12
FARAYANDNO ﻓﺼﻠﻨﺎﻣﻪ ﺗﺨﺼﺼﯽ ﻋﻠﻤﯽ ﺗﺮوﯾﺠﯽ/ ﺗﺎﺑﺴﺘﺎن1395 / ﺷﻤﺎره54 70 ﺑﺮرﺳﯽ واﺣﺪ ﺷﯿﺮﯾﻦ ﺳﺎزي ﮔﺎز ﺗﺮش و روش ﻫﺎي ﺟﺪﯾﺪ ﺑﯿﻮﻟﻮژﯾﮑﯽ ﺣﺬفH 2 S رﺿﺎ ﻓﺮﺿﯽ1 ، وﺣﯿﺪرﺿﺎ ﺑﺤﺮﭘﯿﻤﺎ2 ، * 1 داﻧﺸﮑﺪه ي ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﻧﻔﺖ، ﮔﺎز و ﭘﺘﺮوﺷﯿﻤﯽ، داﻧﺸﮕﺎه ﺧﻠﯿﺞ ﻓﺎرس ﺑﻮﺷﻬﺮ، ﺑﻮﺷﻬﺮ ، اﯾﺮان2 ﺷﺮﮐﺖ ﻣﺪﯾﺮﯾﺖ و ﺑﻬﺮه ﺑﺮداري ﭘﺘﺮوﭘﺎرس، ﻋﺴﻠﻮﯾﻪ ، اﯾﺮان درﯾﺎﻓﺖ: 27 / 3 / 94 ﭘﺬﯾﺮش: 10 / 9 / 94 ﭼﮑﯿﺪه ﻓﺮاﯾﻨﺪ ﺣﺬف ﮔﺎزﻫﺎي اﺳﯿﺪي از ﺟﺮﯾﺎن ﮔﺎز ﻃﺒﯿﻌﯽ ﮐﻪ ﺷﯿﺮﯾﻦ ﺳﺎزي ﮔﺎز ﻧﺎﻣﯿـﺪه ﻣـﯽ ﺷـﻮد در ﺣـﺎل ﺣﺎﺿـﺮ ﺑـﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﺤﻠﻮل ﻫﺎي آﻣﯿﻦ اﻧﺠﺎم ﻣﯽ ﮔﯿﺮد ﮐﻪ اﯾﻦ ﻓﺮاﯾﻨﺪ ﺑـﺮاي رﺳـﯿﺪن ﺑـﻪ ﺑـﺎزده ي ﻣﻄﻠـﻮب داراي ﻫﺰﯾﻨـﻪ، اﻧﺮژي ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز و ﻣﯿﺰان آﻟﻮدﮔﯽ ﺑﺎﻻ ﯾﯽ اﺳﺖ. ﺑﺨﺶ ﻫﺰﯾﻨﻪ و ا ﻧﺮژي در اﯾﻦ ﻓ ﺮآ ﯾﻨـﺪ ﻣﺮﺑـﻮط ﺑـﻪ ﺗﻮﻟﯿـﺪ ﺣـﺮارت ﻻزم در ﺟﻮش آور و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﺗﺄﻣ ﯿﻦ اﻧﺮژي ﮐﻨﺪاﻧﺴﻮر ﺑﺮج اﺣﯿﺎي آﻣﯿﻦ و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﻫﺰﯾﻨﻪ ﻫﺎي ﺛﺎﺑـﺖ ﻣـﯽ ﺷـﻮد. ﺟﺪً ﯾﺪا روش ﻫﺎي ﺟﺪﯾﺪ ﺑﯿﻮﻟﻮژﯾﮑﯽ ﺑﺮاي ﺣﺬف ﮔﺎزﻫﺎي اﺳﯿﺪي از ﺟﺮﯾﺎن ﮔﺎز ﻃﺒﯿﻌﯽ ﭘﯿﺸﻨﻬﺎد ﺷﺪه ﮐﻪ ﻧﺴـﺒﺖ ﺑﻪ ﻓﺮاﯾﻨﺪ راﯾﺞ آﻣﯿﻦ داراي ﻫﺰﯾﻨﻪ، اﻧﺮژي ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز و آﻟﻮدﮔﯽ ﭘﺎﯾﯿﻨﯽ اﺳﺖ. در اﯾﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ اﺑﺘﺪا ﺑﻪ ﺑﺮرﺳﯽ ﻓﺮاﯾﻨﺪ راﯾﺞ آﻣﯿﻦ ﭘﺮداﺧﺘﻪ ﺷﺪه ، ﺳﭙﺲ ﻓﺮاﯾﻨﺪﻫﺎي ﺟﺪﯾﺪ ﺑﯿﻮﻟﻮژﯾﮑﯽ و ﭘﮋوﻫﺶ ﻫﺎي اﻧﺠﺎم ﺷﺪه در اﯾـﻦ راﺑﻄـﻪ ﻣﻌﺮﻓـﯽ ﻣﯽ ﮔﺮدد. ﮐﻠﻤﺎت ﮐﻠﯿﺪي: ﺷﯿﺮﯾﻦ ﺳﺎزي، ﺑﯿﻮﻟﻮژﯾﮏ ، ﺳﻮﻟﻔﯿﺪ ﻫﯿﺪروژن ﻣﻘﺪﻣﻪ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻣﻀﺮات ﻧﺎﺧﺎﻟﺼ ﻫﺎي ﺳﻮﻟﻔﻮر، ﻓﺮاﯾﻨﺪ ﺷﯿﺮﯾﻦ ﺳﺎزي ﮔﺎز، ﯾﮑﯽ از ﻣﻬﻢ ﺗﺮﯾﻦ ﻓﺮاﯾﻨـﺪﻫﺎي ﺗﺼـﻔﯿﻪ ي آن در ﺻﻨﻌﺖ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. اﻣﺮوزه ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﻣﺠﺎز ﺳﻮﻟﻔﻮر ﻣﻮﺟﻮد در ﮔﺎز ﻣﺎﯾﻊ ﺑﻪ ﺷﺪت ﮐﺎﻫﺶ ﯾﺎﻓﺘـﻪ اﺳـﺖ. ﺑـﺮاي ﻣﺜـﺎل ﻣﻘﺪار ﺳﻮﻟﻔﻮر ﻣﺠﺎز در ﭘﺮوﭘﺎن و ﺑﻮﺗﺎن ﻣﻮرداﺳﺘﻔﺎده در ﺗﻮﻟﯿﺪ ﭘﻠ ﭘﺮوﭘﯿﻠﻦ و ﭘﻠﯽ ﺑﻮﺗﯿﻠﻦ ﮐﻤﺘﺮ ا زppm 5 اﺳﺖ. اﯾﻦ اﻣﺮ ﻣﻮﺟﺐ ﺷﺪه ﺗﺎ در ﺻﻨﺎﯾﻊ ﺗﻮﻟﯿﺪي ﺑﺎﻻدﺳﺘﯽ و ﻧﯿﺰ ﺻﻨﺎﯾﻊ ﺗﺼﻔﯿﻪ ي ﭘﺎ ﯾﯿﻦ دﺳﺘﯽ ﻣﻘـﺎدﯾﺮ ﺳـﻮﻟﻔﻮر ﻣﺠـﺎز ﮐﻤﺘﺮي در ﻃﺮاﺣﯽ ﻓﺮاﯾﻨﺪﻫﺎ ﻣﺪﻧﻈﺮ ﻗﺮار ﮔﯿﺮد. ] 1 [ * [email protected]

