Способ очистки нефти от сероводорода Российский патент 2024 года по МПК B01D19/00 B01J10/00 C10G29/02 B01J19/24 

Изобретение относится к способам дегазации жидкостей в нефтяной промышленности, в частности к промысловой подготовке и очистке нефти от сероводорода перед транспортировкой или использованием на собственные нужды, и может применяться как в начальный период разработки месторождений, так и на более поздних стадиях добычи.

Из уровня техники известен способ очистки нефти от сероводорода путем газовой десорбции (RU2733943C1, МПК B01D 19/00, опубл. 08.10.2020). Способ заключается в отдувке нефти в газовом потоке, при этом сернистую нефть подают в колонну очистки сернистой нефти отдувкой, куда диспергируют предварительно очищенный от сероводорода в аппарате для проведения физико-химических процессов попутный нефтяной газ, затем очищенную нефть отводят для последующей откачки по трубопроводу, а загрязненный в ходе отдувки нефти сероводородом попутный нефтяной газ возвращают на очистку в аппарат для проведения физико-химических процессов для обеспечения замкнутого цикла очистки нефти от сероводорода одним объемом попутного нефтяного газа.

Недостатком данного способа подготовки нефти является необходимость последующей очистки попутного нефтяного газа (далее – ПНГ) от сероводорода при взаимодействии с реагентом, однако при повышенном содержании сероводорода в ПНГ данный метод неэффективен, так как требует применения таких хемосорбционных методов очистки ПНГ, как аминовая, хелатная очистка и другие, что является сложным и громоздким методом в аппаратурной реализации.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признан способ удаления сероводорода из нефти, в котором процесс осуществляется путем отдувки углеводородным газом, не содержащим сероводород. Способ предусматривает подогрев нефти, а технологический процесс осуществляют в десорбере барботажного типа (Городнов В.П., Каспарьянц К.С., Петров А.А. Очистка нефти от сероводорода. Нефтепромысловое дело, 1972. – №7. – С. 32-34).

Недостатком известного способа является обязательный подогрев нефти до 25°С, а также необходимость использования значительных объемов чистого газа в соотношении, ориентировочно, 50:1, что приводит к необходимости вовлечения дополнительных ресурсов и снижает экономическую целесообразность реализации способа.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение снижения содержания сероводорода в готовой продукции.

Указанная задача решена тем, что способ очистки нефти от сероводорода включает в себя подачу нефти из технологического резервуара в колонну отдувки, состоящую из каплеотбойной, массообменной и кубовой секций, при этом в каплеотбойной секции расположен каплеотбойник, а в массообменной секции установлены наклонные тарелки с переливными устройствами. При этом нефть подают в среднюю часть каплеотбойной секции колонны отдувки, на газокомпрессорной станции вырабатывают азот и подают его в нижнюю часть массообменной секции колонны отдувки навстречу потоку нефти, осуществляя противоточное движение фаз и перетекание нефти с тарелки на тарелку по переливным устройствам тарелок. Газовую смесь, получаемую при очистке нефти, отгоняют из верхней части каплеотбойной секции колонны отдувки и направляют ее в теплогенерирующее устройство, а нефть из нижней части кубовой секции колонны отдувки перекачивают в буферную емкость для стабилизации и равномерной подачи в смеситель, куда осуществляют подачу реагента-нейтрализатора сероводорода, с последующей транспортировкой нефти в товарный парк.

Подачу нефти из технологического резервуара в среднюю часть каплеотбойной секции колонны отдувки, подачу азота в нижнюю часть массообменной секции колонны отдувки, перекачивание нефти в буферную емкость и транспортировку нефти в товарный парк осуществляют с помощью насосов.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков способа, является снижение сероводорода в нефти без применения химических реагентов, за счет применения в способе для очистки колонны отдувки и азота. Дополнительным техническим результатом является возможность сжигания получаемой при очистке нефти газовой смеси в теплогенерирующем устройстве с возможностью получения тепловой энергии.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема колонны отдувки, а на фиг. 2 показана схема осуществления способа.

