1 ноября, 2018 14:08
Приобрели: 2 раз
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ …………………………………………………………………………………………………4
1 ӘДЕБИ ШОЛУ ……………………………………………………………………………………6
1 Күкіртсутектің сипаттамасы …………………………………………………………….6
1.1 Күкіртсутектің табиғатта кездесуі, шығу тегі …………………………..6
1.2 Күкіртсутектің мұнай өңдеу зауыттарында түзілуі ………………………..7
1.3 Күкіртсутектің физика-химиялық қасиеттері …………………………………7
1.4 Күкіртсутекті қолданатын кәсіпшіліктер ……………………………………….9
1.5 Күкіртсутектің адам организміне әсері …………………………………….9
1.6 Күкіртсутек газын өңдеудің және одан өнімдер алудың белгілі әдістері ……………………………………………………………………13
2 ЭКСПЕРИМЕНТТІК БӨЛІМ ……………………………………………………………….20
2.1 Күкіртсутек газын алу ………………………………………………………………..20
2.2 Түйіршікті электродтарда күкіртсутектің тотығу деңгейіне ток тығыдығының әсері ……………………………………………………………………………….21
2.3 Электролиз ұзақтығының күкіртсутектің тотығу дәрежесіне әсері …………………………………………………………………………………………………………….25
2.4 Күкіртсутектің тотығуына калий гидроксиді концентрациясының әсері …………………………………………………………………………………………………….25
2.5 Ерітінді температурасың күкіртсутектің тотығу дәрежесіне әсері …………………………………………………………………………………………….26
2.6 Сульфат-иондардың түзілу процесіне ток тығыздығының әсері ………………………………………………………………………………………………………26 2.7 Калий гидроксиді концентрациясының сульфат-иондар түзілу процесіне әсері ……………………………………………………………………………………………26
2.8 Түйіршікті электродтар қабатының қалыңдығының сульфат-иондары түзілуі процесіне әсері ……………………………………………………………….27
2.9 Күкіртсутектің тиосульфат иондарын түзе тотығуының дәрежесіне токтығыздығының әсері ……………………………………………………………………27
2.10 Күкіртсутектің тиосульфат иондарын түзе тотығуының дәрежесіне натрий гидроксиді концентрациясының әсері ………………………………………..28
2.11 Электрод қабатының биіктігінің күкіртсутектің тиосульфаттар ионын түзіп тотығуына әсері …….28
2.12 Ерітінді температурасының күкіртсутектің тиосульфаттар ионын түзіп тотығуына әсері …………………………………………………………….29
2.13 Күкіртсутекті қышқылды ортада тотықтыру ………………………………………29
2.14 Қышқыл ортада ток тығыздығының күкіртсутектің тотығуына әсері ……………..43
2.15 Күкіртсутектің тотығу деңгейіне күкірт қышқылы концентрациясының әсері ………………………………..43
2.16 Қышқыл ортада күкіртсутектің тотығу деңгейіне түйіршікті электродтар қабатының қалыңдығының әсері ……..46
2.17 Қышқыл ортада сульфат-иондары түзілу процесіне анод тогының әсері …………………………………47
2.18 Қышқыл ортада күкірт қышқылы концентрациясының сульфат-иондар түзілу процесіне әсері ……………………….48
2.19 Қышқыл ортада электродтардың қабат қалыңдығының және температураның сульфат-иондарының түзілу процесіне әсері ………………….49
2.20 Қышқыл ортада электродтардың қабат қалыңдығының және температураның сульфат-иондарының түзілу процесіне әсері ………………49
3 АЛЫНҒАН ӨНІМДЕРДІ ҚОЛДАНУ …………………………………………….. 53
3.1 Калий сульфатын қолдану …………………………………………………………….53
3.2 Тиосульфаттарды қолдану…………………………………………………………………..53 ҚОРЫТЫНДЫ …………………………………………………………………………………………55 ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ……………………………………………….57
КІРІСПЕ
Тақырыптың өзектілігі. Біздің экономикамыздың басты саласы мұнай болып табылады. Ал мұнай өндірісінде өте көп мөлшерде атмосфераға зиянды тастанды ретінде күкіртсутек газы тасталып отыр. Қазақстанның көптеген өндіріс орындарында күкіртсутекті залалсыздандыру үшін оны жағып жібереді, ал жағу күкіртсутектің жинақталуына алып келеді.
Күкіртсутектің мұнай құрамында, ілеспе суда болуы металдан жасалған конструкциялардың коррозия жылдамдығының артуына, бұзылуына, соның нәтижесінде технологиялық қондырғының, жапқыштың бұзылуына, құбырлардағы мұнайдың ағып кетуіне алып келеді.
Сонымен қатар, күкіртсутектің қызуы күшті жарылысқа немесе жануға алып келуі мүмкін. Жаққан кезде улы газдың (күкірт диоксиді) түзілуімен тотығады. Көптеген металдарға және кейбір пластик түрлеріне байланысты агрессивті болып келеді.
Күкіртсутек ауадан ауыр болғандықтан жер бетіне төселіне алады. Ол топырақ арқылы судың ластануына, ары қарай қоректік тізбек арқылы адам организміне өте алады.
Күкіртсутектің денсаулыққа зиянды әсер етуі ең кем дегенде екі ғасырдан бері белгілі. Адам организміне күкіртсутектің әсер етуі өткір, өткірге жақын және созылмалы улы деп бөлінеді. Бүкіл әлемдік денсаулық сақтау ұйымының (ВОЗ) мәліметтері бойынша күкіртсутектің жоғарғы концентрациясы нерв жүйесінің тыныс алу орталықтарын сал болуға, соның нәтижесінде тыныс алудың тоқтауы, асфикция және өлімге алып келеді. Күкіртсутек — адамды өлімге алып келетін улы зат. Оның ұзақ жүйелі әсер етуі организмнің иммундық реактивтілігін төмендетеді және ангина, пневмония және жоғарғы тыныс алу жолдарының катармен ауыруын жоғарылатады.
Осыған байланысты жұмыстың мақсаты. Сулы ерітінділерде күкірттің маңызды қосылыстары сульфаттар және тиосульфаттар алу мақсатында мұнай-газ өнеркәсібінде бөлінетін зиянды тастанды — күкіртсутекті электрхимиялық залалсыздандыру әдісін жасау.
Жұмыстың міндеттері: -күкіртсутек газының калий гидроксиді ерітіндісінде түйіршікті электродтарда тотығуының ток тығыздығына тәуелділігін зерттеу; -күкіртсутек газының калий гидроксиді ерітіндісінде түйіршікті электродтарда тотығуының калий концентрациясына тәуелділігін зерттеу; -алынғын сульфаттар мен тиосульфаттардың шығымын анықтау;
-сульфаттар мен тиосульфаттардың шығымына әртүрлі параметрлердің әсерін қарастыру.
