Способ очистки широкой фракции легких углеводородов от меркаптановых соединений и абсорбент для его осуществления
Владельцы патента RU 2529203:
Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Пермнефтегазпереработка" (RU)
Изобретение относится к очистке широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) от меркаптановых соединений. Изобретение касается способа, в котором меркаптановые соединения взаимодействуют с водным раствором щелочи, которую предварительно смешивают с алкилбензилдиметиламмоний хлоридом, где алкил С10-C18 берут в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу. Изобретение относится также к абсорбенту для очистки широкой фракции легких углеводородов от меркаптановых соединений. Технический результат - повышение степени удаления из ШФЛУ меркаптановых соединений, в первую очередь повышенной молекулярной массы (С3 и выше). 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области очистки широкой фракции легких углеводородов - в основном С3-С6 и более (ШФЛУ) от сернистых соединений и может найти применение при очистке ее от меркаптанов водным раствором щелочи.
Уровень техники
Известен способ удаления меркаптанов из газов и легких углеводородных фракций с помощью 10-15% водного раствора щелочи (NaOH, КОН). Образующийся в ходе взаимодействия меркаптана и щелочи меркаптид (RSNa) разлагается при нагревании раствора на щелочь и меркаптан, который выводится из системы (Технология первичной переработки нефти и природного газа: Учебное пособие для вузов. - М.: Химия, 1999. - 568 с.: ил.; Мазгаров A.M., Вильданов А.Ф., Копылов Ю.П. Ресурсы меркаптансодержащих нефтей и газовых конденсатов и особенности их переработки/УЖВХО им. Д.И.Менделеева. 1999.-Т43, №3-4, с.67-71).
Известен абсорбент для осуществления этого способа, которым является упомянутая щелочь.
Признаки известного способа и известного абсорбента, совпадающие с признаками заявленного изобретения, заключаются в использования щелочи в качестве абсорбента.
Причина, препятствующая получению в известном способе и абсорбенте технического результата, который обеспечивается изобретением, заключается в низкой абсорбирующей способности щелочи, что является причиной низкой степени удаления меркаптановых соединений из ШФЛУ, низкой степени удаления из ШФЛУ меркаптанов повышенной молекулярной массы (C3 и выше).
Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ, заключающийся в очистке ШФЛУ от меркаптанов водным раствором щелочи, содержащем полярные растворители - азотсодержащие компоненты (амины, амиды). Наибольший эффект достигается при содержании, в частности моноэта-ноламина (МЭА) в щелочном растворе от 40 до 60 мас.%. Оптимальное содержание МЭА - 25 мас.% (соотношение NaOH: МЭА равно 4:1) (Ахмадуллина А.Г., Мазаров A.M., Туков Г.В. Очистка легкого углеводородного сырья от меркаптанов //Новости науки и техники. - 1974. - №8, 3.).
Наиболее близким абсорбентом является упомянутый водный раствор щелочи, содержащий полярные растворители - азотсодержащие компоненты (амины, амиды).
Причина, препятствующая получению в известном способе и абсорбенте технического результата, который обеспечивается изобретением, заключается в низкой абсорбирующей способности щелочи, содержащей упомянутые полярные растворители, что является причиной низкой степени удаления меркаптановых соединений из ШФЛУ, низкой степени удаления из ШФЛУ меркаптанов повышенной молекулярной массы (C3 и выше).
Раскрытие изобретения
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышения степени удаления из ШФЛУ меркаптановых соединений, в первую очередь повышенной молекулярной массы (C3 и выше).
Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в повышении емкости и селективности водного раствора щелочи при удалении меркаптанов из ШФЛУ.
Достигается технический результат в способе очистки широкой фракции легких углеводородов от меркаптановых соединений тем, что осуществляют взаимодействие меркаптановых соединений с абсорбентом, полученным путем смешивания водного раствора щелочи с алкилбензилдиметиламмонием хлоридом, где алкил C10-C18 берут в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.
Достигается технический результат в отношении заявленного абсорбента для очистки широкой фракции легких углеводородов от меркаптановых соединений тем, что этот абсорбент состоит из водного раствора щелочи и алкилбензилдиметиламмония хлорида, где алкил C10-C18 составляет 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.
Осуществление изобретения
В водный раствор щелочи перед началом контакта с ШФЛУ добавляют поверхностно активное вещество (ПАВ) - алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C10-C18 в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.
Алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C10-C18, представляет собой прозрачную жидкость от бесцветного до желтого цвета. Применяется как гербицид, дезинфицирующее средство, деодорант, альгецид, гидрофобизатор, антистатик, диспергатор, эмульгатор, деэмульгатор, мягчитель (Поверхностно-активные вещества: Справочник. Абрамзон и др. Л.: Химия, 1979 с.293).
Очистку ШФЛУ от меркаптанов проводят в реакторе, выполненном из нержавеющей стали и снабженном мешалкой и нагревательным элементом. Перед началом процесса в исходный водный раствор щелочи (10 мас.% NaOH) вводят упомянутое ПАВ в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу. После проведения процесса сорбции меркаптанов перемешивание отключали и при необходимости охлаждали смесь. Далее содержимое реактора переносили в делительную воронку, отделяли органический слой от водного и анализировали содержание меркаптанов в органическом слое.
Сущность изобретения (предлагаемого способа очистки ШФЛУ от меркаптановых соединений и соответствующего абсорбента) иллюстрируется примерами проведения процесса очистки, результаты которого приведены в таблицах 1 и 2 (см. ниже).
Пример 1 (для сравнения без использования ПАВ).
Очистку гексана - компонента ШФЛУ, количество которого в составе широкой фракции легких углеводородов может доходить до 50 мас.%, марка «B») (ТУ 38.101524-93. Фракция широкая легких углеводородов. Технические условия) и ШФЛУ (смеси, содержащей в своем составе углеводороды C3-C6+) от меркаптанов проводили в реакторе объемом 1 л водным раствором щелочи (10 мас.% NaOH) при температуре 40°C. Продолжительность перемешивания составляла 25 минут. Скорость вращения мешалки 500 об/мин. Объем очищаемой углеводородной массы составлял 150 мл, объем водного (10% мас.) раствора NaOH составлял 150 мл. Количество растворенных меркаптанов в углеводородной фазе (исходное) равнялось 0,475 мас.% в гексане и 0,192 мас.% в ШФЛУ. В качестве углеводородной фазы использовали ШФЛУ (смесь углеводородов C3-C6+) и компонент ШФЛУ - гексан, в качестве меркаптана - амилмеркаптан (одно из наиболее трудноудаляемых меркаптановых соединений). После проведения процесса хемосорбции содержимое реактора переносили в делительную воронку, отделяли органический слой от водного и анализировали содержание меркаптана в органическом слое.
Пример 2.
В условиях примера 1 очистку гексана и ШФЛУ от меркаптанов (амил-меркаптана) проводили в присутствии ПАВ алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C10-C18, в количествах 0,0005-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.
Пример 3.
В условиях примера 1 очистку гексана и ШФЛУ от меркаптанов (амил-меркаптана) проводили в присутствии ПАВ алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C10-C18, в количестве 0,1 мас.% в расчете на углеводородную фазу в течение 0,5; 1; 5; 15; 20; 25 минут.
Пример 4.
В условиях примера 1 очистку гексана и ШФЛУ от меркаптанов (амил-меркаптана) проводили в присутствии ПАВ алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C10-C18, в количестве 0,1 мас.% в расчете на углеводородную фазу в течение 15 минут при температурах 20, 30, 40, 45, 50, 55°C.
Как видно из таблиц 1 и 2, остаточное содержание меркаптанов в углеводородной фазе, требуемое время хемосорбции, а также необходимая температура ниже при введении в водный раствор щелочи ПАВ алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C10-C18, в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.
Количественные пределы использования ПАВ определяются тем, что при добавлении его в водный раствор щелочи в количестве менее 0,001 мас.% в расчете на углеводородную фазу оно практически не оказывает влияния на процесс удаления меркаптанов, а в количествах более 0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу не дает дополнительного положительного влияния на процесс очистки, а приводит к дополнительному перерасходу реагента.
Таким образом, использование предлагаемого способа очистки ШФЛУ от меркаптанов водным раствором щелочи, содержащим ПАВ алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C10-C18, в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу, обеспечивает следующие технико-экономические преимущества (при оптимальном содержании ПАВ):
- более высокую степень удаления меркаптановых соединений из ШФЛУ, а именно: высокомолекулярных (C3 и выше, в частности амилмер-каптанов в 4,6 раза);
- снижение времени хемосорбции (в 1,6 раза):
- снижение температуры хемосорбции (с 40-45°C до 30°C) без снижения степени удаления меркаптанов.
