USD ЦБ — 57,48 +0,21
EUR ЦБ — 67,74 −0,17
Brent — 57,91 −0,05%
понедельник 23 октября 05:31

Наука и технологии // Нефтехимия

О новых разработках и внедрениях в области сероочистки углеводородного сырья

03 апреля 2008 г., 23:14А.Г. Ахмадуллина, Р.М Ахмадуллин. Химия и технология топлив и масел. Т.44. №6, 2008Neftegaz.RU4606
 
1.    Процесс демеркаптанизации легкого углеводородного сырья – «Демер-ЛУВС».
 

Из существующих методов демеркаптанизации легкого углеводородного сырья наибо-лее широко используемыми являются методы щелочной экстракции меркаптанов с регенерацией насыщенного меркаптидами щелочного раствора окислением кислородом воздуха в присутствии гомогенного [1] или гетерогенного [2] фталоцианиновых катализаторов.

В работе [3] предлагается метод бесщелочной «сухой» демеркаптанизации сжиженных газов, бензина, керосина, газоконденсатов и нефти на катализаторе MARС пропусканием сырья с воздухом через фильтр с катализатором, либо контактированием очищаемого продукта с суспензией катализатора и стехиометрическим количеством воздуха непосредственно в потоке сырья - в трубопроводах и отстойных емкостях. Указанный метод является не регенеративным и, в отличие от экстракционных методов щелочной очистки, не позволяет извлекать меркаптаны из газов и бензинов, т.е. снижать в них содержание общей серы. 

Катализатор гомогенно-каталитического процесса щелочной очистки [1] растворен или диспергирован в щелочном растворе и циркулирует вместе с ним в системе очистки от экс-трактора к регенератору и обратно к экстрактору. Присутствие катализатора в щелочном растворе приводит к окислению меркаптидов с образованием дисульфидов как в регенера-торе, так и вне его - в трубопроводах и в самом экстракторе (из-за наличия остаточного кис-лорода в регенерированном растворе щелочи). Дисульфиды, образующиеся вне регенерато-ра, переходят в экстракторе из щелочи в очищаемый продукт, повышая в нем содержание общей серы и жидкого остатка, строго регламентируемых в газах по ГОСТ 20448-90. 

Кроме того, водорастворимые фталоцианиновые катализаторы химически и термически нестойки и подвержены гидролизу в щелочных средах, что ограничивает срок их службы в системе щелочной очистки до 3÷4 месяцев. Щелочной раствор катализатор (КТК) считается отработанным и заменяется свежим раствором КТК при снижении в нем концентрации сво-бодной щелочи до ≤ 6%масс., что ведет к загрязнению стоков щелочью и солями металлов. 

Главным достоинством процесса «Демер-ЛУВС» (рис.1) по сравнению с известными отечественными и зарубежными аналогами является использование при регенерации меркап-тидсодержащей щелочи гетерогенного катализатора КСМ на полимерной основе. Состав и технология приготовления катализатора КСМ обеспечивают прочное удерживание каталити-чески активных компонентов на полимерном носителе, их повышенную стойкость к катали-тическим ядам, щелочи и термическому воздействию, стабильную активность на протяжении всего срока промышленной эксплуатации. Это исключает вымывание каталитически актив-ных компонентов из катализатора КСМ и их попадание в щелочной раствор; необходимость периодической или непрерывной подпитки КСМ дорогостоящими солями металлов перемен-ной валентности и нежелательное загрязнение ими промышленных стоков.


Катализатор КСМ изготовлен в виде блочной стереорегулярной насадки с развитой геометрической поверхностью, способствующей улучшению массообмена между регенери-руемой щелочью и воздухом. Он стационарно закреплен в регенераторе, что ограничивает сферу действия катализатора, препятствуя окислению оставшихся в щелочи меркаптидов с образованием дисульфидов вне регенератора. 