Для осуществления изобретения используют колонну отдувки, содержащую металлический корпус 1, установленный на трех опорах 2, включающий в себя каплеотбойную (I) 3, массообменную (II) 4 и кубовую (III) 5 секции. В средней части каплеотбойной секции 3 колонны закреплен патрубок 6 для подачи нефти, в нижней части массообменной секции 4 колонны отдувки закреплен патрубок 7 для подачи инертного газа (азота), на нижнем торце колонны закреплен патрубок 8 для выдачи нефти, снабженный антизавихрителем, выполненным в виде двух горизонтальных пластин, соединенных вертикальными ребрами, а на верхнем торце корпуса 1 колонны закреплен патрубок 9 для вывода газовой смеси. Внутри корпуса 1 колонны в каплеотбойной 3 секции размещен каплеотбойник 10, выполненный из просечно-вытяжных металлических листов, расположенных в несколько рядов для предотвращения уноса капельной жидкости с выходящей газовой смесью, а в массообменной 4 секции установлены наклонные тарелки 11 с переливными устройствами в виде рассекателей 12, представляющих собой вертикальные ребра, при этом между корпусом колонны и тарелками установлены пеногасящие вставки 13, выполненные в виде просечно-вытяжных металлических листов, закрепленных на колонне и выполняющих функцию каплеотбойников для потока газа. Массообменная 4 и кубовая 5 секции, с наружной стороны корпуса, соединены трубкой 14 контроля уровня нефти с поплавковым уровнемером 15, а для поддержания температурного режима внутри кубовой 5 секции установлен трубопровод 16 спирального типа с патрубками 17 для транспортировки промежуточного теплоносителя, в качестве которого может использоваться вода.

Способ очистки нефти от сероводорода осуществляют следующим образом.

Предварительно подготовленную нефть с исходным содержанием сероводорода 347 ppm (496,69 мг/м³), соответствующую качественным показателям ГОСТ 51858 по классу типу и группе, из технологического резервуара горизонтального стального РГС №1 (18) насосом Н-1 (19) через патрубок 6 подают в колонну отдувки К-1.

Нефть поступает в среднюю часть каплеотбойной 3 секции колонны отдувки, далее последовательно распределяется по наклонным тарелкам 11 массообменной 4 секции и стекает в кубовую 5 секцию колонны отдувки. Инертный газ (азот) вырабатывают на газокомпрессорной (азотной) станции 20 и подают противотоком с удельным расходом от 2 до 3 м³ навстречу потоку нефти в нижнюю часть массообменной 4 секции колонны отдувки через патрубок 7, тем самым осуществляя противоточное движение фаз.

При перекрестном движении потока нефти и инертного газа (азота) последний проходит через слой нефти в виде распределенного потока, насыщает нефть газом, которые диффундирует на множество мелких пузырьков с образованием пены и последующим выносом сероводорода из нефти с газовой смесью из каплеотбойной 3 секции колонны отдувки.

Параметры инертного газа (азота), подаваемого в колонну, и компонентный состав газовой смеси на выходе из колонны, полученный при испытаниях, приведены ниже (таблица 1, таблица 2).

Таблица 1 – Параметры азота, подаваемого в колонну

Расход азота, м³/ч Давление на выходе из газокомпрессорной станции, кгс/см² Температура азота, °C Давление в колонне, кгс/см² 115 1 47 0,53

Таблица 2 – Компонентный состав газовой смеси на выходе из колонны

№ п/п Наименование показателя, единица измерения Нормативный документ на метод испытания Результат испытания 1 Молярная доля метана, % ГОСТ 31371.7 0,60 2 Молярная доля этана, % 3,20 3 Молярная доля пропана, % 15,3 4 Молярная доля изо-бутана, % 4,76 5 Молярная доля н-бутана, % 12,8 6 Молярная доля изо-пентана, % 4,00 7 Молярная доля н-пентана, % 3,63 8 Молярная доля гексанов, % 1,93 9 Молярная доля гептанов, % 0,483 10 Молярная доля октанов +в, % 0,088 11 Молярная доля диоксида углерода, % 0,089 12 Молярная доля азота, % 50,4 13 Молярная доля сероводорода, % ГОСТ 22387.2 2,72 14 Массовая концентрация меркаптановой серы, г/м³ 0,71

В массообменной 4 секции нефть перетекает с тарелки на тарелку по переливным устройствам в виде рассекателей 12, предусмотренных конструкцией тарелок 11, в результате эффективность процесса массообмена колонны достигается за счет увеличения поверхности контакта фаз. Нефть из нижней части кубовой 5 секции колонны через патрубок 8 насосом Н-2 (21) перекачивается в буферную емкость РГС №2 (22) для стабилизации и равномерной подачи в смеситель 23, куда осуществляется подача реагента-нейтрализатора сероводорода с помощью установки дозирования реагента 24, подключенной к смесителю 23, с последующей транспортировкой нефти насосом Н-3 (25) в товарный парк (резервуар вертикальный стальной) РВС (26).

