Способ отделения и очистки сульфида натрия
Настоящее изобретение относится к способу извлечения и очистки сульфида натрия (Na2S), образованного в процессе десульфурации нефтяных остатков. Способ включает обработку шлама, содержащего Na2S, полученного в процессе десульфурации нефтяных остатков, смесью по меньшей мере одного органического растворителя и воды. Далее ведут разделение обработанного шлама на органическую фазу, содержащую нефтяное масло, и водную фазу, содержащую Na2S, и дистилляцию водной фазы с получением Na2S с последующей его очисткой. При этом полученный сульфид натрия окисляют с последующим получением сульфита натрия. Техническим результатом является упрощение способа извлечения и очистки сульфида натрия и конверсии его в сульфит натрия за счет исключения использования катализатора. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 табл., 10 пр.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу отделения и очистки сульфида натрия, полученного в процессе десульфурации сырого нефтяного масла и тяжелых масел.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Серосодержащие соединения присутствуют в большей или меньшей мере в нефти и в продуктах переработки нефти. Органические соединения серы являются нежелательными в нефтепродуктах по нескольким причинам. Они могу отравлять катализаторы, используемые при переработке нефти. Кроме того, чем большее количество органических соединений серы содержится в углеводородных топливах, таких как бензин и мазут, тем больше вероятность загрязнения при сжигании этих топлив. Несколько методов были разработаны в течение многих лет для решения проблем, связанных с органическими соединениями серы в нефти. Они варьируются от простой обработки, направленной на получение соединений серы с менее неприятным запахом, до более сложных способов уменьшения или удаления соединений серы. Различные используемые методы включают абсорбцию, экстракцию, окисление, гидродесульфуризацию и т.д.
Десульфуризация тяжелых масел или сырых нефтяных масел с использованием металлического натрия раскрыта в нескольких процессах уровня техники.
В патенте США №3565792 описан интегрированный способ десульфуризации сырого масла или аналогичных сырых углеводородных фракций, в котором используют дисперсию металлического натрия для взаимодействия с вредной примесью серы, присутствующей в таком сыром масле, с образованием осадка сульфида натрия, который удаляют из обработанного масла путем центрифугирования. Интегрированная система обеспечивается путем взаимодействия осадка сульфида натрия с соляной кислотой с получением хлорида натрия, который после очистки может использоваться посредством электролиза для получения натрия, необходимого для десульфуризации сырого масла.
В патенте США №3755149 описан способ десульфурации кубовых остатков вакуумной перегонки, который состоит из контактирования указанного остатка с металлическим натрием при температуре от около 250°C до около 400°C и при давлении водорода от около 1 до около 100 атмосфер, экстракции полученного шламосодержащего продукта алифатическим углеводородом, отделение шлама от углеводородного экстракта и удаление указанного углеводорода с получением десульфурированного остатка.
US 6210564 раскрывает способ десульфурации сырой нефти с использованием металлического натрия. Серосодержащую сырую нефть десульфурируют путем контактирования исходного сырья с поэтапно добавляемым металлическим натрием при температуре по меньшей мере около 250°C в присутствии избытка водорода в отношении металлического натрия. В процессе десульфурации существенно подавляется образование Na2S и активизируется образование NaSH.
US 2005145545 раскрывает десульфурацию потоков нефти с использованием металлического натрия. Способ удаления серы из углеводородного сырья включает стадии растворения металлического натрия в растворителе и объединение раствора натрия/растворителя с жидким углеводородным сырьем, содержащим органические вещества серы. Давление комбинации превышает давление паров растворителя. Объединенные углеводородное сырье и раствор растворителя помещают в среду с низким давлением для испарения растворителя. Полученный поток объединяют с газообразным водородом и этот поток нагревают и поддают давлению с получением жидкого углеводородного продукта, содержащего сульфид натрия. Этот продукт затем охлаждают и сульфид натрия экстрагируют.
