شرح مفصل لـ 16 تقنية لإزالة الكبريت وحالات التطبيق العملي لها

Thread Content

غاز الأفران الكوكية يعتبر غازًا قابلًا للاشتعال، ويحتوي على غازات سامة مثل H2S وHCN وCO، ولها تأثيرات خطيرة جدًا على الإنسان والبيئة. وفي الوقت نفسه، تم وضع سياسات مناسبة لتشجيع الشركات على استغلال غاز الأفران بشكل كامل، مما يساعد على تقليل التلوث وتوفير الموارد في نفس الوقت. من بينها، ينقسم الكبريت ذو السمية العالية في غاز الفحم إلى كبريت عضوي وكبريت غير عضوي. حالياً، تنقسم عمليات معالجة الكبريت في غاز الفحم بشكل رئيسي إلى إزالة الكبريت بالطريقة الجافة وإزالة الكبريت بالطريقة الرطبة. أكبر ميزة لطريقة إزالة الكبريت بالرطوبة هي كفاءتها العالية في إزالة الكبريت، كما أنها اقتصادية نسبيًا. فيما يلي، ستقدم لكم شياو تشي عملية إزالة الكبريت بالرطوبة التي تُستخدم بشكل أوسع في المصانع. إزالة الكبريت بالطريقة الرطبة: يمكن تقسيم عمليات إزالة الكبريت بالطريقة الرطبة وفقًا لآلية الإزالة إلى طريقة الامتصاص الكيميائي، وطريقة الامتصاص الفيزيائي، وطريقة الامتصاص الفيزيوكيميائي، وطريقة الأكسدة الرطبة. أكبر ميزة لهذه الطريقة هي قدرتها على إزالة معظم أنواع الكبريتيدات الموجودة في الغازات الناتجة عن العمليات الصناعية، كما أنها طريقة اقتصادية وعملية. العيب هو أن كفاءة بعض الطرق في إزالة الكبريت غير مستقرة، ودقتها في ذلك ليست عالية. طريقة الامتصاص الكيميائي: تُعرف أيضًا باسم طريقة المذيبات الكيميائية، وهي تستخدم محلولًا قلويًا كمادة للامتصاص، حيث يتفاعل هذا المحلول مع الغازات الحمضية الموجودة في الغاز، وذلك بهدف إزالة الكبريت منه. تشمل طرق الامتصاص الكيميائي بشكل رئيسي طريقة الألكوهول أمين وطريقة البوتاسيوم القلوي الحراري. (1) طريقة الأولامينات: تشمل طريقة الأولامينات إيثانولامين أحادي (MEA)، وديإيثانولامين (DEA)، وديجليكولامين (DGA)، وديأيزوبروبانولامين (DIPA)، وميثيلديإيثانولامين (MDEA) وغيرها. طريقة الألكوهول أمين هي طريقة شائعة لإزالة الكبريت من الغاز الطبيعي، ويمكنها في نفس الوقت إزالة جزء من ثاني أكسيد الكربون حسب الحاجة. يتم استخدام طريقة الألكوهول أمين على نطاق واسع في مصانع في شاندونغ وسيتشوان وغيرها. في عام 2007، تحول مصنع يونغبينغ لتكرير النفط إلى استخدام طريقة الأمينات الكحولية في إزالة الكبريت، مما أدى إلى تحسين كفاءة إزالة الكبريت وجودة المنتج. (2) طريقة البوتاسيوم القلوي الحراري: رسم تخطيطي لعملية طريقة البوتاسيوم القلوي الحراري. تستخدم هذه الطريقة محلولًا مائيًا عالي التركيز من كربونات البوتاسيوم كمادة امتصاص، ويمكنها امتصاص غازي الهيدروجين الكبريتي وغاز الهيدروجين السياني الموجودين في الغاز الطبيعي مباشرةً. تتميز هذه الطريقة بمعدل امتصاص غازات الحمض البطيء وكفاءتها المنخفضة، لذا