КҮКІРТ ЖӘНЕ КҮКІРТ ҚОСЫЛЫСТАРЫНЫҢ ШЫҒУ КӨЗДЕРІ ЖӘНЕ ЗАЛАЛСЫЗДАНДЫРУ

НҰРГҮЛ СЕРІКҚЫЗЫ Дүйсембаева

КҮКІРТ ЖӘНЕ КҮКІРТ ҚОСЫЛЫСТАРЫНЫҢ ШЫҒУ КӨЗДЕРІ ЖӘНЕ ЗАЛАЛСЫЗДАНДЫРУ

Қоршаған ортаның техногендік ластануының себебін зерттеу- бұл экологиялық жұмыстардың негізгі бағыттарының бірі болып табылады. Тәжірбие бойынша кез-келген техногенездің түрі қоршаған ортаның негізгі химиялық құрамын өзгертуге әсер ететін әртүрлі қалдықтардың түсуімен байланысты болып келеді. Қоршаған ортаның техногендік ластануы әртүрлі деңгейде, яғни шағын және кең ауқымды көлемде көрінуде және ол тірі организмдерге, сонымен қатар адамға да қауіп төндіруде.

Қазіргі қоршаған ортадағы экологиялық проблемалардың күрделігі өндіріс қалдықтарының қоршаған табиғи ортаны ластау көрсеткішінің жоғарылауынан адам денсаулығына әсер етеді. Өндіріс қалдықтары- күкірт диоксиді, күкіртсутек шикізат ретінде пайдаланып, экологиялық жағдайларды жақсартудың тиімділігін арттыру бүгінгі күннің өзекті мәселелерінің бірі.

Мұнайдың энергетикада, көлік жүйесінде, әртүрлі өндіріс салаларында мәні үлкен. Мұнайдан көптеген сұйық отындар (бензин, керосин, реактив, дизель, газтрубина, қазан, отындары) майлаушы және майлар, пластикалық майлағыштар, парафин, техникалық көміртегі (күйе) битумдар, мұнай кокстарын, басқа көптеген дайын өнімдер алады. Мұнай, көмір өндірістеріндегі газдарды өңдеу процестерінде әртүрлі мөлшерде өте зиянды, қоршаған ортаға, тірі организмдерге тигізетін залалы көп улы газдар – күкіртсутек, күкірт диоксиді түзіледі. Қазақстанның химия және мұнай өнеркәсіптерінде түзілетін күкіртсутек, күкірт диоксиді газдарын химиялық жолмен өңдеу кезінде жоғары температура мен қымбат катализаторларды қолдану арқылы жүзеге асатындығы [1] әдеби мәліметтерден белгілі.

Күкірттің оксидтері ауадағы оттекпен су буымен әрекеттесіп, күкірт қышқылына ауысады, ауада ол тамшылардан тұратын тұман түзеді. Бұл тұман металдардың коррозиясын арттырады, өсімдіктерге теріс әсерін тигізеді, ғимараттардың, сәулет ескерткіштерінің бұзылуына себепші болады. Адамдар тұншығу, бронх демікпесінің ұстамасы, аллергия ауруларына шалдығады. Ал атмосфераға тұнықтығының тұман арқылы төмендеуі егістік түсімінің азаюына алып келеді [2,3].

Газдарды тазалаудың соңғы сатысы күкіртті сутегін пайдалану болып саналады. Соңғы кездерге дейін күкіртсутек мұнай мен табиғи газдардағы зиянды қоспа есебінде қаралып келді. Қазіргі кезде мұнай мен табиғи газдардан алынатын күкіртсутектен элементті күкірт алу өндірісі жолға қойылған. Іс жүзінде күкіртті сутектен элементті күкірт алу өндірісі жолға қойылған. Іс жүзінде күкіртті сутектен элементті күкірт алудың Клаус процесі көп тараған, мұнда күкіртсутек жартылай тотығуға ұшырайды. Онда мынадай реакциялар жүреді:

9

H₂S + 1,5O₂ → SO₂ + H₂O + 124 ккал/моль (1)

2H₂S + SO₂ = 3S + 2H₂O + 25 ккаль/моль (2)

Күкіртті мұнайларды өңдеуден алынған өнімдердің барлық түрлерінде кездесетін күкіртті қосылыстар жоғары коррозиялық активтілік көрсетеді. Күкіртті қосылыстардан тазалауды сілтімен әрекеттеу әдісімен, тотықтыру, мерқаптансыздандыру, тағы да гидрогенизациялау әдістерімен іске асырады.

