Технология щелочной очистки маляных дистиллятов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Практическая работа

ТЕХНОЛОГИЯ ЩЕЛОЧНОЙ ОЧИСТКИ МАСЛЯНЫХ ДИСТИЛЛЯТОВ

Очистка нефтепродуктов растворами щелочи

В настоящее время очистку растворами щелочи применяют для удаления сероводорода, диоксида углерода, низших меркаптанов, нефтяных кислот, кислых продуктов после сернокислотной очистки и других нежелательных примесей из нефтепродуктов. Щелочной очистке подвергают углеводородные газы, бензиновые, керосиновые, реже дизельные и масляные дистилляты.

Взаимодействуя с раствором гидроксида натрия, сероводород образует: при и збытке щелочи --сульфид натрия NagS, при недостатке щелочи -- сульфит натрия NaSH (растворимость последнего в растворе щелочи выше растворимости сульфида натрия).

Меркаптаны, реагируя с гидроксидом натрия, превращаются в меркаптиды, причем реакция эта обратима вследствие гидролиза меркаптидов, который можно уменьшить повышением концентрации раствора щелочи и снижением температуры очистки. Нужно учитывать и то обстоятельство, что с увеличением молекулярной массы меркаптанов их растворимость в растворе щелочи понижается, т. е. степень извлечения уменьшается. Например, степень извлечения н-бутилмеркаптана на 35 % меньше, чем этилмеркаптана. В присутствии кислорода воздуха меркаптаны окисляются до дисульфидов; при продолжительном контакте образуются сульфокис-лоты, в присутствии диоксида углерода -- тиокар-боновые кислоты, хорошо растворимые в нефтепродуктах.

Нафтеновые кислоты с гидроксидом натрия образуют соответствующие соли, часть из них гидроли-зуется. Гидролиз солей уменьшается с увеличением концентрации раствора щелочи и понижением температуры, т. е. в условиях, способствующих образованию стойких эмульсий.

Сульфокислоты, кислые и особенно средние эфиры серной кислоты при обработке их растворами щелочи довольно легко гидролизуются с образованием соответствующих солей или спиртов и серной кислоты. Этим реакциям способствуют повышение температуры до 60--70 °С и уменьшение концентрации раствора щелочи.

Очистка углеводородных газов

Щелочная очистка углеводородных газов предназначена для извлечения меркаптанов и частично диоксида углерода. В условиях равновесия диоксид углерода вытесняет меркаптаны из раствора. Однако при концентрации СОд более 0,1 % (об.) скорость абсорбции лимитируется процессами массопередачи в жидкой фазе.

Подбирая условия абсорбции, можно достичь 95 %-ной степени извлечения меркаптанов и 35--38 %-ной -- диоксида углерода. Для более полного извлечения СО, требуется больший расход раствора щелочи. Оптимальные условия абсорбции. меркаптанов достигаются при максимальной скорости прохождения газа, которая в колонных аппаратах держится на уровне 0,3--0,4 м/с (во избежание уноса капелек жидкости). Давление обычно 0,98 МПа. Как правило, берется 7--8-кратное количество раствора щелочи по сравнению с равновесным количеством меркаптанов. Первоначальная концентрация раствора щелочи -- около 20 % (масс.), однако при содержании диоксида углерода более 0,1 % (об.) концентрацию раствора берут меньше (во избежание -потерь щелочи). Концентрацию отработанного раствора щелочи принимают равной 1,5 % (масс.). В результате общий расход щелочи не превышает 1--3 кг на 1000 м³ газа, содержание меркаптанов в газе при этом сокращается с 12 до 0,5 мг м³. Температура процесса определяется температурой входящего газа, но не должна быть ниже 5 °С, так как образующийся карбонат натрия при взаимодействии диоксида углерода с гидроксидом натрия при низких температурах плохо растворим и может забивать низ аппарата. Концентрация карбоната натрия (соды) в выходящем с низа абсорбера отработанном растворе щелочи не должна превышать 7 % (масс.).

