Определение серосодержащих соединений в нефтепродуктах после фракционирования в результате щелочной очистки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение серосодержащих соединений в нефтепродуктах после фракционирования в результате щелочной очистки

Ж.Т. Калиева, магистрант

Научный руководитель: З. Х. Кунашева, кандидат хим. наук

Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана

Б?л ма?алада к?кірт ?осылыстар ??рамыны? м?най ?німдеріні? сапасына сонымен 6ipгe оларды? тасымалдау мен пайдаланану кезіндегі жа?ымсыз таттан?ыш ж?не улы ?асиеттеріне ?сер emyi сипатталады. Сілтілік тазалау?а дейінгі ж?не кейінгі м?най ?німдеріні? ?асиеттер жа?саруыны? т?уелділігі бай?алады. нефтепродукт сера коррозионный щелочной

В данной статье описывается влияние содержания соединений серы на качества нефтепродуктов, а также на их нежелательные коррозионные и токсичные действия при транспортировке и эксплуатации. Прослеживается зависимость улучшения физико-химических свойств нефтепродуктов до и после щелочной очистки.

This article describes the influence of sulphur containing species' concentration on quality of oil products and their undesirable corrosion and toxic properties during the exploitation and transportation process. The improvement of physical and chemical properties of oil products is observed after the alkaline treatment.

Содержание соединений серы в сырой нефти и нефтепродуктах является важнейшим показателем их качества. Присутствие соединений серы в товарной нефти и нефтепродуктах является нежелательным. Они токсичны, имеют неприятный запах, способствуют отложению смол, в соединениях с водой вызывают интенсивную коррозию металла. Среди сернистых соединений нефти различают три группы. К первой из них относятся сероводород и меркаптаны, обладающие кислотными, а потому и наиболее коррозионными свойствами. Вторую группу составляют нейтральные к низкой температуре и термически малоустойчивые сульфиды и дисульфиды. В третью входят термически стабильные циклические соединения -тиофаны и тиофены. Сероводородсодержащие угленосные (карбоновые) нефти обычно содержат в своем составе значительные количества легколетучих, чрезвычайно токсичных и сильно пахнущих метил-, этил-меркаптанов (для метил-меркаптанов ПДК в воздухе рабочей зоны 0,8 мг/м3 и ПДК в воздухе населенных мест 9-10 мг/м3) [1]. Более того, по ГОСТ Р51858-2002 г. содержание сероводорода и меркаптанов в товарной нефти не должно превышать 20-100 ррm. В настоящее время, на промысловых месторождениях, сероводородсодержащие нефти транспортируются без нейтрализации сероводорода, что приводит к быстрому коррозионному разрушению трубопроводов, частым их порывам, утечкам и чрезмерному загрязнению окружающей среды высокотоксичными соединениями. Углеводородное сырьё, добываемое на месторождениях Западно-Казахстанской области, по содержанию серы, является сернистым. Поэтому, с точки зрения транспортировки, переработки и охраны окружающей среды, одновременная их нейтрализация является чрезвычайно актуальной задачей.

Целью настоящей работы является определение количественного содержания общей серы в сырье (конденсате), его физико-химических характеристик до очистки, а также сравнить их с физико-химическими характеристиками нефтепродуктов после демеркаптанизации. В данной работе рассмотрен процесс переработки нестабильного газового конденсата. Назначением процесса переработки нестабильного газового конденсата является получение отдельных фракций и их дезодорация с целью возможности транспортировки для дальнейшей переработки в товарные нефтепродукты. На переработку в качестве сырья, под высоким давлением (3,45 МПа), поступает насыщенная газоконденсатная смесь, содержащая легкие углеводороды C1-С3, сероводород и меркаптаны. Поскольку эта смесь насыщена неконденсирующимися и сжиженными углеводородными газами, их необходимо удалить вместе с сероводородом и легкими меркаптанами -токсичными и коррозионноактивными компонентами.