تم استبدالها تدريجيًا بطريقة البوتاسيوم القاعدي الحراري المحفز. طريقة البوتاسيوم القلوي المحفز حراريًا تعني إضافة كمية معينة من المحفز إلى محلول كربونات البوتاسيوم لتسريع معدل التفاعل. عملية طريقة كربونات البوتاسيوم تحت الفراغ: تستخدم طريقة كربونات البوتاسيوم تحت الفراغ محلول كربونات البوتاسيوم لامتصاص الغازات الحمضية بشكل مباشر. يقع جهاز إزالة الكبريت بعد استخلاص البنزين الخام، وفي نهاية عملية معالجة غاز الكوك. بدأ استخدام هذه العملية بالاستيراد من ألمانيا، حيث يمكن استخدام الغازات الحمضية الناتجة عن إزالة الكبريت والسيانيد باستخدام هذه الطريقة، سواء في إنتاج الكبريت العنصري باستخدام طريقة كلاوس، أو في إنتاج حمض الكبريتيك باستخدام الطريقة التلامسية. بعد ذلك، واستنادًا إلى استيعابها لأحدث التقنيات الدولية والمحلية في مجال كربونات البوتاسيوم المفرغة، بالإضافة إلى الممارسات الإنتاجية المتقدمة، قامت شركة ناكانو كيوناي بالتعاون مع المؤسسات التعليمية العليا بتطوير تقنيات جديدة تخصها فقط. وقد تم تطبيق هذه التقنيات في مصانع مثل شركة باوستيل للكيماويات في منطقة ميشان، ومصانع التكرير في شنشي، ومصانع التكرير في منطقة هاندان الجديدة. تتميز هذه العملية بكفاءة عالية في إزالة الكبريت والسيانيد، بالإضافة إلى سرعة كبيرة في معدل التفاعل. ٢. طريقة الامتصاص الفيزيائي: تعتمد طريقة الامتصاص الفيزيائي على استخدام مذيبات عضوية لامتصاص الكبريت بشكل فيزيائي تحت ضغط معين، ثم يتم خفض الضغط لإطلاق الغاز، وبذلك يتم تجديد المذيب. تشمل طرق الامتصاص الفيزيائي بشكل رئيسي طريقة الميثانول المنخفض الحرارة (Rectisol)، وطريقة بولي إيثيلين جلايكول دايميثيل إيثر (NHD)، وطريقة كربونات البروبيلين (Fluar)، وغيرها. هذه الطريقة تستهلك طاقة قليلة وتوفر مستوى عالٍ من التنقية، وهي مناسبة للاستخدام في المؤسسات الصغيرة والمتوسطة. (1) طريقة الميثانول المنخفض الحرارة (Rectisol): http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/OrdlBGICgPN7tRkTYtKJUd0BGXickMnu9bfQ8qr0Loch40JSbAGrG94yKZ5PRVUlopO1M8YicaBaRiclsmtViaPLNA/0?wx_fmt=gif. إن طريقة الميثانول المنخفض الحرارة هي عملية تنقية تم تطويرها في بداية الخمسينيات من قبل شركتي ليند ولوسي في ألمانيا. تستخدم هذه العملية الميثانول كماص، حيث يتم إزالة الغازات الحمضية تحت ضغط ودرجة حرارة أقل من 0 درجة مئوية. هذه العملية هي الأكثر نضجًا واستقرارًا من الناحية التقنية، كما أنها عملية متقدمة وموثوقة، لكن تكلفتها مرتفعة، وهي مناسبة للشركات الكبيرة. تستخدم شركة هينان كايشيانغ للكيماويات هذه العملية لإزالة الكبريت وثاني أكسيد الكربون. (2) طريقة بولي إيثيلين جلايكول دايميثيل إيثر (NHD): في ستينيات القرن الماضي، طورت شركة Allied الأمريكية عملية لتنقية