Результат интеллектуальной деятельности: Способ очистки мазута от сероводорода

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к очистке мазута от сероводорода с целью получения товарного мазута и газа, содержащего сернистые компоненты для нефтехимического синтеза.

Известен способ очистки углеводородных сред от сероводорода и меркаптанов посредством введения нейтрализатора. В состав нейтрализатора входит азотсодержащее органическое основание и/или гидроксид щелочного металла 0,5-15% мас., параформальдегид 1-45% мас. и формалинометанольная смесь (ФМС) - остальное (см. патент РФ №2 522459, 2014). Недостатком указанного способа является применение токсичных, легкоиспаряющихся и дурнопахнущих реагентов, а также увеличение содержания сернистых соединений - продуктов реакции нейтрализации в мазуте и высокая стоимость присадок, приводящая к удорожанию производственного процесса.

Известен безреагентный способ для очистки сырой нефти от загрязнений с применением волнового воздействия - гидродинамической Кавитаций и смешения нефти с водой (см. патент US №9,481,853, 2016). Недостатком указанного способа является обводнение нефти, образование сточных вод и невозможность применения этого способа для мазута.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому способу является способ очистки от сероводорода мазута и нефтяных фракций - компонентов мазута, включающий продувку их газом при температуре не менее 80°С, при этом процесс проводят в массообменном аппарате, снабженном контактными устройствами в количестве 1-20 теоретических тарелок, путем подачи противотоком: очищаемых компонентов в верхнюю часть аппарата, а продувочного газа - под контактные устройства аппарата, при этом в качестве продувочного газа используют либо инертный газ, либо водород, либо углеводородные газы первичной перегонки нефти, процесс очистки проводят при давлении 0-3 ати, температуре, не превышающей температуру начала разложения сернистых соединений очищаемых фракции, и при объемном соотношении продувочный газ: сырье 1-25:1 (см. патент РФ №2 417 248, 2016).

Недостатком указанного способа является Сложность в аппаратурном оформлении, необходимость подачи газа для продувки и организация его очистки для циркуляции, значительная продолжительность продувки, увеличение капитальных и эксплуатационных затрат.

Техническая задача - разработка эффективного способа очистки мазута от сероводорода, лишенного указанных выше Недостатков, С целью получения товарного мазута, а также газа, содержащего сероводород для дальнейшей утилизации в Полезные сераорганические соединения.

Технический результат - сокращение длительности технологического процесса за счет использования волновых воздействий.

Он достигается тем, что в известном способе, включающем нагрев мазута, процесс очистки ведут при давлении 0 ати, нагрев мазута проводят до температуры 60-75°С, затем на поток мазута последовательно воздействуют ультразвуком частотой 20-60 кГц и постоянным магнитным полем индукцией 0,05-0,4 Тл и затем направляют в резервуар-приемник, где происходит выделение сероводорода в газовую фазу.

Волновые низкоэнергетические воздействия преобразуют структуру нефтяных дисперсных систем, в результате чего интенсифицируются процессы коагуляции газовых пузырьков и высвобождение растворенных сероводорода и меркаптанов. Это позволяет эффективно извлекать из мазута сероводород и легкие меркаптаны в газовую фазу резервуара, из которой они вытесняются по известным схемам в системы сбора газа или в поглотитель, в котором поглощаются N-метил пиррол и доном для дальнейшей утилизации в полезные сераорганические соединения.

Содержание сероводорода в мазуте после осуществления Предложенного способа соответствует требованиям нормативных регламентирующих документов - менее 10 ppm (TP ТС 013/2011).

При реализации предлагаемого способа не требуется отпарной колонны с контактными устройствами с 1-20 теоретическими тарелками, газа для продувки, подаваемого снизу отпарной колонны, компрессора, системы для очистки сероводородсодержащего газа (холодильника, сепаратора, абсорбера). При этом газ, содержащий сероводород и летучие меркаптаны (метил- и этил меркаптаны) из газового пространства резервуара вытесняется при заполнении резервуара по известным схемам в системы сбора газа или в поглотитель с N-метилпирролидоном. В Последнем случае сероводород и летучие меркаптаны из газовой фазы резервуара концентрируется в N-метилпирролидоне благодаря высокой селективной растворяющей способности по отношению к сероводороду и летучим меркаптанам (см. Новый справочник химика и технолога. Основные свойства неорганических, органических и элементорганических соединений. СПб, 2002). Насыщенный N-метилпирролидон заменяют свежим, при этом Насыщенный N-метилпирролидон используют в нефтехимическом синтезе Для поглощенных сероводорода и летучие меркаптанов в ценные серосодержащих соединения.

