ES2823824T3 - Depurador de sulfuro de hidrógeno para usar en hidrocarburos - Google Patents

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Abstract

Un depurador de sulfuro de hidrógeno que comprende un producto de reacción de glioxal y una poliamina seleccionada del grupo que consiste en trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), ciclohexanodiamina, butanodiamina, y combinaciones de las mismas.

Description

DESCRIPCIÓN
Depurador de sulfuro de hidrógeno para usar en hidrocarburos
Antecedentes de la invención
Campo de la invención
La invención se refiere a aditivos útiles para reducir la concentración de sulfuro de hidrógeno en hidrocarburos. La invención se refiere especialmente a aditivos que son un sistema de componentes y a su uso en hidrocarburos para depurar sulfuro de hidrógeno.
Antecedentes de la técnica anterior
Los hidrocarburos, tales como el petróleo crudo, pueden contener ácidos en varias formas. Estos ácidos pueden ser ácidos minerales, tales como ácidos clorhídrico y fosfórico. Un ácido inorgánico común encontrado en los hidrocarburos es el sulfuro de hidrógeno y varias formas de sulfuro de hidrógeno oxidadas, tales como ácido sulfúrico.
El sulfuro de hidrógeno es tóxico y corrosivo. Ninguna de estas propiedades es normalmente deseable en los hidrocarburos.
El sulfuro de hidrógeno puede estar presente cuando se produce petróleo crudo en un pozo de petróleo. También es posible su presencia o su creación por descomposición de otros compuestos que contienen sulfuro durante un proceso de refinamiento. Si no se elimina, generalmente por depuración, el mismo puede seguir estando presente después del refinamiento en productos de hidrocarburos, que varían de aceites lubricantes ligeros a combustibles o a combustibles pesados o a betún. Sería por lo tanto deseable en la técnica de la producción y refinamiento de hidrocarburos reducir o eliminar el sulfuro de hidrógeno de los hidrocarburos.
US 2009/065445 describe compuestos de imina aromáticos para usar en depuradores de sulfuro.
WO 97/25126 describe un método y composiciones para la eliminación de sulfuros de vapores gaseosos.
US 2005/0238556 describe un método de depuración de sulfuro de hidrógeno y/o mercaptanos de vapores de fluido y gas. US-5.169.411 describe métodos para suprimir la liberación de sulfuro de hidrógeno de petróleo crudo, residuos de petróleo y medios de combustible de petróleo que contienen sustancias de formación de gas de sulfuro de hidrógeno. Resumen de la invención
En un aspecto, la invención puede ser un depurador de sulfuro de hidrógeno que incluye un producto de reacción de glioxal y una poliamina seleccionada del grupo que consiste en trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), ciclohexanodiamina, butanodiamina y combinaciones de las mismas. El depurador de sulfuro de hidrógeno también puede incluir un dispersante.
En otro aspecto, la invención puede ser el producto de tratar un hidrocarburo con un depurador de sulfuro de hidrógeno en donde el depurador de sulfuro de hidrógeno incluye un producto de reacción de glioxal y una poliamina seleccionada del grupo que consiste en trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), ciclohexanodiamina, butanodiamina y combinaciones de las mismas.
En otro aspecto adicional, la invención puede ser un método de tratamiento de un hidrocarburo con un depurador de sulfuro de hidrógeno en donde el depurador de sulfuro de hidrógeno incluye un producto de reacción de glioxal y una poliamina seleccionada del grupo que consiste en trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), ciclohexanodiamina, butanodiamina y combinaciones de las mismas. El método también puede incluir usar un dispersante como un componente del depurador de sulfuro de hidrógeno.
Descripción de las realizaciones preferidas
El depurador de sulfuro de hidrógeno es un sistema de componentes que incluye el producto de reacción de glioxal y una poliamina seleccionada del grupo que consiste en trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), ciclohexanodiamina, butanodiamina y combinaciones de las mismas. El glioxal tiene la estructura:
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En el método de la descripción, un producto de reacción de glioxal y una poliamina seleccionada del grupo que consiste en trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), ciclohexanodiamina, butanodiamina y combinaciones de las mismas, se utiliza como un componente de un depurador de sulfuro de hidrógeno. El producto de reacción correspondiente es un producto preparado mediante un proceso que incluye introducir el glioxal con la poliamina en condiciones de reacción para inducir una reacción exotérmica. Cualquier método útil conocido por los expertos en la técnica puede ser utilizado para producir el producto de reacción. Por ejemplo, si no es espontánea, entonces la reacción puede ser catalizada utilizando un ácido, tal como HCl.
