Отдувка сероводорода из нефти


Способ подготовки сероводородсодержащей нефти

Изобретение относится к способам подготовки сероводородсодержащей нефти и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при подготовке сероводородсодержащей нефти, преимущественно на объектах, имеющих ограничения по объемам подачи сероводородсодержащего газа в систему газосбора и на установку очистки газа от сероводорода (УСО), а также, где имеются незначительные объемы газа, не содержащего сероводорода.

Известен способ подготовки сероводородсодержащей нефти, включающий ее многоступенчатую сепарацию и отдувку газом первой ступени сепарации в колонне без предварительной его очистки от сероводорода (Позднышев Г.Н., Соколов А.Г. Эксплуатация залежей и подготовка нефти с повышенным содержанием сероводорода. Обзорная информация. - 1984. - С. 38).

Недостатком указанного способа является то, что при отдувке сероводорода из нефти газом первой ступени сепарации не достигается требуемая эффективность удаления сероводорода из нефти и его концентрация в большинстве случаев превышает требуемых ГОСТ Р 51858-2002 значений, равных 100 и 20 млн-1.

Известен способ подготовки сероводородсодержащей нефти путем многоступенчатой сепарации и отдувки сероводорода из нефти в десорбционной колонне газом, не содержащим сероводорода (Лесухин С.П. и др. Основные направления развития технологии очистки нефти от сероводорода // Нефтяное хозяйство. - 1989. - №8. - С. 50-53).

Недостатком указанного способа является то, что для проведения отдувки нефти в колонне с целью снижения массовой доли сероводорода до требуемых значений необходима подача на отдувку десорбирующего газа, не содержащего сероводорода, с удельным расходом 5-50 м3/м3 нефти, что приводит к образованию большого объема сероводородсодержащего газа отдувки, требующего последующей очистки на УСО. В большинстве случаев вследствие чрезмерного увеличения нагрузки на УСО происходит снижение степени очистки газа от сероводорода и двуокиси углерода. Для увеличения производительности УСО требуются дополнительные затраты.

Наиболее близким к предлагаемому является способ подготовки сероводородсодержащей нефти, включающий ее многоступенчатую сепарацию, отдувку очищенным от сероводорода газом в десорбционной колонне до достижения 60-90%-ной степени удаления содержащегося в нефти сероводорода и нейтрализацию остаточного сероводорода монометанолэтаноламином и/или диметанолэтаноламином - продуктами взаимодействия моноэтаноламина с формальдегидом (пат. РФ №2220756, B01D 19/00, 53/52, опубл. 10.01.2004, Бюл. №1).

Известный способ позволяет снизить массовую долю сероводорода в товарной нефти до 20 млн-1 при сочетании физического (сепарация и отдувка газом в десорбционной колонне) и химического (нейтрализация сероводорода при использовании монометанолэтаноламина и/или диметанолэтаноламина) методов удаления сероводорода из нефти.

Недостатком способа является то, что для отдувки сероводорода из нефти требуется подача в десорбционную колонну значительного количества газа, не содержащего сероводорода, что приводит к образованию большого объема сероводородсодержащего газа отдувки и, как следствие, снижению степени его очистки от сероводорода на установках сероочистки и несоответствию требованиям, предъявляемым к качеству подготовки газа. Для сохранения режимных параметров работы УСО на отдувку в десорбционную колонну подается умеренное количество газа. Нейтрализация остаточного сероводорода в нефти осуществляется дорогостоящими нейтрализаторами монометанолэтаноламином и/или диметанолэтаноламином, что приводит к ухудшению качества товарной нефти вследствие возможного образования в ней нестабильных серосодержащих соединений. При переработке нефти такого качества под действием высоких температур может происходить их разложение с образованием серы и сероводорода, что приводит к ускоренной коррозии оборудования.

Техническими задачами предлагаемого способа являются повышение качества товарной нефти за счет более эффективного удаления сероводорода с газом и степени очистки газа от сероводорода в результате уменьшения расхода газа, подаваемого на установку сероочистки, снижение затрат, связанных с очисткой нефти от сероводорода.

Поставленные технические задачи решаются описываемым способом подготовки сероводородсодержащей нефти, включающим ее многоступенчатую сепарацию и последующую отдувку углеводородным газом, не содержащим сероводорода, в десорбционной колонне при температуре 40-70°C.

Новым является то, что на отдувку в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода в нее сероводородсодержащей нефти и газа, не содержащего сероводорода, дополнительно подают сероводородсодержащий газ в объеме 0,5-12 м3/т с мольной долей сероводорода не более 1,6%.

Сущность предложения заключается в следующем.

Отдувку сероводорода из нефти осуществляют путем подачи в нижнюю часть колонны газа, не содержащего сероводорода, а в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода в нее сероводородсодержащей нефти и газа, не содержащего сероводорода, сероводородсодержащего газа преимущественно первой ступени сепарации нефти с мольной долей сероводорода ниже равновесной его концентрации в нефти. Целесообразность подачи в указанную зону десорбционной колонны сероводородсодержащего газа с невысокой концентрацией сероводорода обусловлена тем, что при стекании нефти с верхней части десорбционной колонны в нижнюю ее часть сначала осуществляется частичная отдувка сероводорода из нефти сероводородсодержащим газом. Последующая очистка нефти от сероводорода до требуемой кондиции осуществляется газом, не содержащим сероводорода. При этом в десорбционную колонну подается меньшее количество газа, не содержащего сероводорода, за счет частичной его отдувки из нефти сероводородсодержащим газом по сравнению с известными способами отдувки.

Отдувку сероводорода из нефти проводят при температуре 40-70°C, характерной для эффективной подготовки нефти на установках подготовки высокосернистой нефти (УПВСН), и абсолютном давлении в десорбционной колонне 0,1-0,2 МПа. Проводить отдувку нефти при температуре ниже 40°C в большинстве случаев нецелесообразно вследствие необходимости подачи в десорбционную колонну значительного количества газа. Отдувка при температуре выше 70°C ограничивается значительным уносом ценных бензиновых фракций с газом отдувки, что приводит к снижению выхода товарной нефти. При этом нагревать нефть до более высокой температуры, характерной эффективному проведению процессов глубокого обезвоживания и обессоливания нефти, только для отдувки сероводорода из нее нецелесообразно. Отдувка нефти при абсолютном давлении ниже 0,1 МПа приводит к дополнительным затратам на создание вакуума и использованию оборудования, работающего под давлением ниже атмосферного, выше 0,2 МПа - к необходимости подачи на отдувку значительного количества газа для доведения массовой доли сероводорода до нормативных значений.

На отдувку сероводорода из нефти подают сероводородсодержащий газ в объеме 0,5-12 м3/т нефти. Подача этого газа в объеме менее 0,5 м3/т нецелесообразна вследствие низкой эффективности отдувки сероводорода из нефти, подача в объеме более 12 м3/т приводит к значительному снижению выхода нефти.

Реализация данного способа позволяет снизить массовую долю сероводорода в нефти до 20-100 млн-1, расходы газа, не содержащего сероводорода, в десорбционную колонну, и сероводородсодержащего газа на УСО, за счет этого повысить качество очистки газа от сероводорода на УСО, снизить затраты, связанные с очисткой нефти.

Предлагаемый способ подготовки сероводородсодержащей нефти представлен на чертеже, где показана схема, включающая трубопровод 1 сырой нефти, сепаратор 2 первой ступени сепарации, газопровод 3 высокого давления, установку сероочистки 4, сепаратор 5 второй ступени сепарации, установку 6 обезвоживания и обессоливания нефти (УОН), десорбционную колонну 7, газопровод 8 подачи очищенного газа в десорбционную колонну, газопровод 9 подачи сероводородсодержащего газа в десорбционную колонну, сепаратор 10, нефтепровод 11 откачки товарной нефти.

Способ подготовки сероводородсодержащей нефти осуществляется следующим образом.

Сырую сероводородсодержащую нефть по трубопроводу 1 подают в сепаратор 2 первой ступени сепарации, из которого газ по газопроводу 3 высокого давления направляется на установку сероочистки 4, нефть - в сепаратор 5 второй ступени сепарации. После сепарации нефть поступает на установку 6 обезвоживания и обессоливания нефти, в которой осуществляются нагрев водонефтяной эмульсии, обезвоживание и обессоливание нефти. После УОН сероводородсодержащая нефть поступает в верхнюю часть десорбционной колонны 7. На отдувку сероводорода из нефти по газопроводу 8 подается очищенный газ после УСО, по газопроводу 9 - сероводородсодержащий газ преимущественно с первой ступени сепарации нефти. Процесс отдувки осуществляется при температуре 40-70°C и абсолютном давлении в десорбционной колонне 0,1-0,2 МПа. Очищенная от сероводорода товарная нефть с нижней части десорбционной колонны поступает в сепаратор 10, откуда по нефтепроводу 11 откачивается в систему магистральных нефтепроводов. Газ с десорбционной колонны 7 и сепаратора 10 охлаждается в охладителе и поступает в газосепаратор (не показаны) для отделения конденсата и его возврата в начало УПВСН. Предлагаемый способ очистки нефти полностью исключает использование дорогостоящих нейтрализаторов сероводорода.

Предлагаемый способ апробирован в лабораторных условиях и представлен следующими примерами.

Опыты №1-12 и №33-36 по отдувке сероводорода из нефти выполняют согласно аналогам предлагаемого способа. Сероводородсодержащую нефть с массовой долей сероводорода 620 млн-1, нагретую до температуры 40, 50, 60 и 70°C, загружают в термостатированную модель десорбционной колонны после предварительной ее продувки в течение 15 мин углеводородным газом, не содержащим сероводорода. Продувка газом необходима для удаления воздуха из модели десорбционной колонны и предотвращения окисления сероводорода кислородом воздуха. Процесс отдувки нефти проводится при абсолютном давлении в модели колонны, равном 0,14 МПа. В модель десорбционной колонны подается углеводородный газ, не содержащий сероводорода (опыты №1-4 и №33-36), в другом случае - газ с мольной его долей, равной 0,8% (опыты №5-12). Массовую долю сероводорода в нефти периодически определяют путем отбора проб нефти с нижней части модели десорбционной колонны. Сероводородсодержащий газ, выделившийся в процессе отдувки нефти, пропускают через две последовательно расположенные склянки Дрекселя с раствором ацетата кадмия для поглощения сероводорода из газа. Для замера объема газа отдувки используют газовый счетчик. Исследования процесса отдувки проводят с нефтью, отобранной на УПВСН нефтегазодобывающего управления (НГДУ) «Ямашнефть», плотность и динамическая вязкость которой составляют 895 кг/т и 46 мПа·с соответственно.

Данные и результаты исследований приведены в таблице.

