EA031817B1

EA031817B1 - Способ десульфуризации сырой нефти в потоке

Info

Publication number: EA031817B1
Application number: EA201800357A
Authority: EA
Inventors: Андрей Александрович Мальцев; Александр Владимирович Низовцев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Приз"
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2019-02-28
Also published as: EA201800357A1

Abstract

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к технологии рафинирования нефти от серы, в частности к способам десульфуризации сырой нефти в потоке, и может быть использовано на промысловых нефтепроводах. Предложен способ десульфуризации сырой нефти в потоке путём прокачки нефти через активные элементы, которые изготавливают из дюралюминия, последовательно устанавливают их в ряд друг за другом и фиксируют в стальном нефтепроводе, прокачку нефти осуществляют при нагреве активных элементов от 150 до 620°C, при этом температуру нагрева каждого активного элемента контролируют и регулируют, и ведут процесс с увеличением значений температуры стоящих в ряд активных элементов в направлении движения потока нефти, после чего нефть фильтруют от серосодержащих примесей, измеряют остаточное количество серы и путём регулировки значений температур на активных элементах подбирают режим, при котором массовая доля серы в нефти будет минимальной. Использование предложенного способа десульфуризации сырой нефти в потоке позволяет уменьшить массовую долю серы в нефти более чем на 50% по сравнению с известным способом, что значительно улучшает качество нефти.

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к технологии рафинирования нефти от серы, в частности к способам десульфуризации сырой нефти в потоке, и может быть использовано на промысловых нефтепроводах. Предложен способ десульфуризации сырой нефти в потоке путём прокачки нефти через активные элементы, которые изготавливают из дюралюминия, последовательно устанавливают их в ряд друг за другом и фиксируют в стальном нефтепроводе, прокачку нефти осуществляют при нагреве активных элементов от 150 до 620°С,

031817 В1

031817 Bl при этом температуру нагрева каждого активного элемента контролируют и регулируют, и ведут процесс с увеличением значений температуры стоящих в ряд активных элементов в направлении движения потока нефти, после чего нефть фильтруют от серосодержащих примесей, измеряют остаточное количество серы и путём регулировки значений температур на активных элементах подбирают режим, при котором массовая доля серы в нефти будет минимальной. Использование предложенного способа десульфуризации сырой нефти в потоке позволяет уменьшить массовую долю серы в нефти более чем на 50% по сравнению с известным способом, что значительно улучшает качество нефти.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к технологии рафинирования нефти от серы, в частности к способам десульфуризации сырой нефти в потоке, и может быть использовано на промысловых нефтепроводах.

В настоящее время более 60% добываемой нефти относится к сернистой (от 0,61 до 1,8% серы) и высокосернистой (от 1,81 до 3,5% серы). Сернистые соединения осложняют процессы транспорта и переработки, вызывая коррозию аппаратуры, дезактивируя катализаторы, загрязняя атмосферу выделяющимися токсичными газами.

Известен способ десульфуризации сырой нефти в потоке путем прокачки нефти через активный элемент в виде осажденной меди на железной загрузке, отделения загрузки и последующего растворения выделенных соединений серы в растворителе и регенерации активности медного компонента загрузки и растворителя (патент РФ № 2394874 кл. C10G 32/02, 2018 г.).

Согласно этому способу очистку проводят в противотоке потока нефти, подаваемого снизу-вверх, и потока активной железной загрузки с осажденной медью, подаваемого сверху-вниз, а образующуюся динамическую гетерогенную систему жидкость-твердое обрабатывают ультразвуком с частотой 10-25 кГц и мощностью 1-3 кВт.

Недостаток этого способа в сложности аппаратурного оформления процесса в связи с необходимостью постоянной регенерации активной загрузки и обработки динамической гетерогенной системы ультразвуком высокой мощности в узком частотном диапазоне.

Этот недостаток преодолен в другом известном способе десульфуризации сырой нефти в потоке путём прокачки нефти через активные элементы (патент РФ № 2462501, кл. C10G 32/02, 2011 г.).

Согласно известному способу сырую нефть пропускают через проточную камеру электролизера, активными элементами которого являются электроды, и проводят её десульфуризацию в потоке электрохимическим методом.

К недостаткам этого способа относится его низкая эффективность, обусловленная неудовлетворительным уменьшением массовой доли серы.

Техническим результатом предложенного изобретения является повышение эффективности десульфуризации сырой нефти в потоке.

Заявленный технический результат достигается способом десульфуризации сырой нефти в потоке путём прокачки нефти через активные элементы, которые изготавливают из дюралюминия, последовательно устанавливают их в ряд друг за другом и фиксируют в стальном нефтепроводе, прокачку нефти осуществляют при нагреве активных элементов от 150 до 620°C, при этом температуру нагрева каждого активного элемента контролируют и регулируют, и ведут процесс с увеличением значений температуры стоящих в ряд активных элементов в направлении движения потока нефти, после чего нефть фильтруют от серосодержащих примесей, измеряют остаточное количество серы и путём регулировки значений температур на активных элементах подбирают режим, при котором массовая доля серы в нефти будет минимальной.

Целесообразно в качестве активных элементов использовать стержни или решётки, образующие разветвлённую поверхность вдоль потока нефти, и варьировать их число от 3 до 5.