Процесс щелочной очистки газов является экономичным. Однако при высоких концентрациях в газе сероводорода и диоксида углерода (>0,3 %) перед щелочной очисткой следует использовать очистку раствором моноэтаноламина. Сухой газ и пропан-пропиленовая фракция на промышленных установках ЦГФУ и АГФУ, газы регенерации на установках гидроочистки и пирогаз на установке ЭП-300 предварительно очищаются от сероводорода и частично от диоксида углерода раствором моноэтаноламина, затем подвергаются доочистке щелочью от меркаптанов и диоксида углерода. Расход гидроксида натрия при этом не превышает 0,16 кг на 1000 м⁸ газа. Технологическая схема щелочной очистки газа от меркаптанов мало отличается от схемы очистки моноэтаноламином, только регенерация раствора щелочи проводится открытым водяным паром или продувкой горячим воздухом, или последовательно тем и другим. В случае очистки газов от диоксида углерода равновесное давление газа над абсорбентом равно нулю, что позволяет осуществлять многократную циркуляцию абсорбента с выводом части его из системы и дозированием свежего. Такая схема щелочной доочистки газов пиролиза, используемая в этиленовом производстве на установке ЭП-300, приведена на рис. XIII-1. Газ после IV ступени турбокомпрессора (с установки ЭП-300) при давлении 2 МПа проходит моноэтаноламиновую очистку и при том же давлении с температурой 20--40 °С поступает в нижнюю часть абсорбера 13. Абсорбер снабжен 24 колпачковыми или клапанными тарелками. Через каждые 4 тарелки насосами 1--5 осуществляется циркуляция раствора щелочи, что снижает ее общий расход. Часть раствора щелочи с низа абсорбера насосом 2 подается в промежуточный сборник 15, откуда насосом 7 направляется в колонну 16 для регенерации водяным паром. Свежий 12 %-ный раствор щелочи дозировочным насосом 6 подается в линию нагнетания циркуляционного насоса 4. В верхней части колонны устанавливаются три-четыре промывочные тарелки; на них подается водяной конденсат, что позволяет устранить постепенную забивку трубопроводов на выходе газа раствором щелочи и содой.

При наличии в газе высших углеводородов возможно образование продуктов их омыления, что ведет к вспениванию раствора. Во избежание этого температуру раствора поддерживают на 3--5 °С выше температуры газа (что способствует растворению примесей). Температура раствора регулируется с помощью парового подогревателя 10.и.теплообменника 9.

Очищенный газ, выходящий с верха абсорбера, охлаждается в водяном холодильнике 12 и поступает в промежуточный сборник 11 для отделения конденсата. С верха сборника газ подается на V ступень турбокомпрессора. Регенератор 16 тарельчатого типа (отпарная колонна) работает при давлении, близком к атмосферному, и температуре 100--110 °С. Отработанный раствор щелочи подается в верхнюю часть аппарата, водяной пар (давлением 0,3 МПа) -- в нижнюю, Чтобы избежать уноса испарившейся воды, температуру вверху регенератора держат на уровне 60 °С с помощью флегмы, подаваемой насосом 5 выше ввода раствора. Температура флегмы регулируется холодильником 14. Газ, выходящий с верха десор-бера, может содержать до 20 % (об.) меркаптанов, до 70 % (об.) метана и диоксида углерода. Этот газ направляется в печи. Раствор щелочи, содержащий еще некоторое количество диоксида углерода, с низа регенератора забирается насосом 8 и подается в колонну 17, где продувается нагретым до 70--90 °С воздухом. Воздух с диоксидом углерода'выводится в атмосферу, а щелочные сточные воды с низа колонны 17 направляются в промышленную канализацию.

Аналогичная схема щелочной очистки газов от диоксида углерода используется на установках производства инертного газа. Очистка проводится 10 %-ным раствором щелочи.

Очистка жидких углеводородов

очистка раствор щелочь углеводород

Типовая установка фракционирования широкой фракции сжиженного газа производительностью 500 тыс. т в год (ЦГФУ) имеет мощный блок очистки. Пропановая фракция (выход 25,79 % масс.) подвергается моноэтаноламиновой очистке и доочистке раствором щелочи, фракции н-бутановая (выход 10,7 % масс.), бутановая (выход 27,51 % масс.), изопентановая (выход 8,48 % масс.), пентановая (выход 10,35 % масс.) и гексановая (выход 11,94 % масс.) обрабатываются растворами щелочи по схеме, приведенной на рис. XI 11-2. Сырье центробежным насосом / подается в инжекторный смеситель 2, куда из отстойника 5 засасывается отстоявшийся раствор щелочи. Смесь сырья с реагентом поступает в отстойник 3. Частично очищенный продукт с верха отстойника 3 направляется в смеситель 4, где смешивается со свежим и рециркулирующим растворами щелочи, а отстоявшийся отработанный щелочной раствор с низа отстойника 3 отводится в промышленную канализацию. Очищенное сырье отделяется от реагента в отстойнике 5. Отстоявшийся раствор щелочи идет на рециркуляцию, а продукт -- в смеситель 6 на промывку химически очищенной водой. Очищенный и промытый продукт с верха отстойника 7 направляется в резервуар, а вода с низа отстойника--в канализацию. Концентрация свежего раствора щелочи колеблется в пределах 10--15 %.

АГФУ предназначена для переработки жирного газа и нестабильного бензина установок каталитического крекинга. Ее проектная производительность 417 тыс. т в год с выходами: 38,4 % (масс.) газа и 61,6 % (масс.) стабильного бензина. Проектом предусмотрены щелочная доочистка головной фракции (пропан-бутановой) после очистки раствором моноэтаноламина и щелочная очистка стабильного бензина. В отличие от описанной схемы щелочная очистка бензина проводится в одной паре -- смеситель-отстойник, как это показано на рис. XIII.3.

Стабильный бензин центробежным насосом / подается в смеситель 2, где смешивается со свежим 12 %-ным раствором щелочи и рециркулирующим отстоявшимся раствором щелочи из отстойника 3. Часть отстоя отводится в канализацию. Очищенный продукт промывается водой в смесителе 4, отделяется от воды в отстойнике 5- и направляется в промежуточные сборники установки или резервуары товарного парка. Промывные воды с низа отстойника 5 выводятся в канализацию.