Опыты №13-32 и №37-48 выполняют согласно предлагаемому способу, аналогично опытам №1-4 и №33-36. Отличием является то, что в зону модели десорбционной колонны, расположенную между точками ввода нефти и бессероводородного газа, в опытах №13-28 и №37-48 подают газ с мольной долей сероводорода, равной 0,8 и 1,0%, а в опытах №29-32 с мольной долей сероводорода, равной 1,6%.

Данные, представленные в таблице, показывают, что при дополнительной подаче в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода в нее сероводородсодержащей нефти и газа, не содержащего сероводорода, сероводородсодержащего газа снижаются расходы десорбирующего газа, не содержащего сероводорода, и сероводородсодержащего газа, поступающего на УСО, по сравнению с отдувкой только бессероводородным газом. Так, для снижения массовой доли сероводорода в нефти до 100 млн-1 проведение отдувки по предлагаемому способу при температуре 40°C и абсолютном давлении в колонне 0,14 МПа (опыт №17) по сравнению с отдувкой при этих же параметрах только бессероводородным газом (опыт №1) позволяет снизить расходы десорбирующего газа, не содержащего сероводорода, и сероводородсодержащего газа на УСО от 7,0 до 4,1 м3/т и от 7,4 до 5,1 м3/т соответственно (в случае отдувки бессероводородным газом с получением объемов газа отдувки на уровне, равном 5,1 м3/т, массовая доля сероводорода в нефти превышает 100 млн-1, что приводит к необходимости дозирования нейтрализатора сероводорода).

При отдувке только бессероводородным газом (опыт №5) массовая доля сероводорода в товарной нефти после отдувки составляет 208 млн-1 по предлагаемому способу (опыт №17) - 95 млн-1. В этом случае дальнейшее снижение массовой доли сероводорода в нефти от 208 до 100 или 20 млн-1 возможно только путем дозирования монометанолэтаноламина и/или диметанолэтаноламина, что приводит к ухудшению качества товарной нефти вследствие возможного образования в нефти термически нестабильных серосодержащих соединений.

В предлагаемом способе при снижении массовой доли сероводорода в нефти до 100 млн-1 предпочтительно на отдувку нефти в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода нефти и бессероводородного газа, подавать газ с мольной долей сероводорода не более 1,6%, до 20 млн-1 - не более 0,8%. Отдувка нефти газом с более высокой мольной долей сероводорода при прочих равных условиях в целом не приводит к снижению расхода газа отдувки на УСО по сравнению с отдувкой бессероводородным газом.

Предлагаемый способ позволяет осуществлять подготовку сероводородсодержащей нефти до требований ГОСТ Р 51858-2002 и по сравнению с известными имеет следующие преимущества:

- повышается качество товарной нефти за счет исключения возможного образования термически нестабильных серосодержащих соединений в нефти в результате увеличения эффективности удаления сероводорода из нефти отдувкой в десорбционной колонне;

- повышается степень очистки газа от сероводорода на УСО за счет снижения расхода сероводородсодержащего газа;

- снижается расход десорбирующего газа;

- снижаются затраты на очистку нефти от сероводорода.

Предлагаемый способ подготовки сероводородсодержащей нефти технологичен и прост в исполнении, легко реализуем на действующих объектах подготовки сероводородсодержащей нефти и позволяет получать нефть в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51858-2002 при минимальных затратах.

Способ подготовки сероводородсодержащей нефти, включающий ее многоступенчатую сепарацию и последующую отдувку углеводородным газом, не содержащим сероводорода, в десорбционной колонне при температуре 40-70°C, отличающийся тем, что на отдувку в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода в нее сероводородсодержащей нефти и газа, не содержащего сероводорода, дополнительно подают сероводородсодержащий газ в объеме 0,5-12 м/т с мольной долей сероводорода не более 1,6%.

edrid.ru

Установка отдувки сероводорода и легких меркаптанов из нефти

Изобретение относится к устройствам для промысловой подготовки к транспорту сероводород- и меркаптансодержащей нефти по показателю "содержание сероводорода и метил- и этилмеркаптанов" и может найти применение в нефтяной промышленности. Описана установка отдувки сероводорода и легких меркаптанов из нефти, включающая десорбер, оснащенный линиями ввода нагретой нефти и вывода очищенной нефти, линией подачи циркулирующего газового потока и линией вывода газа отдувки, причем на линии вывода газа отдувки расположен блок низкотемпературной хелатной очистки абсорбентом на основе хелатных комплексов железа, оснащенный линиями вывода очищенного газа в качестве циркулирующего газового потока, ввода воздуха, а также вывода отходящего газа и подачи суспензии серы в линию ввода нагретой нефти. Технический результат - снижение энергозатрат и повышение промышленной безопасности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для промысловой подготовки к транспорту сероводород- и меркаптансодержащей нефти по показателю "содержание сероводорода и метил- и этилмеркаптанов" и может найти применение в нефтяной промышленности.

Известен способ очистки сероводород- и меркаптансодержащей нефти [RU 2372379, опубл. 10.11.2009 г., МПК C10G 29/20], осуществляемый на установке, включающей колонну ректификации нагретой нефти с выведением товарной нефти и газа, и блок его очистки промывкой водным раствором нейтрализатора сероводорода в присутствии десорбирующего газа и воды, выделенной из нефти.

Недостатком известной установки являются высокие эксплуатационные расходы из-за постоянного расхода дорогостоящего химического реагента - нейтрализатора сероводорода.

Наиболее близким по технической сущности является способ очистки сероводород- и меркаптансодержащей нефти [RU 2510640, опубл. 10.04.2014 г., МПК C10G 27/04], осуществляемый на установке, включающей размещенные на линии подачи нефти нагреватель и массообменный аппарат, состоящий из абсорбционной и десорбционной секций (десорбер-абсорбер), при этом последняя оснащена линиями ввода нагретой нефти, вывода очищенной нефти в абсорбционную секцию, линией подачи циркулирующих продуктов окисления и линией подачи газа отдувки, на которой установлена газодувка и расположены примыкание линии подачи воздуха и обогреваемый каталитический реактор высокотемпературного селективного окисления сероводорода и меркаптанов, оборудованный линией вывода продуктов окисления, которая разделяется на линию подачи циркулирующих продуктов окисления и линию подачи балансовых продуктов окисления в абсорбционную секцию, оснащенную также линиями вывода очищенного газа и товарной нефти.

Основными недостатками данной установки являются высокие энергозатраты из-за наличия реактора высокотемпературного окисления, а также низкая промышленная безопасность из-за смешения с воздухом газа отдувки, содержащего углеводороды.

Задачей является снижение энергозатрат и повышение промышленной безопасности.

Техническим результатом является снижение энергозатрат и повышение промышленной безопасности за счет установки блока низкотемпературной хелатной очистки газа отдувки абсорбентом на основе хелатных комплексов железа, не предусматривающего контакт углеводородного газа с воздухом.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей десорбер, оснащенный линиями ввода нагретой нефти и вывода очищенной нефти, линией подачи циркулирующего газового потока и линией вывода газа отдувки, особенностью является то, что на линии вывода газа отдувки расположен блок низкотемпературной хелатной очистки абсорбентом на основе хелатных комплексов железа, оснащенный линиями вывода очищенного газа в качестве циркулирующего газового потока, ввода воздуха, а также вывода отходящего газа и подачи суспензии серы в линию ввода нагретой нефти.

Линия подачи суспензии серы может быть соединена со входом в один из сепараторов начальных ступеней подготовки нефти или с устройством для выделения товарной серы, что позволяет уже на начальной стадии подготовки нефти уменьшить содержание в ней легких меркаптанов, за счет их окисления суспендированной серой до дисульфидов. Нагретая нефть может быть получена нагревом нефти, подаваемой на отдувку, в нагревателе любого типа.

Смешение суспензии серы с нефтью позволяет уменьшить содержание легких меркаптанов еще до подачи нефти в десорбер за счет их окисления серой в жидкие, растворимые в нефти относительно малолетучие соединения (ди-, полисульфиды и т.п.), за счет чего повысить ее качество.

Установки низкотемпературной хелатной очистки газов от сероводорода абсорбентом на основе хелатных комплексов железа известны из уровня техники, широко используются для очистки сероводородсодержащих газов и содержат в качестве основных технологических аппаратов абсорбер, колонну регенерации абсорбента продувкой воздухом и узел выделения серы или ее суспензии. Процесс осуществляется при 30-40°С вместо 250-300°С согласно прототипу, что позволяет снизить энергозатраты, а отсутствие контакта углеводородного газа с воздухом повышает промышленную безопасность установки.

Установка состоит из десорбера 1 и блока хелатной очистки 2. При работе установки нефть со второй ступени сепарации или из концевой сепарационной установки по линии 3 подают в верхнюю часть десорбера 1, например, насадочного типа, в нижнюю часть которого по линии 4 из блока 2 подают очищенный газ, с низа по линии 5 выводят очищенную нефть, а газ отдувки из верха десорбера 1 направляют по линии 6 в блок 2, где очищают регенерируемым абсорбентом па основе хелатных комплексов железа, а очищенный газ рециркулируют. Кроме того, в блок 2 по линии 7 подают воздух для регенерации абсорбента, по линии 8 выводят отходящий газ, а по линии 9 - суспензию серы в линию 3, по меньшей мере часть суспензии серы при необходимости направляют на утилизацию по линии 10 (показано пунктиром).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет снизить энергозатраты, повысить промышленную безопасность и может найти применение в промышленности.

Формула изобретения

1. Установка отдувки сероводорода и легких меркаптанов из нефти, включающая десорбер, оснащенный линиями ввода нагретой нефти и вывода очищенной нефти, линией подачи циркулирующего газового потока и линией вывода газа отдувки, отличающаяся тем, что на линии вывода газа отдувки расположен блок низкотемпературной хелатной очистки абсорбентом на основе хелатных комплексов железа, оснащенный линиями вывода очищенного газа в качестве циркулирующего газового потока, ввода воздуха, а также вывода отходящего газа и подачи суспензии серы в линию ввода нагретой нефти.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что линия подачи суспензии серы соединена со входом в один из сепараторов начальных ступеней подготовки нефти или с устройством для выделения товарной серы.

bankpatentov.ru

Способ подготовки сероводородсодержащей нефти | Банк патентов

Изобретение может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при подготовке сероводородсодержащей нефти. Способ включает многоступенчатую сепарацию и последующую отдувку углеводородным газом, не содержащим сероводорода. Дополнительно в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода в нее сероводородсодержащей нефти и газа, не содержащего сероводорода, подают сероводородсодержащий газ в объеме 0,5-12 м3/т с мольной долей сероводорода не более 1,6%. Технический результат: повышение качества товарной нефти за счет исключения возможного образования термически нестабильных серосодержащих соединений в нефти в результате увеличения эффективности удаления сероводорода из нефти отдувкой в десорбционной колонне, степени очистки газа от сероводорода за счет снижения расхода сероводородсодержащего газа, подаваемого на нее, снижение расхода десорбирующего газа и затрат на очистку нефти от сероводорода. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к способам подготовки сероводородсодержащей нефти и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при подготовке сероводородсодержащей нефти, преимущественно на объектах, имеющих ограничения по объемам подачи сероводородсодержащего газа в систему газосбора и на установку очистки газа от сероводорода (УСО), а также, где имеются незначительные объемы газа, не содержащего сероводорода.