Ғылыми жаңалығы: Бұл жұмыста алғаш рет газ күйіндегі күкіртсутектің тотығу процесі электрхимиялық әдіспен жүргізілді және тотығу заңдылықтары анықталды. Электродтық процестердің қарқындылығын ұлғайту үшін түйіршікті электродтар қолданылды. Түйіршікті электродтардың әрбір бөлігі зарядталған болғандықтан газ көпіршіктері электрод қабатына оңай өтіп, тотығуға мүмкіндік алады. Тотығу үдерісі газдың электрод бетіне тура тигізілуінің нәтижесінде де, еру арқылы да жүретіні алғаш рет анықталды.
Практикалық құндылығы: Күкіртсутектің тотығуы нәтижесінде сульфаттар және тиосульфаттар алынды. Сульфаттар және тиосульфаттар өндірісте, техникада және медицинада кеңінен қолданылады. Калий сульфаты ауыл шаруашылығында тыңайтқыш ретінде, шыны өндірісінде, металлургияда флюс ретінде, әртүрлі ашудас және калий қосылыстарын алуда қолданылады. Еуро Одақ елдерінде калий сульфаты Е515 тағамдық қоспасы ретінде қолданылуға рұқсат етілген. Ал тиосульфаттар фотографияда, аналитикалық және органикалық химияда, тау-кен өндірісінде, тоқыма және целлюлоза-қағаз өндірісінде, тағам өндірісінде, медицинада қолданылады.
Жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде бұл әдіс — болашақта, зиянды тастанды ретіндегі күкіртсутектен пайдалы өнімдер алуға және күкіртсутектің қоршаған ортаға зиянды әсерін шектеуге мүмкіндік береді, сонымен қатар, экологиялық тұрғыдан таза қалдықсыз технология жасауға негіз болады.
Бұл әдіс — күкіртсутекті залалсыздандырудың жаңа тиімді әдісі болып табылады.
1 ӘДЕБИ ШОЛУ
- Күкіртсутектің сипаттамасы 1.1 Күкіртсутектің табиғатта кездесуі, шығу тегі
Табиғатта күкіртсутек жиі еріген күйде минералданған суларда және мұнайда, сонымен қатар, газ кен орындарында кездеседі. Ол үздіксіз миграцияда болады, тау жыныстарымен қосылып жер бетіне жақын жерлерде ағын түрінде бөлінеді. Күкіртсутек эндогенді және экзогенді жолдармен түзіледі.
Күкіртсутек көп мөлшерде басқа газдармен бірге вулкан атқылауы кезінде бөлінеді. Оның магмада түзілу процесі әлі анық емес. Вулкан атқылауы тоқтағаннан кейін күкіртсутек ұзақ уақыт бойы газ ағыны түрінде күкіртсутектік фумаролдарда және сольфатарларда SO2, CO2, N, H2О бірге және басқа да газдармен бөлініп отырады. Оның құрамы сольфатардың әрекет ету пунктерінде уақыт өте тез өзгереді, кейде барлық газдың 25% дейін жетеді.
Вулкан атқылауынан басқа, көп жағдайда күкіртсутек әртүрлі құрамды ыстық немесе жылы минералды көздермен байланысты. Мұндай көздерде күкіртсутектің құрамы кейде бір литр суда 0,2-0,3 г дейін жетеді.
Экзогенді жағдайда күкіртсутектің түзілуінің қарапайым жолы өлген органикалық заттектердің құрамындағы ақуыз заттарының ыдырауы болып табылады. Микроорганизмдердің қатысуымен әртүрлі бассейндердің су түбіне жақын суларда, батпақтарда, жанар заттарда және басқа да өзендерде күкіртсутектің бөлінуінің процестері осындай.
Көптеген жағдайларда күкіртсутек беттік жағдайда сульфаттардың ыдырауы (CaSO4·2H2O) нәтижесінде түзіледі, SO4 қайта қалпына келуіне биохимиялық процестер қатысады.
Күкіртсутек сульфидтердің ыдырауы кезінде, әсіресе, күкіртті метал кен орындарының тотығу зонасының төменгі бөліктерінде түзілуі мүмкін.
Едәуір мөлшерде ол мұнай кендерімен бірге жүретін газдарда, сонымен қатар, мұнайлы суларда, лайлы вулкандарда және кейде, артезиан суларында кездеседі.
Тұрақсыз қосылыс ретінде күкіртсутек ауа оттегісі болған кезде оңай ыдырайды. Жер қабығының беттік зонасында оның толығымен тотықпауы нәтижесінде таза күкірт түзіледі, ал ауа атмосферасында ол H2O және SO2 ыдырайды.
Күкіртсутек улы газдардың санына жатады. Бірақ, құрамында аз мөлшерде еріген күкіртсутек бар ыстық және жылы минералды көздер емделу мақсатында кеңінен қолданылады.
Күкіртсутектің жер бетінде бөлінетін жерлері өте көп. Күкіртсутегі бар күшті газ ағындары мұнай кен орындарының бұрғылау ұңғымаларында және көптеген жерлерде кездеседі. Әсіресе, гипсті қыртыстарда, жер асты суларда және көздерде жиі кездеседі [1].
1.2 Күкіртсутектің мұнай өңдеу зауыттарында түзілуі
Қазақстан үшін күкіртсутекпен ластану өте күрделі мәселе болып табылады, себебі Қазақстан мұнайы күкіртті және жоғары күкіртті ауыр мұнай сортына жатады. Батыс Қазақстан мұнайының құрамында күкіртсутек кейбір жерлерде 8% жетеді деген мағлұмат бар.
Күкіртсутек 1 л мұнайдың ілеспе суында бірнеше жүз милиграмға жетеді, концентрациясы 100 мл/л жететін жағдайлар да аз емес, әдетте, оның концентрациясы 40-50 мл/л. Күкіртсутекті судың пайда болуымен мұнай өндірістік қондырғының коррозиясының жылдамдығы ұлғаяды.
Күкіртсутек темірмен реакцияға түсіп, өндірістік қондырғылардың көп бөлігі темірден жасалған, темір сульфидін түзеді. Темір сульфидінің пайда болуының белгісі болып қара судың пайда болуы жатады және оларды кен орындарда жиі көруге болады.
Күкіртсутек металдан жасалған конструкцияларды бұзады, соның нәтижесінде технологиялық қондырғының, жапқыштың бұзылуына, құбырлардағы мұнайдың ағып кетуіне алып келеді. Сонымен қатар, темір сульфиді дайындаудың технологиялық жүйесінің жұмысын бұзуы және айдау ұңғымаларының забой маңы зонасын бітеуі мүмкін.
Мұнайды өңдеу зауыттарында барлық күкірт органикалық қосылыстарды сутек қысымымен катализаторда өңдейді. Олар көмірсутек және күкіртсутек түзіп ыдырайды. Қарапайым жағдайда газ тәрізді күйде болады және мұнай өнімін қыздырғанда одан күкіртсутек бөлінеді. Оны суару бағаналары арқылы сорып алады. Әдетте, алынған күкіртсутекті күкіртке немесе концентрленген күкірт қышқылына айналдырады [2].
