Введение к работе
Актуальность проблемы
Во многих нефтях содержатся меркаптаны, в том числе высокотоксичные легкие меркаптаны: метшшеркаптан и этилмеркаптан (далее для краткости -RSH). Они, как и сероводород, придают нефти неприятный запах и коррозионную агрессивность, ухудшают экологическую обстановку, поэтому подлежат удалению при подготовке нефти к транспортировке. Согласно ГОСТ Р 51858-2002, концентрация H2S и RSH в нефти вида 1 не должна превышать 20 и 40 ррт (мг/кг) соответственно.
Существуют химические, физические и комбинированные методы очистки от RSH.
Очистка нефти химическими методами путем непосредственного контактирования с реагентами имеет множество недостатков: ухудшение качества нефти, выпадение продуктов реакции в трубопроводах и резервуарах, образование труд-ноутилизируемых стоков, загрязнение воздушного бассейна.
Очистка нефти физическими методами от RSH намного сложнее, чем от H2S, поскольку у них температура кипения значительно выше и составляет +6 С и +35 С соответственно против - 60 С у H2S. Поэтому при многоступенчатой сепарации нефти RSH, в отличие от H2S, практически не удаляются. При десорбции их легким газом требуется большой расход газа, снижается выход нефти, не достигается глубокая стабилизация нефти. Единственным методом, который может обеспечить высокую степень очистки и совместить два трудносовместимых показателя, высокий выход и глубокую стабилизацию нефти, является ректификация, позволяющая достичь четкого разделения дистиллята и остатка.
С учетом сказанного, а также освоения новых месторождений нефти с высоким содержанием меркаптановой серы и постоянное одновременное ужесточения требований экологического характера к продукции нефтепромыслов делают задачу очистки нефти от RSH актуальной.
Цель работы - разработка безотходной технологии очистки нефти от легких меркаптанов ректификацией на промыслах с понижением температуры нагрева и повышением выхода нефти.
Основные задачи исследования:
обоснование возможности выделения из нефти легких меркаптанов ректификацией с меньшей потерей углеводородов Сз+;
разработка и исследование вариантов технологии ректификации нефти с получением стабилизированной, очищенной от легких меркаптанов нефти и мер-каптансодержащего газа стабилизации;
разработка технологии безотходной утилизации меркаптансодержащего газа стабилизации;
-разработка совмещенной технологии очистки нефти от легких меркаптанов ректификацией и утилизации меркаптансодержащего газа стабилизации. Научная новизна
- Впервые предложена и исследована схема двухколонной ректификации
применительно к очистке нефти от легких меркаптанов.
Разработана технология, позволяющая выделить легкие меркаптаны с газами стабилизации нефти ректификацией при нагреве сырья на уровне 130 -140 С и с выходом очищенной нефти на уровне 98-99%.
Показана возможность повышения эффективности очистки нефти от легких меркаптанов путем вовлечения в процесс ректификации бензина за счет дополнительной подачи тепла, а также усиления эффекта десорбции удаляемых компонентов и углеводородных газов на тарелках выше уровня ввода продуктов разделения.
Применительно к схеме двухколонной ректификации установлено оптимальное соотношение температур нагрева нефти Т„ на входе в первую колонну и нагрева бензина Те в ребойлере второй колонны, которую можно описать следующим линейным уравнением: Т6~38+0,4ТН.
- Разработана безотходная технология реагентной очистки газов стабилизации от легких меркаптанов с получением очищенного газа и ингибитора коррозии на основе аппарата колонного типа, совмещающего процессы экстракции, абсорбции и десорбции.
Практическая ценность
- Разработана технология, позволяющая осуществлять высокую степень фи-
зической очистки нефти от легких меркаптанов методом ректификации, при глубокой ее стабилизации и высоком выходе нефти. Оптимизированы технологические параметры работы установки.
- Разработана конструкция аппарата колонного типа, совмещающего процессы экстракции, абсорбции и десорбции (экссорбера), применительно к очистки газа стабилизации от легких меркаптанов.
Достоверность результатов исследований
Предложенная для ректификационных колонн очистки нефти от легких меркаптанов тарелка мелкожалюзийного типа (ТМЖ) испытана на холодном стенде, где была доказана ее беспровальность, и внедрена в колонне отбензини-вания газа Шкаповского ГПП (ОАО АНК «Башнефть»).
Предложенанная конструкции ТМЖ в сочетании со сливными устройствами удвоенной глубины (байпасинг-способ) установлена в двух колоннах установки очистки нефти от сероводорода ООО «Нарьянмарнефтегаз» общей производительностью 9 млн.т/год. Остаточное содержание сероводорода в нефти составляет не более 5 ррт.
Апробация работы
Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на:
методических советах Уфимского государственного нефтяного технического университета («УГНТУ»), г. Уфа;
международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработ-ка-2009», г. Уфа 2009 г.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 15 работ, в том числе 8 статей (из них 6 в журналах из перечня ВАК) и 3 докладов на конференциях, получено 4 патента на изобретения.
Структура и объем работы
