Способ выделения сераорганических соединений из нефтей и нефтепродуктов

 

Изобретение относится к адсорбционным способам выделения сераорганических соединений из нефтей и нефтепродуктов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности. Выделение сераорганических соединений из нефтей и нефтепродуктов ведут адсорбентом в центробежном поле путем их совместного вращения в роторе центрифуги. В качестве адсорбента применяют поролон, при этом количество его устанавливают по величине объема внутренних пор, обеспечивающих сорбцию 1/5-1/6 части объема исходной нефти или нефтепродукта. Такое техническое решение позволяет решить задачу повышения эффективности за счет значительного уменьшения количества адсорбентов заменой на поролон. Применение поролона способствует адсорбции сераорганических соединений из нефтей и нефтепродуктов в виде концентрата с содержанием общей серы 5-8 вес.%, что соответствует степени выделения общей серы, равной 65-70%. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к адсорбционным способам выделения сераорганических соединений из нефтей и нефтепродуктов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности.

Известные адсорбционные способы выделения сераорганических соединений из нефтей и нефтепродуктов основаны на жидкостной хроматографии. В качестве адсорбентов применяют модифицированные и импрегнированные силикагель, окись алюминия, активированный уголь, гипс и их смеси, а в качестве растворителей-элюентов применяются этанол, ацетон, четыреххлористый углерод, бензол и др. (а. с. СССР 1310422, МКИ С 10 J 29/06 от 29.01.1987 г.; патент РФ 2083640, МКИ С 10 J 25/00, 29/12 от 10.07.1997г.).

Данные способы неэффективны из-за того, что 1) степень очистки нефтей и нефтепродуктов от сераорганических соединений не превышает 25-30%; 2) количество применяемых адсорбентов и растворителей в 3-5 раз больше количества исходных нефтепродуктов; 3) время выделения сераорганических соединений составляет 8-9 ч; 4) технологическое исполнение адсорбционных способов связано с большими трудо- и энергозатратами из-за многочисленных вспомогательных операций, таких как модифицирование, импрегнирование, сушка адсорбентов, извлечение из адсорбентов адсорбированных концентратов различными растворителями, отгонка растворителей из получаемых экстрактов и т.д. Все приведенные недостатки свидетельствуют о невозможности реализации данных способов в промышленных масштабах.

Наиболее близким к предлагаемому способу относится адсорбционный способ, основанный на совместном центрифугировании исходного нефтепродукта и адсорбента в роторе центрифуги. По технологии соотношение количеств адсорбента и нефтепродукта берется равным (1,5-2,0):1, число оборотов ротора устанавливается в пределах 2000-2500 об/мин, время вращения ротора - 35-40 мин. В качестве адсорбентов используются чистые и наиболее широко применяемые в промышленности силикагель и окись алюминия. Данный технологический режим позволяет повысить степень выделения сераорганических соединений из керосиновых и дизельных фракций в 2,5-3 раза по сравнению с аналогичными адсорбционными способами и сократить время процесса в 15-16 раз (патент РФ 2171826, С 10 G 25/00 от 10.09.01).

Однако данный способ также неэффективен и связано это с тем, что количество адсорбента превышает количество исходного нефтепродукта в 1,5-2 раза, а для извлечения из адсорбента углеводородного концентрата с сераорганическими соединениями необходима операция элюирования их различными растворителями, суммарное количество которых превышает количество концентрата в 5-6 раз. Указанные недостатки являются основной причиной ограниченного применения данного способа в промышленности.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения эффективности способа выделения сераорганических соединений из нефтей и нефтепродуктов.

Поставленная задача решается тем, что при проведении процесса выделения сераорганических соединений из нефтей и нефтепродуктов адсорбентами в центробежном поле путем совместного вращения их в роторе центрифуги, в качестве адсорбента применяют поролон, при этом количество его устанавливают по величине объема внутренних пор, обеспечивающих сорбцию 1/5-1/6 части объема исходного нефтепродукта.

Приведенные отличительные признаки в предлагаемом способе позволяют решить задачу повышения эффективности за счет значительного уменьшения количества адсорбента и исключения из технологического процесса операции вымывания из адсорбента адсорбированного концентрата растворителями. Уменьшение количества адсорбента связано с заменой стандартных адсорбентов - силикагели и окиси алюминия - на поролон, при этом поролона берут в таком количестве, чтобы объем его внутренних пор мог вместить 1/5-1/6 часть объема исходной нефти или нефтепродукта. Такое соотношение было найдено опытным путем. Оно позволяет адсорбировать поролоном сераорганические соединения из нефти и нефтепродуктов в виде концентрата с содержанием общей серы 5-8 вес.%, что соответствует степени выделения сераорганических соединений, равной 65-70%. Процесс адсорбции сераорганических соединений протекает под действием центробежного поля, образующегося при вращении ротора центрифуги с оборотами 2000-2500 в 1 мин в течение 35-40 мин. В результате действия центробежного поля происходит перемещение сераорганических соединений нефти к поролону, проникновение их в поры, в которых они удерживаются, как в ловушке. После остановки центрифуги концентрат, адсорбированный поролоном, извлекается не вымыванием растворителями, а простым механическим отжатием поролона или под вакуумом через делительную воронку. При этом извлечение концентрата происходит без изменения физико-химических свойств как сераорганических соединений нефти, так и поролона, который используется до тех пор, пока не потеряет эластичность и упругость.

