СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ Российский патент 2016 года по МПК B01D19/00 B01D53/52 

Изобретение относится к способам подготовки сероводородсодержащей нефти и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при подготовке сероводородсодержащей нефти, преимущественно на объектах, имеющих ограничения по объемам подачи сероводородсодержащего газа в систему газосбора и на установку очистки газа от сероводорода (УСО), а также, где имеются незначительные объемы газа, не содержащего сероводорода.

Известен способ подготовки сероводородсодержащей нефти, включающий ее многоступенчатую сепарацию и отдувку газом первой ступени сепарации в колонне без предварительной его очистки от сероводорода (Позднышев Г.Н., Соколов А.Г. Эксплуатация залежей и подготовка нефти с повышенным содержанием сероводорода. Обзорная информация. - 1984. - С. 38).

Недостатком указанного способа является то, что при отдувке сероводорода из нефти газом первой ступени сепарации не достигается требуемая эффективность удаления сероводорода из нефти и его концентрация в большинстве случаев превышает требуемых ГОСТ Р 51858-2002 значений, равных 100 и 20 млн^-1.

Известен способ подготовки сероводородсодержащей нефти путем многоступенчатой сепарации и отдувки сероводорода из нефти в десорбционной колонне газом, не содержащим сероводорода (Лесухин С.П. и др. Основные направления развития технологии очистки нефти от сероводорода // Нефтяное хозяйство. - 1989. - №8. - С. 50-53).

Недостатком указанного способа является то, что для проведения отдувки нефти в колонне с целью снижения массовой доли сероводорода до требуемых значений необходима подача на отдувку десорбирующего газа, не содержащего сероводорода, с удельным расходом 5-50 м³/м³ нефти, что приводит к образованию большого объема сероводородсодержащего газа отдувки, требующего последующей очистки на УСО. В большинстве случаев вследствие чрезмерного увеличения нагрузки на УСО происходит снижение степени очистки газа от сероводорода и двуокиси углерода. Для увеличения производительности УСО требуются дополнительные затраты.

Наиболее близким к предлагаемому является способ подготовки сероводородсодержащей нефти, включающий ее многоступенчатую сепарацию, отдувку очищенным от сероводорода газом в десорбционной колонне до достижения 60-90%-ной степени удаления содержащегося в нефти сероводорода и нейтрализацию остаточного сероводорода монометанолэтаноламином и/или диметанолэтаноламином - продуктами взаимодействия моноэтаноламина с формальдегидом (пат. РФ №2220756, B01D 19/00, 53/52, опубл. 10.01.2004, Бюл. №1).

Известный способ позволяет снизить массовую долю сероводорода в товарной нефти до 20 млн^-1 при сочетании физического (сепарация и отдувка газом в десорбционной колонне) и химического (нейтрализация сероводорода при использовании монометанолэтаноламина и/или диметанолэтаноламина) методов удаления сероводорода из нефти.

Недостатком способа является то, что для отдувки сероводорода из нефти требуется подача в десорбционную колонну значительного количества газа, не содержащего сероводорода, что приводит к образованию большого объема сероводородсодержащего газа отдувки и, как следствие, снижению степени его очистки от сероводорода на установках сероочистки и несоответствию требованиям, предъявляемым к качеству подготовки газа. Для сохранения режимных параметров работы УСО на отдувку в десорбционную колонну подается умеренное количество газа. Нейтрализация остаточного сероводорода в нефти осуществляется дорогостоящими нейтрализаторами монометанолэтаноламином и/или диметанолэтаноламином, что приводит к ухудшению качества товарной нефти вследствие возможного образования в ней нестабильных серосодержащих соединений. При переработке нефти такого качества под действием высоких температур может происходить их разложение с образованием серы и сероводорода, что приводит к ускоренной коррозии оборудования.