الغازات، وأطلقت عليها اسم طريقة بولي إيثيلين جلايكول دايميثيل إيثر. في ثمانينيات القرن العشرين، قام معهد البحوث التابع لشركة نانهوا في بلادنا بفحص طريقة استخدام ثنائي ميثيل إيثيلين جلايكول، وتمكن من اختيار المكونات المناسبة كمذيبات لإزالة غازي الهيدروجين الكبريتي وثاني أكسيد الكربون، وأُطلق على هذه الطريقة اسم طريقة NHD. تتميز هذه الطريقة بدرجة تنقية عالية، وقدرة اختيار جيدة، وعدم التسبب في التآكل، بالإضافة إلى احتياجاتها المنخفضة للمعدات وإجراءاتها البسيطة. تستخدم شركة يانكوانغ غويتاي للكيماويات المحدودة طريقة NHD لإزالة الكبريت. (3) طريقة كربونات البروبيلين (Fluar): تُعد تقنية إزالة الكربون والكبريت باستخدام كربونات البروبيلين (المختصر PC)، وهي تقنية تعتمد على القدرة الخاصة لهذا المذيب العضوي القطبي على التفاعل مع غازات حمضية مثل CO2 وH2S، وبالتالي يتم إزالة المكونات الحمضية من هذه الغازات بشكل انتقائي. وهي تقنية مناسبة للاستخدام في المؤسسات الصغيرة. تقنية إزالة الكربون والكبريت من البترول تم تطويرها بواسطة معهد أبحاث مجموعة نانهوا، وفي مايو 1977 تم إدراج هذا المشروع ضمن خطة تطوير التكنولوجيا لوزارة الصناعات الكيميائية. تتميز هذه الطريقة بانخفاض استهلاك الطاقة، وبساطة سير العملية، وموثوقية التشغيل. ٣ طريقة الامتصاص الفيزيائي الكيميائي (١) طريقة السلفينول في عام ١٩٦٤، طورت شركة شل مذيب السلفينول، وهو تطور كبير في طريقة الأمينات الكحولية؛ ويُطلق عليها في الصين عادةً اسم طريقة السلفينول. يتكون مادة الامتصاص المستخدمة في طريقة السلفوناميد من سلفون أوكسيد ذو القدرة على الامتصاص الفيزيائي (بنسبة 40%-45%)، وأمين الديإيثيل بروبيل بذات القدرة على الامتصاص الكيميائي (بنسبة 40%-45%)، بالإضافة إلى كمية صغيرة من الماء (15%). من عيوب مذيب السلفينول أن ظاهرة الامتصاص المشترك تكون شديدة عند معالجة الهيدروكربونات الثقيلة، بالإضافة إلى ذلك، يحدث تحلل لمذيب السلفينول في بعض الحالات. لتحسين خصائص المذيب بشكل أكبر، طورت شركة شل استخدام نوع من الأمينات لمنع تفككه وحدوث عمليات الامتصاص المشترك، وقد حقق ذلك نتائج ممتازة. تستخدم محطة تنقية حقول الغاز في سيتشوان وسيتشوانغتشونغ تقنية السالفام لإزالة الكبريت. عملية إزالة الكبريت بالأكسدة الرطبة: تُعد عملية إزالة الكبريت بالأكسدة الرطبة مصطلحًا شاملاً لمجموعة من عمليات إزالة الكبريت، وتتميز باستخدام محلول قلوي للتفاعل مع أكاسيد الكبريت الموجودة في الغازات، مما يؤدي إلى تكوين أكاسيد كبريتية لا يسهل تبخيرها، ثم يتم استرداد هذه المنتجات وإعادة استخدامها. ينقسم هذا الإجراء، وفقًا لاختلاف المواد الفعالة والمحاليل القلوية، إلى 11 نوعًا رئيسيًا: (1) طريقة ADA المحسنة. تُعرف طريقة ADA أيضًا باسم طريقة كبريتات الأنثراكينون