После удаления легких, низкокипящих компонентов, оставшаяся жидкость считается стабилизированной. Стабилизированная сырьевая смесь подвергается дальнейшему фракционированию на жидкие продукты: легкую нафту, тяжелую нафту, газойлевую фракцию и остаток перегонки. В состав легкой нафты входят углеводороды и сернистые соединения, кипящие в пределах от температуры кипения нормального пентана до 75-85 °С, т.е. фракция С5-С7. Эта фракция выводится в виде головного продукта из колонны отгона легкой нафты. После соответствующей очистки от вредных примесей, фракция может использоваться как низкооктановый компонент бензинов или перерабатываться в процессе изомеризации с целью получения высокооктанового низкокипящего компонента бензина (вместо дорогостоящих алкилатов).

Остаток перегонки выводится из нижней части колонны отгона легкой нафты и направляется через нагреватель сырья в колонну фракционирования, где разделяется на три потока: тяжелую нафту, газойлевую фракцию и остаток перегонки. Тяжелая нафта выводится из верха колонны фракционирования, газойлевая фракция выводится из средней секции колонны, а остаток откачивается из куба колонны. Тяжелая нафта состоит из углеводородных и сернистых соединений, кипящих в пределе 75-160 °С. После соответствующей очистки фракция может использоваться как компонент низкосортных бензинов или направляться на установки каталитического риформинга с целью получения высокооктанового компонента бензинов или ароматических соединений.

Учитывая дальнейшую транспортировку полученных фракций, легкая и тяжелая нафта объединяются и подвергаются дезодорации на установке демеркаптанизации, где из смесевой фракции удаляются сероводород и легкие меркаптаны.

Процесс дезодорации фракции н.к. - 180 °С (смесь легкой и тяжелой нафты) заключается в извлечении сероводорода и легких меркаптанов, обладающих сильным запахом даже в небольших концентрациях. Извлечение дурно пахнущих серосодержащих компонентов осуществляется раствором щелочи при ее смещении с фракцией н.к. - 180 °С. При этом кислые компоненты - сероводород и низкомолекулярные меркаптаны извлекаются едким натром по реакциям:

H2S + 2NaOH = Na2S + 2Н2О RSH+NaOH = RSNa+H2O,

где: R - радикал (-СНз, -С2 Н5, -C3H7)

Бутилмеркаптаны и другие, более тяжелые меркаптаны, практически не извлекаются при щелочной очистке. При этом они практически не создают запаха испаряющимся углеводородам из-за низкого парциального давления в газовой смеси.

Регенерация отработанной щелочи осуществляется за счет процесса окисления кислородом воздуха сульфида натрия (Na2S) и меркаптидов (RSNa) до тиосульфата натрия (ТЧа282С0з) и дисульфидов (RSSR) по реакциям:

2Na2S + 2О2 + Н2О = Na2S2O3 + 2NaOH

4RSNa + О2 + 2Н2О = 2RSSR+ 4NaOH

При очистке нафты и регенерации щелочи, в растворе щелочи постепенно накапливается тиосульфат натрия и водами концентрация щелочи снижается, что требует периодического сброса и замены отработанного раствора новым. Дисульфиды (RSSR), образующиеся при регенерации щелочи, отделяются в сепараторе от щелочи и из верхней части сепаратора периодически (по мере накопления) сбрасываются на сжигание в горизонтальный факел [2].

Нами экспериментально определены физико-химические характеристики нестабильного конденсата, которые приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Физико-химические характеристики нестабильного конденсата

С целью сравнения сырья и продуктов очистки ниже приведены характеристики нафты очищенной.

Таблица 2 - Физико-химические характеристики прямогонной нафты

По полученным результатам можно сделать следующие выводы: общее содержание серы после очистки уменьшилось с 0,72 до 0,32. В целом физико-химические характеристики нафты прямогонной очищенной улучшаются.

Литература

1. Большаков, Г. Ф. Сераорганические соединения нефти / Г. Ф. Большаков, Н. К.Надиров // Новосибирск : Наука. - 1986. - 243 с.

2. Гадельшиев, Р. Р. Технологический регламент комплекса МТУ-400 / Р. Р. Гадельшиев, А. Н. Шершов, И. М. Мухамбеткалиев // Аксай: АО Конденсат. - 2002.

Размещено на Allbest.ru