Известен способ подготовки сероводородсодержащей нефти, включающий ее многоступенчатую сепарацию и отдувку газом первой ступени сепарации в колонне без предварительной его очистки от сероводорода (Позднышев Г.Н., Соколов А.Г. Эксплуатация залежей и подготовка нефти с повышенным содержанием сероводорода. Обзорная информация. - 1984. - С. 38).

Недостатком указанного способа является то, что при отдувке сероводорода из нефти газом первой ступени сепарации не достигается требуемая эффективность удаления сероводорода из нефти и его концентрация в большинстве случаев превышает требуемых ГОСТ Р 51858-2002 значений, равных 100 и 20 млн-1.

Известен способ подготовки сероводородсодержащей нефти путем многоступенчатой сепарации и отдувки сероводорода из нефти в десорбционной колонне газом, не содержащим сероводорода (Лесухин С.П. и др. Основные направления развития технологии очистки нефти от сероводорода // Нефтяное хозяйство. - 1989. - №8. - С. 50-53).

Недостатком указанного способа является то, что для проведения отдувки нефти в колонне с целью снижения массовой доли сероводорода до требуемых значений необходима подача на отдувку десорбирующего газа, не содержащего сероводорода, с удельным расходом 5-50 м3/м3 нефти, что приводит к образованию большого объема сероводородсодержащего газа отдувки, требующего последующей очистки на УСО. В большинстве случаев вследствие чрезмерного увеличения нагрузки на УСО происходит снижение степени очистки газа от сероводорода и двуокиси углерода. Для увеличения производительности УСО требуются дополнительные затраты.

Наиболее близким к предлагаемому является способ подготовки сероводородсодержащей нефти, включающий ее многоступенчатую сепарацию, отдувку очищенным от сероводорода газом в десорбционной колонне до достижения 60-90%-ной степени удаления содержащегося в нефти сероводорода и нейтрализацию остаточного сероводорода монометанолэтаноламином и/или диметанолэтаноламином - продуктами взаимодействия моноэтаноламина с формальдегидом (пат. РФ №2220756, B01D 19/00, 53/52, опубл. 10.01.2004, Бюл. №1).

Известный способ позволяет снизить массовую долю сероводорода в товарной нефти до 20 млн-1 при сочетании физического (сепарация и отдувка газом в десорбционной колонне) и химического (нейтрализация сероводорода при использовании монометанолэтаноламина и/или диметанолэтаноламина) методов удаления сероводорода из нефти.

Недостатком способа является то, что для отдувки сероводорода из нефти требуется подача в десорбционную колонну значительного количества газа, не содержащего сероводорода, что приводит к образованию большого объема сероводородсодержащего газа отдувки и, как следствие, снижению степени его очистки от сероводорода на установках сероочистки и несоответствию требованиям, предъявляемым к качеству подготовки газа. Для сохранения режимных параметров работы УСО на отдувку в десорбционную колонну подается умеренное количество газа. Нейтрализация остаточного сероводорода в нефти осуществляется дорогостоящими нейтрализаторами монометанолэтаноламином и/или диметанолэтаноламином, что приводит к ухудшению качества товарной нефти вследствие возможного образования в ней нестабильных серосодержащих соединений. При переработке нефти такого качества под действием высоких температур может происходить их разложение с образованием серы и сероводорода, что приводит к ускоренной коррозии оборудования.

Техническими задачами предлагаемого способа являются повышение качества товарной нефти за счет более эффективного удаления сероводорода с газом и степени очистки газа от сероводорода в результате уменьшения расхода газа, подаваемого на установку сероочистки, снижение затрат, связанных с очисткой нефти от сероводорода.

Поставленные технические задачи решаются описываемым способом подготовки сероводородсодержащей нефти, включающим ее многоступенчатую сепарацию и последующую отдувку углеводородным газом, не содержащим сероводорода, в десорбционной колонне при температуре 40-70°C.

Новым является то, что на отдувку в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода в нее сероводородсодержащей нефти и газа, не содержащего сероводорода, дополнительно подают сероводородсодержащий газ в объеме 0,5-12 м3/т с мольной долей сероводорода не более 1,6%.

Сущность предложения заключается в следующем.

Отдувку сероводорода из нефти осуществляют путем подачи в нижнюю часть колонны газа, не содержащего сероводорода, а в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода в нее сероводородсодержащей нефти и газа, не содержащего сероводорода, сероводородсодержащего газа преимущественно первой ступени сепарации нефти с мольной долей сероводорода ниже равновесной его концентрации в нефти. Целесообразность подачи в указанную зону десорбционной колонны сероводородсодержащего газа с невысокой концентрацией сероводорода обусловлена тем, что при стекании нефти с верхней части десорбционной колонны в нижнюю ее часть сначала осуществляется частичная отдувка сероводорода из нефти сероводородсодержащим газом. Последующая очистка нефти от сероводорода до требуемой кондиции осуществляется газом, не содержащим сероводорода. При этом в десорбционную колонну подается меньшее количество газа, не содержащего сероводорода, за счет частичной его отдувки из нефти сероводородсодержащим газом по сравнению с известными способами отдувки.

Отдувку сероводорода из нефти проводят при температуре 40-70°C, характерной для эффективной подготовки нефти на установках подготовки высокосернистой нефти (УПВСН), и абсолютном давлении в десорбционной колонне 0,1-0,2 МПа. Проводить отдувку нефти при температуре ниже 40°C в большинстве случаев нецелесообразно вследствие необходимости подачи в десорбционную колонну значительного количества газа. Отдувка при температуре выше 70°C ограничивается значительным уносом ценных бензиновых фракций с газом отдувки, что приводит к снижению выхода товарной нефти. При этом нагревать нефть до более высокой температуры, характерной эффективному проведению процессов глубокого обезвоживания и обессоливания нефти, только для отдувки сероводорода из нее нецелесообразно. Отдувка нефти при абсолютном давлении ниже 0,1 МПа приводит к дополнительным затратам на создание вакуума и использованию оборудования, работающего под давлением ниже атмосферного, выше 0,2 МПа - к необходимости подачи на отдувку значительного количества газа для доведения массовой доли сероводорода до нормативных значений.

На отдувку сероводорода из нефти подают сероводородсодержащий газ в объеме 0,5-12 м3/т нефти. Подача этого газа в объеме менее 0,5 м3/т нецелесообразна вследствие низкой эффективности отдувки сероводорода из нефти, подача в объеме более 12 м3/т приводит к значительному снижению выхода нефти.

Реализация данного способа позволяет снизить массовую долю сероводорода в нефти до 20-100 млн-1, расходы газа, не содержащего сероводорода, в десорбционную колонну, и сероводородсодержащего газа на УСО, за счет этого повысить качество очистки газа от сероводорода на УСО, снизить затраты, связанные с очисткой нефти.

Предлагаемый способ подготовки сероводородсодержащей нефти представлен на чертеже, где показана схема, включающая трубопровод 1 сырой нефти, сепаратор 2 первой ступени сепарации, газопровод 3 высокого давления, установку сероочистки 4, сепаратор 5 второй ступени сепарации, установку 6 обезвоживания и обессоливания нефти (УОН), десорбционную колонну 7, газопровод 8 подачи очищенного газа в десорбционную колонну, газопровод 9 подачи сероводородсодержащего газа в десорбционную колонну, сепаратор 10, нефтепровод 11 откачки товарной нефти.

Способ подготовки сероводородсодержащей нефти осуществляется следующим образом.

Сырую сероводородсодержащую нефть по трубопроводу 1 подают в сепаратор 2 первой ступени сепарации, из которого газ по газопроводу 3 высокого давления направляется на установку сероочистки 4, нефть - в сепаратор 5 второй ступени сепарации. После сепарации нефть поступает на установку 6 обезвоживания и обессоливания нефти, в которой осуществляются нагрев водонефтяной эмульсии, обезвоживание и обессоливание нефти. После УОН сероводородсодержащая нефть поступает в верхнюю часть десорбционной колонны 7. На отдувку сероводорода из нефти по газопроводу 8 подается очищенный газ после УСО, по газопроводу 9 - сероводородсодержащий газ преимущественно с первой ступени сепарации нефти. Процесс отдувки осуществляется при температуре 40-70°C и абсолютном давлении в десорбционной колонне 0,1-0,2 МПа. Очищенная от сероводорода товарная нефть с нижней части десорбционной колонны поступает в сепаратор 10, откуда по нефтепроводу 11 откачивается в систему магистральных нефтепроводов. Газ с десорбционной колонны 7 и сепаратора 10 охлаждается в охладителе и поступает в газосепаратор (не показаны) для отделения конденсата и его возврата в начало УПВСН. Предлагаемый способ очистки нефти полностью исключает использование дорогостоящих нейтрализаторов сероводорода.

Предлагаемый способ апробирован в лабораторных условиях и представлен следующими примерами.

Опыты №1-12 и №33-36 по отдувке сероводорода из нефти выполняют согласно аналогам предлагаемого способа. Сероводородсодержащую нефть с массовой долей сероводорода 620 млн-1, нагретую до температуры 40, 50, 60 и 70°C, загружают в термостатированную модель десорбционной колонны после предварительной ее продувки в течение 15 мин углеводородным газом, не содержащим сероводорода. Продувка газом необходима для удаления воздуха из модели десорбционной колонны и предотвращения окисления сероводорода кислородом воздуха. Процесс отдувки нефти проводится при абсолютном давлении в модели колонны, равном 0,14 МПа. В модель десорбционной колонны подается углеводородный газ, не содержащий сероводорода (опыты №1-4 и №33-36), в другом случае - газ с мольной его долей, равной 0,8% (опыты №5-12). Массовую долю сероводорода в нефти периодически определяют путем отбора проб нефти с нижней части модели десорбционной колонны. Сероводородсодержащий газ, выделившийся в процессе отдувки нефти, пропускают через две последовательно расположенные склянки Дрекселя с раствором ацетата кадмия для поглощения сероводорода из газа. Для замера объема газа отдувки используют газовый счетчик. Исследования процесса отдувки проводят с нефтью, отобранной на УПВСН нефтегазодобывающего управления (НГДУ) «Ямашнефть», плотность и динамическая вязкость которой составляют 895 кг/т и 46 мПа·с соответственно.