1.3 Күкіртсутектің физика-химиялық қасиеттері
Ауаның құрамында 0,001% болса, күкіртсутектің өзіне тән жағымсыз иісі шығады, ал 0,05% болса тірі организмге мардымды әсер етеді. Егер оның ауадағы концентрациясы көбейіп кетсе бас айналу, бас ауруы, құсу, дем алу процесі қиындап, адам есінен талуына алып келеді, ал егер оның концентрациясы едәуір жоғарыласа кома, құрысу, өкпенің ісінуіне, тіпті өлім қаупі төнеді. Өндірістік ғимараттардың ішінде күкіртсутектің зиянды әсер етпейтін жоғары концентрациясы 0,01 мг/л [3].
Күкіртсутек өте күшті тотықсыздандырғыш:
2H2S+3O2=2H2O+2SO2 (1)
2H2S+O2=2H2+2S (2)
Мұндай реакциялар, әсіресе, сулы ерітінділерде жақсы жүреді. Күкіртсутек суда жақсы ериді, судың бір көлемінде бұл газдың үш көлемі ериді. Түзілген ерітінді — күкіртсутекті су, ол өте әлсіз қышқыл болып табылады:
H2S → HS− + H+ Ka = 6.9×10−7 моль/л (3)
Негіздермен әрекеттеседі:
H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O (4)
H2S + NaOH = NaHS + H2O (5)
Күкіртсутек — күшті тотықтырғыш. Ауада көк от болып жанады:
2H2S + ЗО2 = 2Н2О + 2SO2 (6)
Ауа жетіспеген жағдайда:
2H2S + O2 = 2S + 2H2O (7)
Күкіртсутек басқа да тотықтырғыштармен әрекеттеседі, ол ерітіндіде тотыққан кезде бос күкірт немесе SO42−, түзіледі, мысалы:
3H2S + 4HClO3 = 3H2SO4 + 4HCl (8)
2H2S + SO2 = 2Н2О + 3S (9)
1 кесте — Күкіртсутектің физика-химиялық қасиеттері
| Қайнау температурасы °С | 60,75 |
| Қату температурасы °С | -83 |
| Балқу температурасы °С | -85,6 |
| Критикалық температурасы °С | +100,4 |
| Тығыздығы г/см3 | 1,539 |
| Тығыздығы | 2,93 |
| Меншікті булану жылуы, ккал/моль | 4,5 |
| Меншікті түзілу жылуы, ккал/моль | 4,8 |
Ауаның құрамында күкіртсутектің мөлшерінің көбеюі күкірттің жалпы және оның қосылыстарының табиғи айналымына тікелей байланысты. Атмосферада күкіртсутектің түзілуінің бір көзі — биогенді болып табылады. Күкіртсутектің фондық концентрациясы 0,2×103, мұндай мөлшері кезінде ол ауадан екі тәулік ішінде әкетіледі [4, 5]. Ол негізінен топырақтағы күкіртті бактериялардан немесе теңіз суынан шығады. Жердің құрғақ бетіне шығатын газдардың құрамында күкіртсутектің үлесі көп [6]. Күкіртсутек айтарлықтай көп мөлшерде түзілуі мұнай өндіретін және өңдейтін аймақтарда байқалады. Мұнай-химиялық комплекстерден шығарылатын зиянды қосылыстар бірнеше топтарға бөлінеді: қалдық күйіндегі газдар; абсорбциялық газдар; вентиляциялық жүйелердің газдары және кездейсоқ бөлініп жатқан газдар. Түтіндік газдардың құрамында 80- 90% күкірт оксидтері болады, ал күкіртсутек қалдықтары газдардың (15- 31%) құрамында болады. Айта кететін мәселе, мұнай-химиялық комплексте күкірт қышқылы, аммиак та шығарылады [7]. Жоғарыда атап кеткен биогенді көздерден және өндіріс орындарынан басқа, күкіртсутек таза химиялық өндірістерден, құрылыс материалдарын шығаратын орындардан, мал шаруашылық, құс шаруашылығы кешендерінен бөлініп, қоршаған ортаны ластайды. Атмосферадағы орташа құрамы 0,3 мкг/м3.
Күкіртсутектің қызуы күшті жарылысқа немесе жануға алып келуі мүмкін. Жаққан кезде улы газдың (күкірт диоксиді) түзілуімен тотығады. Көптеген металдарға және кейбір пластик түрлеріне байланысты агрессивті. Күкіртсутек ауадан ауыр және жер бетіне төселуі мүмкін [8, 9].
1.4 Күкіртсутектің қолдану салалары
Күкіртсутектің улылығына байланысты оның қолданылуы шектеулі. Оны қолданатын салаларға:
-аналитикалық химияда күкіртсутек және күкіртсутекті су ауыр металдарды, сульфидтерді тұндыру үшін реагент ретінде қолданылады;
-медицинада — табиғи және жасанды күкіртсутекті ванналардың құрамында, сонымен қатар, кейбір минералды сулардың құрамында;
-күкіртсутекті күкірт қышқылын, элементті күкірт, сульфид алуда қолданады;
-тиофен және меркаптан алу үшін органикалық синтезде қолданылады.
Күкіртсутекті ванналардың адам организміне әсері әртүрлі. Су температурасы, оның гидростатикалық қысымы және химиялық құрамынан басқа, арнайы әсерді күкіртсутек және гидросульфит иондары әсер етеді. Күкіртсутек тканьнің зақымдалмаған терісі, қанға, ми сұйықтығына еніп, көптеген нерв ұштарын тітіркендіреді. Нерв жүйелерінен жауап ретінде сигналдар келеді, солардың әсерінен барлық организмнің органдары және жүйелердің қызметтері өзгереді, сонымен қатар, перифериялық және орталық нерв жүйесі функциясы жақсарады.
Күкіртсутек әсерінен теріде биологиялық активті заттектер (гистамин, ацетилхолин, гепарин) түзіледі, олар капиллярлардың кеңеюіне, теріге қанның келуін, қан айналымы жылдамдығының өсуіне, артериалды қысымның төмендеуіне алып келеді.
1.5 Күкіртсутектің адам организміне әсері
Күкіртсутектің денсаулыққа зиянды әсер етуі ең кем дегенде екі ғасырдан бері белгілі. Адам организміне күкіртсутектің әсер етуі өткір, өткірге жақын және созылмалы улы деп бөлінеді. Улы әсер етуінің механизмі цитохром с-оксидаза, сукцинатдегидрогеназаның тежелуімен байланысты. Ингаляция кезінде, әсіресе, тыныс алу органдарын жасушалық некрозға алып келеді. Тура тітіркендіргіш әсері нерв жүйесінің, тыныс алу жолдарының және көздің зақымдануына, өкпенің қабынуына алып келеді. Бүкіл әлемдік денсаулық сақтау ұйымының (ВОЗ) мәліметтері бойынша күкіртсутектің жоғарғы концентрациясы нерв жүйесінің тыныс алу орталықтарын сал болуға, соның нәтижесінде тыныс алудың тоқтауы, асфикция және өлімге алып келеді. Күкіртсутек – адамды өлімге алып келетін улы зат. Оның ұзақ жүйелі әсер етуі организмнің иммундық реактивтілігін төмендетеді, ангина, пневмония және жоғарғы тыныс алу жолдарының катармен ауыруын жоғарылатады. Күкіртсутекте терілік резорбтивтік және эмбриотоптық эффектер байқалады. Ұзақ уақыт әсер етуі кезінде күкіртсутектің канцерогенді активтілігі дәлелденбеген [10].
