Нейтрализатор сероводорода в водно-нефтяных средах

 

Изобретение относится к области нейтрализации сероводорода в водно-нефтяных средах химическими веществами и может быть использовано в нефтяной промышленности. В состав нейтрализатора сероводорода входят 40-60% смеси моно-, ди-, триэтаноламина и аммиака, 10-40% смеси бисамина и формалина и до 100% растворителя - водорастворимого спирта, или воды, или их смеси. Использование изобретения повышает эффективность нейтрализации сероводорода в водно-нефтяных средах и улучшает технологичность за счет снижения температуры застывания. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области нетрализации сероводорода химическими веществами и может быть использовано в нефтяной промышленности.

Известно применение в качестве нейтрализаторов сероводорода смеси блокированных аминов [1. пат. США 4894178, 1987], неблокированных аминов с добавкой сильно блокированных солей аминов [2. пат. США 4892674, 1987], водного раствора альдегида и четвертичного аммония [3. пат. ФРГ 3927763, 1989], смеси формальдегида и кетона [4. а.с. СССР 1699546, 1990].

Однако перечисленные нейтрализаторы сероводорода не эффективны в водно-нефтяных средах.

В качестве прототипа был взят нейтрализатор сероводорода, состоящий из органического амина или аммиака и альдегида-формалина или фурфурола. В качестве органического амина используют этаноламин, пропаноламин, N-диметилпропилендиамин, метиламин, этиламин или их смеси. Недостатком указанного нейтрализатора является невысокая эффективность в водно-нефтяных средах и нетехнологичность [5. пат. РФ 2099631, 1997].

Заявленное техническое решение направлено на повышение эффективности нейтрализации сероводорода в водно-нефтяных средах и улучшение технологичности, т. е. понижение температуры застывания, которая позволит дозировать нейтрализатор сероводорода насосом в зимнее время.

В заявленном техническом решении это достигается приготовлением состава для нейтрализации сероводорода, включающим смеси моноэтаноламина, диэтаноламина, триэтаноламина и аммика, производных формальдегида: формалина и продукта взаимодействия формальдегида с диметиламином - бисамина (NN-тетраметилметилендиамин) и в качестве растворителя - вода, или водорастворимый спирт (метиловый, этиловый и пропиловый спирты), или их смеси при следующим соотношении компонентов, мас.%: Смеси моно, ди-, триэтаноламина и аммиака - 40-60 Смеси формалина и продукт конденсации формальдегида с диметиламином - 10-40 Растворитель (вода, или спирты, или их смеси) - Остальное Продукт конденсации формальдегида с диметиламином: техническое название-бисамин и химическое название - N,N¹-тетраметилметилендиамин является промежуточным реагентом при получении ионола на Стерлитамакском нефтехимическом заводе. Бисамин также является компонентом ингибитора коррозии по [6. а.с. 1431372, 1988].

Композицию готовят следующим образом. В емкость с мешалкой загружают расчетные количества смеси моноэтаноламина, диэтаноламина, триэтаноламина и аммика, бисамина и растворителя и перемешивают при температуре 35-40^oС в течение 2-3 часов. Далее в полученную смесь постепенно вводится расчетное количество формалина с последующим перемешиванием еще в течение 2-3 часов. Полученную смесь выгружают в соответствующую тару. Готовый продукт имеет следующие параметры: Жидкость от светло-коричневого до темно-коричневого цвета.

Плотность 0,954-1,058 г/см.

Температура застывания минус 40 - минус 55^o С.

Испытания эффективности нейтрализации сероводорода проводили до РД 39-0147276-018094 [6] . Сероводородсодержащей средой служила водно-нефтянная смесь (нефть : модель пластовой воды = 50:50) с содержанием сероводорода 500-2000 мг/л в качестве модели пластовой воды (МПВ) использовали модель состава, г/л: CaSO₄•2H₂O - 0,3; CaCl₂•6H₂O - 10,8; NaCl - 111,5; MgCl₂•6H₂O - 6,0. Содержание сероводорода в испытуемой среде определяли с помощью индикаторной трубки производства компании Эксон Кемикл и титриметрическим методом. Эффективность нейтрализации по вышеуказанной методике [5] определяется по расходному коэффициенту (К) реагента, т.е. расход реагента на 1 г сероводорода в испытуемой жидкости. Согласно этой методике на основе результатов определения концентрации сероводорода в жидкой фазе устанавливаются дозировки реагента, соответствующие 25, 50, 75 и 100% нейтрализации сероводорода так, чтобы можно было построить графическую зависимость величины концентрации сероводорода от дозировки реагента. Из полученной графической зависимости устанавливается расходный коэффициент (К) реагента, т.е. расход реагента на 1 г сероводорода в жидкости.