H2S فﺬﺣ ﯽﮑﯾژﻮﻟﻮﯿﺑ ﺪﯾﺪﺟ يﺎﻫشور و شﺮﺗ زﺎﮔ …

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: H2S فﺬﺣ ﯽﮑﯾژﻮﻟﻮﯿﺑ ﺪﯾﺪﺟ يﺎﻫشور و شﺮﺗ زﺎﮔ …

FARAYANDNO

54شماره / 1395تابستان / فصلنامه تخصصی علمی ترویجی 70

H2Sبیولوژیکی حذف جدید هاي و روشترش سازي گاز واحد شیرین بررسی

*،2، وحیدرضا بحرپیما1رضا فرضی

، ایرانبوشهر، دانشگاه خلیج فارس بوشهر ،ي مهندسی نفت، گاز و پتروشیمی دانشکده1 ، ایرانعسلویه، برداري پتروپارس شرکت مدیریت و بهره2

10/9/94 :پذیرش 27/3/94: دریافت چکیده

در حـال حاضـر بـا شـود سازي گاز نامیـده مـی از جریان گاز طبیعی که شیرین فرایند حذف گازهاي اسیديي مطلـوب داراي هزینـه، که این فرایند بـراي رسـیدن بـه بـازده گیرد هاي آمین انجام می استفاده از محلول

ینـد مربـوط بـه تولیـد حـرارت رآنرژي در این فبخش هزینه و ا. یی استانرژي مورد نیاز و میزان آلودگی بالا. شـود مـی هاي ثابـت و همچنین هزینه انرژي کندانسور برج احیاي آمین ینتأمآور و همچنین لازم در جوش

هاي جدید بیولوژیکی براي حذف گازهاي اسیدي از جریان گاز طبیعی پیشنهاد شده که نسـبت روش یداًجددر این مقاله ابتدا به بررسی فرایند . انرژي مورد نیاز و آلودگی پایینی است به فرایند رایج آمین داراي هزینه،

در ایـن رابطـه معرفـی شده انجامهاي ، سپس فرایندهاي جدید بیولوژیکی و پژوهششده رایج آمین پرداخته .گردد می

، سولفید هیدروژنسازي، بیولوژیک شیرین :کلیدي کلمات

مقدمهي آن ترین فراینـدهاي تصـفیه سازي گاز، یکی از مهم هاي سولفور، فرایند شیرین یبا توجه به مضرات ناخالص

