Технологии обессеривания высокосернистых нефтей: проблемы и перспективы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технологии обессеривания высокосернистых нефтей: проблемы и перспективы

Самым распространенным гетероатомом в нефти является сера, её содержание может составлять от нескольких сотен долей, до нескольких процентов. С увеличением спроса на высококачественные нефтепродукты все более актуальным становится вопрос, связанный с обессериванием нефти - удалением и дальнейшим использованием серы и серосодержащих продуктов в других областях промышленности. В данной работе мы постарались осветить основные способы очистки серосодержащих компонентов нефти и нефтепродуктов.

Большую часть нефти, которая добывается на территории нашей страны, можно отнести к сернистой или даже высокосернистой. Присутствие сероводорода, меркаптанов, а также сульфидов и дисульфидов может привести к быстрому разрушению нефтепромыслового оборудования и нефтепроводов, вследствие протекающих корозионных процессов, что в свою очередь может стать причиной увеличения аварийных случаев разлива нефти [2]. Высокие показатели содержания серы в российской нефти также являются основной причиной снижения ее конкурентоспособности. Для сохранения экспортного потенциала нашей страны необходимо обеспечить рентабельную переработку высокосернистой нефти и реализацию побочного продукта -- серы. Востребованность на рынке серосодержащих продуктов обусловлена применением их в сельском хозяйстве, гражданском и дорожном строительстве [4,6]. Опыт многих развитых стран доказывает, что бизнес на серосодержащих продуктах является высоко-прибыльным. Качественные нефтепродукты имеют настолько высокую цену, что это во многом покрывает расходы на их переработку. Все это говорит в пользу высокотехнологичной переработки нефти, а именно извлечения серосодержащих продуктов из неё и продажа высококачественных нефтепродуктов.

Очистка от серосодержащих продуктов начинается еще на промыслах. По существующей технологии удаление сероводорода обычно производится вместе с газом при сепарации. В случае, если остаточное содержание сероводорода, после сепарации, превышает установленные нормативы, необходима дополнительная очистка нефти от сероводорода и легких меркаптанов [1].

Дальнейшая сероочистка производится с применением методов, которые можно разделить на две групы:

1) методы, основанные на разрушении сераорганических соединений и удалении их из топлив:

- адсорбционно-каталитическое обессеривание нефтяных фракций в присутствии адсорбентов и катализаторов;

- обессеривание нефти и нефтепродуктов с помощью микроорганизмов.

2) методы селективного извлечения органических соединений серы с одновременной очисткой нефтяных фракций:

- экстракционные методы;

- способы окислительного десульфирования.

На сегодняшний день наиболее распространены методы, связанные с разрушением сераорганических соединений и удалением их из топлив.

В промышленности широко распространена гидроочистка нефти и нефтяных фракций. В результате очистки образуется сероводород, побочно происходит насыщение непредельных углеводородов, снижение содержания смол, кислородсодержащих соединений, а также гидрокрекинг молекул углеводородов [1]. Процесс гидроочистки весьма эффективен для очистки легких и средних дистиллятов, однако в случае с тяжелыми фракциями и остатками нефти возникают сложности. Успешное применение гидроочистки тяжелого сырья стало возможным благодаря применению катализторов в процессе каталитической гидроочистки [10].

Каталитическая гидроочистка представляет собой процесс, основанный на селективном гидрогенолизе С-S-связей. В результате происходит образование сероводорода и углеводородов. Такой метод позволяет существенно снизить содержание серы (до 97%). В качестве катализаторов процесса используются устойчивые к отравлению различными ядами - оксиды и сульфиды Ni, Со, Мо на оксиде алюминия. Большую популярность сегодня приобрели алюмокобальтмолибденовые или алюмо-никельмолибденовые катализаторы, позволяющие повысить степень очистки тяжелого, высокоароматизированного сырья, парафинов и масел от серы. Применение каталитической гидроочистки позволяет повысить стабильность нефти и увеличить концентрацию насыщенных предельных углеводородов.

Микробная десульфуризация или биодесульфуризация нефти подразумевает использование различных групп микроорганизмов. Процесс сопровождается накоплением углекислого газа, водорода и низкомолекулярных органических килот. После попадения их в анаэробную зону с помощью метанобразующих бактерий компоненты превращаются в метан. Данный метод применяется для увеличения нефтеотдачи пластов и добычи нефти [5].

К наиболее применимым в промышленности методам можно отнести очистку нефти путем окисления сераорганических соединений гидропероксидами. Этот метод позволяет проводить выборочную очистку при высокой скорости процесса. В результате полученная сера подлежит последующей обработке, а выделение её проиходит в щелочной среде.

