Слюзар А. В. Теоретичні основи і технології очищення безкисневих газів від сірководню хінгідронним методом

Метою дисертаційної роботи є розробка теоретичних основ і технологій очищення безкисневих газів від сірководню хінгідронними окисними системами (ХОС) для збільшення їх технологічної і техніко-економічної ефективності. Це дає змогу вирішити важливу науково-технічну проблему, що актуальна для газовидобувної, нафтопереробної, коксохімічної галузей промисловості, сільського і комунального господарства. Об’єктом дослідження є рідинно-фазні окисні процеси очищення безкисневих (природних та технологічних) газів від H2S хінгідронними окисними системами. Предметом дослідження є хемосорбція сірководню з газів хінгідронним поглинальним розчином (ХПР); хемосорбція кисню з повітря хінгідронним поглинальним розчином; закономірності одержання ХОС; електрохімічна регенерація ХОС; масообмінна апаратура для системи газ-рідина; фізико-хімічні закономірності і математичні залежності, які описують процеси хемосорбції газів; вплив технологічних параметрів на ефективність і селективність зазначених процесів. Методи досліджень: циклічної вольтамперометрії, редокс- і рН-потенціометрії, об’ємного аналізу, ІЧ, УФ та видимої спектроскопії, скануючої електронної мікроскопії, експериментальна перевірка розроблених математичних моделей та технологій очищення газів від сірководню на лабораторних і укрупнених лабораторних установках з використанням фізичних моделей головних апаратів. Серед вагомих наукових результатів можна виділити: розширено знання про фізико-хімічні властивості ХПР за підвищених концентрацій компонентів; обґрунтовано вибір раціонального масообмінного обладнання процесів хемосорбції H2S з безкисневих газів і О2 з повітря цими розчинами; запропоновано вдосконалену методику приготування ХОС для збільшення ефективності очищення газів і селективності цілеспрямованого окиснення хемосорбованого H2S до S чи Na2S2O3; вперше встановлено закономірності фазової рівноваги в системі сірководень – хінгідронний поглинальний розчин; виведено математичну залежність рівноважного парціального тиску сірководню від складу хінгідронного поглинального розчину; розроблено технологічні засади двохстадійного очищення газів від сірководню хінгідронним методом; розроблено і експериментально перевірено математичну модель процесу хемосорбції H2S з безкисневих газів ХПР у барботажному апараті; розроблено математичну модель процесу хемосорбції О2 з повітря під час регенерації хінгідронного поглинального розчину та встановлено кінетичні параметри цього процесу у абсорбері з суцільним барботажним шаром; набули подальшого розвитку знання про закономірності масообмінних процесів у горизонтальному абсорбері з ковшоподібними диспергаторами (ГАКД); вперше вивчено вплив компонентів безкисневих газів на їх очищення від H2S хінгідронним поглинальним розчином та його регенерацію, що дало змогу практично уніфікувати технологічні схеми очищення різних природних і технологічних газів; вперше встановлені основні закономірності електрохімічної регенерації ХПР. На основі цих наукових даних розроблено варіанти технологічних схем для очищення природних і різних технологічних газів від H2S з одержанням дрібнодисперсної сірки і можливістю комбінування цих технологій з технологією полімерної сірки, що підвищує економічну ефективність хінгідронного процесу знесірчення газів. До промислового впровадження запропоновано технології очищення піролізного газу олефнового виробництва ТзОВ «Карпатнафтохім» (м. Калуш) і очищення вуглеводневого газу установки сповільненого коксування продуктивністю 2000 нм3/год на ПАТ «Нафтохімік Прикарпаття» (м. Надвірна).