СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СЕРОВОДОРОД- И МЕРКАПТАНСОДЕРЖАЩЕЙ НЕФТИ

Изобретение относится к способам подготовки сероводород- и меркаптансодержащей нефти к транспортировке и может быть использовано в нефтяной промышленности.

Известен способ подготовки сырой нефти путем многоступенчатой сепарации, включающий подачу газа, выделяющегося на 1-й ступени сепарации, в последнюю ступень, причем газ подают в количестве 1-3 м³ на 1 м³ нефти, поступающей на концевую ступень сепарации [а.с. СССР №1431798, кл. B01D 19/ 00,1989 г.].

Недостатком способа является то, что при подготовке нефти, содержащей сероводород, не обеспечивается эффективность сепарации.

Известен также способ подготовки сероводородсодержащей нефти к транспортировке путем многоступенчатой сепарации, включающий подачу очищенных от сероводорода газов сепарации на отдувку на конечную ступень сепарации (в концевой сепаратор). Очистку газов сепарации от сероводорода производят абсорбционным методом с использованием моноэтаноламина (МЭА) [Лесухин С.П. и др. Основные направления развития технологии очистки нефти от сероводорода// Нефтяное хозяйство, №8, с.50-54].

Недостатком данного способа является то, что для достижения допустимого содержания сероводорода в товарной нефти необходима подача на отдувку большого количества газа, при этом повышаются энергозатраты и значительно снижается содержание в нефти ценных бензиновых фракций, что ведет к уменьшению выхода товарной нефти.

Наиболее близким к заявляемому является способ подготовки сероводородсодержащей нефти, заключающийся в том, что подготовку сероводородсодержащей нефти к транспортировке осуществляют путем многоступенчатой сепарации. На конечную ступень сепарации подают на отдувку газ сепарации, очищенный от сероводорода каталитическим окислением кислородом воздуха при соотношении H₂S:O₂=1:0,55-0,6, с последующим выделением из реакционных газов серы и подачей на отдувку 5-20 м³ очищенного газа на 1 т нефти, причем температуру отдувки поддерживают равной 30-70°С [патент РФ №2071377, кл. С1В 01D 53/52, В01В 19/00, опубл. 10.01.1997 г.].

Недостатком способа является невысокая степень очистки сероводородсодержащей нефти, сложность проведения процесса и загрязнение окружающей среды серой, загрязненной продуктами окисления меркаптанов, представляющих собой отход производства. Кроме того, присутствующие в газах сепарации тяжелые углеводороды уносятся вместе с очищенным газом, что приводит к снижению выхода подготовленной нефти.

Технический результат - повышение степени очистки сероводород- и меркаптансодержащей нефти при подготовке к транспортировке, а также повышение выхода подготовленной нефти и защита окружающей среды за счет подачи жидких продуктов окисления сероводорода и меркаптанов на отдувку.

Указанный технический результат достигается тем, что способ подготовки сероводород- и меркаптансодержащей нефти, включающий многоступенчатую сепарацию, очистку газов сепарации от сероводорода каталитическим окислением кислородом воздуха при их повышенном соотношении по сравнению со стехиометрическим, с последующим выделением жидких продуктов окисления - серы и сероорганических соединений из реакционных газов, и подачу очищенного газа на отдувку в концевой сепаратор, при этом жидкие продукты окисления в количестве 0,1-3,5 кг/т нефти и очищенный промытый газ подают на отдувку, а подготовленную нефть в количестве 2-10 л в расчете на 1 м³ реакционных газов направляют на промывку.

Подача на отдувку жидких продуктов окисления в количестве 0,1-3,5 кг/т нефти и очищенного промытого газа, содержащего избыточное количество воздуха, способствует:

- активации реакции окисления сероводорода и меркаптанов, что повышает степень очистки нефти от указанных компонентов, а также утилизации продуктов окисления сероводорода и меркаптанов, обеспечивая этим защиту окружающей среды от загрязнения отходом производства.

Направление подготовленной нефти в количестве 2-10 л в расчете на 1 м³ реакционных газов обеспечивает:

- полное улавливание остаточных количеств трудноудаляемых продуктов окисления - аэрозольной серы и паров жидких продуктов окисления;

- способствует получению очищенного и промытого газа, соответствующего по качеству товарному продукту;

- улавливание тяжелых углеводородных компонентов газов сепарации и возврат их на отдувку, что приводит к увеличению выхода подготовленной нефти.

Способ осуществляют следующим образом (см. чертеж).

Способ подготовки сероводород- и меркаптансодержащей нефти осуществляют многоступенчатой сепарацией сероводород- и меркаптансодержащей нефти (поток I). Сепарацию проводят в последовательно расположенных сепараторах С-1, С-2 и концевого сепаратора КСУ, а газы сепарации (поток II) направляют в реактор Р-1, где подвергают очистке от сероводорода и меркаптанов каталитическим окислением кислородом воздуха (поток III). Из реакционных газов окисления выделяют жидкие продукты окисления - серу и сероорганические соединения - путем охлаждения в конденсаторе серы КС-1, в дальнейшем полученные реакционные газы пропускают через отбойное устройство - сероотбойник СО-1, а в сероуловителе СУ-1 эти же газы промывают подговленной нефтью (поток IV) и выводят очищенный и промытый газ (поток V), который направляют потребителю. Жидкие продукты окисления (поток VI) и жидкие продукты окисления в промывочной нефти (VII) выводят из указанных аппаратов, затем объединенный поток (VIII) направляют в концевой сепаратор КСУ. Часть очищенного промытого газа (поток IX), содержащего остаточное количество кислорода, подают в концевой сепаратор на отдувку. В потоке подготовленной нефти (поток X) определяют содержание сероводорода и сумму метил- и этилмеркаптана и измеряют его расход, данные по содержанию указанных компонентов используют для расчета степени очистки нефти, а по данным расхода определяют выход подготовленной нефти.