En algunas realizaciones, la relación de equivalencia entre glioxal y poliamina del método de la descripción puede ser de 1:9 a 9:1. En otras realizaciones, la relación de equivalencia entre el glioxal y la poliamina puede ser de 1:7 a 7:1. En otras realizaciones, la relación de equivalencia entre el glioxal y la poliamina puede ser de 1:4 a 2:1. En otras realizaciones, la relación de equivalencia entre el glioxal y la poliamina puede ser 1:1.
Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que al menos parte del glioxal y las poliaminas reaccionan para formar copolímeros reticulados que tienen porciones de imina y diimina que interactúan con el sulfuro de hidrógeno para producir el efecto de depuración observado en las composiciones y el método reivindicados.
En algunas realizaciones del método de la descripción, el producto de reacción puede no ser tan compatible como se desea en un hidrocarburo tratado y, por lo tanto, es posible utilizar un dispersante. El dispersante usado puede ser catiónico, aniónico o no iónico. Dispersantes ilustrativos incluyen, aunque no de forma limitativa, monoetilenglicol n-hexiléter (Hexyl CellosolvelRl, comercializado por Union Carbide); etilenglicol monobutiléter (Butyl CellosolvelRl); derivados de di- y tri-propilenglicol de alcohol de propilo y butilo, comercializados por Arco Chemical (3801 West Chester Pike, Newtown Square, Pa. 19073) y Dow Chemical (1691 N. Swede Road, Midland, Mich.) como las marcas Arcosolv[R] y Dowanolln, monopropilenglicol monopropiléter; dipropilenglicol monopropiléter; monopropilenglicol monobutiléter, dipropilenglicol monopropiléter, dipropilenglicol monobutiléter; tripropilenglicol monobutiléter; etilenglicol monobutiléter; dietilenglicol monobutiléter, etilenglicol monohexiléter; dietilenglicol monohexiléter; 3-metoxi-3-metil-butanol; y mezclas de los mismos.
También es posible usar dispersantes poliméricos. Por ejemplo, alcoholes de cadena larga y/o ramificados etoxilados, ácidos carboxílicos etoxilados y nonilfenoles etoxilados que tienen de 2 a 11 unidades de óxido de etileno (EO), alcoholes de cadena larga y ramificados etoxilados, ácidos carboxílicos etoxilados y ésteres de glicerol etoxilados pueden resultar útiles en algunas realizaciones de los métodos de la descripción. Se puede utilizar cualquier dispersante que sea útil para dispersar compuestos solubles en agua en el hidrocarburo a tratar y que no interactúe desfavorablemente con el surfactante y/o el hidrocarburo o cualquier proceso corriente abajo en correspondencia con el hidrocarburo, lo cual resulta conocido por las personas con conocimientos ordinarios en la técnica.
En algunas realizaciones del método reivindicado, el sistema de depuración de sulfuro de hidrógeno puede consistir esencialmente solo en el producto de reacción de glioxal y poliamina. A efectos de esta solicitud, el término “consistir esencialmente en” significa que el depurador de sulfuro de hidrógeno no tiene más del 5 por ciento en peso o, en algunas realizaciones, no más del 1 por ciento en peso de cualquier otro componente que contiene nitrógeno. En otras realizaciones adicionales, el depurador de sulfuro de hidrógeno se prepara sin un dispersante.
El depurador de sulfuro de hidrógeno reivindicado en la presente descripción es útil para tratar hidrocarburos. Los hidrocarburos pueden ser crudo, parcialmente refinado, o totalmente refinado y pendiente de su consumo comercial. Cuando los hidrocarburos a tratar son hidrocarburos crudos, en una realización, los mismos pueden ser muy “crudos” y ser, por ejemplo, petróleo crudo. En otra realización, el hidrocarburo crudo puede ser solamente “crudo” en lo que respecta a una etapa de refinamiento posterior. Por ejemplo, en una realización, el método de la descripción puede ser una etapa de refinamiento para producir combustibles de hidrocarburos ligeros, tales como gasolina o combustible para aviación. En las refinerías, el suministro para estas unidades ya ha pasado al menos por una etapa para eliminar componentes que no resultan deseables para producir dichos combustibles. Por lo tanto, en esta realización, el suministro para esta unidad es un hidrocarburo crudo, aunque ya se ha realizado en el mismo al menos una etapa de proceso de refinamiento.
En al menos una realización del método de la descripción, el hidrocarburo tratado con un depurador de sulfuro de hidrógeno es asfalto. A efectos de esta solicitud, el término “asfalto” se refiere a cualquiera de una variedad de materiales que son sólidos o semisólidos a temperatura ambiente y que se licúan al calentarse, y en donde los constituyentes predominantes son betunes (o kerógenos) presentes naturalmente o materiales de tipo betún obtenidos como residuo en refinamiento de petróleo.