На установках, построенных примерно 20--25 лет назад, щелочная очистка топливных дистиллятов проводится в колонных аппаратах с непрерывным дозированием раствора щелочи. Так, на одной из нефтеперегонных установок, спроектированной в 1961 г., очистке подвергают бензиновые и керосиновые фракции. Схема блока щелочной очистки этой установки приведена на рис. XIII-4.

Сырье насосом 1 подается в диафрагмовый смеситель 2, туда же насосом 3 закачивается циркулирующий раствор щелочи. Смесь поступает в нижнюю часть тарельчатой колонны 4, в верхнюю часть которой дозировочным насосом 5 подается свежий раствор щелочи. С низа колонны 4 избыток отработанного раствора щелочи отводится в канализацию. Очищенный продукт с верха колонны направляется под нижнюю тарелку колонны 6 для промывки химически очищенной водой, подаваемой наверх. Промывная вода с низа колонны 6 направляется в канализацию; часть ее используется для приготовления свежего раствора щелочи. Очищенный продукт, выходящий из колонны сверху, поступает в резервуары. При производительности очистной колонны 550 т/сут по сырью ее диаметр равен 1,8 м, высота 6 м; расход раствора щелочи составляет 0,1 % (масс.), воды 100 % (масс.).

При щелочной очистке бензиновых фракций температура процесса равна 40--50 °С, концентрация раствора щелочи --до 15 % (масс.); при очистке керосиновых фракций температура 60--70 °С и концентрация раствора щелочи 10--12 % (масс.); при очистке дизельных фракций температура 80--90 °С и концентрация раствора щелочи до 10 % (масс.).

Эффективность щелочной очистки зависит от интенсивности перемешивания и полноты осаждения продуктов реакции в растворе щелочи. При интенсивном перемешивании топливных дистиллятов с растворами щелочей, несмотря на довольно высокие температуры и низкие концентрации растворов, образуются эмульсии, для разделения которых требуется дополнительное время отстоя. В последнее время начали широко использовать электроразделители, в которых нефтепродукт отделяется от реагента в электрическом поле постоянного тока напряжением 10--15 кВ. Технологическая схема щелочной очистки дистиллятов дизельного топлива с помощью электрического поля приведена на рис. XII 1-5.

Очищаемый дистиллят насосом 1 подается в смеситель 2; туда же насосом 3 закачиваются свежий 6 %-ный и рециркулирующий растворы щелочи. Из смесителя продукты поступают в низ электроразделителя 4, где под действием электрического поля происходит слияние эмульсионных капелек, что и ускоряет их осаждение. Очищенный продукт, выходящий с верха электроразделителя 4, направляется в смеситель 5, где контактирует с химически очищенной водой, и поступает далее в электроразделитель 6 для отделения промывной воды. Очищенное и промытое дизельное топливо, выходящее с верха электроразделителя 6, направляется в резервуар. Щелочные стоки и промывные воды с низа электроразделителей 4 и 6 отводятся в канализацию. Температура обработки дизельного топлива 50 °С, давление в электроразделителях 0,3--0,4 МПа. Вследствие четкого разделения фаз сокращаются потери нефтепродукта, расход реагента и промывной воды на 20--30%.

Щелочная очистка масляных дистиллятов проводится при температурах 140--160 °С и при давлении 0,6--1,0 МПа во избежание испарения воды. Технологическая схема щелочной очистки масел приведена на рис. XIII-6. Масляный дистиллят насосом / прокачивается через трубное пространство теплообменника 2, змеевики трубчатой печи 3 и с температурой 150--170 °С подается в диафрагмовый смеситель 4. Туда же закачивается 1,2--2,5 %-ный раствор гидроксида натрия. Из смесителя реакционная смесь поступает в отстойник 5. Температура в отстойнике 130--140 °С, давление 0,6--1,0 МПа, длительность отстоя 3,5--4 ч. Щелочные отходы, выходящие с низа отстойника, охлаждаются в холодильнике 6 погружного типа до 60 °С и направляются в сборники для отделения нафтеновых кислот. Очищенный масляный дистиллят с верха отстойника 5 поступает в смеситель 7 на промывку водой. Температура подаваемой в смеситель химически очищенной воды 60--65 °С. Отделение промывной воды от дистиллята осуществляется в отстойнике 8. Выходящие с низа отстойника промывные воды охлаждаются в холодильнике 9 погружного типа и направляются в сборник для отделения нафтеновых кислот. Очищенный и промытый продукт с верха отстойника 8 проходит теплообменник 2, где, отдавая свое тепло сырью, охлаждается с 90 до 70 °С, и поступает в сушильную колонну 10 для удаления мельчайших капелек воды за счет продувки его горячим сжатым воздухом. Готовое масло с низа сушильной колонны откачивается в резервуары.

Размещено на Allbest.ru