КИНЕТИКА РЕАКЦИИ ЖИДКОФАЗНОГО ОКИСЛЕНИЯ СУЛЬФИД-ИОНОВ В РАСТВОРАХ АЛКАНОЛАМИНОВ
Аннотация
Нефтегазохимическая промышленность является одной из наиболее стремительно развивающихся отраслей, которая играет ключевую роль в мировой экономике. Смесь легких углеводородов (метан, этан, пропан, бутан и др.), растворенных под давлением в нефти, составляет основу попутного нефтяного газа (ПНГ). В ПНГ также содержится коррозионно-активный сероводород, требующий эффективного удаления. Одной из современных технологий очистки ПНГ от сероводорода является алканоламиновая очистка. Сульфиды алканоламинов, образующиеся при взаимодействии сероводорода с алканоламинами, в процессе термической регенерации частично превращаются в термостабильные соли, что приводит к накоплению нежелательных примесей в растворе. Авторами настоящей работы предложен способ жидкофазной некаталитической окислительной регенерации алканоламинов с выделением элементной серы. Исследованы основные кинетические закономерности реакции окисления сульфидов моноэтаноламина, метилдиэатаноламина и диэтаноламина в зависимости от начальной концентрации сульфида алканоламина и температуры. Среди трех исследованных сульфидов алканоламинов наиболее высокой скоростью окисления обладает сульфид диэтаноламина. Для сульфида моноэтаноламина наблюдается дробный порядок реакции окисления, для сульфида диэтаноламина второй и для сульфида метилдиэтаноламина – первый. Наименьшая энергия активации реакции окисления наблюдается для сульфида диэтаноламина и составляет 26,8 кДж/моль, 32,8 кДж/моль для моноэтаноламина и 38,0 кДж/моль для метилдиэтаноламина. Предэкспоненциальный множитель для сульфида диэтаноламина равен 34,13 с-1, для сульфида моноэтаноламина 215,45 с-1, для сульфида метилдиэтаноламина 347,38 с-1. На примере сульфида диэтаноламина определено уравнение скорости реакции некаталитического окисления, определен порядок реакции по сульфиду алканоламина и кислороду, рассчитана кажущаяся энергия активации.
Для цитирования:
Леонтьев Д.А., Багавеев А.М., Ахмадуллин Р.М., Харлампиди Х.Э. Кинетика реакции жидкофазного окисления сульфид-ионов в растворах алканоламинов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 9. С. 49-55. DOI: 10.6060/ivkkt.20266909.6985.
Литература
Dmitrieva E.D., Oskin P.V., Kovaleva A.A., Osina K.V. Application of sulfur radical anions in organic synthesis. Determination of forms of sulfur. ChemChemTech. [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 3. P. 6-18. DOI: 10.6060/ivkkt.20246703.6875.
Aminuddin M.S., Bustamab M.A., Johari K. Latest technological advances and insights into capture and re-moval of hydrogen sulfide: a critical review. RSC Sustain. 2024. N 2. P. 757-803. DOI: 10.1039/D3SU00484H.
Ismagilov F.R., Akhmadullin R.M. Technologies for collection, treatment, and purification of natural and as-sociated sulfur-containing gases. Stary Oskol: OOO "Tonkie naukoemkie tekhnologii". 2026. 540 p. (in Russian).
Madan A., Hussein A., Akhtar A., Sohail S. A review on internal corrosion of pipelines in the oil and gas industry due to hydrogen sulfide and the role of coatings as a solution. Corros. Rev. 2025. V. 43. N 2. P. 189-208. DOI: 10.1515/corrrev-2024-0114.
Pudi A., Rezaei M., Signorini V., Andersson M.P., Baschetti M.G., Mansouri S.S. Hydrogen sulfide capture and removal technologies: A comprehensive review of recent developments and emerging trends. Sep. Pur. Technol. 2022. V. 298. 121448. DOI: 10.1016/j.seppur.2022.121448.