La cantidad total del depurador de sulfuro de hidrógeno se determinará generalmente por parte del operario de la unidad de proceso de producción específica que se tratará usando los depuradores de sulfuro de hidrógeno reivindicados. Las personas con conocimientos ordinarios en la técnica, al operar una unidad de este tipo, conocerán cómo realizar dichas determinaciones basándose en los parámetros de funcionamiento específicos de sus unidades de producción. No obstante, en algunas realizaciones, la cantidad de los depuradores de sulfuro de hidrógeno será de aproximadamente 10 a 10.000 ppm en el suministro de proceso tratado. En otras realizaciones, la cantidad será de aproximadamente 100 a 1.000 ppm. En otras realizaciones adicionales, el intervalo de cantidades será de aproximadamente 200 a aproximadamente 800 ppm. Con frecuencia, esta cantidad se basa en una relación entre el depurador y el sulfuro de hidrógeno presente. Dichas relaciones se basan con frecuencia en el peso y pueden oscilar, en algunas realizaciones del método de la descripción, (depurador: sulfuro de hidrógeno) de aproximadamente 1:200 a aproximadamente 200:1.
Los depuradores de sulfuro de hidrógeno de la solicitud pueden introducirse en su material de suministro correspondiente de cualquier manera útil conocida por las personas con conocimientos ordinarios en la técnica, con el matiz de que los depuradores de sulfuro de hidrógeno se introducen preferiblemente antes de un proceso de refinamiento o de forma simultánea con el mismo. Por ejemplo, en una aplicación, el depurador de sulfuro de hidrógeno se inyecta en el material de suministro corriente arriba desde una unidad de refinamiento cuando el material de suministro pasa a través de una sección turbulenta de los conductos. En otra aplicación, el depurador de sulfuro de hidrógeno se mezcla con el material de suministro en un recipiente de contención que se agita. En otra aplicación adicional, el depurador de sulfuro de hidrógeno se mezcla con el suministro inmediatamente corriente arriba con respecto a una unidad de refinamiento, inyectando el depurador de sulfuro de hidrógeno en un flujo turbulento, creándose el flujo turbulento mediante mezcladores estáticos dispuestos para mezclar el depurador de sulfuro de hidrógeno con un material de suministro. En otra realización adicional, el depurador de sulfuro de hidrógeno se atomiza y se suministra en un suministro vaporoso usando, por ejemplo, una boquilla de inyección.
Al usarse fuera de un proceso de refinamiento, los depuradores de sulfuro de hidrógeno pueden introducirse de cualquier manera útil para la aplicación correspondiente. Por ejemplo, cuando la aplicación a tratar es un pozo de petróleo, el depurador puede introducirse bajo tierra o en un equipo sobre el nivel de tierra, del mismo modo que otros depuradores convencionales. Los depuradores reivindicados también pueden introducirse en conductos, recipientes de almacenamiento e incluso en recipientes de almacenamiento móviles, tales como depósitos de camiones, trenes y buques. En algunas realizaciones, los depuradores se mezclan activamente y, en otras, se mezclan pasivamente con los hidrocarburos tratados.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos se usan para ilustrar la invención. Los ejemplos no pretenden limitar el alcance de la invención y no deben interpretarse como limitantes. Las cantidades son en partes de peso o porcentajes de peso, a menos que se indique lo contrario.
Ejemplo 1 (referencia)
Un condensado, un líquido en condición ambiente que es una mezcla de alcanos de bajo peso molecular, se pulveriza con nitrógeno con una concentración de sulfuro de hidrógeno del 1 % durante 1 hora.
Se determina que la concentración del sulfuro de hidrógeno en el condensado antes del tratamiento (inicial) es 19,9 ppm. A continuación se realiza un ensayo en el condensado introduciendo un depurador de sulfuro de hidrógeno preparado mediante una reacción de glioxal y DETA según una relación molar de 1:1 (que es una relación de equivalencia de 1:2). El condensado y un producto inicial se agitaron usando un agitador orbital a 400 rpm en condición ambiente durante 4 horas. Se realizó nuevamente un ensayo en el producto inicial y presentó una concentración de sulfuro de hidrógeno de 10,5 ppm. La muestra tratada no presentó una cantidad mesurable de sulfuro de hidrógeno (<0,5 ppm).
