СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТИ ОТ СЕРОВОДОРОДА И ЛЕГКИХ МЕРКАПТАНОВ Российский патент 2024 года по МПК C10G27/06 C10G27/10 

Описание патента на изобретение RU2827730C1

Изобретение относится к способам окислительной очистки нефти и может быть использовано в газо-нефтедобывающей промышленности, в частности в условиях нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ), газоперерабатывающих заводов (ГПЗ), на промыслах, в условиях дожимных насосных станций (ДНС) и установок подготовки нефти (УПН).

Низкомолекулярные меркаптаны и сероводород легколетучи, высокотоксичны, обладают резким неприятным запахом и коррозионной активностью, что создает большие экологические проблемы при хранении и транспортировке углеводородного сырья. Согласно ГОСТ Р 51858-2002 в легких нефтях первого вида допускается содержание сероводорода не более 20 ppm, а меркаптанов С1–С2 не более 40 ppm.

Известен способ дезодорирующей очистки нефти и газоконденсата от сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов (патент РФ №2120464, опубл. 20.10.1998) путем их окисления кислородом воздуха в присутствии водно-щелочного раствора фталоцианинового катализатора, включающий непрерывный ввод в сырье расчетных количеств водно-щелочного раствора катализатора (25-45%-ный водный раствор щелочи и 0,15 - 0,25%-ный раствор фталоцианинового катализатора в очищенных от растворенного кислорода воде или 0,5-1,5%-ном водном растворе щелочи), затем в поток сырья вводят воздух, полученную смесь выдерживают в течение 5-180 мин при давлении 0,5-3,0 МПа и температуре 25-65°C, после этого часть реакционной смеси, содержащей очищенное сырье, растворенный отработанный воздух и эмульгированный водно-щелочной раствор катализатора, направляют на смешение с исходным сырьем, которое проводят при давлении 0,2-0,5 МПа.

Основными недостатками известного способа являются невозможность применения для очистки от высокого содержания сероводорода и меркаптанов тяжелых нефтей в связи с образованием трудноразделимой эмульсией нефти и водного раствора щелочи, а также большой удельный расход щелочи, безвозвратно расходуемой в реакции с сероводородом.

Известен способ подготовки сероводородсодержащей нефти по патенту РФ №2269566, опубл. 10.02.2006). Способ подготовки сероводородсодержащей нефти путем ступенчатой сепарации и отдувки углеводородсодержащим газом в концевой ступени сепарации с последующим окислением сероводорода и легких меркаптанов кислородом воздуха, растворенным в сырье под давлением до 2,5 МПа, в присутствии водно-щелочных или водно-аммиачных растворов фталоцианиновых катализаторов при температуре 20-70°С и далее сепарацией отработанного воздуха путем понижения давления, при этом в качестве углеводородсодержащего газа для отдувки используют отработанный воздух, содержащий 40-75% легких углеводородов (выбран в качестве наиболее близкого аналога).

Недостатком известного способа является высокое давление, необходимость применения для отдувки углеводородного газа, возможность допущения ошибок в процессе приготовления каталитической композиции непосредственно на установке очистки от сероводорода и меркаптанов, низкая скорость и эффективность процесса очистки ввиду протекания процесса в трубе и сепараторе. Кроме того, введение аммиачного раствора каталитической композиции до сырьевого насоса быстро выводит из рабочего состояния сальники центробежного сырьевого насоса и образуются утечки продуктов перекачки.

Технической задачей заявляемого изобретения является создание эффективной технологии очистки нефти от сероводорода и легких меркаптанов.

Технический результат – отказ от отдувки углеводородным газом, повышение эффективности очистки в одну стадию от высокого содержания сероводорода и меркаптанов, снижение удельного расхода каталитической композиции и воздуха, использование отработанного воздуха с унесенными углеводородами для генерации тепла.

Технический результат достигается тем, что способ очистки нефти от сероводорода и легких меркаптанов, включает окисление сероводорода и легких меркаптанов кислородом воздуха в присутствии водно-аммиачного раствора фталоцианинового катализатора при температуре 50-60°С и давлении 0,7±0,1 МПа с последующей сепарацией отработанного воздуха путем понижения давления, при этом осуществляют смешение предварительно подогретой до 50-60°С нефти и 20-30% водный раствор аммиака с растворенным в нем фталоцианиновым катализатором в количестве 0,05-5 мас.%, в смесителе с последующей подачей в каскад смесителей, а дозирование каталитической композиции осуществляли в количестве 0,18-0,9 кг/т нефти.

