|
|
 |
|
 |
Калькулятор НДС онлайн: nds.com.ru
Главная Публикации
Каталитические процессы при стабилизации газовых конденсатов
Газовые конденсаты получают в результате разделения попутных неф тяных газов в газовых сепараторах. Жидкая фракция представляет собой фракцию жидких углеводородов с температурой конца кипения до 360°С. В зависимости от месторождения нефти содержание в газовых конденсатах бензиновых фракций (н.к. — 200°С) может достигать 75–85%, а их октановое число, как правило, составляет 40–50 пунктов по моторному методу.
После фракционирования и отделения дизельного топлива бензиновая фракция может быть подвергнута риформированию в каталитических процессах, которые получили название «Цеоформинг» и «С-форминг». В качестве катализаторов используют цеолиты, а процесс проводят в адиабатических полочных реакторах со стационарным слоем при температуре 350–450°С и давлении до 1,5 МПа. Время работы катализатора в реакционном цикле составляет 450–500 ч при времени регенерации 80 ч. Срок службы катализатора — не менее 1 года. Технологическая схема процесса зависит от принятого варианта, состава сырья, заданной мощности. Технико-экономические показатели производства также определяются мощностью установки, вариантом переработки, составом сырья, местом размещения установки. Средние удельные капитальные затраты составляют $15 тыс. на 1 т сырья, средняя удельная стоимость переработки без стоимости сырья — $7,5 тыс./т. Средняя окупаемость затрат — 6 месяцев работы установки.
С экологической точки зрения газоконденсат представляет собой легковоспламеняемую жидкость. Высокая взрывоопасность газоконденсата характеризуется низкими значениями НКПВ, их паров в воздухе, устойчивостью к рассеиванию тяжелых паров в атмосфере и сравнительно большой скоростью распространения пламени в паровоздушных смесях.
Пары тяжелых углеводородов, выделяемые при стабилизации, а затем при испарении газоконденсата, значительно тяжелее воздуха. Поэтому в безветренную погоду они стелятся по поверхности земли, скапливаются в низких местах по рельефу местности и медленно рассеиваются, создавая иногда на большой территории скопление взрывоопасных смесей паров и воздуха с очень низкими значениями НКПВ. НКПВ паров стабильных газоконденсатов обычно равен 1,1–1,3% (по объему).
Объем добычи и переработки газовых конденсатов постоянно увеличивается как в России, так и за рубежом. Одной из основных проблем переработки газовых конденсатов до настоящего времени остается наличие в их составе высокотоксичных сероводорода и меркаптанов (табл. 1).
Газоконденсат
Общая сера, % масс.
Меркаптановая сера, суммарно, % масс.
Метилмеркаптан, ppm
Этилмеркаптан, ppm
Астраханский
1,38
0,19
10
160
Оренбургский
1,25
0,84
5
10
Карачаганакский
0,67
0,16
22
105
Катарский (Аравийский полуостров)
0,26
0,17
17
313
Месторождение Картер-Крик (США)
0,64
0,185
100
200
Наличие этих высокотоксичных соединений обуславливает необходимость стабилизации конденсатов перед стадией их переработки. Эта стабилизация обычно проводится в режиме дебутанизации, при которой практически весь наиболее токсичный метилмеркаптан полностью удаляется из конденсата. Необходимость такой стабилизации обусловлена неизбежным образованием токсичных сернисто-щелочных сточных вод, вероятное попадание которых в биосферу может привести к серьезным экологическим последствиям. Именно поэтому для обеспечения безопасности производства и получения высококачественных нефтепродуктов, не содержащих таких токсичных соединений серы как сероводород и меркаптаны, и используют процесс стабилизации.
Стабилизация газового конденсата (на примере Карачаганакского газоконденсата на ОАО Уфимский НПЗ) позволяет довести глубину его переработки до 96%. Кроме того, возрастает на 17–20% выработка высокооктанового бензина и экологически чистого дизельного топлива на 5–6%.
В настоящее время существует несколько технологических решений по очистке газовых конденсатов от сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов.
Наиболее интересным представляется процесс селективной демеркаптанизации газовых конденсатов, который основан на каталитическом окислении воздухом низкомолекулярных меркаптанов С1-С3 до ди сульфидов:
2RSH+0,5O2>RSSR+H2O
В качестве катализатора используют 0,005%-ный раствор фталоцианина кобальта (PcCo) в 10–20%-ном водном растворе едкого натра. Воздух для окисления подают в 1,5-кратном избытке по отношению к стехиометрии. Процесс проводят при температуре 50–60°С при давлении 1,2 МПа для достижения полного растворения воздуха в жидкой фазе. По оценке специалистов, этот катализатор в 2–4 раза активнее и стабильнее по сравнению с катализаторами Merox, применяемыми для этих же целей фирмой UOP.
Эффективными катализаторами жидкофазного окисления H2S кислородом могут являться и сульфонаты фталоцианина кобальта — CoPc(SO3Na)n (в ряде случаев с добавлением растворимой соли Mn2+–MnSO4, MnCl2), которые позволяют проводить процесс в стационарном режиме при рН=8.
Процесс селективной демеркаптанизации газовых конденсатов получил сокращенное название ДМС-1. Установки ДМС-1 обычно имеют мощность по сырью около 4 млн. т./год. Расход катализатора — 0,05 г/т, расход щелочи — 50 г/т. Процесс обеспечивает удаление низкомолекулярных меркаптанов (С1-С3) до остаточного содержания менее 5 ppm (табл. 2). Некоторой модификацией процесса ДМС-1 является процесс ДМС-3, который был успешно внедрен для очистки Карачаганакского конденсата от меркаптанов С1-С4 и сероводорода.