Ejemplo 2 (referencia)
Se repitió el Ejemplo 1 de forma sustancialmente idéntica excepto por el hecho de que la concentración inicial de sulfuro de hidrógeno fue de 30,8 ppm y el depurador de sulfuro de hidrógeno se introdujo según una concentración de 300 ppm. Después del tratamiento, el producto inicial tenía una concentración de sulfuro de hidrógeno de 13,1 ppm. La muestra tratada no presentó una cantidad mesurable de sulfuro de hidrógeno (<0,5 ppm).
Ejemplo 3 (referencia)
Se usa el depurador de hidrógeno del Ejemplo 1 para sumergir fragmentos de corrosión de acero al carbono. Los fragmentos sumergidos se mantuvieron a aproximadamente 40 0C durante 14 días. Se determinó que la velocidad de corrosión fue de aproximadamente 19,19 mpy (milésimas de pulgada de penetración por año).
Discusión de los ejemplos
Los ejemplos muestran que el depurador de sulfuro de hidrógeno ensayado resulta eficaz para reducir la concentración de sulfuro de hidrógeno en hidrocarburos. Los mismos también muestran que el depurador de sulfuro de hidrógeno tiene una velocidad de corrosión muy reducida.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un depurador de sulfuro de hidrógeno que comprende un producto de reacción de glioxal y una poliamina seleccionada del grupo que consiste en trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), ciclohexanodiamina, butanodiamina, y combinaciones de las mismas.
  2. 2. El depurador de sulfuro de hidrógeno de la reivindicación 1 en donde la poliamina tiene de 2 a 10 carbonos.
  3. 3. El depurador de sulfuro de hidrógeno de la reivindicación 2 en donde la poliamina tiene de 2 a 6 carbonos.
  4. 4. El depurador de sulfuro de hidrógeno de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde la relación de equivalencia entre glioxal y poliamina es de 1:9 a 9:1, preferiblemente de 1:7 a 7:1, más preferiblemente de 1:4 a 2:1, con máxima preferencia 1:1.
  5. 5. El depurador de sulfuro de hidrógeno de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde el depurador de sulfuro de hidrógeno comprende de forma adicional un dispersante.
  6. 6. El depurador de sulfuro de hidrógeno de la reivindicación 5 en donde el dispersante se selecciona del grupo que consiste en monoetilenglicol n-hexiléter; etilenglicol monobutiléter; derivados de di- y tri-propilenglicol de alcohol de propilo y butilo; monopropilenglicol monopropiléter; dipropilenglicol monopropiléter; monopropilenglicol monobutiléter, dipropilenglicol monopropiléter, dipropilenglicol monobutiléter; tripropilenglicol monobutiléter; etilenglicol monobutiléter; dietilenglicol monobutiléter, etilenglicol monohexiléter; dietilenglicol monohexiléter; 3-metoxi-3-metil-butanol; y mezclas de los mismos.
  7. 7. El depurador de sulfuro de hidrógeno de la reivindicación 5 en donde el dispersante se selecciona del grupo que consiste en alcoholes de cadena larga y/o ramificados etoxilados, ácidos carboxílicos etoxilados y nonilfenoles etoxilados que tienen de 2 a 11 unidades de óxido de etileno (EO), alcoholes de cadena larga y ramificados etoxilados, ácidos carboxílicos etoxilados, ésteres de glicerol etoxilados, y combinaciones de los mismos.
  8. 8. El depurador de sulfuro de hidrógeno de la reivindicación 5 en donde el dispersante está presente en una concentración inferior al 5 %, preferiblemente inferior al 1 %.
  9. 9. Una composición que comprende el producto resultante de tratar un hidrocarburo con un depurador de sulfuro de hidrógeno de cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
  10. 10. La composición de la reivindicación 9 en donde el hidrocarburo es petróleo crudo.
  11. 11. La composición de la reivindicación 9 en donde el hidrocarburo es asfalto.
  12. 12. Un método de tratamiento de un hidrocarburo con un depurador de sulfuro de hidrógeno que comprende introducir un depurador de sulfuro de hidrógeno de cualquiera de las reivindicaciones 1 -8 en un hidrocarburo.
  13. 13. El método de la reivindicación 12 en donde el depurador de sulfuro de hidrógeno se introduce en el hidrocarburo en una concentración de 10 a 10.000 ppm.
  14. 14. El método de la reivindicación 12 en donde el depurador de sulfuro de hidrógeno se introduce en el hidrocarburo antes de un proceso de refinamiento o de forma simultánea con el mismo.
  15. 15. El método de la reivindicación 12 en donde el depurador de sulfuro de hidrógeno se introduce en un hidrocarburo mientras el mismo está en el interior de un pozo de petróleo.
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