Данные и результаты исследований приведены в таблице.

Опыты №13-32 и №37-48 выполняют согласно предлагаемому способу, аналогично опытам №1-4 и №33-36. Отличием является то, что в зону модели десорбционной колонны, расположенную между точками ввода нефти и бессероводородного газа, в опытах №13-28 и №37-48 подают газ с мольной долей сероводорода, равной 0,8 и 1,0%, а в опытах №29-32 с мольной долей сероводорода, равной 1,6%.

Данные, представленные в таблице, показывают, что при дополнительной подаче в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода в нее сероводородсодержащей нефти и газа, не содержащего сероводорода, сероводородсодержащего газа снижаются расходы десорбирующего газа, не содержащего сероводорода, и сероводородсодержащего газа, поступающего на УСО, по сравнению с отдувкой только бессероводородным газом. Так, для снижения массовой доли сероводорода в нефти до 100 млн-1 проведение отдувки по предлагаемому способу при температуре 40°C и абсолютном давлении в колонне 0,14 МПа (опыт №17) по сравнению с отдувкой при этих же параметрах только бессероводородным газом (опыт №1) позволяет снизить расходы десорбирующего газа, не содержащего сероводорода, и сероводородсодержащего газа на УСО от 7,0 до 4,1 м3/т и от 7,4 до 5,1 м3/т соответственно (в случае отдувки бессероводородным газом с получением объемов газа отдувки на уровне, равном 5,1 м3/т, массовая доля сероводорода в нефти превышает 100 млн-1, что приводит к необходимости дозирования нейтрализатора сероводорода).

При отдувке только бессероводородным газом (опыт №5) массовая доля сероводорода в товарной нефти после отдувки составляет 208 млн-1 по предлагаемому способу (опыт №17) - 95 млн-1. В этом случае дальнейшее снижение массовой доли сероводорода в нефти от 208 до 100 или 20 млн-1 возможно только путем дозирования монометанолэтаноламина и/или диметанолэтаноламина, что приводит к ухудшению качества товарной нефти вследствие возможного образования в нефти термически нестабильных серосодержащих соединений.

В предлагаемом способе при снижении массовой доли сероводорода в нефти до 100 млн-1 предпочтительно на отдувку нефти в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода нефти и бессероводородного газа, подавать газ с мольной долей сероводорода не более 1,6%, до 20 млн-1 - не более 0,8%. Отдувка нефти газом с более высокой мольной долей сероводорода при прочих равных условиях в целом не приводит к снижению расхода газа отдувки на УСО по сравнению с отдувкой бессероводородным газом.

Предлагаемый способ позволяет осуществлять подготовку сероводородсодержащей нефти до требований ГОСТ Р 51858-2002 и по сравнению с известными имеет следующие преимущества:

- повышается качество товарной нефти за счет исключения возможного образования термически нестабильных серосодержащих соединений в нефти в результате увеличения эффективности удаления сероводорода из нефти отдувкой в десорбционной колонне;

- повышается степень очистки газа от сероводорода на УСО за счет снижения расхода сероводородсодержащего газа;

- снижается расход десорбирующего газа;

- снижаются затраты на очистку нефти от сероводорода.

Предлагаемый способ подготовки сероводородсодержащей нефти технологичен и прост в исполнении, легко реализуем на действующих объектах подготовки сероводородсодержащей нефти и позволяет получать нефть в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51858-2002 при минимальных затратах.

Формула изобретения

Способ подготовки сероводородсодержащей нефти, включающий ее многоступенчатую сепарацию и последующую отдувку углеводородным газом, не содержащим сероводорода, в десорбционной колонне при температуре 40-70°C, отличающийся тем, что на отдувку в зону десорбционной колонны, расположенную между точками ввода в нее сероводородсодержащей нефти и газа, не содержащего сероводорода, дополнительно подают сероводородсодержащий газ в объеме 0,5-12 м3/т с мольной долей сероводорода не более 1,6%.

bankpatentov.ru

Установка отдувки сероводорода и легких меркаптанов из нефти

Изобретение относится к устройствам для промысловой подготовки к транспорту сероводород- и меркаптансодержащей нефти по показателю "содержание сероводорода и метил- и этилмеркаптанов" и может найти применение в нефтяной промышленности.

Известен способ очистки сероводород- и меркаптансодержащей нефти [RU 2372379, опубл. 10.11.2009 г., МПК C10G 29/20], осуществляемый на установке, включающей колонну ректификации нагретой нефти с выведением товарной нефти и газа, и блок его очистки промывкой водным раствором нейтрализатора сероводорода в присутствии десорбирующего газа и воды, выделенной из нефти.

Недостатком известной установки являются высокие эксплуатационные расходы из-за постоянного расхода дорогостоящего химического реагента - нейтрализатора сероводорода.

Наиболее близким по технической сущности является способ очистки сероводород- и меркаптансодержащей нефти [RU 2510640, опубл. 10.04.2014 г., МПК C10G 27/04], осуществляемый на установке, включающей размещенные на линии подачи нефти нагреватель и массообменный аппарат, состоящий из абсорбционной и десорбционной секций (десорбер-абсорбер), при этом последняя оснащена линиями ввода нагретой нефти, вывода очищенной нефти в абсорбционную секцию, линией подачи циркулирующих продуктов окисления и линией подачи газа отдувки, на которой установлена газодувка и расположены примыкание линии подачи воздуха и обогреваемый каталитический реактор высокотемпературного селективного окисления сероводорода и меркаптанов, оборудованный линией вывода продуктов окисления, которая разделяется на линию подачи циркулирующих продуктов окисления и линию подачи балансовых продуктов окисления в абсорбционную секцию, оснащенную также линиями вывода очищенного газа и товарной нефти.

Основными недостатками данной установки являются высокие энергозатраты из-за наличия реактора высокотемпературного окисления, а также низкая промышленная безопасность из-за смешения с воздухом газа отдувки, содержащего углеводороды.

Задачей является снижение энергозатрат и повышение промышленной безопасности.

Техническим результатом является снижение энергозатрат и повышение промышленной безопасности за счет установки блока низкотемпературной хелатной очистки газа отдувки абсорбентом на основе хелатных комплексов железа, не предусматривающего контакт углеводородного газа с воздухом.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей десорбер, оснащенный линиями ввода нагретой нефти и вывода очищенной нефти, линией подачи циркулирующего газового потока и линией вывода газа отдувки, особенностью является то, что на линии вывода газа отдувки расположен блок низкотемпературной хелатной очистки абсорбентом на основе хелатных комплексов железа, оснащенный линиями вывода очищенного газа в качестве циркулирующего газового потока, ввода воздуха, а также вывода отходящего газа и подачи суспензии серы в линию ввода нагретой нефти.

Линия подачи суспензии серы может быть соединена со входом в один из сепараторов начальных ступеней подготовки нефти или с устройством для выделения товарной серы, что позволяет уже на начальной стадии подготовки нефти уменьшить содержание в ней легких меркаптанов, за счет их окисления суспендированной серой до дисульфидов. Нагретая нефть может быть получена нагревом нефти, подаваемой на отдувку, в нагревателе любого типа.

Смешение суспензии серы с нефтью позволяет уменьшить содержание легких меркаптанов еще до подачи нефти в десорбер за счет их окисления серой в жидкие, растворимые в нефти относительно малолетучие соединения (ди-, полисульфиды и т.п.), за счет чего повысить ее качество.

Установки низкотемпературной хелатной очистки газов от сероводорода абсорбентом на основе хелатных комплексов железа известны из уровня техники, широко используются для очистки сероводородсодержащих газов и содержат в качестве основных технологических аппаратов абсорбер, колонну регенерации абсорбента продувкой воздухом и узел выделения серы или ее суспензии. Процесс осуществляется при 30-40°С вместо 250-300°С согласно прототипу, что позволяет снизить энергозатраты, а отсутствие контакта углеводородного газа с воздухом повышает промышленную безопасность установки.

Установка состоит из десорбера 1 и блока хелатной очистки 2. При работе установки нефть со второй ступени сепарации или из концевой сепарационной установки по линии 3 подают в верхнюю часть десорбера 1, например, насадочного типа, в нижнюю часть которого по линии 4 из блока 2 подают очищенный газ, с низа по линии 5 выводят очищенную нефть, а газ отдувки из верха десорбера 1 направляют по линии 6 в блок 2, где очищают регенерируемым абсорбентом па основе хелатных комплексов железа, а очищенный газ рециркулируют. Кроме того, в блок 2 по линии 7 подают воздух для регенерации абсорбента, по линии 8 выводят отходящий газ, а по линии 9 - суспензию серы в линию 3, по меньшей мере часть суспензии серы при необходимости направляют на утилизацию по линии 10 (показано пунктиром).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет снизить энергозатраты, повысить промышленную безопасность и может найти применение в промышленности.