Стабилизированную нефть из установки подготовки нефти или с дожимной насосной станции, предварительно прошедшую подготовку (дегазацию, обессоливание, обезвоживание) подают в подогреватель, где осуществляют ее предварительный нагрев до 55°С±5°С.

Далее подогретую нефть насосом подают в смеситель. В смеситель компрессором подают сжатый воздух и дозировочным насосом расчётное количество каталитической композиции (КТК) из емкости хранения блока дозирования реагентов. В качестве каталитической композиции используют водный раствор аммиака и фталоцианинового катализатора заводского приготовления. Состав каталитической композиции: 20-30% водный раствор аммиака с растворенным в нем фталоцианиновым катализатором в количестве 0,05-5 мас.%.

Использование готовой каталитической композиции позволяет снизить металлоемкость и стоимость оборудования, исключить человеческий фактор (ошибки при приготовлении раствора), тем самым исключается риск плохой очистки нефтепродуктов из-за не качественно приготовленного катализаторного раствора.

Далее смесь нефти, КТК и растворенного воздуха подают в реакционную зону реакторов-смесителей.

Реактор представляет собой не требующих дополнительного капитального фундамента каскад смесителей в вертикальном и горизонтальном размещении. В реакторе при давлении 0,7±0,1 МПа происходит окисление сероводорода, присутствующего в нефти, кислородом воздуха в присутствии КТК с образованием элементной серы по реакциям (1) и (2). Легкие меркаптаны окисляются до дисульфидов по реакции (3):

H2S + 2 NH4ОН ↔ NН4НS⋅NН4ОН + H2O (1)

4НS + 0,5 O2 S + NН4ОН (2)

2 RSH + 0,5 O2 RSSR + H2О (3)

После смешения очищенная от сероводорода и меркаптанов нефть поступает в буферную емкость, где при снижении давления до 0,1 МПа сепарируется отработанный воздух. Далее отработанный воздух с унесенными углеводородами направляется в подогреватель для генерации тепла, а избыток воздуха сбрасывается на факел, нефть откачивается потребителю.

Принципиальная технологическая схема установки приведена на фиг. 1.

Подогрев нефти осуществляют в проточном подогревателе 1. На входе в подогреватель 1 предусмотрен пробоотборник 2 для измерения содержания сероводорода и легких меркаптанов в исходной нефти.

Подача нефти может осуществляется как в непрерывном, так и в периодическом режиме по мере накопления сырья на этапе подготовки нефти в УПН или ДНС в буферной емкости.

Подогретую до 55°С±5°С нефть (температуру контролируют посредством датчика температуры 3) насосом 4 перекачивают в статический смеситель 5. Регулирование расхода нефти осуществляет посредством регулятора расхода 6.

Из емкости блока дозирования реагентов 7 КТК подают дозировочным насосом 8 в смеситель 5. Туда же компрессором 10 нагнетают воздух. Регулирование расхода КТК и воздуха осуществляют посредством регуляторов расхода 9 и 11 соответственно.

Смесь нефти, КТК и воздуха из смесителя 5 подают в реактор 12, где осуществляется окисление сероводорода и лёгких меркаптанов кислородом воздуха в течение 10-15 минут под давлением 0,5-1 МПа. Температуру и давление в реакторе контролируют датчиками 13 и 14 соответственно. На выходе из реактора отбирают пробу нефти посредством пробоотборника 15 для измерения остаточного содержания сероводорода и легких меркаптанов. После реактора нефть подают в сепаратор 16, где осуществляют отделение воздуха и воды из нефти. Воздух далее направляют в подогреватель, а излишки сбрасывают на свечу. Давление и уровень нефти в сепараторе контролируют датчиками 17 и 18 соответственно. На выходе из сепаратора осуществляют контрольный отбор пробы пробоотборником 19 для измерения остаточного содержания сероводорода и легких меркаптанов.

