.jpg)
Ученые из Университета Йезда в Иране разработали материал для очистки газового конденсата от меркаптанов. Эти серосодержащие соединения вызывают коррозию оборудования, мешают работе катализаторов, а при сжигании становятся источником вредных оксидов серы. В ходе испытаний материал позволил удалить из газового конденсата около 60% содержащихся в нем меркаптанов.
Для очистки ученые использовали материал Al-MCM-41 на основе кремнезема. По своей структуре он напоминает очень пористую губку. Внутри находятся мельчайшие каналы, на поверхности которых могут задерживаться молекулы других веществ. Чтобы материал лучше удерживал меркаптаны, ученые добавили в его структуру алюминий. Он создает дополнительные участки, к которым могут притягиваться серосодержащие соединения.
Площадь поверхности всего одного грамма полученного материала достигает 731 м2, что сопоставимо с площадью трех теннисных кортов. Средний диаметр пор составляет около 3 нанометров. Молекулы меркаптанов примерно в восемь раз меньше, поэтому они могут свободно проникать в поры и задерживаться на их стенках.
Эффективность материала проверили на настоящем газовом конденсате с месторождения Южный Парс. Это отличает работу от многих предыдущих исследований, в которых подобные адсорбенты испытывали на специально приготовленных модельных смесях. Исходный конденсат содержал около 3000 частей серы на миллион, две трети приходились на меркаптаны. Для эксперимента 0,1 грамма материала добавляли к 10 миллилитрам конденсата и перемешивали при температуре 65 oC и атмосферном давлении.
За три часа материал удалял около 60% меркаптанов, после чего дальнейшая очистка практически прекращалась. Максимально один грамм Al-MCM-41 мог удержать около 120 миллиграммов этих соединений. Меркаптаны преимущественно не вступают с материалом в химическую реакцию, а просто удерживаются на его большой внутренней поверхности за счет слабых межмолекулярных сил.
Ученые также выяснили, что скорость очистки зависит от того, насколько быстро молекулы меркаптанов добираются из жидкости до поверхности частиц материала. При повышении температуры жидкость становится менее вязкой, молекулы перемещаются быстрее, поэтому материал поглощает меркаптаны эффективнее. В дальнейшем этот процесс можно дополнительно ускорить за счет подбора размера частиц, интенсивности перемешивания и скорости движения очищаемого сырья.
Материал можно использовать повторно. После пяти циклов очистки и регенерации он сохранял около 85% первоначальной способности поглощать меркаптаны. Следующим этапом должны стать испытания в непрерывных системах, где газовый конденсат будет постоянно проходить через слой адсорбента.