Күкіртсутектің апаттық төгілуі туралы ақпараттар көп. Мысалы, Поса-Рика (Мексика) қаласында зауытта апат нәтижесінде атмосфераға көп мөлшерде күкіртсутектің бөлінуі және ол төменгі температуралы инверсия және жел әсерінен зауыт территориясына іргелес жатқан тұрғын жерге таралуы нәтижесінде адамдардың жалпы улану жағдайы белгілі. Үш сағат ішінде 320 адам ауруханаға жатқызылды, олардың 22 қаза болды. Ең жиі кездесетін симптом иісті сезінбеу. Зардап шеккендердің жартысынан көбі есінен айрылған, кератоконъюнктивит, тыныс алу жолдарының зақымдалуы, 9 адамда өкпе қабынуы байқалған. Ауадағы күкіртсутектің концентрациясы 300-1500 мг/м3 асып кетті деп болжамдалады. Күкіртсутекпен ластану және бронхтық астмамен ауыру арасында байланыс бар екендігі анықталды. Егеуқұйрықтарға жүргізілген тәжірибе күкіртсутектің альвеолярлы макрофагтарға цитотоксикологиялық әсері анықталды. Орталық нерв жүйесінде сулы фазамен жанасқанда шекті көмірсутектердің микро кристалдарының түзілуі туралы болжам бар. Бұл микрокристалдардың парциалды қысымның төмендеуі кезінде тұрақсыздылығы шекті көмірсутектердің наркотикалық әсерінің тез қайтымдылығын түсіндіреді. Күкіртсутектің ауада шекті көмірсутектермен бірге болуы, сонымен қатар, қоршаған ауаның жоғары температурасы көмірсутектердің токсикалық эффектісін ұлғайтады. Көмірсутектермен өткір уланудың басты қауіптілігі асфикциямен байланысты [11].
Күкіртсутектің және көмірсутектердің ұзақ уақыт әсер етуі ШРКны аспайтын концентрацияның өзінде тыныс алу жолдарының қайталама және созылмалы зақымдануына және бейімделу механизмдерінің бұзылуының қалыптасуына әсер етеді. Бұл жағдайда, бронх өкпелік патология құрылымы өзгереді, басты орынды бронхтық астма алады. Аурудың орташа ауыр және ауыр жүруі басым келеді [12].
Соңғы кезде күкіртсутектің адам организміне оң әсер етуі туралы ақпарат пайда болды. Күкіртсутек – табиғи қан жолдарын кеңейтетін құрал.
Сүтқоректілер жасушаларында күкіртсутек цистатион-гамма-лиаза ферментімен жасап шығарылады, оның негізгі функциясы — цистатионнан цистеин амин қышқылын өндіру. Бірақ, бұл фермент кейбір басқа химиялық реакцияларды катализдеуге қабілетті, соның ішінде, цистеиннің аммиак және күкіртсутекті бөле отырып пирожүзім қышқылына айналуы. Осы уақытқа дейін бұл реакция арнайы физиологиялық рөл ойнай ма немесе бұл тірі жасушаның күрделі биохимиялық машинасының көптеген «жанама әсерінің» бірі ма деген сұраққа жауап табылмай келеді.
Күкіртсутек қан тасымалдайтын көк тамырдың тегіс бұлшық еттерінің босаңсуына алып келеді. Бұл эффекттің табиғаты белгілі: күкіртсутек бұлшық ет жасушаларының мембраналарына орнатылған калий каналдарымен — ақуыздармен әрекеттеседі, олар калий иондарының (К+) мембранадан өтуін реттейді. Күкіртсутек калий каналдарын ашады, ол көк тамырдың тегіс бұлшық еттерінің босаңсуына алып келеді.
Осылайша, эволюция осы екі кезеңді (ферменттің күкіртсутекті шығара алуы және күкіртсутектің көк тамырды кеңейте алуы) қан қысымын реттейтін тағы бір жүйені құру үшін пайдалана алуы мүмкіндігі болғаны анық. Бұл мүмкіндікті эволюция пайдаланды ма немесе айтылған екі эффект «жанама» болып қалды ма деген сұрақты анықтау ғана қалды.
Бұл сұраққа жауап беру үшін зерттеушілер цистатионин-гамма-лиаза генінен айрылған генді модификацияланған тышқандарды жасады. Жеті апталық кезеңге дейін олар қарапайым лабораториялық тышқандар секілді өсті және дамыды. Бірақ, жетінші аптадан бастап олардан гипертониямен ауыра бастады. 12-аптада олардың артериалды қысымы сынап бағанымен 135 мм жетті, ол сол жастағы бақылаулық тышқандардан — 18 мм жоғары. Мұның себебі генді модификацияланған тышқандардың бақылаулық тышқандарға қарағанда көк тамыр қабырғаларында және қан плазмасында күкіртсутектің концентрациясының күрт төмендеуіне байланысты. Күре тамырмен күкіртсутек көзін енгізу генді модификацияланған тышқандарды уақытша жазды. Бақылау тышқандарында да бұл процедурадан кейін қысым төмендеді, бірақ қатты емес.
Әрине, тышқан геномынан цистатионин-гамма-лиаза генін алу тек қана күкіртсутектің концентрациясының төмендеуіне ғана емес, сонымен қатар, бір қатар биохимиялық өзгерістерге алып келеді. Сондықтан, ғалымдар гипертония күкіртсутектің жетіспеуінің нәтижесінде болғандығын дәлелдеу үшін қосымша күрделі тәжірибелер жүргізу қажеттілігі туындады.
Халықаралық эксперттер тобы иіс сезіну табалдырығын 0,0008-0,20 мг/м3 деп анықтайды (Күкіртсутек, Женева, 1986). Әдебиетте күкіртсутектің деңгейіне нұсқаулар бар, оның арнайы иісі 0,02 мг/м3 және 0,03 мг/м3. Күкіртсутектің 4,2-7,0 мг/м3 диапазоны деңгейінде де шіріген жұмыртқаның шекті иісімен сипатталады. 140-152 мг/м3 жуық деңгейде иіс иіс сезіну сезімталдығының жоғалуына байланысты сезілмейді.
Күкіртсутек көздің және мұрынның былжырын төмен концентрацияның 14 мг/м3 және 70-280 мг/м3 өзінде де тітіркендіреді. Көздердің тітіркенуі жас ағумен, көрудің және қабылдаудың төмендеуімен байқалады, олар аурудың үдеуіне және көз қарашық қабықшасының қабынуына және білінуіне алып келуі мүмкін. Күкіртсутек 14 мг/м3 концентрациясы кезінде жұмысшыларға 5-6 сағат әсер еткенде көз қарашығының қабықшасын қабындырады [13].
140 мг/м3 — бұл мамандық қауіптіліктің және денсаулықтың Ұлттық институтының (АҚШ) мәліметтері бойынша өмірге және денсаулыққа өте қауіпті болып табылады. Зарарлы зонадан шығуға орнатылған 30 мин диапазон тыныс алу аппаратурасының бұзылу мүмкіндігімен байланысты. Зарарлы зонаға түскен адамдарға тез арада тыныс алу аппаратурасын кию және зарарлы ортадан тез шығуы керек [14].