Мұнай фракцияларын сілті ерітіндісімен тазалауды оттекті (нафтен қышқылдарын, фенолдарды) және кейбір күкіртті қосылыстарды (күкіртсутекті, меркаптандарды) бөлу үшін тағы да күкірт қышқылымен тазалаудан қалған күкірт қышқылы мен оның көмірсутектерімен әрекеттесу өнімдерін нейтралдау мақсатында қолданады.

Сілтінің судағы ерітіндісі қышқыл қосылыстармен суда еритін тұздар түзеді. Бұл қосылыстардың бір бөлігі мұнай өнімі құрамында қалып сумен жуғанда бөлінеді. Нафтен қышқылдарының тұздары, тағы да феноляттар суда ерігенде гидролизге түсіп органикалық қышқылдар, фенолдар және сілті түзеді [4]. Қышқылдар мен фенолдар тазаланған өнімде жақсы еритіндіктен, оларды толық бөлу мүмкін емес. Нафтен қышқылдары мен фенолдардың сілті тұздарының гидролиздену дәрежесі сілті концентрациясына және температураға байланысты: оның концентрациясының есуімен гидролиз дәрежесі төмендейді, температураның өсуімен көтеріледі. Сондықтан сілтімен нейтралдауды жоғары концентрациялы (10-15% ерітінді) ерітіндімен төмен температурада (40-50°С) жүргізеді. Май дистилляттарын тазалауда өткір натрийдің әлсіз ерітіндісін (1-3%) пайдаланады және процесті, бұзылуы өте қиын эмульсия түзілулі болдырмау үшін, жоғары темнературада (150-170°С) жүргізеді. Эмульсия түзілуге нафтен қышқылының тұздары және сульфоқышқылдар әсер етеді.

Қышқылдар мен фенолдардан бөлек мөлдір дистилляттарда күкірт қосылыстары да болады, олардың кейбіреулері сілтімен әрекеттесіп бөлінуі мүмкін. Осы қосылыстарға бірінші кезекте күкіртсутек жатады. Ол жеңіл дистилляттар құрамында еріген түрінде болады және де элементті күкірттен немесе басқа күрделі күкірт қосылыстарынан мұнай дистилляттарын өндеуде түзілуі мүмкін. Күкіртсутек өткір натрий ерітіндісімен сілтінің мөлшері жеткілікті болғанда – күкіртті натрий, оның мөлшері жеткіліксіз болғанда – қышқыл күкіртті натрий түзіледі:

2NаОH + H₂S → Nа₂S + 2Н₂О (3)

NаОH + Н₂S → NаSH + Н₂О (4)

Меркаптандар өткір натриймен меркаптидтер түзеді:

RSH + NаOH = RSNa + H₂О (5)

Сонымен қабат меркантандардың ауаның оттегімен тотығу реакциясы қос сульфидтер түзіп жүреді:

4RSH + O₂ → 2RS – SR + 2H₂O (6)

10

CaO+H₂O→Ca (OH)₂ (7)

Na₂ CO₃ + Ca (OH)₂ →2 Na OH +CaCO₃ (8)

Na₂ SO₃ + Ca (OH)₂ →2 Na OH +CaSO₃ (9)

Қайтадан қалпына келген абсорбент, абсорбция циклына қайтадан жіберіледі [2], ал кальцийдің тұздарын жүйеден бөліп алып отырады. Қазіргі кезде қолданып жүрген әдістердің бірқатар кемшіліктері бар.

Осыған байланысты біздің жұмысымыздың мақсаты мұнай-газ кен орындарындағы техногенезден бүлінген топырақ құрамындағы күкіртсутектің мөлшерін анықтау және залалсыздандыру жолдарын қарастыру.

Күкіртсутекті тазалау үшін арнаулы қондырғыда алынған 100-150 мл газ көлемі дайындалған мұнаймен ластанған топырақтың суспензиясы арқылы өткізілді.

