способ демеркаптанизации газоконденсата и его фракций

Формула изобретения

1. Способ демеркаптанизации газоконденсата и его фракций путем обработки исходного сырья раствором элементной серы в присутствии органического амина, отличающийся тем, что реакционную смесь предварительно подвергают воздействию магнитного поля при магнитной индукции 0,02-0,5 Тл, скорости потока 0,025-0,250 м/с в течение 0,2-9,5 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что элементную серу вводят в соотношении 0,5-2 моль к 1 моль меркаптановой серы сырья.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к способам очистки газоконденсата и их фракций от меркаптанов.

Известен способ очистки нефтяных дистиллятов от меркаптанов путем обработки их кислородом воздуха в присутствии гетерогенного катализатора, содержащего сульфат меди, нанесенный на углеродную волокнистую ткань [патент РФ 96108772/04, МКИ 6 С 10 G 27/04]. Основными недостатками указанного способа являются невысокая степень окисления меркаптанов в нефтяных дистиллятах и снижение каталитической активности катализатора в процессе работы.

Известен способ демеркаптанизации нефтяных дистиллятов путем обработки их кислородом воздуха в присутствии водорастворимой неорганической соли меди, железа, никеля или кобальта на углеродном волокнистом материале в виде ткани, войлока или жгута в качестве гетерогенного катализатора [патент РФ 94039238/04, МКИ 6 С 10 G 27/04]. Недостатками указанного способа являются низкая степень очистки нефтяных дистиллятов от меркаптанов и значительный расход применяемых реагентов.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ демеркаптанизации нефти и газоконденсата путем обработки исходного сырья окислителем - элементной серой, взятой в количестве 0,75-1 моль на 1 моль меркаптановой серы, при температуре 45-50С в течение 1,0 ч в присутствии метилдиэтаноламина или смеси диэтаноламина, триэтаноламина и метилэтаноламина с последующим удалением дисульфидов из демеркаптанизированного продукта водной промывкой [патент RU №2095393, C 10 G 29/02, 29/20, 27/00, от 10.11.1997].

Основными недостатками указанного способа являются недостаточно высокая степень окисления меркаптанов и значительная длительность проведения процесса. Вышеуказанные недостатки снижают эффективность процесса в целом и препятствуют его широкому применению в промышленности.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса за счет увеличения степени очистки сырья от меркаптанов при использовании доступного и дешевого окислителя и сокращения времени проведения процесса, а следовательно, увеличения производительности установок демеркаптанизации газоконденсата и его фракций.

Сущность процесса заключается в применении магнитной обработки реакционной смеси (газоконденсат или его фракции и окислительный раствор, состоящий из раствора элементной серы и органического амина), при которой реакционная смесь переходит в активное состояние, что приводит к сокращению длительности процесса и повышению степени демеркаптанизации.

Наблюдаемый технический эффект - существенное улучшение технико-экономических показателей процесса (увеличение степени демеркаптанизации сырья на 15%, сокращение продолжительности обработки сырья до 0,2-0,35 ч) за счет повышения качества очищаемых продуктов и повышения производительности установок демеркаптанизации.

Предлагаемое изобретение осуществлялось следующим образом. Газоконденсат или его фракции обрабатывали окислителем, где в качестве окислителя использовали элементную серу, взятую в количестве 0,5-2 моль на 1 моль меркаптановой серы сырья, процесс проводили в присутствии органического амина в количестве 0,1-0,3 мас.% от исходного сырья при температуре 50С в течение 15-45 мин. При этом элементную серу вводили в сырье в растворенном состоянии в виде раствора в дизельной фракции. В качестве органического амина использовали диэтаноламин и метилдиэтаноламин.

Реакционную смесь (сырье и окислительный раствор) подвергали магнитной обработке с магнитной индукцией 0,02-0,5 Тл, с линейной скоростью потока (0,8-12,3)10^-2 м/с. Раствор серы с концентрацией 1,5 мас.% предварительно готовили путем растворения взвешенного количества молотой серы (по ГОСТ 127-76, сорт 9998) в дизельной фракции (ГОСТ 305-82), полученной из газоконденсата. Полученный таким образом раствор элементной серы в дизельной фракции смешивали с заданным количеством органического амина и использовали в качестве окислительного раствора для демеркаптанизации газоконденсата. Затем реакционную смесь загружали в термостатированную трехгорловую колбу, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником и термометром. Смесь перемешивали при температуре 40-60С в течение 12-30 мин. По окончании обработки демеркаптанизированный продукт промывали водой.