Техническими задачами предлагаемого способа являются повышение качества товарной нефти за счет более эффективного удаления сероводорода с газом и степени очистки газа от сероводорода в результате уменьшения расхода газа, подаваемого на установку сероочистки, снижение затрат, связанных с очисткой нефти от сероводорода.

Поставленные технические задачи решаются описываемым способом подготовки сероводородсодержащей нефти, включающим ее многоступенчатую сепарацию и последующую отдувку углеводородным газом, не содержащим сероводорода, в десорбционной колонне при температуре 40-70°C.

Новым является то, что на отдувку в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода в нее сероводородсодержащей нефти и газа, не содержащего сероводорода, дополнительно подают сероводородсодержащий газ в объеме 0,5-12 м³/т с мольной долей сероводорода не более 1,6%.

Сущность предложения заключается в следующем.

Отдувку сероводорода из нефти осуществляют путем подачи в нижнюю часть колонны газа, не содержащего сероводорода, а в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода в нее сероводородсодержащей нефти и газа, не содержащего сероводорода, сероводородсодержащего газа преимущественно первой ступени сепарации нефти с мольной долей сероводорода ниже равновесной его концентрации в нефти. Целесообразность подачи в указанную зону десорбционной колонны сероводородсодержащего газа с невысокой концентрацией сероводорода обусловлена тем, что при стекании нефти с верхней части десорбционной колонны в нижнюю ее часть сначала осуществляется частичная отдувка сероводорода из нефти сероводородсодержащим газом. Последующая очистка нефти от сероводорода до требуемой кондиции осуществляется газом, не содержащим сероводорода. При этом в десорбционную колонну подается меньшее количество газа, не содержащего сероводорода, за счет частичной его отдувки из нефти сероводородсодержащим газом по сравнению с известными способами отдувки.

Отдувку сероводорода из нефти проводят при температуре 40-70°C, характерной для эффективной подготовки нефти на установках подготовки высокосернистой нефти (УПВСН), и абсолютном давлении в десорбционной колонне 0,1-0,2 МПа. Проводить отдувку нефти при температуре ниже 40°C в большинстве случаев нецелесообразно вследствие необходимости подачи в десорбционную колонну значительного количества газа. Отдувка при температуре выше 70°C ограничивается значительным уносом ценных бензиновых фракций с газом отдувки, что приводит к снижению выхода товарной нефти. При этом нагревать нефть до более высокой температуры, характерной эффективному проведению процессов глубокого обезвоживания и обессоливания нефти, только для отдувки сероводорода из нее нецелесообразно. Отдувка нефти при абсолютном давлении ниже 0,1 МПа приводит к дополнительным затратам на создание вакуума и использованию оборудования, работающего под давлением ниже атмосферного, выше 0,2 МПа - к необходимости подачи на отдувку значительного количества газа для доведения массовой доли сероводорода до нормативных значений.

На отдувку сероводорода из нефти подают сероводородсодержащий газ в объеме 0,5-12 м³/т нефти. Подача этого газа в объеме менее 0,5 м³/т нецелесообразна вследствие низкой эффективности отдувки сероводорода из нефти, подача в объеме более 12 м³/т приводит к значительному снижению выхода нефти.

Реализация данного способа позволяет снизить массовую долю сероводорода в нефти до 20-100 млн^-1, расходы газа, не содержащего сероводорода, в десорбционную колонну, и сероводородсодержащего газа на УСО, за счет этого повысить качество очистки газа от сероводорода на УСО, снизить затраты, связанные с очисткой нефти.

Предлагаемый способ подготовки сероводородсодержащей нефти представлен на чертеже, где показана схема, включающая трубопровод 1 сырой нефти, сепаратор 2 первой ступени сепарации, газопровод 3 высокого давления, установку сероочистки 4, сепаратор 5 второй ступени сепарации, установку 6 обезвоживания и обессоливания нефти (УОН), десорбционную колонну 7, газопровод 8 подачи очищенного газа в десорбционную колонну, газопровод 9 подачи сероводородсодержащего газа в десорбционную колонну, сепаратор 10, нефтепровод 11 откачки товарной нефти.