Во все время осуществления технологического процесса очистки нефти оператор установки контролирует уровень нефти в колонне отдувки с помощью трубки 14 контроля уровня нефти с поплавковым уровнемером 15.

Газовая смесь, с преобладающим в своем составе инертным газом (азотом), из верхней части колонны проходит через каплеотбойную 3 секцию колонны отдувки и через патрубок 9 направляется в теплогенерирующее устройство ТГ (27), оснащенное горелочным устройством и теплообменным модулем (радиатором) с промежуточным теплоносителем, предназначенное для утилизации газовой смеси и выработки тепловой энергии; в качестве в качестве теплоносителя может использоваться вода. Циркуляцию промежуточного теплоносителя обеспечивает насос Н-4 (28), при этом теплоноситель обогревает кубовую 5 секцию колонны отдувки, обеспечивая интенсификацию процесса очистки нефти. При необходимости циркуляцию промежуточного теплоносителя можно переключить и направить на другое технологическое оборудование или процесс, где необходимо использование полученной тепловой энергии.

Таким образом, рассмотренный в настоящей заявке способ очистки сероводородсодержащей нефти, является промышленно применимым методом, обеспечивающим эффективную очистку нефти от сероводорода без применения на начальном этапе химического реагента-нейтрализатора сероводорода, получение тепловой энергии из газовой смеси на теплогенерирующем устройстве, которой можно обогревать как кубовую секцию колонны отдувки, так и иное оборудование или технологический процесс.

Изобретение относится к способам дегазации жидкостей в нефтяной промышленности. Изобретение касается способа очистки нефти от сероводорода, включающего в себя подачу нефти из технологического резервуара в колонну отдувки, состоящую из каплеотбойной, массообменной и кубовой секций, при этом в каплеотбойной секции расположен каплеотбойник, а в массообменной секции установлены наклонные тарелки с переливными устройствами. Нефть подают в среднюю часть каплеотбойной секции колонны отдувки, на газокомпрессорной станции вырабатывают азот и подают его в нижнюю часть массообменной секции колонны отдувки навстречу потоку нефти, осуществляя противоточное движение фаз и перетекание нефти с тарелки на тарелку по переливным устройствам тарелок. Газовую смесь, получаемую при очистке нефти, отгоняют из верхней части каплеотбойной секции колонны отдувки и направляют ее в теплогенерирующее устройство, а нефть из нижней части кубовой секции колонны отдувки перекачивают в буферную емкость для стабилизации и равномерной подачи в смеситель, куда осуществляют подачу реагента-нейтрализатора сероводорода с последующей транспортировкой нефти в товарный парк. Технической результат - снижение сероводорода в нефти без применения химических реагентов. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

1. Способ очистки нефти от сероводорода, включающий подачу нефти из технологического резервуара в колонну отдувки, состоящую из каплеотбойной, массообменной и кубовой секций, при этом в каплеотбойной секции расположен каплеотбойник, а в массообменной секции установлены наклонные тарелки с переливными устройствами, отличающийся тем, что нефть подают в среднюю часть каплеотбойной секции колонны отдувки, вырабатывают азот и подают его в нижнюю часть массообменной секции колонны отдувки навстречу потоку нефти, осуществляя противоточное движение фаз и перетекание нефти с тарелки на тарелку по переливным устройствам тарелок; газовую смесь, получаемую при очистке нефти, отгоняют из верхней части каплеотбойной секции колонны отдувки и направляют ее в теплогенерирующее устройство, а нефть из нижней части кубовой секции колонны отдувки перекачивают в буферную емкость для стабилизации и равномерной подачи в смеситель, куда осуществляют подачу реагента-нейтрализатора сероводорода, с последующей транспортировкой нефти в товарный парк.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что азот вырабатывают на газокомпрессорной станции.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу нефти из технологического резервуара в среднюю часть каплеотбойной секции колонны отдувки, подачу азота в нижнюю часть массообменной секции колонны отдувки, перекачивание нефти в буферную емкость и транспортировку нефти в товарный парк осуществляют с помощью насосов.