Устройство для магнитной обработки (магнетизатор) имеет простую конструкцию и не требует значительных энергетических затрат для питания. Магнетизатор представляет собой проточный аппарат, состоящий из трубы (выполненной из диамагнитного материала), по которой протекает реакционная смесь, и электромагнитов (или постоянных магнитов), создающих магнитное поле, расположенных с внешней стороны трубы, причем линии напряженности постоянного магнитного поля направлены перпендикулярно вектору потока жидкости. Поскольку магнетизатор оказывает воздействие магнитным полем на поток жидкости, предлагаемый способ демеркаптанизации газоконденсата и его фракций осуществим в промышленных условиях [Тебенихин Е.Ф. “Безреагентные методы обработки воды в энергоустановках.” - М.: Энергия, 1977, с.80-98].

Условия проведения и результаты процесса демеркаптанизации газоконденсата и его фракций приведены в таблице. Содержание меркаптановой серы в сырье и продуктах демеркаптанизации определяли методом потенциометрического титрования по ГОСТ 173.23-71. За результат определения в каждой пробе принимались среднее арифметическое трех параллельных определений. Расхождения не превышали 0,2%.

Пример 1

70 мл газоконденсата нк-350С, содержащего 0,18 мас.% меркаптановой серы смешивали с 0,1862 г растворенной элементной серы и 0,05475 г ДЭА, таким образом молярное соотношение окислитель:меркаптановая сера в реакционной смеси равно 2:1 и концентрация ДЭА в количестве 0,1 мас.% от исходной фракции нк-350С. Реакционную смесь (газоконденсат и окислительный раствор) подвергали воздействию магнитного поля при магнитной индукции 0,05 Тл и скорости потока 0,025 м/с.

Длительность процесса демеркаптанизации 23 мин при температуре 50С. Степень демеркаптанизации составила 97,02%.

Пример 2 (сравнительный)

Демеркаптанизацию газоконденсата нк-350С проводили при тех же условиях, как в Примере 1, но в отсутствии воздействия магнитного поля. Степень демеркаптанизации составила 92,7%.

Пример 3

70 мл газоконденсата нк-350С смешивали с 0,0931 г растворенной элементной серы и 0,05475 г МДЭА, таким образом молярное соотношение окислитель:меркаптановая сера в реакционной смеси равно 1:1, а концентрация МДЭА - 0,1 мас.% от исходной фракции нк-350С. Реакционную смесь подвергали воздействию магнитного поля при магнитной индукции 0,05 Тл, скорости потока 0,025 м/с. Затем обработку реакционной смеси и анализ демеркаптанизированного продукта проводили по Примеру 1. Степень демеркаптанизации составила 83,8%.

Пример 4 (сравнительный)

Демеркаптанизацию газоконденсата нк-350С проводили при тех же условиях, как в Примере 3, но в отсутствии воздействия магнитного поля. Степень демеркаптанизации составила 78,9%.

Пример 5

70 мл фракции нк-120С, содержащей 0,4 мас.% меркаптановой серы, смешивали с 0,23008 г растворенной элементной серы и 0,04919 г ДЭА, таким образом молярное соотношение окислитель:меркаптановая сера в реакционной смеси равно 1:1 и концентрация ДЭА - 0,1 мас.% от исходной бензиновой фракции. Реакционную смесь (бензиновая фракция и окислительный раствор) подвергали воздействию магнитного поля при магнитной индукции 0,05 Тл, скорости потока 0,025 м/с. Обработку реакционной смеси и анализ демеркаптанизированного продукта проводили по Примеру 1. Степень демеркаптанизации составила 89,8%.

Пример 6 (сравнительный)

Демеркаптанизацию бензиновой фракции нк-120С проводили при тех же условиях, как в Примере 5, но в отсутствии воздействия магнитного поля. Степень демеркаптанизации составила 78,8%.

Пример 7

Демеркаптанизацию фракции нк-120С проводили аналогично Примеру 5, но в качестве катализатора применили метилдиэтаноламин. Степень демеркаптанизации составила 90,3%.

Пример 8 (сравнительный)

Демеркаптанизацию бензиновой фракции нк-120С проводили при тех же условиях, как в Примере 7, но в отсутствии воздействия магнитного поля. Степень демеркаптанизации составила 79,3%.

Пример 9 (прототип)

Демеркаптанизацию нефти с содержанием меркаптановой серы 0,1 мас.% проводили при 50С раствором элементной серы (1,5%-ным), соотношение окислитель:меркаптановая сера составляло 0,75:1, концентрация метилдиэтаноламина - 0,05 мас.% в течение 1 ч. Степень демеркаптанизации составила 73,5%.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет достигнуть лучшей степени демеркаптанизации (повысить ее на 15%) и сократить длительность процесса демеркаптанизации до 0,2-0,5 ч, что позволяет увеличить производительность установок демеркаптанизации.