Одновременно находящаяся на рассмотрении индийская патентная заявка №845/MUM/2011 описывает улучшенный способ десульфурации нефтяных остатков путем добавления подходящего органического растворителя к сырой нефти перед реакцией десульфурации. Этот способ приводит к образованию сульфида натрия (Na2S) в качестве основного побочного продукта.
В общем, образованный Na2S фильтруют и отделяют от десульфурированного сырого масла и затем либо растворяют в воде, либо подвергают восстановлению Na путем электролиза. Этот полученный побочный продукт по сути по виду является липким шламом и может содержать примеси, такие как непрореагированный Na, остатки сырого масла и другие органические соли натрия.
Одной из основных проблем является отделение и фильтрация побочного продукта от этого десульфурированного масла. Значительное количество сырого масла остается связанным с этим Na2S побочным продуктом. Добавление воды непосредственно для извлечения побочного продукта не приводит к полному растворению Na2S из-за непроницаемого для воды покрытия из остатков сырого масла на побочном продукте. Это сырое масло остается связанным с Na2S, что приводит к образованию эмульсии при добавлении воды, вероятно, вследствие высокой вязкости и липкой природы сырого нефтяного масла и похожего удельного веса воды и масла. Это приводит к образованию неразделимой массы, что в свою очередь приводит к потере ценного сырого масла, которое остается связанным с побочным продуктом, а также к загрязнению раствора Na2S маслом. Кроме того, извлечение масла из шлама побочного продукта может осуществляться с помощью органического растворителя, способного растворять масло. Однако необходим многостадийный процесс с добавлением свежего органического растворителя на каждой стадии. Это приводит к использованию больших количеств органического растворителя и, следовательно, к увеличению стоимости восстановления растворителя дистилляцией в дополнение к потерям растворителя, связанным с процессами разделения и дистилляции.
Однако, кроме того, растворитель не способен полностью убрать масло даже с увеличением стадий экстракции. Это происходит потому, что по мере того как растворитель растворяет масло, возникают свежие поверхности Na2S, которые нерастворимы в органических растворителях. Таким образом, нефть, которая осталась захваченной твердой поверхностью Na2S, не подвергается воздействию органического растворителя и, следовательно, эффективность растворения резко падает.
Соответственно, желательно разработать простой способ отделения и очистки сульфида натрия, полученного в качестве основного побочного продукта в процессе десульфурации нефтяных масел.
Кроме того, известно, что Na2S побочный продукт в основном используется для регенерации Na посредством подходящих электролитических процессов. Настоящее описание также направлено на добавление значения этому Na2S побочному продукту путем его окисления до Na2SO3, который является высокоценным продуктом.
Некоторые из показательных патентных документов, которые описывают способы конверсии сульфида натрия в сульфит натрия, описаны ниже.
US 3165378 раскрывает способ конверсии сульфида натрия, полученного предварительной обработкой отработанного щелока, который извлечен из химического раствора, использованного в производстве бумажной пульпы из древесины и т.п., и который содержит соединения серы. Способ включает пропускание водного раствора, содержащего сульфид натрия, через зону реакции в атмосфере насыщенного пара и воздуха по сути при постоянном давлении в диапазоне от 60 до 125 фунтов на квадратный дюйм.
US 3657064 раскрывает прямую окислительную конверсию сульфида натрия в сульфит натрия путем поглощения теплоты реакции в системе с псевдоожиженным слоем с использованием адиабатического охлаждения.
US 3698860 раскрывает способ конверсии сульфида натрия в плаве, полученном при сжигании черного щелока из варочных котлов полуцеллюлозы и сульфитной целлюлозы, до сульфита натрия путем окисления и восстановления последней как сваренной химической пульпы, который включает смешивание частичек плава с водой, добавление небольшого количества гидроксида натрия с образованием смеси в виде частиц и введение частиц в конвертер, заполненный сухим порошком сульфита натрия, карбоната натрия и т.п., не содержащий сульфида натрия, причем способ выполняется на всем протяжении как мокрый способ.
