СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТИ ОТ ГЕТЕРОАТОМНЫХ КОМПОНЕНТОВ Российский патент 2022 года по МПК C10G25/00 C10G29/16 B01J19/10 B01J20/06 

Изобретение относится к области очистки нефтей и нефтепродуктов, от серо-, азот- и кислородсодержащих соединений путем контактирования с неорганическим сорбентом и обработки ультразвуком, и может быть использовано в подготовке нефти к транспортировке и/или в цикле подготовки сырой нефти к переработке или очистке нефтепродуктов перед использованием.

Известен способ очистки нефти и нефтепродуктов от соединений серы [RU 2394874 C1, МПК (2006.01) C10G 29/04, C10G 32/02, опубл. 20.07.2010] путем контактирования с осажденной медью на железной загрузке, отделения загрузки и последующего растворения выделенных соединений серы в растворителе и регенерации активности медного компонента загрузки и растворителя. Очистку производят в противотоке потока нефти или нефтепродуктов, подаваемого «снизу-вверх», и потока железной загрузки с осажденной медью, подаваемого «сверху-вниз». Образующуюся динамическую гетерогенную систему «жидкость-твердое» обрабатывают ультразвуком с частотой 10-25 кГц и мощностью 1-3 кВт. Массовое количество меди в загрузке к массовому количеству общей серы в нефти или нефтепродуктах варьируют в пределах: Cu_{в загрузке} : S_общая: (1,5-2,0):1,0.

Способ является многостадийным, требует использование значительного количества оборудования и/или специальной установки. Его применение для очистки нефти и нефтепродуктов ограничивается составом удаляемых соединений, а именно, только соединениями серы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ очистки нефти от гетероатомных компонентов [RU 2669803 C1, МПК (2006.01) C10G 25/00, С10G 29/16, С10G 31/00, B01J 19/10 B01J 20/06, опубл. 16.10.2018], который включает использование сорбента в виде смеси порошков оксидов: NiO:CuO:CoO:CaO в соотношении 1,0:2,0:1,0:(0,5-0,7) массовых частей. Cорбент перемешивают с нефтью в соотношении 1:5 при атмосферном давлении. Полученную смесь сорбента с нефтью подвергают воздействию ультразвука с частотой 22 кГц и интенсивностью 0,15 Вт/м² при времени обработки не более 10 мин, затем фильтруют. Остатки нефти с сорбента смывают смесью растворителей гексан-бензол-этанол, с последующей его отгонкой при атмосферном давлении. Обработанную нефть направляют на переработку. Использованный сорбент промывают смесью растворителей бензол-диметилкетон для удаления сорбированных гетероатомных соединений.

Использование сорбента такого состава позволяет уменьшить содержание гетероатомных компонентов в нефти на 5,28-5,34%. За счет уменьшения содержания гетероатомных компонентов происходит снижение кинематической вязкости нефти с 85 мм²/с до 50 мм²/с.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание способа очистки нефти от гетероатомных компонентов, позволяющего уменьшить содержание гетероатомных компонентов и снизить вязкость нефти в большей степени, в чем в прототипе.

Предложенный способ очистки нефти от гетероатомных компонентов, также как в прототипе, включает использование сорбента в виде смеси порошков оксидов: NiO:CuO:CoO в соотношении 1,0:2,0:1,0 массовых частей, которую перемешивают с нефтью в соотношении 1:5 при атмосферном давлении. Полученную смесь сорбента с нефтью подвергают воздействию ультразвука с частотой 22 кГц и интенсивностью 0,15 Вт/м² при времени обработки не более 10 мин, затем фильтруют. Остатки нефти с сорбента смывают смесью растворителей гексан-бензол-этанол, с последующей его отгонкой при атмосферном давлении. Обработанную нефть направляют на переработку.

Согласно изобретению в качестве сорбента используют смесь порошков оксидов: NiO:CuO:CoO:Li₂O в соотношении 1,0:2,0:1,0:(0,5-0,7) массовых частей.

Использованный сорбент промывают смесью растворителей бензол-диметилкетон для удаления сорбированных гетероатомных компонентов.

Использование сорбента предложенного состава позволяет уменьшить содержание в нефти гетероатомных компонентов на 8,58-9,1%. Кроме того, за счет уменьшения содержания гетероатомных компонентов происходит снижение кинематической вязкости нефти с 85 мм²/с до 31,00 мм²/с.

В таблице 1 представлены результаты очистки нефти от гетероатомных компонентов.

На фиг. 1 представлена термограмма используемого в способе сорбента до обработки нефтью, где кривая 1 отражает динамику изменения веса при нагревании, кривая 2 - разность температур между образцом и эталоном прибора (α-Al₂O₃), кривая 3 - тепловой поток при нагревании.

На фиг. 2 показана термограмма используемого в способе сорбента после обработки нефтью, где кривая 1 отражает изменение веса образца при нагревании, кривая 2 - разность температур между образцом и эталоном прибора (α-Al₂O₃), кривая 3 - тепловой поток при нагревании.

Пример.

Использовали готовые микронные порошки оксидов металлов NiO, CuO, CoO, Li₂O, полученные термическим разложением оксалатов в предельных углеводородах [RU 2468892 C1, опубл. 10.12.2012], которые смешали в пропорции 1,0:2,0:1,0:(0,5-0,7) массовых частей (таблица 1).