الصوديومية، وهي تُستخدم بشكل واسع في بريطانيا وفرنسا وكندا وغيرها، كما أنها من بين طرق إزالة الكبريت المستخدمة على نطاق واسع في بلادنا أيضًا. يُطلق على النظام الحفاز أحادي المكونات الذي يتكون من كبريتات الأنثراكينون ومحلول الصودا الكاوية، اسم طريقة ADA ； يتكون السائل الأم من نظام تحفيزي ثنائي يتألف من كبريتات الأنثراكينون ثنائية الصوديوم، وثاني أكسيد التيتانيوم، وكبريتات الطرطريك، وذلك لتحسين طريقة ADA. أكبر عيب لهذه الطريقة هو التآكل الشديد للمعدات وارتفاع استهلاك الطاقة. في الداخل، يتم استبداله تدريجيًا بطرق أخرى. (2) طريقة TH: تُعرف طريقة TH باسم طريقة تاكاهاكس، وهي تقنية من شركة نيبون ستيل اليابانية. تعتمد هذه العملية على استخدام الأمونيا الموجودة في الغاز الطبيعي، بالإضافة إلى الأمونيا المستخلصة من محلول الأمونيا، كقاعدة للتفاعل. كما يتم استخدام صوديوم 1,4-نافثوقينون-2-سلفونات كمحفز لإزالة السيانيد، ثم يتم إزالة الكبريت بعد ذلك. الميزة هي عدم الحاجة إلى مصدر قلوي خارجي، بالإضافة إلى أن العملية بسيطة وتشغل مساحة صغيرة. لكن تكاليف تشغيله مرتفعة، وفعاليته في إزالة الكبريت منخفضة، كما أن الحفازات يجب استيرادها؛ ولذلك نادراً ما يُستخدم هذا العمليّة في الداخل. استخدمت شركة باوستيل هذه العملية سابقًا لإزالة الكبريت والسيانيد. (3) طريقة FRC: تُعرف طريقة FRC أيضًا باسم طريقة الأسيتات، وهي تقنية تم تطويرها من قبل شركة أوساكا للغاز في اليابان. تعتمد هذه العملية على الأمونيا الموجودة في الغاز كمصدر قاعدي، وعلى حمض البيروكسيك كمحفز. مزايا هذه العملية هي كفاءة عالية في إزالة الكبريت، وتكلفة منخفضة، والقدرة على تجنب التلوث الثانوي. العيوب هي أن العملية الإنتاجية طويلة وتحتاج إلى مساحة كبيرة، وهي مناسبة للمشاريع الكبيرة. تم استخدام هذه العملية في المرحلة الثالثة من مشروع تكرير الفحم في شركة باوستيل. (4) طريقة PDS: هي طريقة لإزالة الكبريت تم تطويرها من قبل جامعة شمال شرق الصين للمعلمين، وقد تم استخدامها في مصنع غاز بودونغ في شنغهاي عام 1994. PDS هو محفز من نوع فثالوسين كوبالت سلفات الصوديوم ذو النواة المزدوجة، ويتم إضافة محفزات مساعدة ومواد قلوية في نفس وقت خلال عملية التفاعل. يتطلب جهاز إزالة الكبريت باستخدام طريقة ADA المحسنة إضافة بعض معدات الرش لمحلول PDS فقط، وبذلك يمكن التحول إلى استخدام طريقة PDS. الميزة الرئيسية لهذه العملية هي كفاءتها العالية في إزالة الكبريت غير العضوي، وسهولة فصل المنتج، لكن تأثير إزالة الكبريت غير مستقر، وكفاءتها في إزالة الكبريت العضوي منخفضة. تستخدم مصانع تكرير الفحم وإنتاج الغاز التابعة لشركة تانغانغ نظام PDS لإزالة الكبريت من الغازات الناتجة عن العمليات الصناعية. في عام 2004، استخدمت مصفاة كونمينغ للتكويك والتغويز طريقة PDS بدلاً