Способ подготовки сероводородсодержащей нефти осуществляется следующим образом.

Сырую сероводородсодержащую нефть по трубопроводу 1 подают в сепаратор 2 первой ступени сепарации, из которого газ по газопроводу 3 высокого давления направляется на установку сероочистки 4, нефть - в сепаратор 5 второй ступени сепарации. После сепарации нефть поступает на установку 6 обезвоживания и обессоливания нефти, в которой осуществляются нагрев водонефтяной эмульсии, обезвоживание и обессоливание нефти. После УОН сероводородсодержащая нефть поступает в верхнюю часть десорбционной колонны 7. На отдувку сероводорода из нефти по газопроводу 8 подается очищенный газ после УСО, по газопроводу 9 - сероводородсодержащий газ преимущественно с первой ступени сепарации нефти. Процесс отдувки осуществляется при температуре 40-70°C и абсолютном давлении в десорбционной колонне 0,1-0,2 МПа. Очищенная от сероводорода товарная нефть с нижней части десорбционной колонны поступает в сепаратор 10, откуда по нефтепроводу 11 откачивается в систему магистральных нефтепроводов. Газ с десорбционной колонны 7 и сепаратора 10 охлаждается в охладителе и поступает в газосепаратор (не показаны) для отделения конденсата и его возврата в начало УПВСН. Предлагаемый способ очистки нефти полностью исключает использование дорогостоящих нейтрализаторов сероводорода.

Предлагаемый способ апробирован в лабораторных условиях и представлен следующими примерами.

Опыты №1-12 и №33-36 по отдувке сероводорода из нефти выполняют согласно аналогам предлагаемого способа. Сероводородсодержащую нефть с массовой долей сероводорода 620 млн^-1, нагретую до температуры 40, 50, 60 и 70°C, загружают в термостатированную модель десорбционной колонны после предварительной ее продувки в течение 15 мин углеводородным газом, не содержащим сероводорода. Продувка газом необходима для удаления воздуха из модели десорбционной колонны и предотвращения окисления сероводорода кислородом воздуха. Процесс отдувки нефти проводится при абсолютном давлении в модели колонны, равном 0,14 МПа. В модель десорбционной колонны подается углеводородный газ, не содержащий сероводорода (опыты №1-4 и №33-36), в другом случае - газ с мольной его долей, равной 0,8% (опыты №5-12). Массовую долю сероводорода в нефти периодически определяют путем отбора проб нефти с нижней части модели десорбционной колонны. Сероводородсодержащий газ, выделившийся в процессе отдувки нефти, пропускают через две последовательно расположенные склянки Дрекселя с раствором ацетата кадмия для поглощения сероводорода из газа. Для замера объема газа отдувки используют газовый счетчик. Исследования процесса отдувки проводят с нефтью, отобранной на УПВСН нефтегазодобывающего управления (НГДУ) «Ямашнефть», плотность и динамическая вязкость которой составляют 895 кг/т и 46 мПа·с соответственно.

Данные и результаты исследований приведены в таблице.

Опыты №13-32 и №37-48 выполняют согласно предлагаемому способу, аналогично опытам №1-4 и №33-36. Отличием является то, что в зону модели десорбционной колонны, расположенную между точками ввода нефти и бессероводородного газа, в опытах №13-28 и №37-48 подают газ с мольной долей сероводорода, равной 0,8 и 1,0%, а в опытах №29-32 с мольной долей сероводорода, равной 1,6%.