بـراي مثـال . کاهش یافتـه اسـت شدت بهامروزه مقادیر مجاز سولفور موجود در گاز مایع . باشد در صنعت می. است ppm 5ز و پلی بوتیلن کمتر ا پروپیلن یپلدر تولید مورداستفادهمقدار سولفور مجاز در پروپان و بوتان

مقـادیر سـولفور مجـاز دستی یینپاي این امر موجب شده تا در صنایع تولیدي بالادستی و نیز صنایع تصفیه ]1[.قرار گیرد مدنظرکمتري در طراحی فرایندها

* [email protected]

Page 2: H2S فﺬﺣ ﯽﮑﯾژﻮﻟﻮﯿﺑ ﺪﯾﺪﺟ يﺎﻫشور و شﺮﺗ زﺎﮔ …

FARAYANDNO

54 شماره/ 1395 تابستان/ ترویجی علمی تخصصی فصلنامه

71

در حالـت . ي زمـین اسـت شود، هفدهمین عنصـر فـراوان در کـره شناخته می Sگوگرد یا سولفور که با نماد سـولفور . باشد نام دارند می یرفلزغاي از عناصر که اي نرم بوده و جز دسته به رنگ زرد و ماده عادي این عنصري اصلی از سـولفور بـراي استفاده ]2[.است حل قابلهاي آلی خاصی در حلال که یدرحالشود در آب حل نمی

. یع داروسازي کـاربرد دارد تولید سولفوریک اسید است و براي مواردي دیگر از جمله از بین بردن قارچ و صناکاربردهاي جدیدي براي این ماده یافت شده است از جمله تولید بتن مبتنی بـر گـوگرد، سـیمان و یتازگ به

]3[.ي شیمیایی مهم است ها مقاومت در برابر حمله هاي دیوار که در آن پوششسـنگ، زغـال . کننـد ی را ایجاد میهای هاي گوگرد، گاهی این ماده و ترکیبات آن مزاحمت با وجود این کاربرد

حضـور ترکیبـات گـوگردي در گـاز طبیعـی . ترکیبات نفتی و گاز طبیعی داراي ترکیبـات گـوگردي هسـتند هـاي این ترکیبات براي کاتالیسـت . نامطلوب است و مقدار زیاد این ترکیبات بوي ناخوشایندي خواهد داشت

یز گازهاي گوگردي در گاز طبیعی چندین مشـکل وجـود در آنال. و سمی هستند گر یشفرساصنعتی ناپایدار، :اند از خواهد داشت که عبارت

هاي گاز طبیعی جداسازي کروماتوگرافی این گازها از هیدروکربن - 1 ها در پاسخ گوگرد مزاحمت هیدروکربن - 2 ]4[ امکان جذب سطحی ترکیبات در سیستم آنالیتیکی - 3

]5[.مشخصات، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی سولفور ارائه شده است1جدول در سولفور ییایمیش و یکیزیف اتیمشخصات،خصوص .1جدول

عنصر گوگرد نام شیمیایی CAS 7704 -34-9شماره

EINECS 231-195-2شماره 257/32 وزن مولکولی گراد مایع و در زیر این دما جامد یسانت 232در دماي بالاي حالت فیزیکی مایع، کلوخه، پودر، گرانول شکل فیزیکی

زرد رنگ رنگ گندیده مرغ تخمبوي خفیف بو

PH خنثی حل یرقابلغ حلالیت در آب

شود یمنوعی از آن در دي سولفید کربن حل هاي آلی حلالیت در حلال گراد ي سانتی درجه 20در 07/2 وزن مخصوص نسبت به آب

گراد ي سانتی درجه 232 دماي خود اشتعالی گراد ي سانتی درجه 207 ي اشتعال نقطه

گراد ي سانتی درجه 115 ي ذوب نقطه گراد ي سانتی درجه 445 ي جوش نقطه

گراد ي سانتی درجه 246جیوه در متر یلیم 10 فشار بخار

Page 3: H2S فﺬﺣ ﯽﮑﯾژﻮﻟﻮﯿﺑ ﺪﯾﺪﺟ يﺎﻫشور و شﺮﺗ زﺎﮔ …

FARAYANDNO

54شماره / 1395تابستان / فصلنامه تخصصی علمی ترویجی 72

ي که نوع این ترکیبات بستگی بـه تحـولات اولیـه مخازن گاز ترش، داراي ترکیبات گوگردي متفاوتی هستند ي عمـق مخـزن، درجـه . ي چگونگی تشـکیل سـازند و فعـل و انفعـالات بعـدي آن دارد شناسی و نحوه زمین

هـا نشـان تجربـه . اسـت مـؤثر حرارت، فشار و ترکیبات گوگردي و سیالات سازند در میزان گـوگرد عنصـري از ترش و در فشارهاي بالا و گازهایی که داراي درصد بـالایی از دهد که گوگرد عنصري در مخازن عمیق گ میدر مخـازن گـاز تـرش اتـم گـوگرد . صورت فوق اشباع، اشباع و نیمـه اشـباع وجـود دارد هستند، به H2Sگاز ]6[:تواند در ترکیبات گوگردي زیر پدیدار شود می

