روش های مختلف مرکاپتان زدایی میعانات گازی: مقایسه، تحلیل و ارزیابی

مرکاپتان ها یا تیول ها ترکیبات شیمیایی هستند که دارای گروه عامل R-SH هستند که R یک رادیکال آلیفاتیک یا آروماتیک و SH گروه عامل هیدروژن سولفید است. مرکاپتان ها در صنعت نفت و گاز به عنوان ترکیبات سولفوردار شناخته شده اند که در مقادیر کم در مخزن نفت و گاز وجود دارند و با افزایش فشار و دما، در محلول آب و گاز حل می شوند. مرکاپتان ها باعث ایجاد بوی بد، خوردگی ، کاهش قابل احتراق بودن گاز، کاهش بازده سوخت و آلودگی محیط زیست می شوند. برای رفع این مشکلات،
نیاز به فرآیند مرکاپتان زدایی از میعانات گازی داریم.
مرکاپتان زدایی یک فرآیند شیمیایی است که در آن مرکاپتان ها از میعانات گازی حذف می شوند. مرکاپتان زدایی را می توان به چندین روش انجام داد که هر کدام دارای مزایا و معایب خود هستند. در این مقاله به روش های مختلف مرکاپتان زدایی و مقایسه، تحلیل و ارزیابی آن ها می پردازیم.

روش های مختلف مرکاپتان زدایی

براساس نوع عامل حذف کننده سولفور، روش های مختلف مرکاپتان زدایی را می توان به سه دسته تقسیم کرد: روش های فیزیکال، روش های شیمیایی و روش های بیولوژیک. در این بخش به شرح هر یک از این روش ها و نمونه های آن ها می پردازیم.

روش های فیزیکال

روش های فیزیکال مرکاپتان زدایی روش هایی هستند که با استفاده از عوامل فیزیکی مانند دما، فشار، جریان الکتریکی یا میدان مغناطیسی، مرکاپتان ها را از میعانات گازی جدا می کنند. این روش ها دارای مزایایی نظیر سادگی، کم هزینه بودن و عدم نیاز به مواد شیمیایی هستند. اما این روش ها دارای معایبی نظیر کارایی پایین، تولید ضایعات و نیاز به تجهیزات پیچیده هستند. برخی از روش های فیزیکال مرکاپتان زدایی عبارتند از:

• جذب: در این روش، مرکاپتان ها با استفاده از جاذب های فعال شده مانند زئولیت، کربن فعال، آلومینا یا سیلیکاژل از میعانات گازی جذب می شوند. جاذب ها بعد از اشباع شدن، با حرارت یا گاز بازجوش داده شده و دوباره استفاده می شوند.

• جداسازی الکترولیت: در این روش، مرکاپتان ها با استفاده از یک الکترولیت قابل حل در آب (مانند سولفات سدیم) و گذر دادن جریان الکتریکی از محلول، به صورت گاز هیدروژن سولفید و سولفات آلکیل تجزیه می شوند. گاز هیدروژن سولفید دور ریخته شده و سولفات آلکیل با استفاده از تقطیر، جداسازی شود. سولفات آلکیل با استفاده از فرآیندهای شیمیایی، به الکیل تبدیل شده و دوباره استفاده می شود.
• جداسازی مغناطیسی: در این روش، مرکاپتان ها با استفاده از یک میدان مغناطیسی قوی و یک ماده مغناطیسی قابل حل در آب (مانند فریت آهن) از میعانات گازی جدا می شوند. ماده مغناطیسی با مرکاپتان ها ترکیب شده و به صورت جامد در میدان مغناطیسی گیر می کند. جامدات با استفاده از فیلتر، جداسازی شده و با حرارت یا گاز بازجوش داده شده و دوباره استفاده می شوند.

روش های شیمیایی

روش های شیمیایی مرکاپتان زدایی روش هایی هستند که با استفاده از عوامل شیمیایی مانند اسید، باز، اکسید کننده، کاهنده یا کاتالیست، مرکاپتان ها را از میعانات گازی حذف یا تبدیل می کنند. این روش ها دارای مزایایی نظیر کارایی بالا، تولید محصولات با کیفیت بالا و کاهش آلودگی محیط زیست هستند. اما این روش ها دارای معایبی نظیر هزینه بالا، تولید ضایعات شیمیایی و نیاز به تجهیزات پیچیده هستند. برخی از روش های شیمیایی مرکاپتان زدایی عبارتند از:

• اسید زدایی: در این روش، مرکاپتان ها با استفاده از یک اسید قوی (مانند سولفوریک) از میعانات گازی حذف می شوند. اسید با مرکاپتان ها واکنش داده و به صورت گاز هیدروژن سولفید و سولفات آلکیل تجزیه می شوند. گاز هیدروژن سولفید دور ریخته شده و سولفات آلکیل با استفاده از تقطیر، جداسازی شده و با استفاده از فرآیندهای شیمیایی، به آلکیل تبدیل شده و دوباره استفاده می شوند.

• باز زدایی: در این روش، مرکاپتان ها با استفاده از یک باز قوی (مانند سود) از میعانات گازی حذف می شوند. باز با مرکاپتان ها واکنش داده و به صورت گاز هیدروژن سولفید و سولفید آلکیل تجزیه می شوند. گاز هیدروژن سولفید دور ریخته شده و سولفید آلکیل با استفاده از تقطیر، جداسازی شود. سولفید آلکیل با استفاده از فرآیندهای شیمیایی، به الکیل تبدیل شده و دوباره استفاده می شوند.
• اکسیداسیون: در این روش، مرکاپتان ها با استفاده از یک اکسید کننده قوی (مانند هیدروژن پراکسید) از میعانات گازی حذف می شوند. اکسید کننده با مرکاپتان ها واکنش داده و به صورت گاز هیدروژن سولفید و سولفونات آلکیل تجزیه می شوند. گاز هیدروژن سولفید دور ریخته شده و سولفونات آلکیل با استفاده از تقطیر، جداسازی شده و با استفاده از فرآیندهای شیمیایی، به الکیل تبدیل شده و دوباره استفاده می شوند.

• کاهش: در این روش، مرکاپتان ها با استفاده از یک کاهنده قوی (مانند زیرکونیم) از میعانات گازی حذف می شوند. کاهنده با مرکاپتان ها واکنش داده و به صورت گاز هیدروژن سولفید و آلکن تجزیه می شوند. گاز هیدروژن سولفید دور ریخته شده و آلکن با استفاده از تقطیر، جداسازی شده و با استفاده از فرآیندهای شیمیایی، به الکیل تبدیل شده و دوباره استفاده می شوند.

• کاتالیست: در این روش، مرکاپتان ها با استفاده از یک کاتالیست فعال (مانند نقره) از میعانات گازی حذف می شوند. کاتالیست با مرکاپتان ها واکنش داده و به صورت گاز هیدروژن سولفید و آلکان تجزیه می شوند. گاز هیدروژن سولفید دور ریخته شده و آلکان با استفاده از تقطیر، جداسازی شود. آلکان با استفاده از تقطیر، جداسازی شده و با استفاده از فرآیندهای شیمیایی، به الکیل تبدیل شده و دوباره استفاده می شوند.