350 мг/м3 бағаланған деңгейлер үш жұмысшыны әсер етудің бірнеше минутында ес-түссіз күйге түсірді. Күкіртсутек адамдарға және лабораториялық тышқандарға өткір әсер еткенде кардиологиялық эффекттер суреттелген. Егер әсер ету тез тоқтаса, онда қайта қалыпқа келу тез жүрді. Бірақ, жоғары концентрациялы күкіртсутек әсер еткенде неврологиялық эффекттер тірі қалғандарда ұзақ уақыт сақталған. Екі әлеуметтік зерттеулер күкіртсутек өткір әсер еткенде адамдарда нейропсихологиялық функциясының бұзылуына алып келетіндігін анықтады, ол таным қабілетінің нашарлауымен; сөйлеудің тездігімен, жазған кезде қателермен, есте сақтау қабілетінің, психомоторлық және перцепциондық қабілеттердің нашарлауымен сипатталады. Күкіртсутек әсер еткеннен кейін қалдық байқалу жүйелік оттегімен ашығу, мидың және жүректің ишемиясының эффектерінен ерекшеленбейді [15].
Күкіртсутектің жоғары деңгейлерінің ингаляциясы тікелей тыныс алу орталығына әсер етіп, акфикциямен тыныс алу салдығына және ары қарай өлімге алып келеді.
700-1400 мг/м3 аралығындағы деңгейде өткір улану бірден шаршау, бас ауыру, бас айналу, қарқынды мазасыздану, иіс сезу функциясының жоғалуы, есінен талу, құсу, көру нервтерінің зақымдануымен, ой қызметінің бұзылуымен, ұйқысыздық, өкпенің қабынуы, құрысу, кома, тыныс алудың бұзылуымен, жүректің тоқтауымен және өліммен байланысты.
Күкіртсутектің өлімге алып келетін концентрациясы әдебиеттер мәліметтері бойынша бір-бірінен едәуір ерекшеленеді. 1000 мг/м3 концентрациялы күкіртсутекті бір немесе екі жұтқан кезде өткір улану жүруі мүмкін. Сонымен бірге, шет елдің ғылыми әдебиеттерінде өлімге жоғары концентрациялар алып келеді делінген. Олар бойынша өлімге 1520 мг/м3 жоғары концентрация алып келеді.
Өкпенің қабынуы — күкіртсутектің әсеріне ұшыраған адамдарда жиі байқалады.
Адам денсаулығына апаттық жағдайда токсикалық заттардың доза уақыттық әсер ету критерилері бойынша ақпарат бұрынғы Совет Одағы кеңістігінде қол жетімді ғылыми және анықтамалық әдебиеттерде бірнеше сілтемелерде ғана көрсетілген [16].
РД 51-1-96да апат жағдайында адам денсаулығына күкіртсутектің улы әсеріне бағалау келтірілген. Күкіртсутектің атмосфераның жерге жақын қабатында ұсынылған шекті концентрациясы 30 мг/м3, ол көмірсутектердің жоғарғы күкіртті кен орындарына СҚА көлемін анықтауға мүмкіндік беретін критерий болып табылады.
Келтірілген құжаттарда 30 мг/м3 концентрациясы үшін қауіпті уақытша интервал көрсетілмеген. Бұл, мүмкін кәсіпорындардың шығарындыларының құрамындағы атмосфералық ауаға зиянды заттектердің шекті максималды концентрациясының 20-минуттық уақыт интервалына қатысты шығар [17].
Тек қана РД 52.04.253-90 ғана апат кезінде күкіртсутекпен ластанған зонада жұмысшыларды және халықты қорғау бойынша шараларды жоспарлау үшін күкіртсутекке (токсикалық дозаның табалдырығы 16,1мг·мин/л) доза уақыттық критерий келтірілген.
Қазақстанда қазіргі таңда атмосфераға апаттық шығарынды кезінде күкіртсутектің әсер етуін бағалаудың доза уақыттық критерилері бойынша нормативті әдістемелік база жоқ. Бұл технологиялық процесінде күкіртсутек бар өндірістік объектілерге жақын орналасқан халық денсаулығына және организміне тәуекелді бағалауды, алдын алу және зардаптарын жою бойынша шараларды жүргізуді қиындатады.
Күкіртсутектің адам денсаулығына әсер етуін бағалау бойынша толық ақпарат Қазақстанның Қолданбалы экология Агенттігі жасап жатқан мұнай химиялық өндірістің қоршаған ортаға және адам денсаулығына әсерін бағалауды жүргізу бойынша экологиялық жобаларында көрсетілген [18].
1.6 Күкіртсутек газын өңдеудің және одан өнімдер алудың белгілі әдістері
Қазіргі кезде құрамында күкіртсутек бар газдарды залалсыздандыру мақсатында оларды өңдейді, олардан пайдалы заттарды алады. Технологиялық газдардан күкіртсутекті пайдалы заттарға айналдырудың бірнеше жолдары бар. Мысалы, күкіртсутекті натрий сульфидіне айналдыру, ол газдан аммоний сульфатын алу. Натрий сульфиді күкіртті бояғыштар және целлюлоза өндірісінде, теріні илеуде терінің жамылғы түтігін жою үшін, ал аммоний сульфаты вискоза өндірісінде тыңайтқыш ретінде қолданылады, тағам өндірісінде тағамдық қоспа Е517 ретінде тіркелген.
Осыдан басқа, Клаус процесін жүргізу барысында иондық абсорбция-десорбция жүйесінде күкіртсутекті қайта өндіру процесінде қолданады. Мұнай және газ және металлургия өндірістерінде бөлініп жатқан газдардағы күкіртсутекті залалсыздандыру екі әдіспен жүргізіледі. Бұл каталитикалық Клаус әдісі және сұйық фазада жүретін тотығу әдісі. Каталитикалық процесті іске асыру үшін бөлініп жатқан газдарды толық залалсыздандыруға мүмкіншілік жасай алатын технологиялық жүйені құрастыру қажет. Клаус процесі 200 — 400°С-та жүргізіледі. Бұл кезде Н2S және SO2 залалсыздандырылады. Бұл әдістің негізінде Н2S ауадағы оттегімен термиялық тотығуға ұшырап, бос күйіндегі күкірт және газ күйіндегі SO2 түзіледі. Содан кейін каталитикалық реакцияның өзі жүреді [19].