Примеры осуществления способа

Пример 1. Нефть (поток I), содержащую 360 ррт сероводорода и 120 ррт меркаптанов, в количестве 1600 т/сут направляют на установку подготовки нефти, состоящую из последовательно расположенных сепараторов С-1, С-2 и концевого сепаратора КСУ. Газы сепарации объединяют (поток II) и направляют на очистку в реактор Р-1, где проводят прямое каталитическое окисление сероводорода и меркаптанов кислородом воздуха (поток III), взятым в избытке по сравнению со стехиометрическим количеством H₂S:O₂=1:0,6, затем из реакционных газов выделяют жидкие продуктов окисления - серу и сероорганические соединения - путем охлаждения в конденсаторе серы КС-1 до 150ºС, пропускания через отбойные устройства СО-1 и СУ-1. Жидкие продукты окисления (поток VI), представляющие собой жидкую серу, загрязненную продуктами окисления меркаптанов, поступающими из указанных аппаратов в количестве 810 кг/сут, выводятся из установки в качестве отхода производства. Часть очищенного и промытого газа (поток IX), содержащего остаточное количество кислорода (0,1% об.) и аэрозольной серы, подают в концевой сепаратор на отдувку в количестве 5 м³ на т нефти. По результатам анализа содержание сероводорода в подготовленной нефти (поток X) составляет 35 ррт, метил- и этилмеркаптанов суммарно 24 ррт, что соответствует степени очистки нефти по сероводороду и меркаптанам 90 и 80% маc. соответственно и относится к 2-му виду качества товарной нефти в соответствии с ГОСТ Р 51585-2002. Выход товарной нефти - 98,0%.

Пример 2. Нефть (поток I), содержащую 380 ррт сероводорода и 140 ррт меркаптанов, в количестве 1600 т/сут направляют на установку подготовки, состоящую из последовательно расположенных сепараторов С-1, С-2 и концевого сепаратора КСУ. Газы сепарации объединяют (поток II) и направляют на очистку в реактор Р-1, где проводят прямое каталитическое окисление сероводорода и меркаптанов кислородом воздуха (поток III), взятым в соотношении H₂S:О₂=1:0,6, затем из реакционных газов выделяют жидкие продуктов окисления - серу и сероорганические соединения - путем охлаждения в конденсаторе серы КС-1 до 150ºС и пропускания через каплеотбойные устройства СО-1. Количество жидких продуктов окисления из указанных двух аппаратов составляет 800 кг/сут (поток VI). Выделение остаточных количеств продуктов окисления (32 кг/сут), содержащихся в газе в виде паров и капельной жидкости, осуществляют в аппарате СУ-1 промывкой подготовленной нефтью (поток IV), которую берут в количестве 2 л на 1 м³ газов. Часть очищенного и промытого газа (поток IX), содержащего 0,1% об. кислорода, подают в концевой сепаратор на отдувку в количестве 5 м³/т нефти. Промывочную нефть (поток VII) смешивают с жидкими продуктами окисления, и полученную насыщенную продуктами окисления нефть (поток VIII) самотеком направляют в концевой сепаратор. Суммарное поступление продуктов окисления в КСУ в сутки составляет 832 кг или 0,52 кг/т нефти соответственно. По результатам анализа содержание сероводорода в подготовленной нефти (поток X) составляет 12 ррт, метил- и этилмеркаптанов - суммарно 14 ррт, что соответствует степени очистки нефти по сероводороду и меркаптанам 96,8 и 90% соответственно и относится к 1-му виду качества товарной нефти в соответствии с ГОСТ Р 51585-2002. Выход товарной нефти - 98,9%.

Пример 3. Аналогично примеру 2 осуществляют подготовку нефти (поток I), содержащей 300 ррт, сероводорода и 220 ррт меркаптанов с подачей на отдувку очищенного и промытого газа (поток IX), содержащего 0,15% об. кислорода. Расход газа отдувки 5 м³/т нефти. На промывку в СУ-1 подают подготовленную нефть (поток IV) в количестве 1 л в расчете на 1 м³ реакционных газов.

Суммарное поступление продуктов окисления (поток VIII) в КСУ в сутки составляет 780 кг или 0,49 кг/т нефти соответственно. По результатам анализа содержание сероводорода в подготовленной нефти (поток X) составляет 10 ррт, метил- и этилмеркаптанов суммарно - 12 ррт, что соответствует степени очистки нефти по сероводороду и меркаптанам 96,7 и 94,5% соответственно и относится 1-му виду качества товарной нефти в соответствии с ГОСТ Р 51585-2002. Выход товарной нефти - 98,8%.

Результаты других опытов приведены в таблице.

Предлагаемый способ находит промышленное применение при подготовке сероводородсодержащей нефти, а именно очистке нефти от сероводорода и меркаптанов.