуток вакуумом помочь, и дальше вода в котел пошла. ДХМ на регенерацию, только подумать, как легче серу собирать.
I D E A = A u
Кто сейчас на конференции
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 68 гостей