من طريقة ADA لإزالة الكبريت. (5) طريقة HPF: هي عبارة عن تقنية فعالة لإزالة الكبريت، تم تطويرها بالتعاون بين معهد تصميم المواد المقاومة للحرارة في أنشان ومصنع الكيماويات في ووشي. طريقة HPF هي عملية محسنة من طريقة PDS، حيث يتكون HPF من مركب من الهيدروكسين، ومحفز PDS، وكبريتات الحديدوز. مزايا هذه العملية هي نشاط المحفز العالي، وبساطة التشغيل، وقلة عدد المعدات، لكن جودة الكبريت المحصل عليها منخفضة، كما أن السوائل الناتجة تشكل خطرًا كبيرًا على البيئة المحيطة. تستخدم شركات مثل مجموعة شانشي ميجين طريقة HPF لإزالة الكبريت. (6) محفز إزالة الكبريت 888 هو منتج طورته شركة تشانغتشون دونغشي، وهو محفز فعال وخالٍ من السمية، ينتمي إلى فئة المحفزات أحادية التركيب لإزالة الكبريت. بفضل تركيبه الكيميائي الخاص، فإنه يتمتع بقدرة عالية جدًا على امتصاص الأكسجين وحمله، ونشاط تحفيزي قوي. المكون الرئيسي لمحفز إزالة الكبريت 888 هو مركب عضوي معدني من نوع فثالوسين كوبالت سلفات الأمونيوم، أما المصدر القاعدي فهو كربونات الصوديوم. تتميز هذه العملية بنشاط حفزي جيد واستهلاك منخفض، بالإضافة إلى كفاءة مستقرة في إزالة الكبريت، وهي مناسبة لإزالة الكبريت من أنواع متعددة من الغازات والسوائل، وقد دخلت بالفعل إلى الأسواق الدولية. تستخدم شركات مثل شاندونغ مينشنغ لصناعة الفحم والكيماويات المحدودة، وشركة خبي تشيانآن للأسمدة المساهمة المحدودة وغيرها طريقة 888 لإزالة الكبريت. استخدمت شركة شانشي هايزي للكيماويات في عام 2009 طريقة 888 بدلاً من طريقة ADA لإزالة الكبريت. (7) طريقة MSQ: تم تطوير طريقة MSQ من قبل جامعة تشنغتشو، وتستخدم كربونات الصوديوم (أو محلول الأمونيا) كوسط امتصاص قاعدي، بالإضافة إلى مزيج من الهيدروكسين، حمض الساليسيليك، وكبريتات المنغنيز كمحفز مركب. تتميز هذه الطريقة بمرونة عالية في التشغيل وتكلفة تشغيل منخفضة ومقاومة منخفضة للبرج، لكن كفاءتها في إزالة الكبريت منخفضة. يتم استخدام محفز إزالة الكبريت من نوع SMQ في مقاطعات ومدن مثل شاندونغ وجيانغسو. (8) طريقة OPT: تم تطوير طريقة OPT بواسطة معهد أنشان لأبحاث الطاقة الحرارية ومصنع سوغانغ للكوك. إنها طريقة لإزالة الكبريت من الغاز، تستخدم الأمونيا كمصدر قاعدي، ومحفز مركب من نوع OP كمحفز لإزالة الكبريت، كما تُستخدم مخلفات عملية إزالة الكبريت في إنتاج مواد مثل الأمونيوم سيانيد. تقلل طريقة OPT من تآكل الغازات للمعدات، وتخفض استهلاك الطاقة، كما تسمح باستغلال أمونيا الغاز بشكل كامل، مما يوفر التكاليف. بالإضافة إلى ذلك، فإن عملية التنفيذ سريعة، وفعالية إزالة الكبريت عالية، مع مرونة كبيرة في التشغيل. (9) طريقة DDS: هي تقنية مسجلة ببراءة اختراع، ابتكرها الدكتور وي شيونغهوي من جامعة بكين. وتعتمد هذه التقنية على دمج التكنولوجيا الحيوية مع تقنية