edrid.ru

Способ подготовки сероводород- и меркаптансодержащей нефти

Изобретение относится к способам подготовки нефти к транспорту и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности при подготовке сернистых нефтей, газоконденсатов с высоким содержанием сероводорода и меркаптанов. Подготовку нефти осуществляют путем ее многоступенчатой сепарации, включающей отдувку углеводородным газом при температуре 20-70oС и давлении 0,1-0,6 МПа до достижения не более 87%-ной степени удаления содержащегося сероводорода. Доочистку нефти проводят путем введения в нее эффективных количеств азотсодержащего основного реагента и альдегидсодержащего продукта и/или окислителя. Смесь выдерживают при температуре 10-70oС и давлении 0,1-1,5 МПа в течение не менее 5 мин. В качестве азотсодержащего основного реагента в нефть вводят органический амин и/или аммиак, а в качестве альдегидсодержащего продукта - 30-40%-ный раствор формальдегида (формалин), параформальдегид или фурфурол, взятые из расчета 0,6-1,5 моль основного реагента и 1,2-3 моль альдегида на 1 моль остаточного сероводорода и легких метил-, этилмеркаптанов. В качестве окислителя в нефть вводят сжатый воздух или 20-50%-ный раствор перекиси водорода, взятые из расчета 1-3 моль на 1 моль остаточных сероводорода и метил-, этилмеркаптанов. В качестве углеводородного газа на отдувку подают предварительно очищенный от сероводорода газ сепарации нефти или природный газ, взятый из расчета 2,5-12 м3/м3 нефти. Способ позволяет одновременно снизить остаточное содержание сероводорода и легких метил-, этилмеркаптанов в товарной нефти до уровня современных требований при сохранении ее высокого выхода. 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам подготовки нефти к транспорту и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности при подготовке сернистых нефтей, газоконденсатов с высоким содержанием сероводорода и меркаптанов. Известен способ подготовки сырой нефти путем ее многоступенчатой сепарации, включающий подачу углеводородного газа, выделившегося на первой ступени сепарации, в последующую ступень. При этом газ на отдувку подают в количестве 1-3 м3 на 1 м3 нефти, поступающей на концевую ступень сепарации (авт. свид. СССР 1431798, В 01 Д 19/00, 1988 г.). Недостатком данного способа является то, что при подготовке нефти, содержащей сероводород, не достигается эффективное удаление сероводорода, и подготовленная нефть по остаточному содержанию сероводорода не удовлетворяет предъявляемым требованиям. Известен также способ подготовки сероводородсодержащей нефти, включающий ее многоступенчатую сепарацию и отдувку очищенным от сероводорода углеводородным газом в дополнительной десорбционной колонне при температуре 40-50oС, давлении 0,1-0,6 МПа и удельном расходе отдувочного газа 5-50 м3/м3 нефти. При этом очистку газа от сероводорода проводят абсорбцией раствором моноэтаноламина (Лесухин С.П. и др. Основные направления развития технологии очистки нефти от сероводорода. - Нефтяное хозяйство, 1989, 8, с. 50-53). Указанный способ обеспечивает степень очистки нефти от сероводорода до остаточной концентрации в пределах 10-30 мг/л при отдувке с высокими удельными расходами очищенного углеводородного газа. Однако при проведении отдувки с большим расходом углеводородного газа не достигается глубокая стабилизация нефти. Кроме того, отдувка большим количеством газа (до 30-50 м3/м3 нефти), т. е. проведение отдувки до достижения высокой (95-99%-ной) степени удаления содержащегося сероводорода, приводит к существенному снижению выхода товарной нефти из-за возрастания потерь ценных углеводородов С4 и выше с отдувочным газом. Проведение отдувки с высоким удельным расходом газа приводит также к необходимости сероочистки больших объемов сероводородсодержащих газов раствором моноэтаноламина (МЭА) и, следовательно, к увеличению энергетических и материальных затрат. К недостаткам данного способа относится и то, что при подготовке сероводород- и меркаптансодержащей нефти не обеспечивается эффективная очистка нефти от легких меркаптанов, т.к. меркаптаны, особенно этил-, пропилмеркаптаны, трудно поддаются отдувке углеводородным газом. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ подготовки сероводородсодержащей нефти, включающий многоступенчатую сепарацию и отдувку очищенным углеводородным газом в концевой ступени сепарации (в концевом сепараторе) при температуре 30-70oС и удельном расходе очищенного газа 5-20 м3/т нефти. При этом очистку газов сепарации от сероводорода проводят прямым каталитическим окислением кислородом воздуха при соотношении h3S:О2=1: (0,55-0,6) с последующим выделением из очищенных газов образующейся элементарной серы (пат. РФ 2071377, В 01 Д 19/00, 1997 г.). Недостатком указанного способа является недостаточно высокая степень очистки нефти от сероводорода и легких меркаптанов. Так, при проведении процесса указанным способом остаточное содержание сероводорода в подготовленной нефти составляет в пределах 31-64 ppm при удельном расходе отдувочного газа 5 м3/т и 24-57 ppm при расходе газа 20-25 м3/т нефти. Однако в соответствии с требованиями и нормами нового ГОСТ на нефть остаточное содержание сероводорода в подготовленной для транспортировки нефти не должно превышать 20 ppm и метил-, этилмеркаптанов в сумме 40 ppm (см. ГОСТ Р 51858 "Нефть. Общие технические условия". М. : Госстандарт РФ, 2002 г.). Кроме того, указанный способ предусматривает использование достаточно сложного для осуществления в промысловых условиях нового процесса сероочистки углеводородного газа прямым каталитическим окислением сероводорода кислородом воздуха. Это ограничивает также практическое использование способа на существующих установках подготовки сероводородсодержащей нефти, где уже имеется узел сероочистки газов сепарации растворами этаноламинов. Следует указать, что в составе добываемых сероводородсодержащих нефтей и газоконденсатов, как правило, содержатся значительные количества меркаптанов, в т.ч. высокотоксичных легких метил- и этилмеркаптанов. Присутствие их придает нефти резкий неприятный запах, высокую токсичность и коррозионную агрессивность, в связи с чем ухудшается экологическая обстановка и условия труда при транспортировке, хранении и переработке таких нефтей и газоконденсатов. Так, метилмеркаптан имеет ПДКм.р. 9•10-6 мг/м3, ПДКр.з. 0,8 мг/м3 и порог запаха 2•10-5 мг/м3. В связи с этим и ужесточением требований к охране окружающей среды одновременное снижение остаточного содержания легких меркаптанов до уровня современных требований при подготовке сероводородсодержащих нефтей становится актуальной задачей. Задачей изобретения является снижение остаточного содержания сероводорода, легких метил- и этилмеркаптанов в подготовленной нефти (до уровня современных требований) при сохранении высокого выхода товарной нефти, а также сокращение расхода углеводородного газа на отдувку и упрощение способа за счет исключения сложного процесса очистки газов сепарации нефти прямым каталитическим окислением сероводорода кислородом воздуха. Согласно изобретению названный технический результат достигается описываемым способом подготовки сероводородсодержащей нефти, включающим ее многоступенчатую сепарацию и отдувку углеводородным газом при повышенной температуре и давлении 0,1-0,6 МПа, в котором отдувку углеводородным газом проводят до достижения не более 87%-ной степени удаления содержащегося сероводорода, после чего в нефть при перемешивании вводят азотсодержащий основной реагент и альдегидсодержащий продукт и/или окислитель, взятые в эффективных количествах, и полученную смесь выдерживают при температуре 10-70oС и давлении 0,1-1,5 МПа в течение не менее 5 минут. При этом отдувку углеводородным газом проводят в ступени сепарации низкого давления (в концевом сепараторе) или в дополнительной десорбционной колонне при температуре 20-70oС до достижения 55-87%-ной степени удаления содержащегося сероводорода, предпочтительно при 25-70oС до достижения 60-90%-ной степени удаления содержащегося сероводорода. В качестве азотсодержащего основного реагента в нефть вводят органический амин и/или аммиак, предпочтительно взятый из расчета 0,6-1,5 моль на 1 моль остаточного сероводорода. В качестве альдегидсодержащего продукта в нефть вводят 30-40%-ный водометанольный формальдегид (формалин), параформальдегид (параформ) и/или фурфурол, предпочтительно взятый из расчета 1,2-3 моль альдегида на 1 моль остаточного сероводорода. В качестве окислителя в нефть преимущественно вводят сжатый воздух или 20-50%-ный водный раствор пероксида водорода, предпочтительно взятый из расчета 1-3 моль кислорода воздуха или пероксида водорода на 1 моль остаточного сероводорода. При подготовке нефти с аномально высоким содержанием сероводорода и меркаптанов в нефть в качестве катализатора окисления дополнительно вводят водный или водно-щелочной раствор соли или комплекса металла переменной валентности, предпочтительно взятый из расчета 0,1-1 г ионов металла на 1 т нефти, причем в качестве соли металла преимущественно используют сульфат, хлорид или нитрат двухвалентной меди, никеля, кобальта, марганца или трехвалентного железа или их смеси, а в качестве комплекса металла - комплекс двухвалентной меди, никеля или кобальта с пирофосфатом щелочного металла или с аммиаком, или с органическим амином, или фталоцианиновый комплекс кобальта. При этом в качестве фталоцианинового комплекса кобальта преимущественно используют дисульфо-, тетрасульфо-, дихлордиоксидисульфо- или полифталоцианин кобальта. При подготовке нефти, содержащей сероводород и меркаптаны, азотсодержащий основной реагент и альдегидсодержащий продукт и/или окислитель вводят из расчета 0,6-1,5 моль основного реагента и 1,2-3 моль альдегида и/или 1-3 моль окислителя на 1 моль остаточных сероводорода и легких метил-, этилмеркаптанов, причем в качестве основного реагента преимущественно используют водорастворимый органический амин, предпочтительно алканоламин, алкиламин и/или полиалкиленполиамин, а в качестве альдегидсодержащего продукта - формалин или параформальдегид. При этом расчетное количество применяемого органического амина вводят в нефть в чистом (товарном) виде или в виде водного раствора, или в виде предварительно приготовленного раствора амина и альдегида (аминоальдегидного раствора). В качестве углеводородного газа на отдувку преимущественно подают предварительно очищенный от сероводорода газ сепарации нефти или природный газ, предпочтительно взятый из расчета 2,5-12 м3 на 1 м3 нефти, поступающей на отдувку. При этом очистку отдувочного углеводородного газа от сероводорода проводят известным способом, предпочтительно путем контактирования с регенерируемым водным раствором этаноламинов (см. Каспарьянц К.С. Промысловая подготовка нефти и газа. - М.: Недра, 1973, с. 247-271; Технология переработки сернистого природного газа. Справочник. - М.: Недра, 1993, с. 11-48) или водно-щелочным раствором хелатного соединения железа (см. авт. свид. СССР 1287346, В 01 Д 53/14, опубл. БИ 13, 1995 г., и др.), или нерегенерируемым поглотительным раствором на основе формалина и органического амина (см. пат. РФ 2108850 и 2104758, В 01 Д 53/14, 1998 г.). Отличительными признаками предлагаемого способа являются проведение отдувки углеводородным газом до достижения 55-90%-ной степени удаления содержащегося сероводорода с последующей доочисткой нефти от остаточных количеств сероводорода и легких меркаптанов контактированием с азотсодержащим основным реагентом и альдегидом и/или окислителем в вышеуказанных найденных оптимальных количествах и условиях. Дополнительным отличительным признаком является дополнительное введение в нефть водного или водно-щелочного раствора соли или комплекса металла переменной валентности в найденном оптимальном количестве. Указанные отличительные признаки предлагаемого технического решения определяют его новизну и изобретательский уровень в сравнении с известным уровнем техники в данной области, т.к. они в литературе не описаны и позволяют одновременно снизить содержание сероводорода и легких метил-, этилмеркаптанов в подготовленной нефти до уровня требований и норм нового ГОСТ на нефть при сохранении высокого выхода товарной нефти, а также сократить расход углеводородного газа на отдувку и исключить использование сложного для промысловых условий процесса сероочистки отдувочного газа прямым каталитическим окислением сероводорода кислородом воздуха. Необходимость и целесообразность проведения отдувки нефти углеводородным газом только до 55-87%-ной степени удаления содержащегося сероводорода связаны с тем, что часть его (до 10% и более) находится в нефти, особенно в обводненной нефти, в хемосорбированном состоянии, в виде гидросульфид-иона HS- (из-за присутствия в нефти азотсодержащих основных соединений и катионов щелочных, щелочноземельных металлов и их комплексов), поэтому остаточные количества сероводорода трудно отдуваются из нефти углеводородным газом. В связи с этим для глубокой очистки нефти от сероводорода (до требований и норм нового ГОСТ на подготовленную нефть) требуется проведение отдувки с большим расходом углеводородного газа и при повышенных температурах, а это приводит к возрастанию потерь (уноса) ценных углеводородов 4 и выше, т.е. легких бензиновых фракций с отдувочным газом и существенному снижению выхода товарной нефти, а также к увеличению затрат на сероочистку больших объемов отдувочного углеводородного газа. Так, например, увеличение расхода отдувочного углеводородного газа с 4 м3/т до 20-25 м3/т приводит к снижению выхода товарной нефти с 98,8-98,1% до 97,3-96,7%, т.е. на ~1,5% при незначительном снижении остаточного сероводорода в подготовленной нефти (с 31-64 ppm до 24-57 ppm, т.е. всего на ~7 ppm). Основная часть сероводорода, находящаяся в свободном (молекулярном) состоянии, сравнительно легко отдувается из нефти при небольших расходах углеводородного газа, при которых не происходит значительный унос ценных углеводородов С4 и выше отдувочным газом. При последующей доочистке нефти от остаточных количеств сероводорода и легких меркаптанов введением в нее оптимальных количеств нейтрализаторов и/или окислителя практически исключается дальнейший унос углеводородов С4 и выше из нефти, в результате сохраняется высокий выход товарной нефти и достигается снижение остаточного содержания сероводорода и легких меркаптанов до уровня современных требований. Очистка нефти от остаточных количеств сероводорода и легких меркаптанов происходит за счет их взаимодействия в среде нефти с вводимыми реагентами-нейтрализаторами с образованием нелетучих, менее токсичных и некоррозионных сераорганических соединений - аминотиолов и аминосульфидов, растворимых в нефти и остающихся в составе подготовленной нефти в качестве бактерицида и ингибитора коррозии. Согласно результатам проведенных испытаний образующиеся продукты обладают свойствами, подавляющими рост сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ) и ингибирующими сероводородную коррозию в нефтепромысловых средах. При проведении процесса с введением в нефть окислителя - сжатого воздуха - доочистка ее от сероводорода происходит за счет его каталитического окисления растворенным кислородом воздуха с образованием в основном элементарной серы, которая в присутствии в качестве катализатора вышеуказанных аминов взаимодействует с содержащимися в нефти меркаптанами, в т.