-R-S-S، دي سولفید R-S-R، تیو اتر R-S-H، مرکاپتان H2Sxسولفور هیدروژن ، پلیH2Sسولفور هیدروژن

R سولفات ،SO4 CS2، دي سولفید کربن COS، کربنیل سولفید Sn، گوگرد عنصري 2-

]7[.شده ارائه شده است موجود در چند مخزن شناخته H2Sمقدار درصد وزنی 2جدول در

موجود در چند مخزن H2Sر درصد وزنی مقدا .2جدول موجود H2Sدرصد وزنی عمق مخزن مخزنLecq 3100 15 4500تا

Pont d’As-Meillon 4300 6 5000تا Wester-Ems 3500 10

Asman-Bandar Shipur 3600 26 4800تا Urals-Volga 1500 6 2000تا

Irkutsk 2540 42 Alberta 3506 13

South Texas 3354 8 East Texas 3683 14 3757تا Mississippi 5793 78 6098تا Wyoming 3049 42

تـرین اکسید کربن و سولفور یکـی از مهـم علاوه بر جداسازي آب، نفت و دیگر مایعات سنگین، جداسازي دي

کسـید کـربن ا ها حاوي مقـادیر مهمـی از سـولفور و دي گاز طبیعی بعضی چاه. هاي پردازش گاز است قسمتگاز ترش به علـت وجـود . شود ي سولفور، بیشتر گاز ترش نامیده می این گاز طبیعی به علت بوي زننده. است

]8[.تواند بسیار مضر و حتی باعث مرگ شود ترکیبات سولفوري غیر مطلوب است و میهـا واکنش. کند یرا از جریان گاز حذف م CO2و H2Sي محلول حلال از طریق واکنش شیمیایی هر دو ماده

پذیر، گازهاي اسـیدي در بـرج جـذب هاي برگشت در واکنش. باشند یرناپذ برگشتو یا یرپذ برگشتتوانند میدر برج دفع در فشار پـایین و دمـاي بـالا شده انجامواکنش . شوند بالا و دماي پایین حذف می یجزئدر فشار

نیازمنـد جریـان دائمـی جبرانـی از مـواد CO2و H2Sحـذف ،یرناپـذ برگشتهاي در فرایند. یابد برگشت می ]9[.دهنده است واکنش

Page 4: H2S فﺬﺣ ﯽﮑﯾژﻮﻟﻮﯿﺑ ﺪﯾﺪﺟ يﺎﻫشور و شﺮﺗ زﺎﮔ …

FARAYANDNO

54 شماره/ 1395 تابستان/ ترویجی علمی تخصصی فصلنامه

73

اتـانول ، دي(MEA)از منواتـانول آمـین انـد عبارتهاي صنعتی مهم براي فرایند حذف گازهاي اسیدي آمینخـواص 3جـدول ر د ]10[ .(MDEA)آمین اتانول دي و متیل (DIPA)ایزوپروپانول آمین ، دي(DEA)آمین

]11[.ارائه شده است H2Sهاي جاذب فیزیکی آمین

H2Sهاي جاذب خواص فیزیکی آمین .3جدول منو اتانول آمین

MEA دي اتانول آمین

DEA تري اتانول آمین

TEA دي گلایکول

آمینDGA

دي ایزو پروپانول آمین

DIPA 19/133 14/105 19/148 14/105 08/61 وزن مولکولی

دماي جوش نرمال(°C)

5/170 269 360 221 7/248

دماي انجماد(°C)

5/10 28 4/22 5/12 - 42

5985 3273 2448 3772 3770 (kPa)فشار بحرانی 350 1/442 3/514 6/402 2/399 (C°)دماي بحرانی

٢٠°Cچگالی در (gm/cc)

018/1 095/1 124/1 058/1 999/0

هدایت رسانشی(W/m. °C)

256/0 22/0 --- 209/0 ---

ویسکوزیته(mPa.s)

°C20 @ 1/24 °C20 @ 350 °C20 @ 1013 °C16 @ 40 °C30 @ 870

نقطه اشتعال خود به خودي(°C)

93 138 185 127 124

گرماي ویژه در °C۶/١۵

(kJ/kg.°C)

°C20 @ 55/2 51/2 93/2 39/2 °C30 @ 89/2

]12[.شود استفاده می H2Sیرانتخاب پذبراي حذف MDEAلول مح

.صورت زیر است شیمیایی به هاي اي از واکنش مجموعه فرایند جذب گازهاي اسیدي توسط آمین،

)1( qHSHeAeASH ]min[min2

)2( qOHCOOHeAeAOHCO ]min[min22 زمـانی CO2آمین نوع سوم و فاقد هیدروژن متصل به نیتروژن است، واکـنش جـذب MDEAاز آنجایی که

ه هـاي انجـام واکنش .کربنات در آب حل شود صورت یون بی به CO2تواند صورت گیرد که می شـده مربـوط بـMDEA در حضورH2S وCO2 17، 16، 15، 14، 13، 10[ .صورت زیر است به[

)3( HHCOOHCO 322

Page 5: H2S فﺬﺣ ﯽﮑﯾژﻮﻟﻮﯿﺑ ﺪﯾﺪﺟ يﺎﻫشور و شﺮﺗ زﺎﮔ …

FARAYANDNO

54شماره / 1395تابستان / فصلنامه تخصصی علمی ترویجی 74

)4( HCOHCO 233

)5( OHHOH 2

)6( HNRRRNHRRR ''''

)7( HHSSH 2

)8( HSHS 2 R ي گروه متیل و دهنده نشانR’ ي گروه اتانول است دهنده نشان.