Пример осуществления изобретения

Осуществляли обработку нефти после предварительной подготовки на установке УПН. Расход нефти составлял 165 т/сутки (6,88 т/час). Расход воздуха 7нм3/час. Дозирование КТК осуществляли в количестве 0,18-0,9 кг/т нефти. В качестве КТК использован продукт, изготовленный в соответствии с патентом РФ №2774647, опубл. 21.06.2022г. (25%-водный раствор аммиака с растворенным в нем фталоцианиновым катализатором в количестве 0,1 мас.%).

Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты работы окислительно-каталитической технологии очистки нефти от сероводорода

Время отбора пробы Содержание H2S / C1-C2RSH в нефти, ppm Удельный расход КТК
кг /т.н.
Температура нефти в реакторе, °С Давление в реакторе,
кгс/см2
Вход в реактор Выход из реактора 1 2 3 6 7 8 1 день 10.00 598/110 0,9 59 7 10.30 3/20 0,9 59 7 15.45 0/15 0,9 59 6 17.15 0,9 59 8,5 19.30 0,9 59 8,5 2 день 9.20 573/98 0,8 56 8,3 9.50 20/29 0,8 56 8,3 10.30 0,8 56 8 12.30 0,7 56 8 12.55 11/23 0,7 56 8 16.15 11/22 0,7 55 8,5 3 день 8.45 596/109 0,7 55 8,6 9.15 3/19 0,7 55 8,6 11.00 8/21 0,5 54 8,5 12.00 7/22 0,4 54 8,5 4 день 8.20 567/93 0,3 55 7,3 8.50 0/19 0,3 55 7,3 9.45 0/18 0,25 55 7,3 5 день 10.45 573/100 0,18 55 7,1 11.15 0/15 0,18 55 7,1

Время пребывания нефти в реакторе составляет примерно 10-15 минут в зависимости от производительности (расхода нефти). Как видно из таблицы, предложенная технология обработки обеспечивает очистку от сероводорода с 600 до менее 20 ppm, а от меркаптанов c 100 до менее 30 ppm за 10-15 минут при удельном расходе КТК и воздуха в 2-3 раза меньше, чем в аналоге.

Дозировка КТК осуществляется после сырьевого насоса, что позволяет увеличить срок службы насоса, в результате снижается риск утечек нефтепродукта, содержащего соединения серы, и каталитической композиции, содержащей аммиак. Таким образом повышается безопасность производства.

Нагрев на начальном этапе очистки позволяет более эффективно растворять воздух и перемешивать КТК в подогретой нефти, улучшить эффективность каталитической технологии и снизить удельный расход КТК и воздуха в 2-3 раза.

Использование каскада смесителей обеспечивает полноту и высокую скорость окисления сероводорода и легких меркаптанов, снижает металлоемкости и стоимость технологии, позволяет отказаться от капитальных фундаментов и строить блочные мобильные установки очистки нефти от сероводорода и меркаптанов.

Похожие патенты RU2827730C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ДЕЗОДОРИРУЮЩЕЙ ОЧИСТКИ НЕФТИ И ГАЗОКОНДЕНСАТА ОТ СЕРОВОДОРОДА И НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕРКАПТАНОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1997
  • Шакиров Ф.Г.
  • Мазгаров А.М.
  • Вильданов А.Ф.
RU2120464C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ 2004
  • Мазгаров Ахмет Мазгарович
  • Гарифуллин Ришат Гусманович
  • Вильданов Азат Фаридович
  • Салин Валерий Николаевич
  • Шакиров Фоат Гафиевич
RU2269566C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ 2013
  • Сахабутдинов Рифхат Зиннурович
  • Шипилов Дмитрий Дмитриевич
  • Шаталов Алексей Николаевич
  • Гарифуллин Рафаэль Махасимович
RU2529677C1
УСТАНОВКА ОЧИСТКИ НЕФТИ (ВАРИАНТЫ) 2008
  • Фахриев Ахматфаиль Магсумович
  • Фахриев Рустем Ахматфаилович
RU2387695C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОД- И МЕРКАПТАНСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ 2002
  • Фахриев А.М.
  • Фахриев Р.А.
RU2218974C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ 2001
  • Фахриев А.М.
  • Фахриев Р.А.
RU2196804C1
СПОСОБ ДЕЗОДОРИРУЮЩЕЙ ОЧИСТКИ НЕФТИ И ГАЗОКОНДЕНСАТА ОТ СЕРОВОДОРОДА И МЕРКАПТАНОВ 1997
  • Шакиров Ф.Г.
  • Мазгаров А.М.
  • Вильданов А.Ф.
  • Хрущева И.К.
RU2140960C1
СПОСОБ ДЕЗОДОРИРУЮЩЕЙ ОЧИСТКИ НЕФТИ, ГАЗОКОНДЕНСАТА ОТ СЕРОВОДОРОДА И НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕРКАПТАНОВ 2001
  • Фахриев А.М.
  • Фахриев Р.А.
RU2186087C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ ОТ СЕРОВОДОРОДА 2004
  • Мазгаров Ахмет Мазгарович
  • Гарифуллин Ришат Гусманович
  • Шакиров Фоат Гафиевич
  • Хрущева Ирина Константиновна
  • Вильданов Азат Фаридович
  • Аюпова Нэля Ринатовна
RU2272065C2
СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТИ, ГАЗОКОНДЕНСАТА И НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА 2000
  • Фахриев А.М.
  • Фахриев Р.А.
RU2167187C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 827 730 C1