ч. легкими метил- и этилмеркаптанами с образованием высококипящих, менее токсичных и некоррозионных ди- и полисульфидов. Следует указать, что проведение процесса очистки высокосернистой нефти только нейтрализацией или окислением сероводорода и меркаптанов без предварительного удаления основного количества содержащегося сероводорода отдувкой газом требует чрезмерно большого расхода применяемых реагентов, приводит к загрязнению подготовленной нефти образующимися в больших количествах аминосоединениями или коррозионной элементарной серой, и поэтому экономически нецелесообразно. Предлагаемое оптимальное количество вводимых реагентов связано со стехиометрией протекающих реакций взаимодействия с сероводородом, меркаптанами и установлено экспериментально. Выдерживание реакционной смеси при температурах 10-70oС является оптимальным, т.к. при температуре ниже 10oС снижается скорость протекающих реакций нейтрализации легких меркаптанов и увеличивается необходимое время выдержки (более 60 минут), а повышение температуры до выше 70oС экономически нецелесообразно. Наиболее предпочтительно проведение процессов отдувки и нейтрализации сероводорода при температурах 40-60oС. При этих температурах для нейтрализации остаточного сероводорода достаточно выдерживание смеси в течение 5-30 минут. Давление выдержки не оказывает существенного влияния на протекание реакций нейтрализации, и выдерживание смеси под давлением выше 0,1 МПа требуется только в случае проведения процесса с введением в качестве окислителя сжатого воздуха для обеспечения растворения вводимого кислорода воздуха в очищаемой нефти. Целесообразность проведения отдувки предварительно очищенным от сероводорода углеводородным газом обусловлена тем, что при использовании очищенного газа 55-87%-ная степень удаления сероводорода из нефти достигается при сравнительно небольших расходах отдувочного газа и, следовательно, при меньшем уносе ценных углеводородов С4 и выше с отдувочным газом, в результате чего снижаются потери нефти при отдувке и обеспечивается высокий выход товарной нефти. Следует указать, что удаление основного количества (55% и более) сероводорода может быть достигнуто и при использовании для отдувки неочищенного углеводородного газа, в частности относительно сухого газа первой ступени сепарации, имеющего достаточно высокое давление для подачи на отдувку и содержащего сероводород в сравнительно низких концентрациях. Однако это достигается при сравнительно больших расходах неочищенного отдувочного газа (более 15-20 м3/м3 нефти) и, следовательно, приводит к увеличению потерь нефти при отдувке и снижению выхода товарной нефти. Целесообразность проведения сероочистки отдувочного углеводородного газа именно вышеуказанными известными способами обусловлена их сравнительной простотой и приемлемостью для осуществления в промысловых условиях. На существующих установках подготовки сероводородсодержащей нефти, где уже имеется установка аминовой сероочистки газов сепарации (или подведен газопровод очищенного нефтяного или природного газа), на отдувку целесообразно подать имеющийся очищенный нефтяной или природный газ, в результате чего отпадает необходимости строительства новой установки сероочистки отдувочного газа. Предлагаемый способ иллюстрируется принципиальной технологической схемой установки, приведенной на чертеже. Установка включает подающий трубопровод 1 сырой нефти, нефтегазовый сепаратор 2 первой ступени, трубопровод 3 отбора газа, установку 4 сероочистки газа (УСГ), сепаратор 5 второй ступени, установку 6 обезвоживания и обессоливания нефти (УОН), сепаратор 7 горячей ступени, десорбционную колонну (десорбер) 8 для отдувки газом, трубопровод 9 с расходомером для подачи очищенного газа на отдувку, трубопровод 10 для отвода газов отдувки, смесительное устройство 11, емкость 12 для азотсодержащего основного реагента (амина), дозировочные насосы 13 и 14, емкость 15 для альдегида (формалина), трубопровод 16 для ввода окислителя (сжатого воздуха), трубопровод 17 для реакционной смеси, емкость 18 для выдержки реакционной смеси, трубопровод 19 для возврата реагента в смеситель, сепаратор 20, трубопровод 21 для отвода отработанного воздуха, трубопровод 22 для отвода отделенного раствора реагента и трубопровод 23 для отбора товарной нефти. Способ в преимущественном варианте осуществляют следующим образом. Сырую сероводород- и меркаптансодержащую обводненную нефть по трубопроводу 1 подают в сепаратор 2 первой ступени и газ, отобранный из сепаратора, по трубопроводу 3 высокого давления направляют на УСГ 4, в которой проводят очистку газа от сероводорода путем контактирования с регенерируемым раствором этаноламина или хелатного соединения железа, или с нерегенерируемым поглотительным раствором на основе формалина и моноэтаноламина. Затем нефть через сепаратор 5 второй ступени (или непосредственно из сепаратора 2) поступает на УОН 6, в которой осуществляется подогрев нефтяной эмульсии, процесс деэмульсации и сброс пластовой воды, и в сепаратор 7 горячей ступени, где от нефти отделяются газообразные углеводороды, выделившиеся в процессе нагрева сырой нефти. Нефть с горячей ступени сепарации (или непосредственно из сепаратора 5 в случае подготовки необводненной нефти) подают в десорбер 8, в нижнюю часть которого по трубопроводу 9 на отдувку подают измеренное количество очищенного углеводородного газа. Отдувку углеводородным газом проводят при температуре 20-70oС и давлении 0,1-0,6 МПа, предпочтительно при 25-70oС и 0,105-0,25 МПа. Для сокращения потерь нефти (уноса ценных углеводородов С4 и выше) с отдувочным газом, отводимым по трубопроводу 10, и обеспечения высокого выхода товарной нефти отдувку углеводородным газом ведут до достижения 55-87%-ной степени удаления (десорбции) содержащегося сероводорода, т.е. газ на отдувку подают в количестве, обеспечивающем лишь 55-87%-ную степень очистки нефти от сероводорода. При этом степень удаления сероводорода определяют по результатам периодических анализов нефти на содержание сероводорода на входе и выходе из десорбера 8 (или на входе и выходе из концевого сепаратора в случае проведения отдувки в концевой ступени сепарации) и регулируют расходом углеводородного газа, подаваемого на отдувку. Очищенный газ на отдувку предпочтительно подают из расчета 2,5-12 м3/м3 нефти, при котором в интервале температур 25-70oС достигается удаление основного количества (до 90%) сероводорода. Частично очищенную нефть из куба десорбера 8 подают в проточное смесительное устройство 11, на входе в которое в поток нефти из емкости 12 с помощью дозировочного насоса 13 вводят азотсодержащий основной реагент, преимущественно водорастворимый органический амин, а с помощью насоса 14 из емкости 15 вводят альдегидсодержащий продукт, преимущественно формалин, предпочтительно взятые из расчета 0,6-1,5 моль амина и 1,2-3 моль формальдегида на 1 моль остаточных сероводорода и легких метил-, этилмеркаптанов. При подготовке нефти с высоким содержанием сероводорода и меркаптанов для снижения расхода применяемого альдегида в нефть дополнительно вводят окислитель, преимущественно сжатый воздух, предпочтительно взятый из расчета 1-3 моль кислорода на 1 моль остаточных сероводорода и легких метил-, этилмеркаптанов. Следует указать, что предлагаемый способ допускает также введение в нефть окислителя - сжатого воздуха - или 20-50%-ного раствора пероксида водорода взамен альдегидсодержащего продукта, т.е. названный технический результат достигается также введением в нефть азотсодержащего основного реагента (амина или аммиака) и окислителя (сжатого воздуха или раствора пероксида водорода). В этом случае для ускорения окисления остаточных сероводорода и легких меркаптанов в нефть дополнительно вводят (в схеме не указано) катализатор - водный или водно-щелочной раствор вышеуказанных соли или комплекса металла переменной валентности, предпочтительно взятый из расчета 0,1-1 г ионов металла на 1 т нефти. В проточном смесительном устройстве 11, например, представляющем собой центробежный нефтяной насос и/или диафрагменный смеситель (колонну с ситчатыми тарелками), эмульсионный клапан или роторный смеситель типа ПРГ, происходит эффективное смешение нефти с введенными реагентами и при дальнейшем движении смеси по трубопроводу 17, последующем выдерживании ее в емкости 18 под давлением 0,15-1,5 МПа при 10-70oС в течение 5-60 минут протекают вышеуказанные реакции нейтрализации и/или каталитического окисления сероводорода и легких меркаптанов. Для уменьшения расхода реагентов часть отделенного водного раствора (или нижней водонефтяной эмульсии) из куба емкости 18 по трубопроводу 19 возвращают в смесительное устройство 11 для повторного использования. Далее нефть с остаточными количествами эмульгированных реагентов и растворенного воздуха поступает в сепаратор 20, где происходит сепарация очищенной нефти от отработанного воздуха (азота) за счет снижения давления до близкого к атмосферному (0,1-0,11 МПа), а также отстой водного раствора реагентов в виде подтоварной воды. В сепараторе 20 вместе с отработанным воздухом (азотом) из нефти отделяются (отдуваются) также легкие углеводороды - метан и этан, растворенные в десорбере 8 при отдувке газом, и тем самым обеспечивается более глубокая стабилизация очищенной нефти (в сравнении с известным способом), т.е. в описываемом варианте осуществления способа аппарат 20 фактически является концевым сепаратором. Отработанный воздух отводится по трубопроводу 21 и направляется в технологическую печь УОН (или на свечу) на сжигание содержащихся примесей легких углеводородов. Отделенный водный раствор реагентов отводится из куба сепаратора 20 по трубопроводу 22 и частично возвращается в смесительное устройство 11 для повторного использования. Подготовленная к транспорту очищенная товарная нефть отводится по трубопроводу 23. Предлагаемый способ апробирован в лабораторных условиях и иллюстрируется следующими конкретными, но не ограничивающими его примерами. Пример 1. Сероводородсодержащую нефть из сепаратора горячей ступени сепарации с концентрацией сероводорода 0,08 мас.% (800 мг/кг), меркаптановой серы 0,155 мас.%, в т.ч. легких метил- и этилмеркаптанов 0,013 мас.%, загружают в термостатированную десорбционную колонку, снабженную пористой перегородкой для равномерного распределения подаваемого отдувочного газа по сечению десорбера и насадкой из стеклянных колец Рашига. Затем в куб десорбера через газовые часы подают на отдувку предварительно очищенный от сероводорода углеводородный газ (метан) с объемной скоростью ~100 ч-1. Сероводородсодержащий отдувочный газ с верха десорбера пропускают через склянку Дрекселя с 20%-ным водным раствором щелочи для поглощения отдуваемого из нефти сероводорода. Отдувку очищенным углеводородным газом ведут при температуре 40oС и давлении 0,1 МПа до достижения 60%-ной степени удаления содержащегося сероводорода, которую определяют периодическим анализом пробы нефти из десорбера на содержание остаточного сероводорода методом потенциометрического титрования по ГОСТ 17323-71. После проведения отдувки частично очищенную нефть из десорбера загружают в реакционную колбу и вводят моноэтаноламин (МЭА по ТУ 6-02-915-84) и 37%-ный раствор формальдегида (формалин по ГОСТ 1625-89), взятые из расчета 1,2 моль амина и 2,3 моль альдегида на 1 моль остаточных сероводорода и легких метил-, этилмеркаптанов. Затем реакционную смесь перемешивают на магнитной мешалке при температуре 40oС и давлении 0,1 МПа. После перемешивания в течение 30 минут проводят количественный анализ очищенной нефти на содержание сероводорода и меркаптанов. Условия и результаты опыта приведены в таблице. Примеры 2-10. Опыты проводят аналогично примеру 1 с использованием сероводородсодержащей нефти из сепаратора горячей ступени с концентрацией сероводорода 0,08 мас. % и легких метил-, этилмеркаптанов 0,013 мас.%, но с введением в частично очищенную нефть диэтиламина (ДЭА, пример 2), дибутиламина (ДБА, пример 3), 60%-ного водного раствора диэтаноламина (ДЭА, пример 4), триэтиламина (ТЭА, пример 5), N,N-диметилпропилендиамина (ДМПД, пример 6), 60%-ного водного раствора моноэтаноламина (МЭА, примеры 7 и 8), диэтилентриамина (пример 9) и 25%-ного водного раствора аммиака (пример 10). При этом в примерах 2-4, 6 и 7 в качестве альдегидсодержащего продукта в нефть вводят 37%-ный раствор формальдегида (формалин), а в примере 8 - параформальдегид (параформ) в виде предварительно приготовленного раствора в 60%-ном водном растворе МЭА. Причем в примере 2 в качестве окислителя в нефть дополнительно вводят сжатый воздух, взятый из расчета 1 моль кислорода воздуха на 1 моль остаточного сероводорода. В примере 5 в качестве окислителя в нефть вводят сжатый воздух, а в примерах 9 и 10 30%-ный раствор пероксида водорода, взятый из расчета 3 моль на 1 моль остаточных сероводорода и метил-, этилмеркаптанов. В примерах 9 и 10 в качестве катализатора окисления в нефть дополнительно вводят 10%-ный водный раствор сульфата меди, взятый из расчета 0,5 г ионов меди на 1 т нефти. В примерах 6 и 7 отдувку очищенным углеводородным газом проводят при температуре 25oС до достижения 60%-ной степени удаления сероводорода, а в примерах 8-10 - при 70oС до достижения 87%-ной степени удаления содержащегося сероводорода. Условия и результаты опытов приведены в таблице. Данные, представленные в таблице, показывают, что проведение процесса предлагаемым способом позволяет значительно уменьшить остаточное содержание сероводорода (до 5 ppm и менее) и одновременно легких метил-, этилмеркаптанов (до 30 ppm и менее) в подготовленной товарной нефти при сравнительно низких расходах углеводородного газа (2,8-12 м3/м3 нефти), подаваемого на отдувку, следовательно, снизить потери ценных углеводородов С4 и выше с отдувочным газом и тем самым сохранить высокий выход товарной нефти. Использование предлагаемого способа позволит- получить товарную нефть с низким остаточным содержанием сероводорода и легких меркаптанов, соответствующую по их содержанию требованиям нового ГОСТ на нефть, при сохранении ее высокого выхода;- уменьшить сероводородную коррозию нефтепроводов и оборудования, увеличить срок их безаварийной службы и предотвратить загрязнение окружающей среды высокотоксичными сернистыми соединениями при транспортировке, хранении сернистых нефтей и газоконденсатов.