Как известно, в нефти содержатся элементная сера, сероводород, меркаптаны, неорганические и органические сульфиды. На долю сульфидов приходится 50-80% от общей суммы сернистых соединений нефти. При нагревании выше 150°C они разлагаются с образованием углеводородов и сероводорода. Благодаря тому, что активный элемент изготавливают из алюминия (φ⁰⁼-1,70), имеющего значение стандартного электрохимического потенциала -φ⁰, меньше по сравнению с железом φ⁰=-0,44), между стальными стенками нефтепровода и активным элементом при движении потока нефти, возникает необходимая для протекания электрохимических процессов разность потенциалов. Чем меньше электрохимический потенциал металла в ряду потенциалов левее железа, тем он химически активнее. Выбор дюралюминия, который на 93,5% состоит из алюминия, для изготовления активных элементов обусловлен тем, что из всех конструкционных металлов, стоящих в ряду стандартных электрохимических потенциалов до железа, он, с одной стороны, имеет большое значение разницы потенциалов по отношению к железу, а с другой, безопасно вступает в реакции с серой и сероводородом при более низких температурах, чем остальные, что рационально с точки зрения энергетических затрат на осуществление способа. В результате электрохимических процессов идут химические реакции между металлом, из которого изготовлен активный элемент, и серосодержащими компонентами нефти с образованием твёрдого порошка сульфида алюминия Указанный температурный интервал обусловлен нижним пределом температуры реакции алюминия с серой 150°C и верхним пределом температуры реакции алюминия с сероводородом 620°C, ограниченным, в свою очередь, температурой плавления алюминия (650°C). При числе активных элементов меньше 3 регулировка температуры химических реакций, идущих при прохождении нефти через ряд активных элементов невозможна, так как температура каждого из двух элементов фиксированная: 150 и 620°C, при отсутствии других элементов, которые могут нагреваться до средних значений этого температурного интервала. С увеличением числа активных элементов увеличивается число центров взаимодействия реагентов. Однако при числе активных элементов более 5 разница температур между смеж

- 1 031817 ными активными элементами будет уменьшаться, что будет усложнять процесс без увеличения положительного эффекта. Разветвлённая поверхность активного элемента в виде стержней или решёток способствует увеличению скорости гетерогенных реакций, которая прямо пропорциональна площади поверхности соприкосновения реагентов.

Согласно изобретению измерения количества серы в потоке нефти проводились по ГОСТ Р519472002 Нефть и нефтепродукты. Определение серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии. Испытания проводились на Усть-Тегусском месторождении нефти.

Изобретение иллюстрируется примерами.

Пример 1.

Пять активных элементов, каждый из которых выполнен в виде стержней из дюралюминия марки Д16Т, последовательно устанавливают в ряд друг за другом и фиксируют в стальном нефтепроводе. Активные элементы нагревают, последовательно увеличивая и поддерживая температуру каждого из стоящих в ряду активных элементов в направлении потока нефти следующим образом: на первом - 150°C, на втором - 200°C, на третьем - 400°C, на четвёртом - 500°C, на пятом - 620°C. В контакте с активными элементами серосодержащие компоненты нефти нагреваются от 150 до 620°C, активизируются, сера и сероводород взаимодействуют с алюминием с образованием порошкообразного сульфида алюминия. Прочие не содержащие серу продукты химических реакций серосодержащих компонентов нефти с алюминием растворяются в потоке или увеличивают его газовую компоненту. Твёрдые и иные включения фильтруются и выводятся из потока на промысловой станции фильтрации, дегазации и очистки нефти. Затем измеряют количество серы в очищенной нефти. Массовая доля серы (%) уменьшалась с 1,14 до 0,68.

В примерах 2-6 процесс ведут, как описано в примере 1. Показатели процесса и результаты испытаний представлены в таблице.

Как показали испытания до регулировки значений температур на активных элементах (пример 1), показатель массовой доли серы составляет 0,68%, что оставляет желать лучшего. Наименьшие значения остаточной массовой доли серы 0,4% после очистки нефти были достигнуты при ведении процесса по технологии, описанной в примерах 2 и 3, в результате выбора оптимального режима нагрева активных элементов независимо от того, выполнены они в виде стержней или решёток. При этом увеличение числа активных элементов более пяти (пример 4) не способствует дальнейшему снижению массовая доля серы после очистки нефти. При снижении числа активных элементов до трёх (примеры 5 и 6) процесс поиска оптимального распределения температур удлиниться, но в конечном итоге, также приводит к снижению массовой доли серы после очистки нефти до значений близких к минимальным (пример 6).

Показатели процесса	Примеры
1	2	3	4	5	6
Форма активных элементов	Стержни	Стержни	Решётка	Стержни	Стержни	Решётка
Температура, °C поддерживаемая на активном элементе по порядку в последовательно вдоль потока
Первый	150	150	150	150	150	150
Второй	200	200	200	200	300	450
Третий	400	450	450	300	620	620
Четвёртый	500	520	520	400
Пятый	620	620	620	500
Шестой				620
Массовая доля серы (%) в нефти после очистки	0,68	0,40	0,40	0,40	0,50	0,39

При десульфуризации нефти в тех же условиях известным способом массовая доля серы (%) уменьшается с 1,14 до 0,9.

Использование предложенного способа десульфуризации сырой нефти в потоке позволяет уменьшить массовую долю серы в нефти более чем на 50% по сравнению с известным способом, что значительно улучшает качество нефти.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ десульфуризации сырой нефти в потоке путём прокачки нефти через активные элементы, отличающийся тем, что активные элементы в количестве от 3 до 5 изготавливают из дюралюминия, последовательно устанавливают их в ряд друг за другом и фиксируют в стальном нефтепроводе, прокачку нефти осуществляют при нагреве активных элементов от 150 до 620°C, при этом температуру нагрева

- 2 031817 каждого активного элемента контролируют и регулируют так, чтобы в процессе имело место увеличение значений температуры стоящих в ряд активных элементов в направлении движения потока нефти, после чего нефть фильтруют от серосодержащих примесей.
2. Способ десульфуризации сырой нефти в потоке по п.1, отличающееся тем, что в качестве активного элемента используют стержни или решётки, образующие разветвлённую поверхность вдоль потока нефти.