Данные, представленные в таблице, показывают, что при дополнительной подаче в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода в нее сероводородсодержащей нефти и газа, не содержащего сероводорода, сероводородсодержащего газа снижаются расходы десорбирующего газа, не содержащего сероводорода, и сероводородсодержащего газа, поступающего на УСО, по сравнению с отдувкой только бессероводородным газом. Так, для снижения массовой доли сероводорода в нефти до 100 млн^-1 проведение отдувки по предлагаемому способу при температуре 40°C и абсолютном давлении в колонне 0,14 МПа (опыт №17) по сравнению с отдувкой при этих же параметрах только бессероводородным газом (опыт №1) позволяет снизить расходы десорбирующего газа, не содержащего сероводорода, и сероводородсодержащего газа на УСО от 7,0 до 4,1 м³/т и от 7,4 до 5,1 м³/т соответственно (в случае отдувки бессероводородным газом с получением объемов газа отдувки на уровне, равном 5,1 м³/т, массовая доля сероводорода в нефти превышает 100 млн^-1, что приводит к необходимости дозирования нейтрализатора сероводорода).

При отдувке только бессероводородным газом (опыт №5) массовая доля сероводорода в товарной нефти после отдувки составляет 208 млн^-1 по предлагаемому способу (опыт №17) - 95 млн^-1. В этом случае дальнейшее снижение массовой доли сероводорода в нефти от 208 до 100 или 20 млн^-1 возможно только путем дозирования монометанолэтаноламина и/или диметанолэтаноламина, что приводит к ухудшению качества товарной нефти вследствие возможного образования в нефти термически нестабильных серосодержащих соединений.

В предлагаемом способе при снижении массовой доли сероводорода в нефти до 100 млн^-1 предпочтительно на отдувку нефти в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода нефти и бессероводородного газа, подавать газ с мольной долей сероводорода не более 1,6%, до 20 млн^-1 - не более 0,8%. Отдувка нефти газом с более высокой мольной долей сероводорода при прочих равных условиях в целом не приводит к снижению расхода газа отдувки на УСО по сравнению с отдувкой бессероводородным газом.

Предлагаемый способ позволяет осуществлять подготовку сероводородсодержащей нефти до требований ГОСТ Р 51858-2002 и по сравнению с известными имеет следующие преимущества:

- повышается качество товарной нефти за счет исключения возможного образования термически нестабильных серосодержащих соединений в нефти в результате увеличения эффективности удаления сероводорода из нефти отдувкой в десорбционной колонне;

- повышается степень очистки газа от сероводорода на УСО за счет снижения расхода сероводородсодержащего газа;

- снижается расход десорбирующего газа;

- снижаются затраты на очистку нефти от сероводорода.

Предлагаемый способ подготовки сероводородсодержащей нефти технологичен и прост в исполнении, легко реализуем на действующих объектах подготовки сероводородсодержащей нефти и позволяет получать нефть в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51858-2002 при минимальных затратах.

Изобретение может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при подготовке сероводородсодержащей нефти. Способ включает многоступенчатую сепарацию и последующую отдувку углеводородным газом, не содержащим сероводорода. Дополнительно в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода в нее сероводородсодержащей нефти и газа, не содержащего сероводорода, подают сероводородсодержащий газ в объеме 0,5-12 м³/т с мольной долей сероводорода не более 1,6%. Технический результат: повышение качества товарной нефти за счет исключения возможного образования термически нестабильных серосодержащих соединений в нефти в результате увеличения эффективности удаления сероводорода из нефти отдувкой в десорбционной колонне, степени очистки газа от сероводорода за счет снижения расхода сероводородсодержащего газа, подаваемого на нее, снижение расхода десорбирующего газа и затрат на очистку нефти от сероводорода. 1 табл., 1 ил.

Способ подготовки сероводородсодержащей нефти, включающий ее многоступенчатую сепарацию и последующую отдувку углеводородным газом, не содержащим сероводорода, в десорбционной колонне при температуре 40-70°C, отличающийся тем, что на отдувку в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода в нее сероводородсодержащей нефти и газа, не содержащего сероводорода, дополнительно подают сероводородсодержащий газ в объеме 0,5-12 м³/т с мольной долей сероводорода не более 1,6%.