Cui X., Lv W., Ye H., Dong H. Development of a selec-tive sequential process for H2S enrichment and CO2 cap-ture in aqueous MDEA solutions. J. Clean. Prod. 2024. V. 478. 143858. DOI: 10.1016/j.jclepro.2024.143858
Kamyshnikova A.S., Okhlobystin A.O., Karatun O.N., Storozhenko V.N., Zorina-Tikhonova E.N., Berberova N.T. Development of a conceptual process flow diagram for adsorption desulfurization of a gasoline fraction in the presence of silica gel modified with zinc(II) pivalate. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 2. P. 92-99 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236602.6705.
Georgiadis A.G., Charisiou N.D., Goula M.A. Removal of Hydrogen Sulfide From Various Industrial Gases: A Review of The Most Promising Adsorbing Materials. Catalysts. 2020. V. 10. N 5. P. 521. DOI: 10.3390/catal10050521.
Alguacil F.J. Recent Advances in H2S Removal from Gas Streams. Appl. Sci. 2023. V. 13. N 5. P. 3217. DOI: 10.3390/app13053217.
Manovyan A.K. Technology of primary processing of crude oil and natural gas. M.: Khimiya. 2001. 568 p. (in Russian).
Bekirov T.M. Primary processing of natural gases. M.: Khimiya. 1987. 256 p. (in Russian).
Murin V.I. Technology of processing of natural gas and condensate. M.: OOO “Nedra-Biznestsentr”. 2002. 517 p. (in Russian).
Nikolaev V.V., Busygina N.V., Busygin I.G. Main processes of physical and physicochemical gas processing. M.: OAO Izd-vo “Nedra”. 1998. 184 p. (in Russian).
Strizhov I.N., Khodanovich I.E. Gas production. Moskva-Izhevsk: Institut komp'yuternykh issledovaniy. 2003. 376 p. (in Russian).
Song X., Zhang Y., Wu C., Sheng X., Zhao H. Explora-tion of H2S capture by alkanolamines. Struct. Chem. 2019. V. 30. P. 2419-2428. DOI: 10.1007/s11224-019-01373-2.
Askari M., Salehi E., Baluchi A. Intensification of hydrogen sulfide absorption by diethanolamine in industrial scale via combined simulation and data-based optimization strategies. Chem. Eng. Res. Des. 2022. V. 188. P. 545-554. DOI: 10.1016/j.cherd.2022.10.004.
Alizadeh M., Shahavi M.H., Ganji D.D. Performance enhancement of nano PCM solidification in a hexagonal storage unit with innovative fin shapes dealing with time-dependent boundary conditions. Energy Rep. 2022. V. 8. P. 8200-8214. DOI: 10.1016/j.egyr.2022.06.041.
Shirokikh S., Kalmykov D., Matveev D., Bazhenov S. Reclaiming of Amine CO2 Solvent Using Extraction of Heat Stable Salts in Liquid-Liquid Membrane Contactor. Membranes. 2023. V. 13. N 2. P. 230. DOI: 10.3390/membranes13020230.
Grushevenko E.A., Safronov P.A., Grudkovskaya V.K., Petrova I.V., Bazhenov S.D. Methods for Improving the Electromembrane Regeneration Efficiency of Industrial Alkanolamine Absorbents. Pet. Chem. 2024. V. 64. P. 1327-1337. DOI: 10.1134/S0965544124080206.
Meyer F., Bignaud C., Poulain B. Selective Electrochemical Regeneration of Aqueous Amine Solutions to Capture CO2 and to Convert H2S into Hydrogen and Solid Sulfur. Appl. Sci. 2021. V. 11. N 21. P. 9851. DOI: 10.3390/app11219851.
Sergienko N., Lumbaque E.C., Radjenovic J. (Elec-tro)catalytic oxidation of sulfide and recovery of elemental sulfur from sulfide-laden streams. Water Res. 2023. V. 245. P. 120651. DOI: 10.1016/j.watres.2023.120651.
ASTM / UOP: UOP 209-00.
