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)
NН4НS + 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
кг /т.н.
кгс/см2
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.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ДЕЗОДОРИРУЮЩЕЙ ОЧИСТКИ НЕФТИ И ГАЗОКОНДЕНСАТА ОТ СЕРОВОДОРОДА И НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕРКАПТАНОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1997 |
|
RU2120464C1 |
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ | 2004 |
|
RU2269566C1 |
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ | 2013 |
|
RU2529677C1 |
УСТАНОВКА ОЧИСТКИ НЕФТИ (ВАРИАНТЫ) | 2008 |
|
RU2387695C1 |
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОД- И МЕРКАПТАНСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ | 2002 |
|
RU2218974C1 |
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ | 2001 |
|
RU2196804C1 |
СПОСОБ ДЕЗОДОРИРУЮЩЕЙ ОЧИСТКИ НЕФТИ И ГАЗОКОНДЕНСАТА ОТ СЕРОВОДОРОДА И МЕРКАПТАНОВ | 1997 |
|
RU2140960C1 |
СПОСОБ ДЕЗОДОРИРУЮЩЕЙ ОЧИСТКИ НЕФТИ, ГАЗОКОНДЕНСАТА ОТ СЕРОВОДОРОДА И НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕРКАПТАНОВ | 2001 |
|
RU2186087C1 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ ОТ СЕРОВОДОРОДА | 2004 |
|
RU2272065C2 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТИ, ГАЗОКОНДЕНСАТА И НЕФТЕПРОДУКТОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА | 2000 |
|
RU2167187C1 |
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.
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.
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ | 2004 |
|
RU2269566C1 |
СПОСОБ ДЕЗОДОРИРУЮЩЕЙ ОЧИСТКИ НЕФТИ И ГАЗОКОНДЕНСАТА ОТ СЕРОВОДОРОДА И НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕРКАПТАНОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1997 |
|
RU2120464C1 |
RU 82698 U1, 10.05.2009 | |||
СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТИ И ГАЗОКОНДЕНСАТА ОТ СЕРОВОДОРОДА | 1996 |
|
RU2109033C1 |
CN 103031141 B, 25.11.2015. |
Авторы
Даты
2024-10-01—Публикация
2023-12-25—Подача