Эффективным методом обессеривания является и экстракция минеральными и органическими кислотами. В качестве целевого продукта получают сернистые концентраты, в качестве побочных продуктов выступают очищенные нефтепродукты [3]. Классической является экстракция серной кислотой или олеумом [9]. При обработке нефтяного дистиллята концентрированной серной кислотой сераорганические соединения сульфируются. Образовавшийся «кислый гудрон» представляет собой раствор смол и сульфокислот в серной кислоте. Поскольку серная кислота является одновременно окислителем, меркаптаны и сульфиды могут подвергаться не только сульфированию, но и окислению с последующим растворением продуктов окисления в кислом гудроне. Поэтому для выделения сернистых соединений из нефти и нефтепродуктов применяется не концентрированная, а 50-80%-ная серная кислота. Часть сернистых соединений можно регенерировать из кислого гудрона гидролизом продуктов их сульфирования. Продукты более глубоких превращений из кислого гудрона не извлекаются. К недостаткам метода следует отнести деструкцию и потерю сульфидов, а также большой расход серной кислоты. Более эффективным экстрагентом является хлорная кислота, однако взрывоопасность, её высокая стоимость не позволяют ей конкурировать с серной кислотой. В качестве экстрагентов также могут применятся фенол, фурфурол, диэтиленгликоль, жидкий сернистый ангидрид, сульфолан, фтористый водород [7].

Очистка от серосодержащих соединений может осуществляться, также с помощью окисления. В качестве окислителей используются серная кислота, азотная кислота, персульфат калия, окислы азота, гипохлориты, надкислоты, гидропероксиды, пероксид водорода, озон и молекулярный кислород. Метод основан на модификации функциональных серасодержащих груп с образованием кислородсодержащих соединений, которые можно легко отделить от нефтепродукта. Перспективность такого метода обусловлена возможность дальнейшего использования сульфоксидов и сульфонов.

Получение сульфоксидов и сульфонов может осуществляться либо после предварительной экстракции растворителем нефтяного сырья с получением концентрата сульфидов и дальнейшим его окислением, либо окислением непосредственно в нефтяной фракции с последующей жидкостной экстракцией. Наиболее применимым на производстве является процесс окисления с участием перекиси и гидропероксидов в присутствие катализаторов, в качестве которых могут выступать соединения переходных металлов [8]. Данный способ позволяет обеспечивать высокую селективность, скорость процесса, а также простую технологию по получению и выделению сульфоксидов.

Все вышеупомянутые методы обессеривания нефти весьма эффективны и позволяют существенно снизить общее содержание серы, однако они имеют ряд недостатков.

Так при экстракционном обессеривании важную роль играет растворитель, и в ряде случаев требуется подбирать экстрагент, который подходит конкретно для данного нефтепродукта, к тому же уровень очистки обычно составляет 50 %.

В случае с адсорбционной сераочисткой, для высокой степени очистки необходима цикличность процесса, а используемый для регенерации адсорбента газ обычно сжигается, что ведет к безвозвратным потерям газа, к тому же происходит сильное загрязнение атмосферы.

Весьма эффективно окислительное обессеривание весьма эффективно, однако применяемые окислители отличаются высокой стоимостью.

Анализ современного состояния данной отрасли показал, что высокую сераочистку возможно провести лишь комбинацией различных методов, позволяющей исключить недостатки, сконцентрировавшись на достоинствах.

нефть рентабельный очистка

Список литературы

1.Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. - Уфа: Гилем, 2002. - 669с.

2.Кундик А.А. Обеспечение надежности трубопроводных систем. Метод диагностики внутреннего антикоррозионного покрытия трубопроводов // Нефть. Профессионально о нефти. 2017. Вып. 1. С. 74-76.

3.Подшивалин А.В. Современная технология производства элементарной серы //

Нефтегазовое дело. 2006. Т. 4. № 1. С .231 - 234.

4.Сангалов Ю.А., Дмитриев Ю.К., Маталинов В.И., Лакеев С.Н., Майданова И.О., Карчевский С.Г. Элементная сера: от сырья к новым веществам и материалам // Вестник Башкирского университета. 2004. № 2. С. 31-34.

5.Сираева И.Н. Особенности переработки сернистых нефтей // Нефтегазовое дело. 2011. №.

6.Фомин А.Ю., Хозин В.Г. Применение серы в производстве дорожно строительных материалов // Строительные материалы. 2009. № 11. С. 20-22.

7.Ali M.F., Al-Malki A., El-Ali B., Martinie G., Siddiqui M. Deep desulphurization of gasoline and diesel fuels using non-hydrogen consuming techniques. Fuel 2006,85:1354-1363.

8.Asghar M., Mohammad A.S., Mohammad A.N. Oxidative desulfurization of non-hydrotreated kerosene using hydrogen peroxide and acetic acid // Chinese Journal of Chemical Engineering. 2009. V.

Размещено на Allbest.ru