2H2S+SO2=3S+2H2O (10)
Күкіртсутекті тотықтырғанда немесе құрамында күкіртсутек бар газдарды өңдегенде, міндетті түрде қоршаған ортаны қорғауға бағытталған шараларды қолдану қажет. ТМД елдерінің территориясында газ өңдейтін ең ірі кешендер салынды. Олар: Мурабек, Орынбор, Астрахан қалаларында. Осы өндірістер үшін ластағыш газдардың ауаға шығатын көлемдері анықталып, қолданылған шаралар туралы деректер келтірілген [20]. Күкіртсутекті тотықтыру қажеттілігі қоршаған ортаны қорғау мақсатында немесе одан пайдалы өнімдер алу ғана бағытында емес, сонымен қатар, күрделі газдар қоспасын тазарту үшін де жасалады. Себебі, газдарды жылу көзі ретінде жағу үшін де, олардан метанол, аммиак, жасанды отын алу үшін де қолданылады. Ол газдар күкірт қосылыстарынан, әсіресе, күкіртсутектен таза болуы қажет. Осыған орай, әр түрлі газдар қоспасын күкіртсутектен тазартып тұру маңызды мәселелердің бірі [21]. Газдарды күкіртсутектен тазартудың үш әдісі белгілі, олар: қатты адсорбенттерді пайдалана отырып, құрғақ түрде тазарту; ерітінділерді адсорбциялау арқылы тазарту; химиялық жолмен күкіртсутекті басқа қосылыстарға айналдыру. Осы аталған әдістерді әр түрлі процестерді жүргізу арқылы іске асыруға болады, бірақ өндірісте олардың кейбіреуі ғана қолданылады. Өндірісте қолданылатын негізгі әдістердің бірі активтелген көмірді қолданып, күкіртсутекті бөліп алу. Активтелген көмірдің сіңіру қабілеті зор, сондықтан оның 1 м3 көлемі 400-500 кг күкіртсутекті сіңіре алады. Оның үстіне активтелген көмір ауа қатысуымен күкіртсутекті тотықтыруда катализатор рөлін атқара алады. Бұл кезде күкіртсутектің тотығуы мына реакция бойынша жүреді:
2H2S+O2=2H2O+2S (11)
Бұл реакция 35-40°С өте тез жүреді. Ал, егер осы реакцияға аммиакты қатыстырса, мынандай реакция жүреді:
2NH3+CO2+H2O=(NH4)2CO3 (12)
Газ қоспасын күкіртсутектен толық тазарту мақсатында температураны 60°Стан асырмайды және су буын қолданады. Көмірге сіңірілген күкіртті бөліп алу үшін күкіртті аммоний ерітіндісін қолданады:
(NH4)2S+S=(NH4)2S (13)
Бұл қосылысты ыдыратқанда:
(NH4)2S→2NH3 H2S+S (14)
Қайтадан күкіртсутек және күкірт бөлінеді. Назар аударатын болсақ, бұл әдіс көп сатылы және оның соңынан тағы да зиянды күкіртсутек газы бөлінеді.
Газ қоспаларын күкіртсутектен тазартудың басқа әдістерінің бірі — сулы ерітінділермен тазарту әдісі [22-25]. Бұл әдіс — коксты суды және табиғи ғаздарды күкіртсутектен тазарту үшін қолданылады. Бұл әдістің алдыңғы әдістен артықшылығы — оның тоқтаусыз жүргізілуінде және циклдің жабық кеңістікте жүруінде. Процестің бірінші сатысында газдар скрубберлерге айдалады. Сіңірілген ерітінділер күкіртті қосылыстармен қанығады, содан кейін регенерацияға жіберіледі. Екінші сатыда осы ерітінді регенерацияланады, бұл кезде элементті күкірт және күкіртті қосылыстар да түзіледі. Ал ерітінді қайтадан процестің басына жіберіледі. Сіңіруші ерітінділер ретінде мышьяк-сода ерітіндісі, натрий феноляты және сода ерітіндісі қолданылады. Сулы әдістің өзі екіге бөлінеді: тотықтыру және бейтараптау. Тотықтыру әдісін іске асырғанда күкіртсутек күкірт қышқылына дейін:
H2S+2O2→H2SO4 (15)
немесе — күкіртке дейін тотығады:
H2S+1/2O2→S+H2O (16)
Егер тотығу процесі күкірт қышқылына дейін жүрсе, аммиакқа қосып, аммоний сульфатын алуға болады. Күкіртсутекті каталитикалық әдіспен тотықтырғанда, газ қоспасының құрамындағы аммиакты пайдаланып, бірден аммоний сульфатын алады. Бейтараптану әдісін төменгі температурада жүргізеді, бұл кезде күкіртсутек сілтілі ерітінділерге сіңіріледі де, температураны жоғарылатқан кезде концентрленіп шығады және қайтадан өңдеуге жіберіледі.
Газ қоспаларында күкіртсутек көп мөлшерде болғанда бейтараптау әдісін қолданып, күкіртсутекті концентрлейді, бұл кезде сода, алканоламиндер ерітінділер қолданылады [23-27]. Тотығу әдістерінде де, бейтараптану әдістерінде де процесс ұзақ уақыт және көп сатылы жүреді, көп мөлшерде әр түрлі реагенттер қолданылады және күкіртсутек толық тотықпайды, алып отырған өнім де толық алынбайды.
Жоғарыда атап өткен әдістер бойынша газ қоспаларындағы күкіртсутекті (егер оның концентрациясы 60-80% болса) концентрлеп тотықтырып, күкірт алу технологиясы күкіртті көміртек өндірісінде крекинг және табиғи газдардан күкіртсутек газын алу процесінде қолданылады. Күкіртсутектің және ауаның арақатынасы стихиометрияға сай болса, күкірт көп мөлшерде алынады. Ал оттегі көбейсе, күкірт диоксиді де түзіледі. Сонымен, бұрынғы технологиялар бойынша өндірістерде бөлінетін газ қоспаларын өңдеу, олардың құрамындағы күкіртсутекті концентрлеп, күкірт алуға бағытталған.
Сол кездедегі көптеген зерттеулер [11-16, 20] күкірт алу процесін жетілдіруге бағытталған, себебі күкіртті қолданатын өндіріс салалары көп, ол өнімнің 30000-нан астамын шығаруда қолданылады. Ал, қазіргі таңда күкіртті қажет ететін өндірістердің сұранысына қарағанда, оның өндірілетін көлемі артып отыр. Дамыған елдерде күкірттің қажеттілігі 5·10-11 — 7·1011т [28]. Сондықтан, өндірілген күкіртті сақтау кезінде, қоршаған ортаға тигізетін зияны өткір мәселінің бірі болып табылады [29]. Осындай мәселелерге тоқтаған кезде, қазіргі заманда қоршаған ортаға зиянды газ түріндегі қалдықтардан пайдалы, сұранысқа ие болатын өнімдерді алу өте маңызды болып табылады.
Көптеген зерттеулік жұмыстар және технологиялық шаралар Клаус процесін жетілдіру бағатында жүргізілді. Бұл жетілдіру екі бағытта іске асырылады:
1)жаңа каталитикалық жүйелерді жасау;
2)жылу және масса алмасу процестерін ескеретін қондырғыларды жетілдіру.