Серосодержащий компонент
Концентрация, в ppm
До очистки
После очистки
Сероводород
1,63
0
Метилмеркаптан
57,0
0,26
Этилмеркаптан
74,32
1,39
Изо-пропилмеркаптан
42,72
13,28
Н-пропилмеркаптан
16,46
4,26
Трет-бутилмеркаптан
5,82
5,44
Втор-бутилмеркаптан
39,4
31,40
Диметилсульфид
1,86
1,80
Метилэтилсульфид
1,27
1,27
Диметилдисульфид
21,47
33,06
Метилэтилдисульфид
17,38
82,08
Диэтилдисульфид
2,96
26,5
Использование для этих же целей некаталитического процесса — окисления газоконденсата диоксидом хлора представляется менее перспективным по экологическим соображениям.
Из некаталитических методов перспективным может оказаться непосредственное окисление газоконденсата кислородом или кислородсодержащим газом в пенно-эмульсионном режиме с последующим разделением конечных продуктов на органическую и водную части, в которую переходят сульфоны и сульфоксиды. Образующиеся при этом растворы сульфоксидов и сульфокислот, обладающие сильными поверхностно-активными свойствами, могут быть использованы при обезвоживании и депарафинизации нефти, а также в качестве эффективных флотореагентов. Метод апробирован для переработки газоконденсата Карачаганакского месторождения.
Образующиеся в ходе процесса сернисто-щелочные стоки могут быть локально очищены с использованием процесса Серокс-W. Суть процесса заключается в жидкофазном окислении сернистых соединений кислородом воздуха до менее вредных продуктов (сульфата и тиосульфата) в присутствии гетерогенного катализатора — углеродно-волокнистого материала в виде тканого полотна, свернутого в рулоны вместе с металлической сеткой. При температуре 60–80°С и давлении 0,4–0,5 МПа на поверхности катализатора происходит окисление сульфидной и меркаптановой серы кислородом воздуха. Очищенные стоки после охлаждения до 40°С поступают на биоочистные сооружения.
Процесс обеспечивает степень окисления сульфидной и меркаптановой серы до 99,5%. Технология Серокс-W реализована на ряде НПЗ (Уфимском, Куйбышевском, Ярославском) на установках мощности до 30 м3/ч. Остаточное содержание сульфида натрия не менее 20 мг/л. Срок службы катализатора не менее 5 лет.
При всей несомненной важности решения проблемы стабилизации газовых конденсатов необходимо иметь в виду, что извлекаемые при стабилизации продукты, считающиеся «вредными» органические соединения серы (меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, тиофены и др.), в действительности представляют собой ценные продукты (или полупродукты), обладающие специфическими свойствами и широкими возможностями применения в различных областях: обогащении полиметаллических руд; извлечении, разделении и очистке цветных, редких и драгоценных металлов и неметаллов; в технологии полимерных материалов; очистке нефтепродуктов от неуглеродных компонентов; ингибиторов парафиноотложений; поверхностно-активных веществ; биологически активных веществ; антикоррозионных агентов; сельском хозяйстве, а также в нефтехимии в качестве сырья для производства полифункциональных соединений.
Так, например, фракция С2-С5 меркаптанов, выделяемых из газового конденсата Оренбургского месторождения, может быть переработана в бета-кетосульфиды, которые представляют значительный интерес в качестве полупродуктов для получения биологически активных веществ различного типа, а также могут служить эффективными экстрагентами благородных металлов (платины, золота, серебра, палладия).
Дальнейшая переработка стабилизированного газового конденсата может проводиться с использованием новых цеолитных катализаторов, разработанных в ООО «САПР-Нефтехим» и ЗАО «Нижегородские сорбенты». Эти катализаторы позволяют непосредственно без предварительных стадий разделения и сероочистки проводить совмещенный процесс гидроочистки бензиновой и дизельной фракций и гидрокрекинга и депарафинизации исходного сырья. Процесс обычно проводят под давлением около 3,5 МПа, температуре 330–380°С, объемной скорости подачи сырья около 2 ч-1 и циркуляции водородсодержащего газа 900–1000 н.л/л сырья. Степень серо очистки с использованием этих катализаторов может достигать менее 150 ppm для бензина и менее 0,05% масс. для дизельного топлива. В ходе процессов гидрокрекинга и депарафинизации исходного сырья протекают процессы депарафинизации дизельной фракции, что приводит к понижению ее температур помутнения и застывания. Процессы депарафинизации бензиновой фракции позволят увеличить ее октановое число. В ходе процесса происходит также облегчение фракционного состава сырья и практически полное исчезновение котельного остатка, как правило, присутствующего в сырьевой фракции.
В качестве примера ниже приведен материальный баланс переработки Уренгойского газоконденсата с использованием новых цеолитсодержащих катализаторов:
Взято: Стабильный газоконденсат 100 Получено: Сероводород 1,8 Газ на собственные нужды 4,5 Сжиженная ПБФ 9,2 Бензин АИ-95 46,25 Дизельное топливо 38,25
Приведенные данные свидетельствуют об эффективности новых цеолитсодержащих катализаторов в процессах переработки газоконденсатных фракций.
 Мой дом — моя крепость. Трехмерное пространство кабельных трасс. Уличное освещение современного города. О нормативном обеспечении комплексной безопасности высотного строительства. Росавтодор: дороги, которые мы выбираем. Трубопроводы из полимерных материалов помогут сдвинуть с «точки замерзания» реформу ЖКХ. Не ограничиваем, а предлагаем увеличить добычу и отгрузку.
Главная Публикации
|
|
