Способ очистки нефти от сероводорода

 

Изобретение может быть использовано в нефтяной промышленности, в частности для удаления сероводорода из нефти перед ее транспортировкой по трубопроводам с целью уменьшения коррозийного воздействия на трубопровод из-за содержащегося в ней сероводорода. Способ осуществляют путем газовой десорбции в закрученном газожидкостном потоке. Нефть диспергируют на мелкие капли высокоскоростным потоком сжатого природного газа, не содержащего сероводород, путем противоточного многоступенчатого взаимодействия нефти и газа. На каждой ступени обеспечивают прямоточное движение фаз, а в целом по аппарату - противоточное. Технический результат состоит в том, что это позволяет создать высокоразвитую поверхность контакта фаз и повысить эффективность массопередачи. 1 ил.

Изобретение относится к способам дегазации нефти в процессе ее подготовки на промыслах и может быть использовано в нефтяной промышленности для удаления сероводорода из нефти перед ее транспортировкой по трубопроводам с целью уменьшения коррозийного воздействия на трубопровод перекачиваемой нефти из-за содержащегося в ней сероводорода.

Известен способ удаления сероводорода из нефти (Городнов В.П., Каспарьянц К. С., Петров А.А. Очистка нефти от сероводорода. Нефтепромысловое дело, 1972, 7, с.32-34), в котором удаление сероводорода из нефти осуществляется путем отдувки его углеводородным газом, не содержащим сероводород. Метод предусматривает подогрев нефти, а процесс осуществляют в десорбере барботажного типа.

Однако указанный способ, кроме обязательного подогрева нефти до 25^oС, требует значительных объемов закачиваемого газа - до 50 на один объем нефти. При фактической температуре добываемой нефти, равной 8-10^oС, удовлетворительные результаты по качественной отдувке сероводорода недостижимы.

Кроме того, избранный способ взаимодействия жидкой и газовой фаз - барботаж - является малоэффективным ввиду слаборазвитой межфазовой поверхности.

Наиболее близким является способ десорбции кислых газов из жидкостей (патент РФ 2043781, МПК В 01 D 19/00), в котором процесс проводят в две стадии - сначала углеводородный газ, не содержащий кислых газов, вводят в поток жидкости в объемном соотношении 1:2, а затем отделяют газы от жидкости в гидроциклоне.

Указанный способ является сложным и громоздким в аппаратурной реализации. Он предусматривает насос для нагнетания нефти, нагреватель для подогрева нефти до 40^oС, смеситель ("гидравлический компрессор") для интенсивного перемешивания нефти с углеводородным газом и два гидроциклона, один из них предназначен для отделения углеводородных и кислых газов от газоконденсата.

В этом способе, как и в первом, обязательным условием эффективной работы является подогрев нефти до 40^oС - до температуры, при которой углеводородные газы и сероводород легко десорбируются - покидают нефть. Кроме того, процесс дегазации собственно нефти осуществляется в одну ступень в первом гидроцикле - второй гидроциклон дегазирует лишь газоконденсат, не предназначенный для транспортировки совместно с нефтью по магистральному трубопроводу.

Задача изобретения - интенсификация процесса дегазации нефти и упрощение его аппаратурной реализации за счет создания высокоразвитой поверхности контакта фаз и повышения эффективности массопередачи.

Поставленная задача решается способом очистки нефти от сероводорода путем газовой десорбции, которую проводят в закрученном газожидкостном потоке. В отличие от прототипа в процессе газовой десорбции нефть диспергируют на мелкие капли высокоскоростным потоком сжатого природного газа, не содержащего сероводород, путем многоступенчатого взаимодействия нефти и газа, причем на каждой ступени обеспечивают прямоточное движение фаз, а в целом по аппарату - противоточное.

При этом процесс дегазации нефти ведут без ее предварительного подогрева, т.е. при температуре пласта, а природный газ используется после дросселирования до необходимого давления.