إزالة الكبريت بالطريقة الرطبة، مما ساعد في حل مشكلة تفكك أيونات الحديد المستخدمة في عملية إزالة الكبريت بسرعة، بالإضافة إلى استهلاك كميات كبيرة من هذه الأيونات. “"اختصار لتقنية إزالة الكربون والكبريت والسيانيد من الغازات باستخدام محلول الحديد-القلوي كمحفز"، وهي تقنية جديدة لإزالة الكبريت. يتكون محلول DDS من محفز DDS (مصحوب بالبكتيريا هوائية)، ومواد مساعدة لمحفز DDS، ومواد مساعدة لمحفز DDS من النوع ب، وكربونات الحديدوز النشطة، وكربونات الصوديوم (أو كربونات البوتاسيوم)، والماء. تتميز هذه العملية بمعدل إزالة الكبريت العالي، واستهلاك الطاقة المنخفض، والفوائد الشاملة العالية. تحظى تقنية DDS لإزالة الكبريت بتقدير متزايد من قبل الشركات الكبرى بفضل خصائصها التقنية الفريدة وقدرتها المتميزة على إزالة الكبريت، كما أن لديها آفاقًا سوقية واعدة. في عام 2000، بدأت مصفاة الأسمدة في مقاطعة كنلي، بمقاطعة شاندونغ، في استخدام تقنية DDS لإزالة الكبريت؛ كما تستخدم شركات مثل مجموعة لوشي الكيميائية – مصفاة الأسمدة في دونغآه، وشركة جيانغسو لينغو الكيميائية المحدودة، وشركة يانغمياو بينغيوان الكيميائية المحدودة، وشركة فوجيان شونتشانغ فوباو الصناعية المحدودة تقنية DDS لإزالة الكبريت. (10) طريقة TV: تُعرف طريقة TV أيضًا باسم طريقة الصمغ، وهو مزيج معقد يتكون من العديد من مشتقات الفينول ذات البنية المتشابهة، ويحتوي بشكل رئيسي على التانين والمواد غير القابلة للذوبان في الماء. صيغة تانين الكاسيا الكيميائية هي C14H10O9، وهو ناتج تكثف حمضين من حمض الغاليك. تلعب المجموعات الهيدروكسيلية الموجودة في جزيئات التانين دورًا في تكوين روابط مع أيونات المعادن، كما أنها تعمل كمحفز ومركب في عملية إزالة الكبريت، مما يساعد على منع فقدان الفاناديوم من النظام بفعالية. من عيوب هذه العملية أن الأنابيب تتراكم فيها كميات كبيرة من الكبريت، بالإضافة إلى الحاجة إلى معالجة مسبقة للصمغ. تستخدم شركة شانشي جينشيانغ للكيماويات الفحمية المحدودة، وشركة هونان شيانغديان للصناعات الكيماوية المحدودة، وغيرها، تقنية إزالة الكبريت عن طريق التسخين. (11) طريقة AS: إن تقنية إزالة الكبريت والسيانيد باستخدام طريقة AS هي تقنية متقدمة لإزالة الكبريت، تم استيرادها من ألمانيا في ثمانينيات القرن العشرين. يتم استخدامه على نطاق واسع في مصانع التكرير الكبيرة في بلادنا، مما ساهم في تطوير تقنيات إزالة الكبريت من الغاز في بلادنا. من المشاكل الشائعة في طريقة AS انسداد مبادلات الحرارة بسهولة، وتآكل نظام الأمونيا، وغيرها من العيوب. في الوقت الحالي، يتم استخدام أكثر الطرق شيوعًا وهي طريقة AS وطريقة الخبز بالغراء، بالإضافة إلى استخدام تقنيات مثل جهاز كلاوس بشكل مشترك. تستخدم شركة شوغانغ ومجموعة شيجياتشوانغ للتكرير عملية إزالة الكبريت AS.