Сулы суспензияларды дайындау үшін алдын ала дайындалған мұнаймен ластанған топырақтың химиялық және гранулометрлік құрамы анықталған қатты қалдықтарды қолданылды. Ол үшін әртүрлі мөлшерде қатты қалдықты аналитикалық таразыда өлшеп алып, оны 250 мл колбаға салып, белгілі мөлшерге дейін дистелденген су құйылды. Колбадағы белгілі арақатынаста Қ:С дайындалған суспензия 10-15мин шайқау арқылы араластырылды. Содан соң, ол суспензия тізбектеліп қосылған Дрекслердің екі шыны ыдысынан тұратын ыдыстарға 50 мл-ден құйып, эксперимент жүргізуге дайындалды. Тәжірибе кезінде құрамында күкіртсутек бар ауа Дрекслер ыдыстарына құйылған суспензиядан, абсорбция үрдісін жүргізу үшін өткізілді. Газдың шығымын ретеуші крандардың көмегімен, көрсеткіштері реометр мен диаграма арқылы реттелді,ал сіңірушінің шығым адсорбцияланбаған газдардың мөлшері анықталады.

Күкірт және күкірттің басқа қосылыстарына иодометриялық,
комплексонометриялық әдістер арқылы анализ жасалынды. Анализ нәтижелері 1-кестеде келтірілген.

11

1-кесте. Қатты қалдықтардан күкіртсутек газын өткізіп, жасалған сапалық анализдің нәтижелері

Vh2s	pH	Күкіртсутек газының мөлшері, г/л (H2S)
		Электролиз процесіне дейін	Электролиз процесінен кейін
100	5,45	83,1	-
200	4,65	268,4	14,9
300	3,63	321,1	13,2
400	3,55	388,6	9,28
500	3,40	390,1	8,4
600	3,32	412	7,31
700	3,24	450	4,9

Осы алынған нәтижелерді тазалығын мемлекеттік стандарт талаптары MCT14262-78 Е.т 20-4 ерекше таза маркасы бойынша күкіртсутектің массалық үлесіне сәйкес келеді. Алынған өнімнің тазалығы жоғары екендігі анықталды.

Қатты-сұйық сулы суспензияның күкіртсутекті абсорбциялау дәрежесіне әсері қарастырылды. Алынған мәліметтер абсорбция дәрежесінің артуымен Қ:С арақатынасы суспензияда 1:20-дан 1:1 дейін газдағы күкіртсутектің мөлшерінің азаюымен 1,2 есе артатындығын көрсетті. Қ:С 1:10 болғандаабсорбция дэрежесі 43,6%-тен 56,81%-ке өсетіндігі, ал Қ:С арақатынасы 1:1 болғанда 50,72%-тен 78,72%-ке дейін артады.

С (H₂SO₄) = 1 н, V (H₂S) = 500 мл,

t = 25 ⁰C, = 30мин, l= 5 см

1- сурет- Калий сульфаты ерітіндісіндегі күкіртсутектің тотығуының ток бойынша шығымына (1) және тотығу дәрежесіне ток тығыздығының әсері.

1

12

Эксперименттік тәжірибе ретінде лабораториялық жағдайда алынған бұл ғылыми жұмыстың нәтижелері күкіртсутек газын абсорбциялық әдістермен қатар электрохимиялық жолмен тотықтырып, залалсыздандыруға болатындығын көрсетті.

Пайдаланылған әдебиеттер

1. Грунвальд В.Р Техника газовой серы. М, Химия, 1992, 272с.

2. Баешов Ә, Жұмаділлаева С., Жарменов А. Қоршаған орта химиясы. Алматы, 2000ж.

3. Ахметов Н.С Общая и неорганическая химия М, Высшая школа, 1981, 670с.

4. Шмаков С.Н., Тарасевич М.Р., Дрибинский А.В., Рылов Е.А. Электрохимическое окисление сероводорода на углеродных катализаторах и дисперсном золоте //Электрохимия, 1986 N10 С.1368-1370.

Резюме

В статье обсуждается электрохимические свойства сероводорода и диоксида серы. Определены закономерности окисление этих газов и разроботан метод получения серной кислоты и других соединений серы.

13