Реферат патента 2024 года СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТИ ОТ СЕРОВОДОРОДА И ЛЕГКИХ МЕРКАПТАНОВ

Изобретение относится к способам окислительной очистки нефти и может быть использовано в газо-нефтедобывающей промышленности. Изобретение касается способа очистки нефти от сероводорода и легких меркаптанов, включающий окисление сероводорода и легких меркаптанов кислородом воздуха в присутствии водно-аммиачного раствора фталоцианинового катализатора при температуре 50-60°С и давлении 0,7±0,1 МПа с последующей сепарацией отработанного воздуха путем понижения давления. Осуществляют смешение предварительно подогретой до 50-60°С нефти и 20-30% водный раствор аммиака с растворенным в нем фталоцианиновым катализатором в количестве 0,05-5 мас.% в смесителе с последующей подачей в каскад смесителей, а дозирование каталитической композиции осуществляли в количестве 0,18-0,9 кг/т нефти. Технический результат – отказ от отдувки углеводородным газом, повышение эффективности очистки в одну стадию от высокого содержания сероводорода и меркаптанов, снижение удельного расхода каталитической композиции и воздуха, использование отработанного воздуха с унесенными углеводородами для генерации тепла. 1 табл., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 827 730 C1

Способ очистки нефти от сероводорода и легких меркаптанов, включающий окисление сероводорода и легких меркаптанов кислородом воздуха в присутствии водно-аммиачного раствора фталоцианинового катализатора при температуре 50-60°С и давлении 0,7±0,1 МПа с последующей сепарацией отработанного воздуха путем понижения давления, отличающийся тем, что осуществляют смешение предварительно подогретой до 50-60°С нефти и 20-30% водный раствор аммиака с растворенным в нем фталоцианиновым катализатором в количестве 0,05-5 мас.% в смесителе с последующей подачей в каскад смесителей, а дозирование каталитической композиции осуществляли в количестве 0,18-0,9 кг/т нефти.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2827730C1

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ 2004
  • Мазгаров Ахмет Мазгарович
  • Гарифуллин Ришат Гусманович
  • Вильданов Азат Фаридович
  • Салин Валерий Николаевич
  • Шакиров Фоат Гафиевич
RU2269566C1
СПОСОБ ДЕЗОДОРИРУЮЩЕЙ ОЧИСТКИ НЕФТИ И ГАЗОКОНДЕНСАТА ОТ СЕРОВОДОРОДА И НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕРКАПТАНОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1997
  • Шакиров Ф.Г.
  • Мазгаров А.М.
  • Вильданов А.Ф.
RU2120464C1
RU 82698 U1, 10.05.2009
СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТИ И ГАЗОКОНДЕНСАТА ОТ СЕРОВОДОРОДА 1996
  • Шакиров Ф.Г.
  • Мазгаров А.М.
  • Вильданов А.Ф.
  • Хрущева И.К.
RU2109033C1
CN 103031141 B, 25.11.2015.

RU 2 827 730 C1

Авторы

Аслямов Ильдар Равилевич

Вильданов Азат Фаридович

Даты

2024-10-01Публикация

2023-12-25Подача