Эффективность нейтрализации сероводорода (γ) предлагаемой композицией определяли по формуле: γ = К_n/К_к, где K_n - расходный коэффициент для прототипа; К_к - расходный коэффициент для конкретной композиции.

Сущность технического решения иллюстрируется следующими примерами приготовления (количества компонентов приведены в расчете на 100 г композиции) и испытания композиции в водно-нефтяных средах, содержащих сероводород.

Пример 1.

В емкость с мешалкой загружается 50 г (50%) триэтаноламина, 10 г (10%) аммиака, 5 г (5%) формалина с последующим перемешиванием 2 часа. Полученный продукт имеет следующие параметры: Жидкость темно-коричневого цвета.

Плотность 1,053 г/см.³
Температура застывания, определенная по ГОСТ 20287-81, равна минус 46^oС, а в прототипе [5] температура застывания равна минус 25^oС.

Испытания эффективности нейтрализации сероводорода полученной композицией проводили по вышеописанной методике [6]. Расходный коэффицент (К) этой композиции, полученный экспериментальным путем, в сероводородсодержащей (С= 500 мг/л) жидкости (нефть : МПВ = 50:50) составил К=3,04, а в прототипе К= 4,7, полученная композиция в 1,55 раза эффективнее нейтрализует сероводород по сравнению с прототипом.

Пример 2.

В емкость с мешалкой загружается 25 г (25%) моноэтаноламина, 25 г (25%) аммиака, 15 г (15%) формалина с последующим перемешиванием 2 часа. Полученный продукт имеет следующие параметры:
Жидкость коричневого цвета.

Плотность 0,954 г/см.

Температура застывания минус 55^oС.

Расходный коэффицент (К) этой композиции в указанных условиях составил 2,9, а в прототипе K=4,75, т.е. полученная композиция в γ =1,62 эффективней нейтрализует сероводород по сравнению с прототипом.

В таблице 1 представлены остальные примеры приготовления композиций для нейтрализации сероводорода и ее показатели.

В таблице 2 представлены результаты испытаний с применением заявляемых композиций.

Результаты испытаний свидетельствуют о высокой эффективности заявляемых композиций в качестве нейтрализаторов сероводорода в водно-нефтяных средах. Наиболее высокая эффективность композиций достигается при 40-60 мас.% смеси аминов и 10-40 мас.% для смеси производных формальдегида. Снижения содержания смеси аминов ниже 40 мас.%, смеси производных формальдегида ниже 10 мас. % проводит к резкому снижению эффективности нейтрализации сероводорода, т.е. повышения содержания производных формальдегида выше 40 мас.% нецелесообразно. При увеличении содержания смеси аминов выше 60 мас.% эффективность нейтрализации сероводорода повышается незначительно, но при этом резко снижается температура застывания, т.е. увеличение содержания смеси аминов выше 60 мас.% нецелесообразно.

Количественное и качественное соотношение смеси аминов в композиции не регламентируется, т.е. соотношение смеси аминов может колебаться в самых широких приделах.

Для смеси производных формальдегида соотношение бисамина и формалина может колебаться в широких пределах за исключением бисамина, снижение содержания которого в композиции ниже 5 мас.% недопустимо, т.к. приводит к резкому снижению эффективности нейтрализации сероводорода в водно-нефтяных средах.

В растворителе соотношение воды и спиртов может колебаться в широких пределах за исключением спиртов, повышение содержания которых в композиции выше 11% нецелесообразно, т.к. не влияет на технологические свойства композиции, т.е. на температуру застывания.

Преимущества заявляемого нейтрализатора сероводорода по сравнению с прототипом:
1. Высокая эффективность нейтрализации сероводорода в водно-нефтяных средах по сравнению с прототипом: заявляемая композиция в 1,5-2,09 раза эффективнее нейтрализует сероводород по сравнению с прототипом.

2. Высокая технологичность заявляемого нетрализатора температура застывания от минус 40 до минус 55^oС, а прототипа минус 25^oС.

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что заявляемая композиция является эффективным нейтрализатором сероводорода в водно-нефтяных средах, содержащих сероводород, т.е. может найти применение в нефтяной промышленности.

Формула изобретения

1. Нейтрализатор сероводорода в водно-нефтяных средах, содержащий смесь моно-, ди-, триэтаноламина с формалином, отличающийся тем, что он дополнительно содержит аммиак, бисамин и растворитель - водорастворимый спирт, или воду, или их смесь при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Смесь моно-, ди- и триэтаноламина с аммиаком - 40-60
Смесь формалина с бисамином - 10-40
Растворитель - До 100
2. Нейтрализатор по п. 1, отличающийся тем, что содержит бисамин в количестве не ниже 5 мас. %.

3. Нейтрализатор по п. 1, отличающийся тем, что содержит водорастворимый спирт в количестве не выше 11 мас. %.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2