Закрученный газовый поток, который можно получить, например, с помощью многоступенчатого массообменного аппарата вихревого типа (многоступенчатого) (патент РФ 2122881, МПК В 01 D 3/30, бюл. 34, 1998 г.), подхватывает и интенсивно дробит на мелкие капли поступающую на обработку нефть, обеспечивая при этом высокую интенсивность массообмена между жидкой и газовой фазами в процессе их прямоточного движения. При этом образуется хорошо развития межфазная поверхность, которая способствует эффективной десорбции сероводорода из нефти.

Известно использование вихревых масообменных аппаратов с прямоточным взаимодействием фаз в контактных элементах для проведения процессов абсорбции и ректификации в нефтехимической промышленности (Поникаров И.И., Перелыгин О. А. , Доронин В.Н., Гайнуллин М.Г. Машины и аппараты химических производств. - М:. Машиностроение, 1989 г., с.162).

Однако предложенное нами техническое решение в заявленной совокупности существенных признаков позволяет реализовать качественно новый способ очистки добываемой нефти от сероводорода, отличающийся высокой эффективностью и простотой.

Сущность предложенного изобретения поясняется чертежом, на котором представлен многоступенчатый аппарат вихревого типа, содержащий корпус 1, в котором установлены несколько вихревых прямоточных контактных ступеней 2 с завихрителями 3. Контактные ступени сообщаются между собой переточными трубами 4. Через входной патрубок 5 поступает нефть на очистку, через выходной патрубок 6 выходит очищенная от сероводорода нефть. Через входной патрубок 7 поступает природный газ, через выходной патрубок 8 отводится газ, насыщенный сероводородом.

Реализуют способ следующим образом: обезвоженная нефть после второй ступени сепарации самотеком или насосом без подогрева подается через входной патрубок 5 на верхнюю ступень многоступенчатого аппарата вихревого типа, под нижнюю ступень этого аппарата противоточно движению нефти подается через входной патрубок 7 сжатый природный газ. На каждой ступени контакта природный газ, проходя с большой скоростью через щели завихрителя 3, диспергирует нефть на мелкие капли, образуя в процессе совместного прямоточного движения хорошо развитую межфазную поверхность и способствуя эффективной десорбции сероводорода из нефти. Противоточное движение взаимодействующих фаз в целом по аппарату обеспечивает процессу максимально достижимую эффективность.

Дегазированную (очищенную от сероводорода) нефть направляют через выходной патрубок 6 в промежуточную емкость для последующей откачки по трубопроводу. Природный газ, обогащенный сероводородом, отводится через выхлопной патрубок 8 для последующей утилизации.

Пример конкретного выполнения способа.

Предлагаемый способ очистки нефти от сероводорода был реализован на установке ЦЦНГ-6 (цех добычи нефти и газа) НГДУ "Уфанефть" (нефтегазодобывающее управление). Нефть Метелинского месторождения плотностью 0,9 г/см³ при температуре 8^oС и содержании сероводорода 0,03 мас.% подвергалась десорбции природным газом с температурой 5^oС и давлении 0,151 МПа в аппарате вихревого типа с семью прямоточными контактными ступенями. При расходе нефти 0,68 ³/час и расходе природного газа 45 м³/час (объемное соотношение газа и нефти 8:1) остаточное содержание сероводорода в нефти составило 0,0055 мас.% или 50 мг/л.

При расходе нефти 0,85 м³/час и расходе газа 3,56 м³/час (объемное соотношение газа и нефти 4,18:1) остаточное содержание нефти 0,0048 мас.% или 44 мг/л.

Исходя из результатов испытаний следует, что предложенный способ десорбции нефти позволяет получить нефть с содержанием сероводорода не более 50 мг/л, что позволяет осуществлять перекачку по магистральному трубопроводу с минимальным коррозионным воздействием.

Формула изобретения

Способ очистки нефти от сероводорода путем газовой десорбции, которую проводят в закрученном газожидкостном потоке, отличающийся тем, что в процессе газовой десорбции нефть диспергируют на мелкие капли высокоскоростным потоком сжатого природного газа, не содержащего сероводород, путем многоступенчатого взаимодействия нефти и газа, причем на каждой ступени обеспечивают прямоточное движение фаз, а в целом по аппарату - противоточное.

РИСУНКИ

Рисунок 1