رایج سازي فرایند و شبیه شرایط عملیاتیحذف گازهاي اسیدي و سپس از یک برج دفـع بـراي منظور بهسازي گاز از یک برج جذب رینیدر عملیات ش

صورت فشار بالا و دماي پـایین بـوده و در شرایط برج جذب به .شود بازیابی محلول حلال مصرفی استفاده میاستفاده از دماي بالا در بـرج دفـع . شود برج دفع از فشار پایین در حد فشار اتمسفري و دماي بالا استفاده می

توان تعـادل با افزایش دما می )2(و )1(پذیر هاي برگشت به این دلیل است که طبق اصل لوشاتلیه در واکنش ]19، 18[. ها و در نتیجه بازیابی آمین مصرفی هدایت کرد دهنده را به سمت واکنش

در دو فـاز عملیـاتی پـارس هاي اولیه گاز ورودي به پالایشگاه مجتمع گازي پارس جنوبی، پس گذر از فرآیندهر فاز عملیاتی در این پالایشگاه مشتمل بر دو ترین . شود سازي گاز می وارد واحد شیرین) 3و 2فاز ( جنوبی

ي تماس گاز وسیله همچنین فرآیند حذف ترکیبات گوگردي در این پالایشگاه در حال حاضر به. گازي است

ازسازي گ فرایند شیرین شده سازي یهشبنماي .1شکل

Page 6: H2S فﺬﺣ ﯽﮑﯾژﻮﻟﻮﯿﺑ ﺪﯾﺪﺟ يﺎﻫشور و شﺮﺗ زﺎﮔ …

FARAYANDNO

54 شماره/ 1395 تابستان/ ترویجی علمی تخصصی فصلنامه

75

ه را 2و 1هاي گـازي سازي مربوط به ترین جا ما دو واحد شیرین در این. شود با محلول آمین انجام می کـه بـــه ــرار گرفت ــوازي ق ــد، صــورت م ــا اســتفاده از داده ان ــک ب ــه کم ــاي صــنعتی و ب ــرم 3/8ي نســخه ه ــزار ن اف

ASPEN-HYSYS استنشان داده شده 1شکل که در گردیدهسازي شبیه.

هاي بیولوژیکی معرفی روشهـا کـه اکثـر آن یشنهادشـده پ H2Sهاي فیزیکی و شیمیایی مختلفی براي حذف و تبـدیل گـاز روش تاکنون

وش ر .]20[هاي خطرناك ثانویه هسـتند بالا و با تولید زباله یازموردنگذاري بالا، انرژي ي سرمایه داراي هزینهگیرد، استفاده از محلول آمین است کـه فرآینـد مورد استفاده قرار می هاي گازي رایج کنونی که در پالایشگاه

اي نیـاز مشخص است که براي این فرآیند به تجهیزات زیاد و پرهزینـه . نمایید مشاهده می 1شکل آن را در همچنـین بخـش عظیمـی از .یی برخوردارنـد تجهیزاتی مانند بویلر و کندانسور از مصـرف انـرژي بـالا بوده و

بنا بـر دلایـل گفتـه شـده، .ها اختصاص داد داري تجهیزات و سرویس آن سرمایه و سود حاصل را باید به نگه .رسد هاي جدید با کارایی بالا و هزینه کم ضروري به نظر می استفاده از روش

عنـوان بـه اکسیداسـیون و فـراوري گـوگرد دارنـد و اي در ها هستند که توانایی بالقوه انواع مختلفی از باکتريبا توانایی خـود در حـذف فرایندهاي میکروبی . شوند معرفی میدر حذف گازهاي اسیدي هاي کاربردي گزینهH2S طور مستقیم تبـدیل کـرده و داراي حـداقل گذاري کم بوده، گازهاي اسیدي را به ي سرمایه داراي هزینه

در. شـوند بنـدي مـی تقسـیم یرمستقیمغها به دو صورت مستقیم و این روش ]21[.میزان تولید زباله هستندیرمسـتقیم ابتـدا غکنـد امـا در روش هاي گوگردي موجود را اکسید مـی گونه یماًمستقروش مستقیم باکتري

هـا و شـود و سـپس کاتالیسـت توسـط بـاکتري ي توسط کاتالیست به عنصر گوگرد تبدیل میي گوگرد گونه ]22[.شود هایی و با استفاده از هوا بازیافت می میکروارگانیسم