Ю.Ш. Матрос және оның әріптестерінің еңбектерінде [31-33] Клаус әдісі бойынша күкірт алудың жаңа жолы көрсетілген. Бұл тәсіл бойынша гетерогенді-каталитикалық реакцияларды жасанды түрде алынған стационарлы емес жағдайларда жүргізу мүмкіндіктері қарастырылған. Атап айтқанда, төменгі температурада 120-180°С бастапқы реакцияға түсетін газдың қозғалыс бағытын периодты түрде өзгерте отырып, қозғалмай тұрған катализатор қабаты арқылы өткізу [34]. Клаус процесінің математикалық моделі жасалып, фазалар арасындағы жылу алмасу, масса алмасудың күкірттің конденсациялану және ұшу мүмкіншіліктері, катализатор қабатының жылу өткізгіштігі сипатталды [35]. Математикалық модель арқылы алынған каталитикалық әдістің басқа әдістерге қарағанда тиімділігі 90%- ға жуық екендігі көрсетілді [36].
Катализаторлар ретінде құрамында әр түрлі қоспалары бар — алюминий, темір, сілтілік-жер, сирек-жер металдардың оксидтері қолданылады. Көптеген зерттеулер, атап айтқанда, Ресей Ғылым академиясының Сібір бөлімшесінің катализ институтының ғылыми жұмыстары оксидтердің салыстырмалы активтілігін бағалауға бағытталған. Ең қолайлы және ең тиімді катализатор ретінде V2O5 көрсетілді.
Қарастырып отырған газды, демек, күкіртсутекті таңдамалы түрде бөліп алу үшін, беттік көлемі үлкен катализаторлар және сорбенттер, мысалы активтелген көмірді қолдану қажет [37]. Ал қоспа ретінде КІ қолданылса, жүргізілген отырған тазалау процесінің тиімділігі арта түсетіндігі көрсетілген. Кремний диоксиді золінің бетіне Fe, Cu, Mg орнатып, оны катализатор ретінде қолданса, H2S-тің қалдықтарын да түгел тотықтыруға болады [38]. АҚШ, Жапония патенттерінде көптеген адсорбенттер, катализаторлар және құрамында H2S бейорганикалық, органикалық компоненттері бар улы тастандыларды, оның ішінде газдарды залалсыздандыру әдістері қарастырылған. Мысалы, құрамында Cu (0-14%), Zn (2-16%), Ag (2-16%), триэтиленаммин (15-6%) бар хромсыз дайындалған адсорбент, газ қоспасынан — хлордан, хлорсутектен, циансутектен, күкірт диоксидінен, күкіртсутектен, формальдегид буларынан және басқа да компоненттерден тазалауға ммүмкіндік береді [39]. Америка ғалымдарының жұмысында двигательдерден [40] шығатын газдарды тазартуға арналған бірнеше қабаттық балқитын оксидтер (Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2) және алюмосиликаттар бар, олардың беті метал қабатымен қапталады, алдымен оттекті қосылыс (Fe, Ni, Co оксидтері), содан кейін ZrO2, Al2O3 қапталған [41, 42-47]. Еңбекте көріп отырғанымыздай әртүрлі катализаторлар, олардың тиімділігі, жұмыс атқару қабілеті, ерітінді рН –на тәуелділігі және т.б. мәселелер қарастырылған. Қорыта айтқанда, күкіртсутекті каталитикалық әдістермен тотықтырудың маңызы зор, қоршаған ортаны қорғауда да тиімділігі жоғары. Бірақ, қолданылатын катализаторларды, сорбенттерді дайындаудың өзі көп уақытты алатын жұмыс, сонымен қатар, пайдаланылатын заттар қымбатқа түседі.
Кейінгі жылдары, газ қоспаларын күкіртсутектен тазартудың каталитикалық әдістерін одан әрі жетілдіруге күш салуда. Осыған байланысты титан, ванадий, алюминий оксидтерінің арақатынасын өзгертіп, процесті қарқындату және H2S-тің мөлшері 10%дан аз газ қоспаларын өңдеу [48], катализатор ретінде церий оксидтерін қолдану [49], натрий сульфидінің сулы ерітіндісімен абсорбциялау [50], екі каталитикалық сатыларды қолдана отырып, берілетін ауаны азайтып, күкірт шығымын көбейту [51] сияқты әдістер сипатталған. Бұл аталған жұмыстардан басқа, күкірт диоксиді мен күкірт қоспасын алу мақсатында газ қоспасын (рН=2,5-5) метал сульфидімен өңдей отырып, күкірт қосылыстарының қоспасын алады, содан кейін күкірттің жоғалуы аз болу үшін SO2:MgS арақатынасын 1,8:2,1 аралығында ұстап, процесті 130-200°С температурасында жүргізеді [52]. Кейбір кезде, катализаторлар құрамында сурьма оксидін енгізу немесе мыс ванадий катализаторын қолдану арқылы тотығу процесін 200-400°С-та жүргізіп, қарқындатады [53-54]. Кейбір зерттеулерде тотығу процесі [55] фосфат және аммоний тиосульфатының сулы ерітіндісінде гомогенді катализатор қатысуымен жүргізілсе, басқалары ванадий оксидінен құрастырылған катализаторға көміртек қосады [56]. Күкіртсутектің күкіртке айналу дәрежесін көбейту үшін және алдын-ала катализаторға зиянды әсерін тигізетін қосылыстардан тазарту, дезактиваторлардың мөлшерін, газ қоспаларының ылғалдылығын азайту дұрыс деп есептейді. Осы бағыттарда жүргізіліп жатқан кейбір жұмыстардың авторлары алынған күкірттің таза болуын қадағалайды. Алынған күкіртті күкіртсутектен және полисульфидтерден тазарту мақсатында толық қанықпаған гетероциклді қосылысты қолданып, бір инертті газбен өңдейді [58] немесе — 140°С-тан жоғары қысымда — аммиак, метиламмин, гидразин, карбонат, бикарбонат деген қосылыстардың біреуінің қатысуымен сумен жуады [59]. Әртүрлі өндірістерде бөлініп шығып, қоршаған ортаны ластайтын газдарды залалсыздандырудың тағы да әдістері бар. Мысалы, бұрын каталитикалық әдістер дамымай тұрған кезде, газдарды батпақтық рудаларды қолданып тазартқан [60]. Бұл кезде мынандай реакциялар жүріп, күкіртпен қатар темір сульфидтері түзіледі:
Fe2O3·H2O+3H2S=Fe2 S3+(x+3)H2O (17)
Fe2O3·H2O+3H2S=FeS+S+(x+3)H2O (18)
Кейінгі кезде [61] батпақтық руданың орнына темір гидрооксидтері қолданылып жүрді. Тазарту процесі сілітілі ортада жүрсе, негізінен Fe2S3 түзілген қосылысты, сулы ортада жүрсе, негізінен қайтадан тотықтыруға болады. Әрине, бұл процестің кемшіліктері көп, реакция жүргенде орта сәл қышқылданса FeS түзіледі, оны тотықтыру қиынға соғады және ол түзілген күкіртпен тез әрекеттеседі, демек нәтижелер ойдағыдай болмайды. Сонымен қатар, бұл процестің жүруі ұзақ және ол тиімді емес.
Күкіртсутек қосылыстары бар газдарды өңдеуге қатаң экологиялық талап қойылады. Бұл кезде экологиялық таза өнім алудың технологиясын қалыптастыруды және активтілігі жоғары селективті тұрақты әдістерді қолдануға болады.
