Способ удаления серосодержащих органических соединений из жидких углеводородов и устройство для его осуществления

 

Сущность изобретения: жидкий углеводород, содержащий сероогранические соединения, обрабатывают водным раствором хлорида одновалентного катиона в турбулентном режиме при воздействии электрического поля. Обработку проводят в трубчатом проточном реакторе, выполненном из токонепроводящего материала или имеющем внутреннее токонепроводящее покрытие. Внутри реактора по его оси коаксиально и вершинами друг к другу расположены усеченные конусообразные патрубки, соединенные между собой муфтой из диэлектрического материала. Один из патрубков, предназначенный для ввода водного раствора одновалентного катиона, содержит внутри себя патрубок меньшего диаметра, выполненный из коррозионноустойчивого материала и предназначенный для ввода жидкого углеводорода. Усеченные конусообразные патрубки являются одновременно электродами, внешнее пространство между которыми и реактором заполнено диэлектриком. В качестве водного раствора хлорида одновалентного катиона предпочтительно используют водный раствор хлорида натрия, калия, лития или аммония или их смеси в концентрации 0,1 - 2,0 мас.% в массовом соотношении к жидкому углеводороду, равном 1 - 50. Предпочтительно используют электрическое поле с градиентом напряженности и не менее 0,016 В/см² . 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.

Изобретение относится к способам очистки углеводородов от сернистых соединений и может быть использовано для обессеривания парафиновых олефиновых и ароматических углеводородов.

Известен способ обессеривания легких углеводородов путем перколяции их через адсорбент-сульфат меди на носителе, где в качестве носителя используется фаянс с диаметром пор 2500-3000 . Способ выполняется в адсорберах. Недостатком данного способа является необходимость регенерации адсорбента, что делает процесс периодическим. Снижение эффективности очистки по мере эксплуатации приводит к непостоянству качества продукта.

Наиболее близким к заявляемому способу является удаление серусодержащих органических веществ из алканов С₅-С₆ обработкой потока углеводородов разбавленным водным раствором NaOCl концентрацией 4-10 мас.%. Низкокипящие моносульфиды превращаются при этом в высококипящие сульфоны, легко отделяемые от смеси углеводородов перегонкой. Процесс проводят при 35-75^оС и скорости подачи жидкого сырья 1-10 ч^-1 в проточном реакторе.

Недостатком данного способа является то, что он позволяет удалять только небольшие количества серусодержащих органических веществ и, причем, только моносульфиды.

Целью изобретения является улучшение качества целевого продукта за счет более полного удаления серусодержащих органических веществ.

Поставленная цель достигается обработкой очищаемых углеводородов водным раствором хлорида одновалентного катиона в турбулентном режиме под воздействием электрического поля с градиентом напряженности не менее 0,01 В/см². В качестве водного раствора хлорида одновалентного катиона используют водные растворы соединений NaCl, KCl, LiCl, MH₄Cl или их смеси в соотношении целевой продукт: водный раствор хлорида одновалентного катиона равном 1:1 - 1:50.

Этим способом можно очистить парафиновые олефиновые и ароматические углеводороды, например: бензол, этилбензол, изопропилбензол, фракции С₅углеводородов гексановую фракцию, гексен, децен, бензиновую фракцию, дизельное топливо и другие углеводороды в жидком состоянии.

Цель достигается тем, что удаление серуорганических веществ проводится в устройстве, корпус которого представляет собой трубу, выполненную из токонепроводящего материала или с внутренней поверхностью, покрытой токонепроводящим материалом, в которой расположены коаксиально, не соприкасаясь вершинами друг к другу по оси трубы, усеченные конусообразные патрубки, служащие одновременно электродами и соединенные между собой муфтой из диэлектрического материала и внутри патрубка для ввода водного раствора одновалентного катиона расположен патрубок меньшего диаметра, выполненный из коррозионноустойчивого материала для ввода продукта, подлежащего очистке. Пространство между корпусом и электродами заполнено диэлектриком.

Устройство представлено на чертеже.

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного из токонепроводящего материала или с внутренней поверхностью, покрытой токонепроводящим материалом усеченных конусообразных патрубков - электродов 2 и 8, расположенных коаксиально по оси трубы, соединенных между собой муфтой из диэлектрического материала, изолированного ввода электропитания 3, источника электропитания 4, патрубка, из коррозионноустойчивого материала 5, расположенного внутри патрубка 2, и поддерживаемого креплениями 6, внешняя часть межэлектродного пространства заполнена твердым диэлектриком.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Поток водного раствора хлорида одновалентного катиона по тросу, выполненному из токонепроводящего материала и служащему корпусом 1 поступает на входное отверстие патрубка-электрода 2. Пространство между корпусом 1 и патрубками заполнено диэлектриком 7 и ограничено муфтой 9. Сужение патрубка по ходу жидкости приводит к возрастанию скорости потока и снижению давления в потоке. За счет снижения давления из патрубка 5, поддерживаемого креплениями 6, в водный поток всасывается жидкий углеводород. Смесь, состоящая из водного раствора хлорида одновалентного катиона и углеводорода поступает во второй патрубок-электрод 8, расширяющийся по ходу жидкости. Расширение патрубка приводит к снижению скорости потока и росту давления, что вызывает переход тока жидкости из ламинарного в турбулентный режим. Турбулизация потока приводит к интенсивному перемешиванию фаз и образованию высокодисперсной эмульсии жидких углеводородов в воде. При наложении на электроды разности потенциалов через изолированные вводы электропитания 3, от источника 4, в межэлектродном пространстве, заполненном жидкостью, протекает электрический ток, приводящий к окислению хлорид иона до гипохлорита и хлора. В слабокислой среде гипохлорит активно окисляет серу серуорганических веществ органической фазы. Данный процесс интенсифицируется за счет окисляющего воздействия хлора, который содержится в растворе, и вовлекается в сферу реакции. Таким образом достигается высокая степень очистки жидких углеводородов от серусодержащих органических веществ.