ــا ــدب ــتم کارآم ــدن سیس ــخص ش ــوژیکی، روش مش ــاي بیول ــه ه ــن زمین ــی در ای ــاي مختلف ــه ه ــر پای ي بو Thiobacillusdenitrificant ،Thiobacillusferrooxidansاز جملـــه اکتري هـــاي مختلـــف بــ ـ گونـــه

Chlorobiumthiosulfatophilum 23[.اند آمده به وجود[ ي فرایندي وابسته به واکنش گاز سولفید هیدروژن در محلول فریک سولفات است که نتیجه Bio-SRفرایند

]24[.آن تولید گوگرد عنصري است )9( 42433422 2)( SOHSOFeSSOFeSH

.دهد طرحی از این فرایند را نشان می 2شکل

Page 7: H2S فﺬﺣ ﯽﮑﯾژﻮﻟﻮﯿﺑ ﺪﯾﺪﺟ يﺎﻫشور و شﺮﺗ زﺎﮔ …

FARAYANDNO

54شماره / 1395تابستان / فصلنامه تخصصی علمی ترویجی 76

]Bio-SR ]24نماي فرایند .2شکل

در یـک (II)بوده و کاتالیست توسط اکسیداسیون بیولوژیکی محلـول سـولفات آهـن یرمستقیمغاین واکنش

.شود بازیافت می Thiobacillusferrooxidansهاي بیو راکتور هوادهی شده با استفاده از باکتري ]27، 26[.قــرار گرفتــه اســت موردمطالعــه2و سیلوســتر 1توســط ســابلت Thiobacillusdenitrificantروش

تـا H2Sنشان داد که از این روش براي کـاهش مقـدار CSTRها با استفاده از فرمانتور و راکتور ي آن مطالعه .مناسب است شده یینتعحد مجاز

در محلـول اسـیدي بـا اسـتفاده از H2Sآزمون اکسیداسـیون کمـی و کیفـی ) و همکاران 3یماپر(در پژوهش Thiobacillusdenitrificant وThiobacillusferrooxidans آزمــایش بــا اســتفاده از محلــول . انجــام گرفــت

H2SO4 باpH حاوي 2برابرH2S هاي در غلظتppm 5 تـاppm 100 دور در 150در فلاکـس لرزشـی بـاي میـزان دهنـده نتایج آزمایش براي هر دو روش نشان. گراد انجام گرفت ي سانتی درجه 30قیقه و در دماي د

]28[.موجود بود و در استفاده از این دو روش تفاوتی مشاهده نشد H2Sدرصدي از 99حذف ها توانسـتند و آن یافته توسعه) و همکاران 4کرك(توسط Chlorobiumthiosulfatophilumاستفاده از روش

]29[.برسند H2Sدرصد حذف 6/99ي به بازده CSTRي با استفاده از یک راکتور پیوسته، به Seaboardهوازي و با روشی بر مبناي فرایند دار بی با استفاده از یک راکتور بافل) امیر فخري و همکاران(

ي فاضلاب شهري د لجن فعال تصفیهدر این مطالعه از لجن حاصل از واح. ي حذف سولفید پرداختند مطالعهروز 15هوازي مانده بود استفاده شده و حداکثر میـزان حـذف سـولفید در صورت بی یک سال به به مدتکه

mmol.S-2L-1h-1 30[.گزارش شد[

1Sublette 2Sylvester 3Oprime 4Cork

Page 8: H2S فﺬﺣ ﯽﮑﯾژﻮﻟﻮﯿﺑ ﺪﯾﺪﺟ يﺎﻫشور و شﺮﺗ زﺎﮔ …

FARAYANDNO

54 شماره/ 1395 تابستان/ ترویجی علمی تخصصی فصلنامه

77

Shell-Paquesفرآیند نـژاد هـاي از طریـق بـاکتري H2Sباشـد، گـاز اسـیدي هاي غیـر مسـتقیم مـی در این فرآیند که جزو فرآیند

]32[.شود مشاهده می 3شکل نماي این فرایند در ]31[.شود تیوباسیلوس به عنصر گوگرد تبدیل می

Shell-Paquesنماي فرایند .3شکل

شود و با مخلوط گازي کـه از پـایین ج میاز بالا وارد بر 9و 8بین pHدر این فرایند محلول قلیایی بافري با

هاي سولفید از پـایین بـرج خـارج و در طی این پروسه، محلول حاوي یون. شود برج وارد گردیده، مخلوط میشده در قسمت تماس بین محلول بافر و گاز ترش هاي انجام واکنش. شود براي بازیابی وارد یک بیو راکتور می

:به شرح زیر است)10( OHHSOHSH 22

)11( OHHSCOSH 2232

)12( 32 HCOOHCO

)13( OHCOOHHCO 2233

د عنصـري، از بـاکتري تیوباسـیلوس اسـتفاده منظور بازیـابی محلـول و تولیـد گـوگر در بیوراکتور ذکرشده به

