فرآیند کاتالیستی بازیابی گوگرد (Sulfur Recovery Unit – SRU)

فرآیند کاتالیستی بازیابی گوگرد (Sulfur Recovery Unit – SRU)

آزیتا سلامی – کارشناس ارشد مهندسی شیمی

تحریریه رسانه ایران کاتالیست

فرآیند بازیابی گوگرد (Sulfur Recovery Unit – SRU) یکی از فرآیندهای حیاتی در پالایشگاه‌های نفت و گاز است که به‌منظور کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی و بازیابی ترکیبات گوگردی از جریان‌های گازی ترش مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فرآیند نه تنها به‌منظور جلوگیری از نشر گازهای آلاینده به محیط‌زیست بلکه برای تولید گوگرد به‌منظور استفاده در صنایع مختلف از جمله تولید اسید سولفوریک انجام می‌شود.

هدف و کاربردهای بازیابی گوگرد:

بازیابی گوگرد از جریان‌های گازی ترش (گازهای حاوی ترکیبات گوگردی) به‌ویژه از پالایشگاه‌های نفت و گاز، به دو هدف اصلی انجام می‌شود:

• کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی: ترکیبات گوگردی به‌ویژه سولفید هیدروژن (H₂S) که در جریان‌های گازی موجود هستند، در صورت نشر به هوا می‌توانند مشکلات زیست‌محیطی جدی ایجاد کنند. از این‌رو بازیابی گوگرد از این گازها به‌منظور جلوگیری از آلودگی‌های زیست‌محیطی امری ضروری است.
• تولید گوگرد: گوگرد بازیابی‌شده در صنایع مختلف به‌ویژه برای تولید اسید سولفوریک، که یکی از پرکاربردترین مواد شیمیایی در صنعت است، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فرآیندهای مربوطه:

در پالایشگاه‌های نفت خام، برای تولید فرآورده‌های هیدروکربنی مطابق با استانداردهای کیفی و زیست‌محیطی، نیاز به کاهش ترکیبات گوگردی در محصولات وجود دارد. یکی از راه‌های انجام این کار، استفاده از فرآیندهای تصفیه هیدروژنی است که در آن ترکیبات گوگردی به گاز سولفید هیدروژن (H₂S) تبدیل می‌شوند. این گاز سپس برای بازیابی گوگرد به واحدهای بازیابی گوگرد (SRU) ارسال می‌شود.

در پالایشگاه‌های گاز نیز، ترکیبات گوگردی از گازهای طبیعی با استفاده از برج‌های آمین حذف می‌شوند. در انتهای این فرآیند، گاز سولفید هیدروژن به‌دست می‌آید که باید برای بازیابی گوگرد به فرآیند Claus منتقل شود.

فرآیند بازیابی گوگرد Claus:

فرآیند بازیابی گوگرد Claus یکی از روش‌های رایج و مؤثر برای استخراج گوگرد از گازهای سولفیدی است. این فرآیند شامل دو مرحله اصلی است:

• مرحله اول (کوره): در این مرحله، گاز سولفید هیدروژن (H₂S) در حضور کاتالیست‌های آهن (Fe) و در دمای بالا به دی‌اکسید گوگرد (SO₂) تبدیل می‌شود. این واکنش در کوره‌ای انجام می‌گیرد که در آن سولفید هیدروژن به دی‌اکسید گوگرد و آب تبدیل می‌شود.𝐻₂𝑆 + 𝑂₂ → ۲𝑆𝑂₂ + ۲𝐻₂𝑂
• مرحله دوم (راکتورها): در این مرحله، دی‌اکسید گوگرد تولید شده در مرحله اول با سولفید هیدروژن باقی‌مانده در گاز واکنش داده و در حضور کاتالیست‌های آلومینای فعال به گوگرد عنصر تبدیل می‌شود. این مرحله در راکتورهایی مجزا صورت می‌گیرد که در آن دی‌اکسید گوگرد با سولفید هیدروژن واکنش داده و در نهایت به گوگرد خالص تبدیل می‌شود.𝑆𝑂₂ + ۲𝐻₂𝑆 → ۳𝑆 + ۲𝐻₂𝑂

نرخ تبدیل و گازهای باقیمانده (Tail Gas):

در فرآیند بازیابی گوگرد Claus، معمولاً نرخ تبدیل ترکیبات گوگردی به گوگرد خالص بین ۹۰ تا ۹۵ درصد است. این بدان معناست که مقداری از ترکیبات گوگردی در انتهای فرآیند باقی می‌مانند که به آن گاز دم (Tail Gas) گفته می‌شود. این گازها باید قبل از انتشار به جو، تحت تصفیه‌های تکمیلی قرار گیرند تا مطابق با استانداردهای زیست‌محیطی قرار گیرند.

استانداردهای زیست‌محیطی و تصفیه گاز دم:

گاز دم یا همان Tail Gas حاوی مقادیر کمی از ترکیبات گوگردی است که ممکن است در صورت عدم تصفیه به محیط‌زیست آسیب برسانند. برای جلوگیری از آلودگی، این گازها باید قبل از انتشار به هوا از طریق فرآیندهایی مانند تصفیه گاز دم Claus تصفیه شوند. در برخی موارد، از تکنولوژی‌های پیشرفته مانند فرآیندهای دوباره بازیابی گوگرد (Tail Gas Treatment – TGT) برای کاهش بیشتر میزان گوگرد در گاز دم استفاده می‌شود.

نتیجه‌گیری:

فرآیند بازیابی گوگرد (SRU) یکی از فرآیندهای کلیدی در صنعت پالایشگاه‌ها و گاز است که به‌منظور حذف ترکیبات گوگردی از گازهای ترش و بازیابی گوگرد به‌منظور تولید اسید سولفوریک و سایر محصولات شیمیایی انجام می‌شود. این فرآیند با استفاده از کاتالیست‌های مختلف و مراحل متعدد واکنش شیمیایی، گوگرد را از گاز سولفید هیدروژن استخراج کرده و به شکل عنصر گوگرد بازیابی می‌کند. این فرآیند نه تنها به‌منظور کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی ضروری است بلکه باعث تأمین مواد اولیه برای صنایع مختلف نیز می‌شود.