Воздействие ультразвуком осуществляли с помощью ультразвукового технологического аппарата серии «Волна» УЗТА-0,4/22-ОМ и лабораторного комплекса модели ЛУК-0,125/50-О (см. Патент РФ №2403085, 2010), а воздействие постоянным магнитным полем проводили в магнитном туннеле (Патент РФ №2167824, 2001).

Для анализа содержания сероводорода в мазуте использован метод газовой хроматографии.

Исходный мазут, отобранный снизу атмосферной ректификационной колонны содержал 28 ppm сероводорода и 92 ppm летучих меркаптанов (метил- и этилмеркаптанов).

Способ осуществляется следующим образом:

Мазут нагревают до температуры 60-75°С и воздействуют на поток мазута ультразвуком частотой 20-60 кГц, а затем постоянным магнитным полем индукцией 0,05-0,4 Тл, далее мазут направляют в резервуар-приемник, где происходит выделение сероводорода и летучих меркаптанов в газовую фазу, вытесняемую по мере наполнения резервуара-приемника по известным схемам в системы сбора газа или в поглотитель с N-метилпирролидоном, в котором сероводород и летучие меркаптаны поглощаются для дальнейшей утилизации в полезные сераорганические соединения.

Пример 1

Мазут нагревают до температуры 65°С при атмосферном давлении, после чего на поток мазута последовательно воздействуют ультразвуком (частота 22 кГц), затем постоянным магнитным полем (магнитная индукция 0,1 Тл) и направляют в приемник-резервуар, где сероводород выделяется В газовое Пространство. Содержание сероводорода в мазуте 10 ppm.

Пример 2

Мазут нагревают до температуры 75°С при атмосферном давлении, после чего на поток мазута последовательно воздействуют ультразвуком (частота 40 кГц), затем постоянным магнитным полем (магнитная индукция 0,1 Тл) и направляют в приемник-резервуар, где сероводород выделяется в газовое пространство. Содержание сероводорода в мазуте 6 ppm.

Пример 3

Мазут нагревают до температуры 75°С при атмосферном давлении, после чего на поток мазута последовательно воздействуют ультразвуком (частота 40 кГц), затем постоянным магнитным полем (магнитная индукция 0,3 Тл) и направляют в приемник-резервуар, где сероводород выделяется в газовое пространство. Содержание сероводорода в мазуте 2 ppm.

Пример 4

Мазут нагревают до температуры 65°С при атмосферном Давлении, после чего на поток мазута последовательно воздействуют ультразвуком (частота 40 кГц), затем постоянным магнитным полем (магнитная индукция 0,4 Тл) и направляют в приемник-резервуар, где сероводород выделяется в газовое Пространство. Содержание сероводорода в мазуте 2 ppm.

Пример 5

Мазут нагревают до температуры 75°С при атмосферном давлении, после чего направляют в приемник-резервуар, где сероводород выделяется в газовое пространство. Содержание сероводорода в мазуте 22 ppm.

Сравнительные показатели проведения очистки мазута от сероводорода по известному и предлагаемому способу приведены в таблице

Из таблицы видно, что при достижении равной степени очистки (до 2 ppm), воздействие ультразвуковым и магнитным полями на поток нагретого мазута по предлагаемому способу позволяет проводить очистку мазута без использования сложной многоступенчатой схемы, сложного оборудования в виде аппаратов колонного типа, снабженном контактными устройствами, Продувочного газа, его очистки аминами. При этом возможно поглощение сероводорода, вытесняемого из газовой фазы резервуара в поглотитель с N-метилпирролидоном для использования поглощенных сероводорода и меркаптанов в нефтехимическом синтезе с целью получения ценных сераорганических соединении.

Предлагаемый способ не требует значительных энергозатрат и капитальных вложений.