Процесс «Демер-ЛУВС» используется для очистки бутан-бутиленовой фракции (ББФ) от меркаптанов на всех установках комбинированной переработки нефти типа Г-43-107 и КТ-1 бывшего СССР - Мажейкском, Московском, УфимскомЛисичанском и Омском НПЗ, успешно работающих с 1990 ÷ 96 годов по настоящее время. Процесс «Демер-ЛУВС» внед-рен в 2000г. на Ново-Ярославском НПЗ для демеркаптанизации пропан-бутан-бутиленовой фракции с установки каткрекинга 1А-1М [4], а в 2008г. – на НПЗ Сибнефти и ЛУКОЙЛа.

Длительный опыт промышленной эксплуатации процесса «Демер-ЛУВС» показал, что использование гетерогенного катализатора КСМ, по сравнению с гомогенными, позволяет:

1)    снизить капитальные и эксплуатационные затраты за счет упрощения технологической схемы процесса и сокращения количества используемого оборудования путем исключе-ния стадий приготовления и подпитки щелочного раствора раствором КТК;

2)    сократить расход щелочи до 0.04-0.07кг/т и повысить срок ее службы с 3÷4х месяцев до 1 года за счет доведения отработки щелочного раствора до отсутствия свободной щелочи; 

3)    увеличить срок службы фталоцианинового катализатора с 3÷4х месяцев до 10 лет;

4)    обеспечить глубокую очистку газов от меркаптановой серы (с 0,100 до ≤0,001%мас.) на протяжении всего срока службы катализатора без его подпитки или регенерации;

5)    резко сократить объем стоков и снизить их токсичность за счет более полной отработки щелочи и исключения попадания свободной щелочи и солей тяжелых металлов в стоки.


2.    Процесс демеркаптанизации бензиновых фракций - «Демерус»


Очистка высокомеркаптанистых бензиновых фракций обычно проводится в две стадии: 1 стадия -  удаление легких меркаптанов С2-С3, из бензина с выделением дисульфидов при каталитической регенерации щелочного раствора окислением воздухом.     
2 стадия-  дезодорация бензина окислением меркаптанов С4+в воздухом до дисульфидов.

Нами предлагается одностадийный процесс экстракционной очистки бензинов от мер-каптанов (рис.2) новым экстрагентом «Демерус», состав и свойства которого позволяют извлекать из бензинов до 94% меркаптанов - против 37%, при щелочной экстракции (табл.1).

Регенерация насыщенного меркаптанами экстрагента проводится окислением воздухом на катализаторе КСМ с выделением дисульфидного масла. Экстрагент «Демерус» имеет зна-чительно большую сероемкость, по сравнению с водно-щелочным раствором, что позволяет:

1)    снизить объем циркулирующего экстрагента, за счет чего уменьшить объем аппаратов; 

2)    повысить степень извлечения природных сераорганических соединений и существенно понизить содержание общей серы в бензиновой фракции;

3)    сократить время отстоя очищенных продуктов от экстрагента и исключить необходи-мость их водной промывки после экстрактора;  

4)    снизить капитальные и эксплуатационные расходы за счет сокращения количества и объ-ема используемого оборудования, занимаемых производственных площадей и снижения расхода реагентов: щелочи, воды и солей тяжелых металлов;

5)    уменьшить объем и токсичность образующихся стоков.


3.    Демеркаптанизация керосиновых фракций по способу «Демер-КСП»


Существующие способы демеркаптанизации керосинов основаны на окислении при-сутствующих в них коррозионно-активных меркаптанов до инертных дисульфидов кислоро-дом воздуха в присутствии гетерогенных катализаторов в щелочной среде. Эти процессы проводятся в мягких условиях, не приводят к изменению содержания общей серы в керосине и по капвложениям на строительство установки почти в 12 раз ниже, чем установки ГО [5].