Күкіртсутекті элементтік күкіртке дейін тотықтыру арқылы бөліп алу әлемдік тәжірибеде кеңінен қолданылады [24].
Кейінгі жылдары, каталитикалық әдістерді қолдана отырып, күкіртсутек қосылыстары бар газдарды өңдеу, газдардағы күкіртсутекті тотықтыру мәселелеріне аса үлкен көңіл бөлінуде [61].
Табиғи газдардан күкірсутекті бөліп алу проблемалары көптеген еңбектерде негізінен концентрленген сорбциялық процестерде қарастырылған [62].
Көп жағдайда, өнеркәсіптік және табиғи газдарда СО2 көп мөлшерде кездеседі. Күкірт қосылыстарынан газдарды тазалауда өнеркәсіпке қажетті абсорбциялық процестерді қолдану арқылы пайдаға асыруға болады. Газдарды регенерациялау кезіндегі күкірт қосылыстары (H2S, СО2 және көмірсутек) 0,1-ден 5%-ға дейін құрайды. Оларды пайдаға асырудың халық шаруашылығында мәні зор.
Қазіргі кезде, құрамында СО2 бар газдардан күкіртсутекті тазалауға арналған көптеген әдістер ұсынылған; олардың көпшілігі әртүрлі өнеркәсіптерде, әсіресе, мұнай және газ өндіретін, өңдейтін салаларда қолданылады. Негізгі технологиялық тізбектерден, катализатор қатысуымен күкіртсутекті бөліп алуға болатын қосылыстарды іздеуге бағытталған бірқатар жұмыстар белгілі. Күкірт қосылыстарын, яғни газдарды тазалауда қатты адсорбенттерді қолдану экономикалық жағынан тиімді. Элементті күкірт өндірісіндегі әртүрлі шикізаттың ішінде күкіртсутек қосылыстары бар газдар бос күйінде кездесетін кендерден кейін екінші орын алады. Күкіртсутек қосылыстары бар барлық газдарды табиғи, технологиялық, вентиляциялық деп үш топқа бөлуге болады. Бұл газдарды күкіртсутектен тазалау үшін технологияны таңдау кезінде олар оттек немесе оттексіз қосылыстар деп бөлінеді [63].
Оттегі қосылыстары бар топқа әртүрлі мекемелердегі вентиляциялық газдар жатады. Бұл газдарда күкіртсутек тұрақсыз және негізгі қалдықтарды залалсыздандыруда, газдардан тазалауда қиындықтар тудырады.
Оттексіз күкіртсутек газдары бар екінші топқа — табиғи газдар, мұнайдан өндіретін газдар, мұнай өңдейтін салалардан бөлінетін газдар және қатты, сұйық отындағы газдар және т.б. жатады. Күкірт өндірісіндегі күкіртсутек газдарын бөліп алу, оны өңдеу проблемаларымен тығыз байланыста болады.
Технологиялық газ қалдықтарын бірнеше жолмен пайдаға асыру мүмкіндіктері бар, оларға натрий сульфиді ерітіндісінің өнеркәсібінде аммоний тиосульфатын алу, күкіртті регенерациялауда, абсорбциялық-десорбциялық жүйелерде күкіртсутекті қолдану.
Каталитикалық әдіс технологиялық жүйелерді қалыптастыруда қалдық газдарды барынша кең түрде жинақтауды қажет етеді. Газдарды күкіртсутектен толығырақ тазартуды — темір гидрооксиді, активті көмір, цеолиттер және басқа сіңіргіш заттар қолданылатын адсорбциялық әдістер қамтамасыз етеді. Темір гидрооксидімен тазарту процесі бұрыннан белгілі.
Газды қабаты Fe(OH) арқылы өткізгенде H2S сіңіріледі:
2Fe(OH)3+3H2S→Fe2S3+6H2O (19)
Тазартылған газдағы оттек сульфидті тотықтырып, қайтадан Fe(OH)3 түзіледі:
FeS+32O2+3H2O→2Fe(OH)3+3S (20)
Күкіртті сіңіргіштен бөліп алу үшін, оны жағады. Осының нәтижесінде түзілген SO2 күкірт қышқылы өндірісіне жіберіледі [65].
Соңғы кезде, кеңінен қолданылып жүрген әдіс бойынша тазарту процесінің тотығу-тотықсыздану сатысы органикалық бояғыш заттар қатысуымен өтеді. Алдымен күкіртсутекті натридің карбонатымен ванадаты және антрахинон -2,2-2,7 дисульфонат (АДА) ерітінділерімен (рН=8,5-9,5) абсорбциялайды. Кейбір процестерде атмосферадағы оттегіні тотықтырғыш ретінде қолданып, регенерациялау сатысында күкіртсутекпен күкірт алуға болады. Бұл жағдайда абсорбент ретінде натридің тиоарсенатының ерітіндісі қолданылады.
Мұнай, газ және металлургиялық өндірістердегі күкіртсутекті бөліп алу, қазіргі кезде екі әдіс бойынша жүргізіледі. Бұл газ күкіртсутектің күкіртке дейін тотығуы. Каталитикалық әдіс технологиялық жүйелерді қалыптастыруда қалдық газдарды барынша жинақтауды қажет етеді .
Күкіртсутекті газдарды өңдейтін химиялық әдіс бар, мұнда элементті күкіртті Клаус әдісі арқылы алады. Бұл әдістің мәні мынада: күкіртсутегі бар газдарды 1000-1300°С температурада термикалық тотықтырады. Содан кейін 150-300°С дейін салқындатады. Салқындатқан соң газдарды аммоний тиосульфаты және фосфаттардың сулы ерітіндісінде каталитикалық тотықтырады. Катализатор ретінде фторлысутекті қышқылдағы алюминий немесе кремнийдің оксидін немесе гидрооксидін қолданады [64].
Осы айтылған мәселелерді тұжырымдасақ, қоршаған ортаға едәуір зиян келтіретін күкіртсутек — күкірттің маңызды қосылыстарының бірі. Оның шығу көздері әртүрлі, ал оны залалсыздандырудың және пайдалы өнімдерге немесе залалсыз затқа айналдыру жолдарын да қарастырдық. Күкіртсутекті тотықтыру дәлірек айтқанда, құрамында бұл қосылыс бар газ қоспаларын өңдеудің көптеген әдістерін сипаттай келе, мынандай тұжырымға келдік. Біріншіден, күкіртсутекті заласыздандырудың әдістері реагентікке негізделген. Қолданылатын катализаторлар қымбат, табылуы немесе дайындалуы қиын, процестер ұзақ жүреді, тиімділігі жоғары емес.
Демек, қазіргі кезде қолданылатын әдістердің кемшіліктері көп, күкіртсутекті тотықтыру элементті күкіртке дейін жүргізіледі. Ал элементті күкірттің түзілуі — ол өз алдына шешуді талап ететін проблема болып тұр. Сол себептен біздің ұсынып отырған жұмысымызда электрхимиялық әдіс перспективті болып табылады, ал электрхимиялық процестерде көп жағдайда реакция баяу жүретін болғандықтан, біз анод ретінде түйіршікті электродтарды қолдануды ұйғардық.
Автор публикации