Образцы сорбента смешивали со сборной товарной нефтью в соотношении 1:5 (по массе) механическим путем и подвергали воздействию ультразвука с частотой 22 кГц и интенсивностью 0,15 Вт/м² в ультразвуковой ванне ПСБ-4035-05 в течение времени не более 10 минут. После этого смесь отфильтровали с помощью бумажного фильтра. Обработанный сорбент после фильтрования промыли смесью растворителей гексан-бензол-этанол в соотношении 1:2:4 (по объему), отделив нефть. Затем для удаления гетероатомных соединений, сорбированных на сорбенте, промыли смесью растворителей бензол-диметилкетон в соотношении 1:2 (по объему).

После обработки сорбентом и фильтрования определяли содержание в нефти гетероатомных компонентов и ее вязкость.

Элементный состав нефти определяли с использованием CHNS-анализатора «Vario EL Cube». Идентификацию гетероатомных соединений проводили с использованием ИК- и ЯМР ¹Н - спектроскопии и хроматомасс-спектрометрии. ИК-спектры регистрировали c помощью FT-IR спектрометра «Nicolet 5700» в диапазоне 4000-400 см ^-1. Спектры ЯМР ¹Н получали с использованием ЯМР-Фурье спектрометра «AVANCE AV 300» фирмы Bruker при 300 МГц в растворах CDC1₃. Хроматомасс-спектрометрический анализ осуществляли с использованием магнитного хроматомасс-спектрометра DFS фирмы «Thermo Scientific» (Германия). Кинематическую вязкость нефти определяли вискозиметром Штабингера при 20°С.

Для количественной оценки работы сорбента часть сорбента до смешения с нефтью и после фильтрования нефти с адсорбированными веществами подвергали дифференциальному термическому анализу, который проводили с использованием термоанализатора SDT Q600.

Гетероатомные соединения в исследуемой нефти представлены сложной смесью ароматических гетероциклических компонентов. В составе сернистых соединений идентифицированы бензо-, дибензо- и нафтобензотиофены и их алкилпроизводные, среди которых преобладают дибензотиофеновые структуры. Среди азотистых соединений установлено присутствие карбазола и его алкилгомологов, алкилпроизводных пиридина, хинолина и тиофенохинолина.

Исходное содержание в нефти серосодержащих соединений составляло 1,42 мас. %, азотистых - 0,34 мас. %, кислородных - 2,30 мас. %. После обработки сорбентом содержание в нефти сернистых соединений составило 0,71 мас. % (уменьшилось на 50,70%), азотистых - 0,17 мас. % (уменьшилось на 50,00%), кислородных - 1,84 мас. % (уменьшилось на 20,00%). После обработки сорбентом вязкость нефти снизилась в 2,7 раза (с 85 мм²/с до 31,00 мм²/с).

Результаты дифференциального термического анализа, полученные для образцов сорбента до и после смешивания с нефтью, представлены на фиг. 1 и фиг. 2 соответственно. Из фиг. 2 видно, что после 600°С вес уменьшился на 9,1%, то есть сорбция на сорбенте прошла более эффективно (в 9,4 раза) в сравнении с образцом сорбента до сорбции (фиг. 1).

Снижение вязкости нефти в 2,7 раза приводит к повышению производительности при транспортировке нефти по трубопроводу. Кроме того, при реализации изобретения нарабатывается товарная продукция - органические гетероатомные соединения. Концентрат гетероатомных соединений, удаленных с поверхности сорбента, может быть использован в качестве коммерческого продукта для применения в технологиях тонкого органического синтеза.

Таблица 1

№ п/п Состав сорбента NiO:CuO:CoO, массовых частей Содержание Li₂O, массовых частей Содержание адсорбирован. гетероатомных соединений, % Вязкость нефти, мм²/с 1 1,0:2,0:1,0 0,5 8,58 32,40 2 1,0:2,0:1,0 0,6 8,78 31,5 3 1,0:2,0:1,0 0,7 9,1 31,00

Изобретение относится к области очистки нефти. Описан способ очистки нефти от гетероатомных компонентов, включающий использование сорбента в виде смеси порошков оксидов NiO:CuO:CoO:Li₂O в соотношении 1,0:2,0:1,0:(0,5-0,7) массовых частей, которую перемешивают с нефтью в массовом соотношении 1:5 при атмосферном давлении, полученную смесь сорбента с нефтью подвергают воздействию ультразвука интенсивностью 0,15 Вт/м² с частотой 22 кГц при времени обработки не более 10 мин, затем фильтруют, остатки нефти с сорбента смывают смесью растворителей гексан-бензол-этанол, с последующей его отгонкой при атмосферном давлении, обработанную нефть направляют на переработку. Технический результат - уменьшение содержания в нефти гетероатомных компонентов на 8,58-9,1%, снижение кинематической вязкости нефти. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 1 пр.

1. Способ очистки нефти от гетероатомных компонентов, включающий использование сорбента в виде смеси порошков оксидов NiO:CuO:CoO в соотношении 1,0:2,0:1,0 массовых частей, которую перемешивают с нефтью в массовом соотношении 1:5 при атмосферном давлении, полученную смесь сорбента с нефтью подвергают воздействию ультразвука интенсивностью 0,15 Вт/м² с частотой 22 кГц при времени обработки не более 10 мин, затем фильтруют, остатки нефти с сорбента смывают смесью растворителей гексан-бензол-этанол, с последующей его отгонкой при атмосферном давлении, обработанную нефть направляют на переработку, отличающийся тем, что используют сорбент в виде смеси порошков оксидов NiO:CuO:CoO:Li₂O в соотношении 1,0:2,0:1,0:(0,5-0,7) массовых частей.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что использованный сорбент промывают смесью растворителей бензол-диметилкетон для удаления сорбированных гетероатомных соединений.