Дослідження рівноваги в системі сірководень – хінгідронний поглинальний розчин

Автор(и)

  • Andriy Slyuzar Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0003-4136-4030
  • Yaroslav Kalymon Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0002-2990-7111
  • Zenoviy Znak Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0002-3871-4063
  • Andriy Helesh Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0003-3310-0940

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.214425

Ключові слова:

сірководень, газоочищення, хемосорбція, хінгідронний метод, поглинальний розчин, фазова рівновага

Анотація

Досліджено вплив концентрації натрію карбонату (10, 30 і 50 кг/м3) за одночасної присутності натрію тіосульфату (250 кг/м3) і хінгідрону (5 кг/м3) на коефіцієнт фазового розподілу сірководню у хінгідронному поглинальному розчині. Дослідження здійснювали на лабораторній установці з використанням хімічних методів аналізу рідинної і газової фаз. Встановлено, що коефіцієнт фазового розподілу різко зростає із збільшенням ступеня насичення хінгідронного розчину сірководнем. Водночас, за присутності натрію тіосульфату у хінгідронних поглинальних розчинах, порівняно з карбонатними розчинами тієї ж концентрації, коефіцієнт фазового розподілу зростає. Так, парціальний тиск сірководню над хінгідронним розчином за низьких ступенів насичення сірководнем (до 3 %) є у 5…10 разів більший, ніж над содовим розчином, а за високих (60…80 %) – є практично однаковим. Можна стверджувати, що за високих концентрацій натрію карбонату і ступеня насичення хінгідронного розчину сірководнем вплив натрію тіосульфату на парціальний тиск сірководню зменшується. Запропоновано рівняння впливу концентрації NaНS і початкової концентрації Na2CO3 на парціальний тиск Н2S над хінгідронними розчинами. За результатами експериментальних досліджень були розраховані значення константи рівноваги реакції хемосорбції сірководню хінгідронним поглинальним розчином. Для забезпечення високої поглинальної здатності процес хемосорбції сірководню рекомендовано здійснювати розчинами з максимальною концентрацією натрію карбонату 40…50 кг/м3. Наявність баластних компонентів (Na2S2O3, NaHCO3) незначно знижує сорбційну ємність поглинального розчину. Отримані результати будуть використані для інженерних розрахунків та розроблення технологій очищення паливних газів від сірководню хінгідронним методом

Біографії авторів

Andriy Slyuzar, Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімії і технології неорганічних речовин

Yaroslav Kalymon, Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімії і технології неорганічних речовин

Zenoviy Znak, Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра хімії і технології неорганічних речовин

Andriy Helesh, Національний університет «Львівська політехніка» вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра хімії і технології неорганічних речовин