Большинство из известных способов демеркаптанизации керосина: Мерокс - фирмыUOP[6], Мерикат - фирмы Мерикем, ДМД-1 от ВНИИУС [7], процесс НИИнефтехима [8], основано на применении катализаторов на угольной основе, приготовленных адсорбцион-ной пропиткой активированного угля водно-щелочным раствором каталитически активных компонентов, в качестве которых используются различные водорастворимые производные фталоцианинов кобальта, железа, либо соли меди, никеля, ванадия и т.п.

Непрочность ад-сорбционного взаимодействия угольного носителя с каталитически активными компонента-ми и щелочным агентом приводит к постепенному вымыванию последних из пор носителя (угля), их уносу с очищаемым топливом и к гидролитическому распаду каталитически ак-тивных компонентов в водно-щелочной среде. Это обуславливает:

1)    сокращение срока службы и постоянное расходование дорогостоящих солей металлов переменной валентности и щелочного агента на подпитку угольного слоя катализатора;

2)    необходимость водной промывки демеркаптанизированного керосина от эмульгирован-ной щелочи с последующей солевой осушкой и адсорбционной доочисткой керосина от следов металлов переменной валентности глинами или силикагелем; 

3)    многоступенчатость процесса очистки керосина и образование значительного количества стоков и твердых отходов (в виде отработанной глины либо силикагеля), загрязненных щелочью, солями тяжелых металлов и нефтепродуктами.

Главной отличительной особенностью процесса «Демер-КСП» является использование для окисления меркаптанов в керосине катализатора КСМ на полимерной основе, каталити-чески активные компоненты которого, в отличие от катализаторов на угольной основе, не уносятся ни с керосином, ни с промотором, что исключает необходимость периодической или непрерывной подпитки катализатора КСМ дорогостоящими соединениями металлов переменной валентности и нежелательное загрязнение ими сточных вод НПЗ. 

Другим отличительным признаком процесса «Демер-КСП» является использование промотора КСП, абсолютно нерастворимого в керосине, легко и полно отделяющегося от него простой декантацией, что позволяет исключить из схемы традиционные ступени водной отмывки и осушки керосина, значительно сократить перечень используемого оборудования. 

Процесс демеркаптанизации керосина по способу Демер-КСП осуществляется в одну ступень – непосредственным окислением меркаптанов растворенным в керосине кислоро-дом воздуха на катализаторе КСМ в присутствии промотора КСП с одновременным удале-нием содержащихся в керосине кислых примесей и части реакционной и растворенной в ке-росине влаги (рис.3) [9]. Опытная партия прямогонного керосина, очищенного по способу «Демер-КСП» на пилотной установке Московского НПЗ, успешно прошла квалификационные испы-тания во ВНИИНП. Лицензионные договора на его внедрение заключены с 3 ведущими НПЗ.

 

Какие существующие методы демеркаптанизации легкого углеводородного сырья более эффективны?

 

 

 

Демеркаптанизация стабильных нефтей и газоконденсатов экстрагентом «Демерус» позволит максимально извлечь и рационально использовать природные сераорганические соединения в виде дисульфидов - ценного сырья для нефтехимии и существенно снизить содержание общей серы в сырье. Последующая окислительная обработка демеркаптанизиро-ванного сырья позволит значительно повысить глубину гидроочистки высокосернистой дизельной фракции [12] и вакуумного газойля и увеличить продолжительность межрегенера-ционного пробега установки ГО газоконденсата и высокосернистых нефтяных фракций.
Кроме того, окисленные сераорганические соединения, имея более высокие температу-ры кипения, по сравнению с исходными, при последующей разгонке окисленного конденсата (или нефти) будут концентрироваться в высококипящих фракциях. Благодаря этому может быть достигнуто достаточно глубокое обессеривание бензиновых и керосиновых фракций без их дополнительной гидроочистки.

Комментарии

Пока нет комментариев.

Написать комментарий


Neftegaz.RU context