:اند از شده درون بیو راکتور عبارت هاي انجام واکنش. گردد می )14( OHSOHS 88

122

1

)15( OHSOOHOHS 2422 )16( OHHCOOHCO 32

23

)17( OHCOHCO 23

)18( 58 22 HSSHS

Page 9: H2S فﺬﺣ ﯽﮑﯾژﻮﻟﻮﯿﺑ ﺪﯾﺪﺟ يﺎﻫشور و شﺮﺗ زﺎﮔ …

FARAYANDNO

54شماره / 1395تابستان / فصلنامه تخصصی علمی ترویجی 78

هاي صورت هوازي کار کرده و به منظور تامین اکسیژن مورد نیاز با توجه به حجم فرآیند از روش راکتور بهبیو .گردد رو استفاده میدار یا سیستم هواده بالا شده حباب مختلف تانک هوادهی

و 1بوسـیمن .شده در بیو راکتور، مقدار کمی تولید سـولفات اکسـید خـواهیم داشـت هاي بیان در بین واکنشهـوازي همکارانش طرحی را پیشنهاد دادند که جریان خروجی از بیو راکتور هوازي وارد یک بیـو راکتـور بـی

]33[.هوازي به سولفید تبدیل گردد اي بیه جا مقدار سولفات موجود به کمک باکتري شود و در آن SSIIبـا اسـتفاده از کنسرسـیوم میکروبـی ) و همکاران 2کایلاش(هاي بیولوژیکی مستقیم، ي فرآیند در زمینه

ر ایـن د ]33[.هـا را از گـاز تـرش حـذف کردنـد گازهاي اسیدي و دیگر ترکیبات گوگرد دار ماننـد مرکاپتـان هـاي از گونـه یی از جـنس تیوباسـیلوس ها گیرد، باکتري هوازي صورت می صورت بی فرایندهاي مستقیم که به

هوازي صورت گرفته و میـزان حـذف این فرآیند در شرایط بی .کنند عنوان منبع انرژي استفاده می سولفید به . ده استنشان داده ش 4ل شکاین تابعیت در . گاز اسیدي تابع دما است

و در محدوده دمایی psi 1000تر از اتمسفر تا فشارهاي بالا در حدود هاي گاز ترش با فشارهاي پایین جریانهاي پایین از گازهاي اسیدي توانند تصفیه شوند و به غلظت گراد توسط این فرآیند می درجه سانتی 60تا 10

]34[.و در حد شرایط مورد نیاز خطوط لوله برسند

]34[تابعیت حذف گاز اسیدي از دما در فرآیند کایلاش .4ل شک

1Busiman 2Kailash

Page 10: H2S فﺬﺣ ﯽﮑﯾژﻮﻟﻮﯿﺑ ﺪﯾﺪﺟ يﺎﻫشور و شﺮﺗ زﺎﮔ …

FARAYANDNO

54 شماره/ 1395 تابستان/ ترویجی علمی تخصصی فصلنامه

79

گیري نتیجهH2S انـواع مختلفـی از . یک ترکیب آلاینده در جریان گاز ترش است که حذف آن از این گاز ضـروري اسـت

ینـدهاي و در فرآکسید شدن این ترکیـب شـوند هایی سبب ا توانند طی واکنش ها وجود دارند که می باکتريحذف گازهاي اسیدي با توجه به مزایـاي خـود شـامل هزینـه، هاي بیولوژیکی روش. سازي وارد شوند شیرینسازي رایج توانند در صورت توسعه، جایگزینی مناسب براي فرایند شیرین می ،و آلودگی پایین یازموردنانرژي

باشـند یوباسیلوس بیشترین کاربرد را در این امر دارا میهاي از نژاد ت باکتري.با استفاده از محلول آمین باشند .ها ارائه شده است طوري که تاکنون نتایج قابل توجهی از این باکتري به

منابع

.1 N. Eckersley و J. A. Kane ,” Designing Customized Desulfurization Systems for the

Treatment of NGL Streams , “ Processings of the Laurance Reid Gas Conditioning

Conference ,Oklahoma, 2004 .

.2 A. Stimola, Understanding the Elements of the Periodic Table; Sulfur, New York: Rosen Publishing Group, Inc, 2008 .

.3 R. Beatty, THE ELEMENTS Sulfur, New York: Marshall Cavendish, 2001 .

ــان اطـــلاعپایگـــاه ” ــوگرد یرسـ ــاز ایـــران “ گـ :Available.. 1394 2 7 ،شـــرکت ملـــی گـ

http://sulfur.nigc.ir. 4.

.5 ”Sulfur MSDS , “ HOVENSA, Island, 2006. گوگرد عنصري و مشکلات ناشی از تولیـد گـاز ” ،فاطمیه. افشار ابراهیمی و ش. ع ،اردشیریان. ف

شـماره ،110جلـد ،ي اکتشاف و تولید نفت و گازماهنامه“ ،)گاز از مخزن تا محل مصرف(ترش 1، 18-26، 1393 .

6.

.7 A. Rojey و C. Jaffret, Natural gas, Paris: Editions Technip&Ophrys, 1994 .