Посилання

  1. Mokhatab, S., Poe, W. A., Mak, J. Y. (2019). Sulfur Recovery and Handling. Handbook of Natural Gas Transmission and Processing, 271–305. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-815817-3.00008-3
  2. Kohl, A. L., Nielsen, R. B. (1997). Gas Purification. Gulf Professional Publishing, 900. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-88415-220-0.x5000-9
  3. Yavorskiy, V., Slyuzar, A., Kalymon, J. (2016). Sulfur gas production in ukraine (review). Chemistry & Chemical Technology, 10 (4s), 613–619. doi: https://doi.org/10.23939/chcht10.04si.613
  4. Slyuzar, A. V., Znak, Z. O., Kalymon, Ya. A., Bukliv, R. L. (2019). Methods of purification and processing of hydrogen sulfide-containing gases: a review. Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii, 3, 83–97. doi: https://doi.org/10.32434/0321-4095-2019-124-3-83-97
  5. Miltner, M., Makaruk, A., Harasek, M. (2017). Review on available biogas upgrading technologies and innovations towards advanced solutions. Journal of Cleaner Production, 161, 1329–1337. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.06.045
  6. Horikawa, M. S., Rossi, F., Gimenes, M. L., Costa, C. M. M., Silva, M. G. C. da. (2004). Chemical absorption of H2S for biogas purification. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 21 (3), 415–422. doi: https://doi.org/10.1590/s0104-66322004000300006
  7. Ou, H.-W., Chou, M.-S., Chang, H.-Y. (2020). Removal of Hydrogen Sulfide from Biogas Using a Bubbling Tank Fed with Aerated Wastewater. Aerosol and Air Quality Research, 20, 643–653. doi: https://doi.org/10.4209/aaqr.2019.12.0647
  8. Azizi, M., Biard, P.-F., Couvert, A., Ben Amor, M. (2014). Simulation of hydrogen sulphide absorption in alkaline solution using a packed column. Environmental Technology, 35 (24), 3105–3115. doi: https://doi.org/10.1080/09593330.2014.931470
  9. Bobek, J., Rippel-Pethő, D., Molnár, É., Bocsi, R. (2016). Selective Hydrogen Sulphide Removal from Acid Gas by Alkali Chemisorption in a Jet Reactor. Hungarian Journal of Industry and Chemistry, 44 (1), 51–54. doi: https://doi.org/10.1515/hjic-2016-0006
  10. Slyuzar, A., Znak, Z., Kalymon, Y., Helesh, A. (2020). Study of Oxygen Chemisorption During Regeneration of Quinhydrone Absorbing Solution in the Apparatus with a Continuous Bubbling Layer. Chemistry and Chemical Technology, 14 (2), 257–263. doi: https://doi.org/10.23939/chcht14.02.257
  11. Yavorskyi, V., Helesh, A., Yavorskyi, I., Kalymon, Y. (2016). А theoretical analysis of chemisorption of sulfur (IV) oxide. Rationale for the choice of an efficient mass-exchange apparatus. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (79)), 32–40. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.60312
  12. Chapoy, A., Mohammadi, A. H., Tohidi, B., Valtz, A., Richon, D. (2005). Experimental Measurement and Phase Behavior Modeling of Hydrogen Sulfide−Water Binary System. Industrial & Engineering Chemistry Research, 44 (19), 7567–7574. doi: https://doi.org/10.1021/ie050201h
  13. Peng, C., Mao, S., Hu, J., He, L. (2019). A Helmholtz free energy equation of state for the vapor-liquid equilibrium and PVTx properties of the H2S H2O mixture and its application to the H2S H2O NaCl system. Applied Geochemistry, 101, 19–30. doi: https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2018.12.021
  14. Li, J., Wei, L., Li, X. (2015). An improved cubic model for the mutual solubilities of CO2–CH4–H2S–brine systems to high temperature, pressure and salinity. Applied Geochemistry, 54, 1–12. doi: https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2014.12.015
  15. Xia, J., Pérez-Salado Kamps, Á., Rumpf, B., Maurer, G. (2000). Solubility of Hydrogen Sulfide in Aqueous Solutions of the Single Salts Sodium Sulfate, Ammonium Sulfate, Sodium Chloride, and Ammonium Chloride at Temperatures from 313 to 393 K and Total Pressures up to 10 MPa. Industrial & Engineering Chemistry Research, 39 (4), 1064–1073. doi: https://doi.org/10.1021/ie990416p
  16. Zhao, Z., Xing, X., Tang, Z., Zhao, Y., Fei, W., Liang, X. et. al. (2017). Solubility of CO2 and H2S in carbonates solvent: Experiment and quantum chemistry calculation. International Journal of Greenhouse Gas Control, 59, 123–135. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2017.02.011
  17. Eldien, W. N., Mmohammed, B. M., Zakaria, A. Z., Sohily, A. (2016). Enhancement Factor Simulation of H2S Absorption by Fe2(SO4)3 Aqueous. International Journal of Scientific and Research Publications, 6 (6), 687–693.
  18. Luiz de Medeiros, J., Chagas Barbosa, L., Araújo, O. de Q. F. (2013). Equilibrium Approach for CO2 and H2S Absorption with Aqueous Solutions of Alkanolamines: Theory and Parameter Estimation. Industrial & Engineering Chemistry Research, 52 (26), 9203–9226. doi: https://doi.org/10.1021/ie302558b
  19. Shoukat, U., Pinto, D., Knuutila, H. (2019). Study of Various Aqueous and Non-Aqueous Amine Blends for Hydrogen Sulfide Removal from Natural Gas. Processes, 7 (3), 160. doi: https://doi.org/10.3390/pr7030160
  20. Li, H., Li, L., Xu, J., Li, Y. (2019). Selective absorption of H2S from CO2 using sterically hindered amines at high pressure. Petroleum Science and Technology, 37 (15), 1825–1829. doi: https://doi.org/10.1080/10916466.2019.1608239
  21. Ramm, V. M. (1976). Absorbtsiya gazov. Moscow: Himiya, 655.
  22. Litvinenko, M. S. (1952). Ravnovesie v sisteme serovodorod i uglekislota – vodnye rastvory karbonata natriya ili kaliya. Zhurnal prikladnoy himii, XXV (5), 516–531.
  23. Yue, J., Chu, C., Zhang, W., Zheng, S. (2018). Influence of by-product salts and Na2CO3 contents on gas–liquid mass transfer process in wet desulfurization of water gas. Clean Technologies and Environmental Policy, 20 (6), 1367–1375. doi: https://doi.org/10.1007/s10098-018-1541-3
  24. Marahovskiy, L. F., Sobina, N. A., Kuznetsov, V. D., Istomin, V. V. (1988). Ravnovesie v karbonatnih rastvorah pri odnovremennom pogloshchenii H2S i HCN iz koksovogo gaza. Koks i himiya, 7, 32–34.
  25. Bannikov, L. P., Kovalev, E. T., Toshinskiy, V. I. (2007). O vliyanii ballastnyh soley na povyshenie partsial'nogo davleniya serovodoroda pri ego ulavlivanii iz koksovogo gaza po vakuum-karbonatnomu metodu. Uglehimicheskiy zhurnal, 6, 59–63.
  26. Grebenyuk, A. F., Garmata, E. Yu., Milyutin, A. V. (2000). Issledovanie ravnovesiya pri absorbtsii serovodoroda iz koksovogo gaza i regeneratsii poglotitel'nogo rastvora vakuum-sodovoy seroochistki. Koks i himiya, 9, 25–28.
  27. Kurylets, O. H., Kalymon, Ya. A. (1994). Analiz nyzkokontsentrova-nykh sirkovmisnykh haziv z ventyliatsiynykh vykydiv vyrobnytstva. Visnyk Derzhavnoho universytetu «Lvivska politekhnika», 276, 87–88.
  28. Yavorskyi, V. T., Kalymon, Y. A., Sliuzar, A. V. (2014) Pat. No. 110387 UA. Sposib ochyshchennia palyvnykh haziv vid sirkovodniu z oderzhanniam dribnodyspersnoi sirky. No. a201400031; declareted: 08.01.2014; published: 25.12.2015, Bul. No. 24.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-10-23

Як цитувати

Slyuzar, A., Kalymon, Y., Znak, Z., & Helesh, A. (2020). Дослідження рівноваги в системі сірководень – хінгідронний поглинальний розчин. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(6 (107), 76–82. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.214425

Номер

Том 5 № 6 (107) (2020): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Andriy Slyuzar, Yaroslav Kalymon, Zenoviy Znak, Andriy Helesh

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.