Формула изобретения

1. Способ подготовки сероводород- и меркаптансодержащей нефти, включающий ее многоступенчатую сепарацию и отдувку углеводородным газом при повышенной температуре и давлении 0,1-0,6 МПа, отличающийся тем, что отдувку углеводородным газом проводят до достижения не более 87%-й степени удаления содержащегося сероводорода, после чего в нефть при перемешивании вводят азотсодержащий основной реагент и альдегидсодержащий продукт и/или окислитель, взятые в эффективных количествах, и полученную смесь выдерживают при температуре 10-70°С и давлении 0,1-1,5 МПа в течение не менее 5 мин.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отдувку углеводородным газом проводят в ступени сепарации низкого давления или в дополнительной десорбционной колонне при температуре 20-70°С до достижения 55-87%-й степени удаления содержащегося сероводорода.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве азотсодержащего основного реагента в нефть вводят органический амин и/или аммиак, предпочтительно взятый из расчета 0,6-1,5 моль на 1 моль остаточного сероводорода.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве альдегидсодержащего продукта в нефть вводят 30-40%-ный водометанольный раствор формальдегида (формалин), параформальдегид (параформ) и/или фурфурол, предпочтительно взятый из расчета 1,2-3 моль альдегида на 1 моль остаточного сероводорода.5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве окислителя в нефть вводят сжатый воздух или 20-50%-ный водный раствор пероксида водорода, предпочтительно взятый из расчета 1-3 моль кислорода воздуха или пероксида водорода на 1 моль остаточного сероводорода.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в нефть в качестве катализатора окисления дополнительно вводят водный или водно-щелочной раствор соли или комплекса металла переменной валентности, предпочтительно взятый из расчета 0,1-1 г ионов металла на 1 т нефти, причем в качестве соли металла преимущественно используют сульфат, хлорид или нитрат двухвалентной меди, никеля, кобальта, марганца или трехвалентного железа или их смеси, а в качестве комплекса металла - комплекс двухвалентной меди, никеля или кобальта с пирофосфатом щелочного металла или с аммиаком или с органическим амином, или фталоцианиновый комплекс кобальта.7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что при подготовке нефти, содержащей сероводород и меркаптаны, азотсодержащий основной реагент и альдегидсодержащий продукт и/или окислитель вводят из расчета 0,6-1,5 моль основного реагента и 1,2-3 моль альдегида и/или 1-3 моль окислителя на 1 моль остаточных сероводорода и легких метил-, этилмеркаптанов, причем в качестве основного реагента преимущественно используют водорастворимый органический амин, предпочтительно алканоламин, алкиламин и/или полиалкиленполиамин, а в качестве альдегидсодержащего продукта - формалин или параформальдегид.8. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве углеводородного газа на отдувку подают предварительно очищенный отсероводорода газ сепарации нефти или природный газ, предпочтительно взятый из расчета 2,5-12 м3 на 1 м3 нефти.9. Способ по п.8, отличающийся тем, что очистку отдувочного углеводородного газа от сероводорода проводят путем контактирования с регенерируемым водным раствором моно-, диэтаноламина и/или метилдиэтаноламина, или водно-щелочным раствором хелатного соединения железа, или с нерегенерируемым поглотительным раствором на основе формалина и органического амина.

bankpatentov.ru

способ очистки сероводород-и меркаптансодержащей нефти - патент РФ 2510640

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности при подготовке к транспорту нефти и газового конденсата. Изобретение касается способа очистки сероводород- и меркаптансодержащей нефти, включающего физическую очистку нефти от сероводорода и меркаптанов за счет концентрирования удаляемых компонентов в газовой фазе с выведением жидкого остатка в качестве товарной нефти и химическую очистку удаленных компонентов, при этом физическую очистку осуществляют путем отдувки нефти циркулирующим газом в колонном аппарате при температуре отдувки и давлении 0,05÷0,099 МПа абс. с получением товарной нефти и газа отдувки, а химическую очистку осуществляют путем прямого каталитического окисления сероводорода и меркаптанов в газе отдувки кислородом воздуха с последующей подачей по меньшей мере части продуктов окисления на отдувку в качестве циркулирующего газа и промывкой балансовой части продуктов окисления товарной нефтью с получением очищенного газа. Технический результат - очистка от сероводорода и меркаптанов, упрощение способа, снижение металлоемкости и энергозатрат. 1 ил., 1 пр.