| Таблица 1 | ||||
| Результаты проведения очистки компонента ШФЛУ - гексана от меркаптанов (алкилмеркаптана) согласно предлагаемого способа (исходное количество растворенных меркаптанов в углеводородной фазе равнялось 0,474 мас.%) | ||||
| № Примера | Кол-во вводимого ПАВ, мас.% в расчете на углеводородную фазу | Время контакта фаз, мин. | Температура, °C | Остаточное содержание меркаптанов в углеводородной фазе, мас.% |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | 0 | 25 | 40 | 0,128 |
| 2 | 0,0005 | 25 | 40 | 0,129 |
| 2 | 0,001 | 25 | 40 | 0,115 |
| 2 | 0,005 | 25 | 40 | 0,108 |
| 2 | 0,01 | 25 | 40 | 0,100 |
| 2 | 0,92 | 25 | 40 | 0,091 |
| 2 | 0,04 | 25 | 40 | 0,084 |
| 2 | 0,08 | 25 | 40 | 0,072 |
| 2 | 0,09 | 25 | 40 | 0,042 |
| 2 | 0,1 | 25 | 40 | 0,028 |
| 2 | 0,11 | 25 | 40 | 0,039 |
| 2 | 0,12 | 25 | 40 | 0,041 |
| 2 | 0,15 | 25 | 40 | 0,045 |
| 2 | 0,2 | 25 | 40 | 0,046 |
| 3 | 0,1 | 25 | 40 | 0,028 |
| 3 | 0,1 | 20 | 40 | 0,028 |
| 3 | 0,1 | 15 | 40 | 0,028 |
| 3 | 0,1 | 10 | 40 | 0,056 |
| 3 | 0,1 | 5 | 40 | 0,071 |
| 3 | 0,1 | 1 | 40 | 0,078 |
| 3 | 0,1 | 0,5 | 40 | 0,080 |
| 4 | 0 | 15 | 20 | 0,135 |
| 4 | 0 | 15 | 30 | 0,130 |
| 4 | 0 | 15 | 40 | 0,128 |
| 4 | 0 | 15 | 45 | 0,128 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 4 | 0 | 15 | 50 | 0,129 |
| 4 | 0 | 15 | 55 | 0,140 |
| 4 | 0,1 | 15 | 20 | 0,032 |
| 4 | 0,1 | 15 | 30 | 0,028 |
| 4 | 0,1 | 15 | 40 | 0,028 |
| 4 | 0,1 | 15 | 45 | 0,028 |
| 4 | 0,1 | 15 | 50 | 0,030 |
| 4 | 0,1 | 15 | 55 | 0,035 |
| Таблица 2 | ||||
| Результаты проведения очистки ШФЛУ (смесь углеводородов C3-C6+) от меркаптанов (алкилмеркаптана) согласно предлагаемого способа (исходное количество растворенных меркаптанов в углеводородной фазе равнялось 0,192 мас.%) | ||||
| № Примера | Кол-во вводимого ПАВ, мас.%) в расчете на углеводородную фазу | Время контакта фаз, мин. | Температура, °C | Остаточное содержание меркаптанов в углеводородной фазе, мас.%) |
| 1 | 0 | 25 | 40 | 0,065 |
| 2 | 0,01 | 25 | 40 | 0,052 |
| 2 | 0,04 | 25 | 40 | 0,040 |
| 2 | 0,1 | 25 | 40 | 0,012 |
| 2 | 0,15 | 25 | 40 | 0,023 |
| 3 | 0,1 | 20 | 40 | 0,013 |
| 3 | 0,1 | 15 | 40 | 0,015 |
| 3 | 0,1 | 10 | 40 | 0,031 |
| 4 | 0 | 15 | 20 | 0,069 |
| 4 | 0 | 15 | 30 | 0,067 |
| 4 | 0 | 15 | 40 | 0,064 |
| 4 | 0 | 15 | 50 | 0,065 |
| 4 | 0,1 | 15 | 20 | 0,016 |
| 4 | 0,1 | 15 | 30 | 0,012 |
| 4 | 0,1 | 15 | 40 | 0,012 |
| 4 | 0,1 | 15 | 50 | 0,015 |
1. Способ очистки широкой фракции легких углеводородов от меркаптановых соединений путем взаимодействия меркаптановых соединений с абсорбентом, полученным путем смешивания водного раствора щелочи с алкилбензилдиметиламмонием хлоридом, где алкил C10-C18 берут в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.
2. Абсорбент для очистки широкой фракции легких углеводородов от меркаптановых соединений, состоящий из водного раствора щелочи и алкилбензилдиметиламмония хлорида, где алкил C10-C18 составляет 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.
