Способ очистки сероводородсодержащей нефти Российский патент 2024 года по МПК C10G27/06 C10G19/02 

Изобретение относится к способам очистки сероводородсодержащей нефти и может быть использовано в газо-нефтедобывающей промышленности при промысловой подготовке продукции скважин, а также на удаленных системах сбора нефти и газа и их последующей транспортировки.

Известен способ очистки нефти на установке очистки нефти (патент RU № 45293, МПК B01D 19/00, опубл 10.05.2005), предназначенной для подготовки высокосернистой нефти, где используется химический реагент для нейтрализации растворенного в нефти сероводорода. Для снижения массовой доли сероводорода в нефти дозируют химический реагент.

Недостатком способа является образование продуктов взаимодействия реагента с сероводородом, оказывающих негативное влияние при его транспортировке и переработке нефти. Использование известного способа сопровождается высокими эксплуатационными затратами из-за необходимости дозирования химического реагента в больших объемах для доведения качества товарной нефти до требований ГОСТ Р 51858-2002 «Нефть. Общие технические условия».

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки тяжелой нефти от сероводорода (патент RU № 2272065, МПК С10G 27/04, опубл. 20.03.2006), в котором процесс проводят путём окисления сероводорода кислородом воздуха, растворенного в нефти под давлением до 2,5 МПа, температуре 20-70°С в присутствии катализаторного раствора производных фталоцианина кобальта в 20-30%-ном водном растворе аммиака, при этом отработанный воздух отделяют от очищенной нефти в две ступени: в первом сепараторе давление снижают до 0,2-0,6 МПа, во втором – до 0,1-0,15 МПа.

Недостатком способа является снижение выхода товарной нефти вследствие необходимости удаления азота, привнесенного в нефть с воздухом, вместе с легкими углеводородами на ступенях сепарации после проведения очистки нефти, что приводит к убыли её массы. Реализация данного способа характеризуется сложностью аппаратурного оформления и, как следствие, высокими капитальными затратами – необходимо использовать реактор колонного типа, сепараторы высокого и низкого давления.

Техническими задачами являются увеличение выхода товарной нефти, снижение эксплуатационных затрат и капитальных вложений, связанных с необходимостью использования реактора окисления, сепараторов высокого и низкого давления.

Поставленные технические задачи решаются способом очистки сероводородсодержащей нефти путем окисления сероводорода в присутствии катализаторного раствора производных фталоцианина кобальта в 20-30%-ном водном растворе аммиака при температуре 20-70°С и избыточном давлении.

Новым является то, что в качестве окислителя сероводорода используют кислородно-воздушную смесь с концентрацией кислорода не ниже 62% об., при этом кислородно-воздушную смесь подают в поток сероводородсодержащей нефти как минимум двумя порциями по длине трубопровода.

На фигуре представлена технологическая установка предлагаемого способа очистки сероводородсодержащей нефти.

Схема включает подающий трубопровод 1 сероводородсодержащей нефти, товарный насос 2, статический смеситель 3, трубопровод 4 отвода товарной нефти, дозировочный насос 5, емкость каталитической композиции 6, насос 7, емкость 8, погружной насос 9, подземная емкость 10, установка производства кислорода 11, расходомеры 12.

Способ очистки сероводородсодержащей нефти осуществляют путем окисления сероводорода в присутствии катализаторного раствора производных фталоцианина кобальта в 20-30%-ном водном растворе аммиака при температуре 20-70°С и избыточном давлении. В качестве окислителя сероводорода используют кислородно-воздушную смесь с концентрацией кислорода не ниже 62% об., при этом кислородно-воздушную смесь подают в поток сероводородсодержащей нефти как минимум двумя порциями по длине трубопровода.

Подача кислородно-воздушной смеси с концентрацией кислорода не ниже 62% об. исключает привнесение в систему большого объема балластного газа – азота. При использовании воздуха для удаления азота применяются сепараторы в несколько ступеней. В свою очередь, при сепарации азот увлекает с собой летучие углеводородные компоненты, что приводит к убыли массы нефти. Предлагаемый способ обеспечивает использование кислорода повышенной или высокой чистоты, исключающего приведенные проблемы, т.к. он расходуется на реакцию с сероводородом без образования газообразных продуктов, а возможный избыток остаётся растворённым в нефти. Кислород может быть получен непосредственно на промысловых объектах, в частности, на установке с использованием процесса короткоцикловой адсорбции или приобретен у поставщиков и/или храниться на объекте в сжатом газообразном или сжиженном виде. Расход кислорода устанавливают в зависимости от массовой доли сероводорода, содержащегося в нефти, и требуемого остаточного его содержания в стехиометрическом соотношении или большем, чем необходимо по реакциям нейтрализации данного компонента.

Способ очистки сероводородсодержащей нефти осуществляется следующим образом.