Рисунки к патенту РФ 2510640

Изобретение относится к способам промысловой подготовки стабилизированной сероводород- и меркаптансодержащей нефти, а также газового конденсата по показателю "содержание сероводорода и метил- и этилмеркаптанов" и может найти применение в нефтегазодобывающей промышленности при подготовке к транспорту нефти и газового конденсата.

Известен способ подготовки сероводородсодержащей нефти к транспорту путем многоступенчатой сепарации, включающий подачу на конечную ступень сепарации (в концевой сепаратор) газов сепарации, очищенных от сероводорода, в качестве отдувочного газа. Очистку газов сепарации от сероводорода производят абсорбционным методом с использованием моноэтанол амина (МЭА) [Лесухин С.П., Соколов А.Г., Позднышев Г.Н. Основные направления развития технологии очистки нефти от сероводорода. // Нефтяное хозяйство. - М.: Недра, 1989. - № 8. - с.50-54].

Недостатком данного способа является то, что для достижения допустимого содержания сероводорода в товарной нефти необходима подача большого количества газа на отдувку, что влечет за собой повышение энергозатрат и унос бензиновых фракций нефти с отдувочным газом, что приводит к уменьшению выхода товарной нефти.

Известна установка очистки нефти от сероводорода и меркаптанов [Патент РФ № 2349365, опубл. 20.03.2009 г., МПК B01D 19/00], при использовании которой в верхнюю часть колонны отдувки подают подготовленную нефть, а в нижнюю часть подают бессернистый углеводородный газ. Частично очищенная от сероводорода нефть из куба колонны через смесительное устройство поступает в сепаратор. Перед смесителем в поток нефти дозировочным насосом подают расчетное количество реагента для нейтрализации остаточных количеств сероводорода и легких меркаптанов. Реакционная смесь из сепаратора поступает в первую буферную емкость. После ее заполнения реакционную смесь из сепаратора подают в параллельно соединенную вторую буферную емкость, а заполненную емкость ставят на выдержку в течение не менее 2 часов для завершения реакций нейтрализации и отстоя эмульсионной воды, содержащей водорастворимые продукты нейтрализации.

Недостатком данного способа является постоянный расход дорогостоящего нейтрализатора сероводорода и меркаптанов, а также большая длительность процесса. Подача газа на отдувку влечет за собой унос бензиновых фракций нефти с отдувочным газом и приводит к уменьшению выхода товарной нефти.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ очистки сероводород- и меркаптансодержащей нефти [Патент РФ № 2372379, опубл. 10.11.2009 г., МПК C10G 29/20], включающий физическую очистку нефти от сероводорода и меркаптанов за счет концентрирования удаляемых компонентов в газовой фазе путем ректификации нефти, нагретой до 195°C, при повышенном давлении (0,14-0,58 МПа изб.) с выведением жидких остатков ректификации в качестве компонентов товарной нефти и химическую очистку удаленных компонентов промывкой водным раствором нейтрализатора сероводорода в присутствии десорбирующего газа и воды, выделенной из нефти. Полученную очищенную углеводородную жидкую фазу направляют в товарную нефть или выводят как отдельный продукт, а очищенный газ сжигают или направляют на дополнительную аминовую очистку.

Недостатком известного способа являются многостадийность и сложность, большая металлоемкость, высокие энергозатраты и необходимость постоянного расхода химического реагента - нейтрализатора сероводорода. Кроме того, способ применим для очистки нефти, содержащей лишь небольшие количества растворенного сероводорода, из-за повышенного расхода дорогостоящего реагента.

Технический результат - упрощение способа, снижение металлоемкости и энергозатрат, исключение расхода химических реагентов, очистка нефти с любым содержанием сероводород и меркаптанов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем физическую очистку нефти от сероводорода и меркаптанов за счет концентрирования удаляемых компонентов в газовой фазе с выведением жидкого остатка в качестве товарной нефти и химическую очистку удаленных компонентов, особенностью является то, что физическую очистку осуществляют путем отдувки нефти циркулирующим газом в колонном аппарате при температуре отдувки и пониженном давлении (0,05 ÷ 0,099 МПа абс.) с получением товарной нефти и газа отдувки, а химическую очистку осуществляют путем прямого каталитического окисления сероводорода и меркаптанов в газе отдувки кислородом воздуха, с последующей подачей по меньшей мере части продуктов окисления на отдувку в качестве циркулирующего газа и промывкой балансовой части продуктов окисления товарной нефтью с получением очищенного газа.

Осуществление физической очистки нефти путем отдувки циркулирующим газом позволяет избежать потерь легких фракций нефти с газом отдувки. Температура отдувки зависит от фракционного состава нефти и давления в колонном аппарате и определяется расчетным путем. Как правило, температура отдувки составляет 30-70°С. Целесообразным является проведение отдувки при температуре стабилизации нефти на конечной ступени сепарации.

Понижение давления способствует снижению температуры отдувки и соответствующему уменьшению энергозатрат на нагрев нефти. Проведение отдувки при давления большем, чем 0,099 МПа абс., не приносит заметного эффекта снижения энергозатрат на нагрев нефти, снижение давления продувки ниже 0,05 МПа абс. увеличивает расход энергии на циркуляцию газа, увеличивает необходимый объем катализатора, размер реактора и его металлоемкость на стадии химической очистки.

Химическая очистка газа отдувки путем прямого каталитического окисления сероводорода и меркаптанов кислородом воздуха известным способом позволяет превратить удаляемые газообразные компоненты в жидкие, относительно малолетучие соединения (ди-, полисульфиды, сера и т.п.), растворимые в нефти.

Подача по меньшей мере части продуктов окисления на отдувку в качестве циркулирующего газа позволяет производить отдувку сероводорода и меркаптанов из нефти без использования продувочного газа со стороны, а также позволяет одновременно абсорбировать жидкие продукты окисления нефтью при ее физической очистке в колонном аппарате.

Промывка балансовой части продуктов окисления товарной нефтью позволяет получить обессеренное газообразное топливо для собственных нужд, например, для нагрева нефти. Объем образующейся балансовой части продуктов окисления пропорционален содержанию сероводорода и меркаптанов в очищаемой нефти и составляет, например, для нефти, содержащей 100 ppmw сероводорода и 200 ppmw меркаптанов, около 0,25 м3/т нефти.

Предлагаемый способ проще известного способа и предусматривает использование вчетверо меньшего количества технологических стадий, а использование четырех технологических аппаратов взамен тринадцати, используемых в прототипе, позволяет уменьшить металлоемкость оборудования.

Предлагаемый способ не предполагает использования компрессора и аппаратов воздушного охлаждения, что снижает затраты электроэнергии на осуществление способа.

Кроме того, предлагаемый способ не предусматривает использования дорогостоящего реагента - нейтрализатора сероводорода и не предусматривает ограничения содержания сероводорода и меркаптанов в очищаемой нефти.

Способ осуществляют следующим образом. Сероводород- и/или меркаптансодержащую нефть (I) подогревают до температуры отдувки (условно показан теплообменник 1), и подают на верх верхней секции 3 двухсекционного массообменного колонного аппарата 2, например, насадочного типа, в низ верхней секции 3 массообменного аппарата 2 подают рециркулируемую часть (II) газообразных продуктов окисления (III). С низа верхней секции 3 массообменного аппарата 2 выводят очищенную нефть (IV) и подают ее на верх нижней секции 4 массообменного аппарата 2 для промывки балансовой части продуктов окисления (V), подаваемых в низ нижней секции 4 массообменного аппарата 2. С низа массообменного аппарата 2 выводят товарную нефть (VI), соответствующую требованиям норм по содержание сероводорода и метил- и этилмеркаптанов.

С верха нижней секции 4 массообменного аппарата 2 выводят очищенный газ (VII), который используют в качестве топлива для собственных нужд или подают на смешение с газом концевой сепарационной установки. С верха массообменного аппарата 2 выводят газ отдувки (VIII), который смешивают со стехиометрическим количеством воздуха (IX), сжимают газодувкой 5 до давления прямого окисления и подают в обогреваемый каталитический реактор 6, в котором осуществляют селективное прямое каталитическое окисление сероводорода и меркаптанов в среде газа по известному способу. Продукты каталитического окисления (III) разделяют на две части, одну из которых (II) рециркулируют, подавая в верхнюю секцию 3 массообменного аппарата 2 на отдувку сероводорода и меркаптанов из нефти, а другую балансовую часть (V) подают на промывку в нижнюю секцию 4 массообменного аппарата 2.

Работоспособность предлагаемого способа иллюстрируется следующим примером.

Пример 1. Стабильную нефть после концевой сепарационной установки, содержащую 360 ppmw сероводорода и 120 ppmw метил- и этилмеркаптанов, в количестве 67 т/час при температуре 38°С и давлении 0,08 МПа абс. подают на верх двухсекционного колонного насадочного массообменного аппарата, при этом в низ верхней секции подают 330 нм3 /час циркулирующей части газообразных продуктов окисления. Газ отдувки с верхамассообменного аппарата смешивают с 45 нм 3/час воздуха, сжимают газодувкой до 0,11 МПа и подают в каталитический реактор, в котором при 250-280°С в присутствии неподвижного гранулированного железооксидного катализатора сероводород и меркаптаны окисляются с получением газообразных продуктов окисления, содержащих пары растворимых в нефти относительно малолетучих ди- и полисульфидов, серы и т.п. соединений. Часть газообразных продуктов окисления направляют в массообменный аппарат для отдувки сероводорода и меркаптанов из нефти, а балансовую часть промывают очищенной нефтью с получением 65 нм3/час очищенного газа, который частично используют в качестве топлива для поддержания температуры в каталитическом реакторе, а частично направляют на утилизацию совместно с газом концевой сепарационной установки. Выход товарной нефти составил более 99,8%.

Предлагаемый способ может найти применение в нефтегазодобывающей промышленности, например, при подготовке сероводород- и меркаптансодержащей нефти к транспорту.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ очистки сероводород- и меркаптансодержащей нефти, включающий физическую очистку нефти от сероводорода и меркаптанов за счет концентрирования удаляемых компонентов в газовой фазе с выведением жидкого остатка в качестве товарной нефти и химическую очистку удаленных компонентов, отличающийся тем, что физическую очистку осуществляют путем отдувки нефти циркулирующим газом в колонном аппарате при температуре отдувки и давлении 0,05÷0,099 МПа абс. с получением товарной нефти и газа отдувки, а химическую очистку осуществляют путем прямого каталитического окисления сероводорода и меркаптанов в газе отдувки кислородом воздуха с последующей подачей по меньшей мере части продуктов окисления на отдувку в качестве циркулирующего газа и промывкой балансовой части продуктов окисления товарной нефтью с получением очищенного газа.

www.freepatent.ru