Предлагаемый способ выделения сераорганических соединений из нефтей и нефтепродуктов (керосиновой и дизельной фракций) адсорбцией поролоном в центробежном поле реализуют в роторном аппарате.

На чертеже представлена его схема, состоящая из ротора 1 с цилиндрической секцией и внутренней сеткой (для установки поролона), усеченного конического дна 2 для приема исходного продукта при заливе и приема адсорбата после окончания процесса выделения, плоской крышки 3 с загрузочным отверстием, электропривода 4, регулятора 5 оборотов вращения ротора, защитного кожуха 6, загрузочного устройства 7, клапана 8 для слива адсорбата из конического дна 2. Размеры ротора были рассчитаны так, чтобы можно было загрузить в цилиндрическую секцию ротора 1 исходного углеводородного сырья в количестве 150-200 мл, а в усеченное коническое дно 2 залить до начала процесса 200 мл.

Исходными продуктами служат нефть, добытая на Павловской площади Ромашкинского месторождения, дизельная и керосиновая фракции, полученные прямой перегонкой Арланской нефти. В качестве адсорбента - стандартный поролон для бытовых нужд. Объем внутренних пор поролона составляет 89-90% от общего его объема.

В табл. 1 представлены основные физико-химические показатели используемых нефтепродуктов и нефти.

Условия проведения опыта по предлагаемому способу выделения сераорганических соединений из нефтей и нефтепродуктов с использованием в качестве адсорбента поролона представлены в примерах 1-3, а результаты опытов и результаты химических анализов образцов приведены в табл. 2.

Пример 1: Нефть Ромашкинского месторождения в количестве 200 мл, содержание общей серы в ней 2,42 вес.%. В качестве адсорбента применяется стандартный поролон. Поролон вставляется в зазор между цилиндрической секцией и сеткой ротора 1. Размеры его: ширина, равная высоте цилиндрической секции, длина, равная окружности ротора, и толщина - рассчитаны так, чтобы получить полный объем поролона, равный 65-70 см³, и объем внутренних пор, равный 45-50 см³. После установки поролона в зазор ротор 1 закрывают крышкой 3, устанавливают защитный кожух 6, заливают через загрузочное устройство 7 в усеченное коническое дно 2 нефть, включают электропривод 4 и с помощью регулятора оборотов вращения 5 устанавливают обороты вращения ротора в пределах 2000-2500 об/мин. Время вращения ротора 1 с такими оборотами составляет 35-40 мин. С окончанием технологического времени электропривод 4 отключают. После остановки ротора 1 снимают защитный кожух 6, через спускной клапан 8 сливают адсорбат в емкость. Поролон с адсорбированной нефтью вытаскивают из зазора ротора 1.

Извлечение адсорбированной нефти из поролона осуществляют двумя способами. Первый способ основан на простом механическом сжатии поролона между вальцами. Вальцы, прокручиваясь, выжимают из поролона адсорбированную нефть, которая стекает затем в приемную емкость. Поролон, освобожденный от нефти, вновь используется в качестве адсорбента. Второй способ извлечения осуществляется вакуумированием поролона с адсорбированной нефтью через делительную воронку с мелкопористой перегородкой. Для этого поролон укладывают в воронку, установленную на емкость, связанную с системой вакуумирования. С созданием в системе вакуума адсорбированная нефть вытесняется из пор поролона потоком воздуха. Вытесненный концентрат стекает в емкость, а освобожденный от него поролон используется вновь в качестве адсорбента. После каждого опыта осуществлялся расчет материального баланса путем взвешивания адсорбата, концентрата, поролона, и проводился химический анализ их на содержание общей серы.

Результаты опытов и анализов приведены в табл. 2.

Пример 2: Дизельная фракция Арланской нефти в количестве 200 мл, содержание общей серы 2,04 вес.%. Выделение осуществлялось аналогично примеру 1. Результаты, полученные из опытов и анализов, приведены в табл. 2.

Пример 3: Керосиновая фракция Арланской нефти в количестве 200 мл, содержание общей серы 1,42 вес.%. Выделение осуществлялось аналогично примеру 1. Результаты, полученные из опытов и анализов, приведены в таблице 2.

Как видно из табл. 2, поролон как адсорбент может успешно применяться для выделения сераорганических соединений из нефтей и нефтепродуктов. Подтверждением этому служит высокая степень извлечения сераорганических соединений - от 55 до 70%. Повышение эффективности предлагаемого способа проявляется также в том, что из технологического процесса исключаются: 1 - силикагель, окись алюминия, гипс и др., применяемые в очень больших количествах, превышающих исходный нефтепродукт в 2-4 раза; 2 - операция вымывания концентратов из адсорбентов растворителями, составляющими элюотропный ряд из этанола, метанола, ацетона, четыреххлористого углерода, бензола, при этом количество растворителей используется в 4-5 раз больше самого исходного продукта. Исключение из способа адсорбентов, используемых в аналогах, и растворителей, представляющих собой опасные для здоровья людей и экологии вещества, способствуют снижению материальных, энергетических и трудовых затрат, открывают возможность решения задачи внедрения способа выделения в нефтеперерабатывающей промышленности.

Формула изобретения

Способ выделения сераорганических соединений из нефти и нефтепродуктов адсорбентом в центробежном поле путем их совместного вращения в роторе центрифуги, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют поролон в количестве, устанавливаемом в зависимости от величины объема внутренних пор, обеспечивающих сорбцию 1/5-1/6 части объема исходного сырья.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2