.8 . 1387 ،کتاب آوا: تهران ،اصول و محاسبات مهندسی پالایش ،عادل زاده. ر. م .9 Engineering databook, Tulsa: Gas Processors and Suppliers Association (GPSA),

2004 .

.10 B. P. Mandal و S. S. Bandyopadhyay ,” Simultaneous absorption of carbon dioxide and hydrogen sulfide into aqueous blends of 2-amino-2-methyl-1-propanol and diethanolamine , “ Chemical Engineering Science ,60(22),pp. 6438-6451, 2005 .

.11 A. Bahadori, Natural Gas Processing, Elsevier, 2014 .

.12 B. P. Mandal, A. K. Biswas و S. S. Bandyopadhyay, ” Selective absorption of H2S from gas streams containing H2S and CO2 into aqueous solutions of N-

Page 11: H2S فﺬﺣ ﯽﮑﯾژﻮﻟﻮﯿﺑ ﺪﯾﺪﺟ يﺎﻫشور و شﺮﺗ زﺎﮔ …

FARAYANDNO

54شماره / 1395تابستان / فصلنامه تخصصی علمی ترویجی 80

methyldiethanolamine and 2-amino-2-methyl-1-propanol , “ Separation and

Purification Technology , 35(3),pp. 191-202, 2004 . 13. H. M. Douglas و A. D. Christina, Design&Operation of a Selective Sweetening

Plant Using MDEA, Bryan Research&Engineering, Inc, 1987 .

14. C. P. John و A. I. Gustavo, Using Mixed Amine Solutions for Gas Sweetening,

Bryan Research&Engineering, Inc, 1992 .

15. R. Maddox, Gas and Liquid Sweetening, Campbell, 1977 . 16. ”The Reaction of CO2 with Ethanolamines , “ Chemical Engineering Science ,34(4) ,

pp. 443-446, 1979 .

17. D. W. Savage و E. W. Funk, Selective Absorption of H2S and CO2 into Aqueous

Solutions of Methyldiethanolamine, Houston: AICHE meeting, 1981 .

18. C. E. Mortimer, Chemistry, Wadsworth Publishing Company, 1967 . 19. J. M. Smith, H. C. Van Ness و M. M. Abbott, Introduction to Chemical

Engineering Thermodynamics, New York: McGraw-Hill's, 2005 .

20. S. P. P. Ottengraf و A. H. C. van den Oever, Progress in Industrial Microbiology,

Vol. 20, Amesterdam: Elsevier Science, 1984 .

21. R. V. Gadre ,” Removal of Hydrogen Sulfide from Biogas by Chemoautotrophic

Fixed-Film Bioreactor , “ Biotechnology and Bioengineering ,34(3), pp. 410-414,

1988 .

22. Rai ” Regeneration of liquid redox systems using Thiobacillus ferrooxidans “United

State, (6287873).16April 1996.

23. A. B. Jensen و C. Webb ,” Treatment of H2S-containing gases: A review of

microbiological alternatives , “ Enzyme and Microbial Technology ,17(1),pp. 2-10,

1995 .

24. K. L. Sublette و N. D. Sylvester ,” Oxidation of hydrogen sulfide by Thiobacillus

denitrificans: Desulfurization of natural gas , “ Biotechnology and Bioengineering ,29(2),pp. 249-257, 1987 .

25. K. L. Sublette و N. D. Sylvester ,” You have free access to this content , “Biotechnology and Bioengineering, 29(6),pp. 753-758, 1987 .

26. M. E. Oprime, O. G. Jr و A. A. Cardoso ,” Oxidation of H2S in acid solution by

Page 12: H2S فﺬﺣ ﯽﮑﯾژﻮﻟﻮﯿﺑ ﺪﯾﺪﺟ يﺎﻫشور و شﺮﺗ زﺎﮔ …

FARAYANDNO

54 شماره/ 1395 تابستان/ ترویجی علمی تخصصی فصلنامه

81

Thiobacillus ferrooxidans and Thiobacillus thiooxidans , “ Process Biochemistry ,37(2), pp. 111-114, 2001 .

27. D. J. Cork, R. Garunas و A. Sajjad ,” Chlorobium limicola forma thiosulfatophilum: Biocatalyst in the Production of Sulfur and Organic Carbon from a Gas Stream Containing H2S and CO2 , “ Appl. Environ. Microbiol ,45(3),pp. 913-918, 1983 .

روش جدید براي شیرین سازي گاز طبیعی با ادغـام روش ”سلطانیه. و موثوقی . م ،امیرفخري. ج ،1شـماره ،25جلـد ،ي شیمی و مهندسی شـیمی ایـران نشریه“ Seaboardبیولوژیکی و فرایند

pp. 27-33، 1385 .

28.

29. Van Lookern-Campagne, "Gas treatment process“United State. (4758417), 19 July 1988.

30. R. Abdulrahman و I. Sebastine , Acid Gas Removal Process Calculations for Raw

Natural Gas with Moderate Acid Gas Content: A Case Study , “ European Journal

of Scientific Research ,85(1),pp. 145-152, 2012 .