По выходу из устройства эмульсия попадает в отстойник, где разделяется на органическую и водную фазы. Водную фазу возвращают в рецикл, а углеводородную фазу направляют на ректификацию.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ является новым, отличается высокой эффективностью за счет использования нового устройства для осуществления способа при градиенте напряженности электрического поля не мене 0,01 в/см², соотношение водный раствор хлорида одновалентного катиона: жидкий углеводород равном 1: 1-50:1, что соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в данной области техники показывает, что сочетание отличительных признаков заявляемого решения не выявлено в известных способах что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

П р и м е р 1. Бензол, полученный в процессе пиролиза, содержащий 0,002 мас. % серусодержащих органических веществ, по патрубку 5 поступает в поток водного раствора хлорида натрия концентрацией 1 мас.% в соотношении 1:1, подаваемого по патрубку-электроду 2. На смесь водной и органической жидкости воздействует электрическое поле с градиентом напряженности 100 В/см². Смесь поступает в патрубок 8, где бензол очищается от серусодержащих веществ и попадает в отстойник, где органическая и водная фазы разделяются. Содержание серусодержащих органических веществ определялось по ГОСТ 13380-81 ПО общей сере. Условия опытов и результаты очистки представлены в табл.1.

П р и м е р ы 2-26. Примеры проведены по методике, описанной в примере 1. Условия и результаты очистки представлены в табл.1.

П р и м е р 27. Дизельная фракция (газойль), полученная с установки ЭЛОУ, содержащая 2,5 мас.% серусодержащих органических веществ, очищается в условиях и по методике примера 1. Содержание общей серы определялось по ГОСТ 19121-73. Условия опытов и результаты очистки представлены в табл.2.

П р и м е р ы 28-52. Примеры приведены по методике, описанной в примере 27. Условия и результаты очистки представлены в табл.2.

П р и м е р 53. Гексановая фракция с ЦГФУ, содержащая 0,12 мас.% серусодержащих органических веществ, очищается в условиях примера 1. Содержание общей серы определялось по ГОСТ 19121-73. Условия опыта и результаты очистки представлены в табл.3.

П р и м е р ы 54-78. Примеры проведены по методике, описанной в примере 27, изменения условий и результаты очистки представлены в табл.3.

П р и м е р 79. Изобутан-изобутиленовую фракцию, содержащую 0,007 мас.% серусодержащих веществ, очищают по методике и в условиях примера 1. Содержание общей серы определялось по ГОСТ 22936-73. Условия опыта и результаты очистки представлены в табл.4.

П р и м е р ы 80-104. Примеры проведены по методике, описанной в примере 79. Изменения условий и результаты очистки представлены в табл.4.

Представленные в табл.1-4 данные показывают, что использование для очистки от серусодержащих органических веществ растворов хлористого натрия с концентрацией от 0,1 до 2,0 мас.% при градиенте напряженности электрического поля от 0,1 до 490 В/см² обеспечивает очистку углеводородов от серусодержащих веществ до уровня, предусмотренного требованиями ГОСТ (0,00001-0 мас. % ). При этом понижение содержания хлорида в водной фазе ниже 0,1%, а также понижение градиента напряженности ниже 0,01 В/см² не обеспечивает необходимой степени очистки от сернистых соединений. Повышение содержания хлорида натрия свыше 2,0 мас.% и повышение градиента напряженности свыше 490 В/см² не приводит к существенному улучшению качества очистки, поэтому увеличение концентрации хлорида и величины градиента напряженности нецелесообразно.

Таким образом, использование способа очистки серусодержащих веществ и устройства для электрохимической обработки жидкости в турбулентном потоке обеспечивает достижение поставленной цели - улучшения качества целевого продукта.

Экономическая эффективность предлагаемого изобретения заключается в снижении затрат на вспомогательные материалы.

Формула изобретения

СПОСОБ УДАЛЕНИЯ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1. Способ удаления серосодержащих органических соединений из жидких углеводородов путем обработки водным раствором хлорсодержащего соединения, отличающийся тем, что в качестве водного раствора хлорсодержащего соединения используют водный раствор хлорида одновалентного катиона и обработку проводят в турбулентном режиме при воздействии электрического поля.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водного раствора хлорида одновалентного катиона используют водный раствор хлорида натрия, хлорида калия, хлорида лития или хлорида аммония или их смеси с концентрацией 0,1 - 0,2 мас.% при массовом соотношении водный раствор хлорида одновалентного катиона : жидкий углеводород, равном (1 - 50) : 1.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют электрическое поле с градиентом напряженности не менее 0,01 В/см².

4. Устройство для удаления серосодержащих органических соединений из жидких углеводородов, выполненное в виде проточного трубчатого реактора, отличающееся тем, что внутри реактора, выполненного из токонепроводящего материала или имеющего внутреннее покрытие из токонепроводящего материала, по его оси коаксиально и вершинами друг к другу расположены усеченные конусообразные патрубки, соединенные между собой муфтой из диэлектрического материала, один из патрубков, предназначенный для ввода водного раствора хлорида одновалентного катиона, содержит внутри себя патрубок меньшего диаметра, выполненный из коррозионноустойчивого материала и предназначенный для ввода жидких углеводородов, причем усеченные конусообразные патрубки являются одновременно электродами, внешнее пространство между которыми и реактором заполнено диэлектриком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5