В подающий трубопровод 1 сероводородсодержащей нефти с помощью дозировочного насоса 5 подают катализаторный раствор производного фталоцианина кобальта в 20-30%-ном водном растворе аммиака. 20-30%-ный водный раствор аммиака из автоцистерн наливают в подземную емкость 10, откуда с помощью погружного насоса 9 раствор поступает в емкость каталитической композиции 6, куда также поступает катализатор - производное фталоцианина кобальта из емкости 8 с помощью насоса 7. Далее полученная смесь проходит через товарный насос 2, на выкид которого поступает кислородно-воздушная смесь с концентрацией кислорода не ниже 62% об. и, пройдя через статический смеситель 3 и трубопровод 4 отвода товарной нефти, направляется на транспортировку. По мере движения происходит необратимая реакция между кислородом и сероводородом с получением элементной серы. Кислородно-воздушную смесь получают на установке производства кислорода 11, откуда через расходомеры 12 ее дозируют в поток нефти как минимум двумя порциями по длине трубопровода. Расстояние между участками дозирования кислородно-воздушной смеси с концентрацией кислорода не ниже 62% об. определяют в зависимости от расхода нефти и концентрации в ней сероводорода.

Для исключения возникновения взрывопожароопасной ситуации необходимо избегать образования больших объемов газовой фазы, состоящей из кислорода с парами нефти. Для этого нужно подавать кислород в нефтепровод с малым расходом на нескольких участках. В этом случае точек подачи должно быть не менее 2 в зависимости от концентрации сероводорода и объема подаваемой кислородно-воздушной смеси и их нужно размещать по нефтепроводу на предпочтительно равноудаленных друг от друга участках для того, чтобы основная часть кислорода успевала раствориться в нефти, а не объединяться в большие пузыри.

Предлагаемый способ апробирован в лабораторных условиях и иллюстрируется следующими примерами.

Примеры 1-5 (примеры по наиболее близкому аналогу). Сероводородсодержащую нефть, отобранную после ступени обессоливания, загружают в модель реактора окисления сероводорода, предварительно определив массовую долю сероводорода. В нефть микрошприцем дозируют необходимое количество катализаторного раствора производных фталоцианина кобальта в 20-30%-ном водном растворе аммиака. В реакторе создают давление 1,1 МПа, помещают в баню-шейкер и термостатируют при 20-70°С. Далее в реактор подают воздух расходом 22,4 дм³ по кислороду на 1 моль H₂S. По истечению 30 мин отбирают пробу и определяют остаточную массовую долю сероводорода. Затем абсолютное давление в реакторе последовательно снижают до 0,5 МПа и 0,1 МПа, при этом фиксируется расход выделившегося газа. Определяется компонентный состав и плотность газа и рассчитывается массовый выход нефти.

Условия и результаты опыта приведены в таблице.

Примеры 6-11. В сероводородсодержащей нефти, отобранной после ступени обессоливания, определяют исходную массовую долю сероводорода и далее загружают в модель трубопровода. В нефть микрошприцем дозируют необходимое количество катализаторного раствора производных фталоцианина кобальта в 20-30%-ном водном растворе аммиака. Создают давление 1,1 МПа, помещают в баню-шейкер и термостатируют при 20-70°С. Далее в модель трубопровода подают двумя порциями кислородно-воздушную смесь с расходом 22,4 дм³ по кислороду на 1 моль H₂S. По истечению 30 мин отбирают пробу и определяют остаточную массовую долю сероводорода. Затем давление в модели трубопровода последовательно снижают до 0,5 МПа и 0,1 МПа (абс.), при этом фиксируется расход выделившегося газа (при наличии). Определяется компонентный состав и плотность газа и рассчитывается массовый выход нефти.

Примеры 12-14. Примеры 12-14 осуществляли аналогично примерам 6-11, только количество порций кислородно-воздушной смеси изменялось от 3-х до 4-х.

Данные, представленные в таблице, показывают, что после проведения очистки сероводородсодержащей нефти значение массовой доли сероводорода в нефти соответствуют требованиям ГОСТ Р 51858-2002. При этом проведение очистки нефти по предлагаемому способу позволяет увеличить количество товарной нефти по сравнению со способом очистки тяжелой нефти от сероводорода по наиболее близкому аналогу, а также снизить эксплуатационные затраты и капитальные вложения, связанные с необходимостью использования реактора окисления, сепараторов высокого и низкого давления.

Изобретение относится к способу очистки сероводородсодержащей нефти и может быть использовано в газо-нефтедобывающей промышленности. Способ очистки сероводородсодержащей нефти включает окисление сероводорода в присутствии катализаторного раствора производных фталоцианина кобальта в 20-30%-ном водном растворе аммиака при температуре 20-70°С и избыточном давлении. В качестве окислителя сероводорода используют кислородно-воздушную смесь с концентрацией кислорода не ниже 62% об. Кислородно-воздушную смесь подают в поток сероводородсодержащей нефти как минимум двумя порциями по длине трубопровода. Изобретение позволяет увеличить выход товарной нефти. 1 ил., 1 табл., 14 пр.

Способ очистки сероводородсодержащей нефти путем окисления сероводорода в присутствии катализаторного раствора производных фталоцианина кобальта в 20-30%-ном водном растворе аммиака при температуре 20-70°С и избыточном давлении, отличающийся тем, что в качестве окислителя сероводорода используют кислородно-воздушную смесь с концентрацией кислорода не ниже 62% об., при этом кислородно-воздушную смесь подают в поток сероводородсодержащей нефти как минимум двумя порциями по длине трубопровода.