Способы, описанные в патентных документах уровня техники, являются сложными и длительными. Следовательно, желательно разработать простой способ конверсии сульфида натрия в сульфит натрия, который исключает использование катализатора.
ОБЪЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Некоторые из объектов настоящего изобретения описаны ниже:
Объектом настоящего описания является обеспечение способа извлечения и очистки сульфида натрия (Na2S), образованного в процессе десульфурации нефтяных остатков.
Другим объектом настоящего изобретения является обеспечение способа получения сульфита натрия (Na2SO3) из Na2S, образованного в процессе десульфурации нефтяных остатков.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением предложен способ извлечения и очистки сульфида натрия (Na2S), образованного в процессе десульфурации нефтяных остатков; причем указанный способ включает обработку шлама, содержащего Na2S побочный продукт, полученный в процессе десульфурации нефтяных остатков, смесью по меньшей мере одного органического растворителя, способного к растворению нефтяного остатка, и воды; предоставление возможности обработанному шламу разделиться на органическую фазу, содержащую нефтяное масло, и водную фазу, содержащую Na2S; и дистилляцию водной фазы с получением извлеченного Na2S с последующей его очисткой.
Как правило, органический растворитель выбирают из группы, состоящей из алканов, ароматических углеводородов, алкенов, циклических алкенов, алкинов и их смесей.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения органический растворитель представляет собой по меньшей мере один углеводородный растворитель, выбранный из группы, состоящей из ксилола, н-гексана, циклогексана, гептана, гексана, гептена, октана и толуола.
Предпочтительно, органическим растворителем является ксилол.
Как правило, соотношение органического растворителя к воде составляет от 0,5:1 до 2:1.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ восстановления Na2S и масла из шлама, образованного в результате десульфурации нефтяных остатков; причем способ включает следующие стадии:
- приготовление смеси по меньшей мере одного органического растворителя и воды;
- добавление смеси к шламу при температуре около 25-100°C в течение от около 20 мин до 2 часов при перемешивании и, при необходимости, охлаждение с получением раствора;
- перенесение раствора в делительную воронку и отстаивание его до получения смеси, содержащей водную фазу, содержащую Na2S, и органическую фазу, содержащую нефтяное масло; и
- дистилляцию каждой из двух фаз отдельно для получения органического растворителя и масла из органической фазы и воды и Na2S из водной фазы соответственно.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ отделения и очистки сульфида натрия (Na2S), образованного в процессе десульфурации нефтяных остатков; причем способ включает подвергание шлама, содержащего Na2S и полученного в процессе десульфурации нефтяных остатков, промыванию по меньшей мере одним органическим растворителем с последующей обработкой водой.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ получения сульфита натрия (Na2SO3) из сульфида натрия (Na2S), который получен по способу настоящего изобретения; причем указанный способ включает окисление сульфида натрия (Na2S).
Как правило, окисление сульфида натрия (Na2S) включает растворение сульфида натрия в дистиллированной воде с получением раствора; нагревание с обратным холодильником раствора при температуре от около 50 до 80°C; продувку раствора сжатым воздухом в течение от около 20 минут до 120 минут; и нагревание раствора при температуре от около 140 до 180°C с получением твердого порошка сульфита натрия.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением предложен способ извлечения и очистки сульфида натрия (Na2S), образованного в процессе десульфурации нефтяных остатков. Способ описан ниже более подробно. Сначала шлам, содержащий Na2S, полученный в процессе десульфурации нефтяных остатков, обрабатывают смесью по меньшей мере одного органического растворителя, способного к растворению нефтяного остатка, и воды. На следующей стадии обработанному шламу дают возможность разделиться на органическую фазу, содержащую нефтяное масло, и водную фазу, содержащую Na2S. Наконец, водную фазу подвергают дистилляции с получением извлеченного Na2S с последующей его очисткой.
В соответствии с настоящим изобретением органический растворитель, который используют для обработки шлама, включает, но не ограничивается ими, алканы, ароматические углеводороды, алкены, циклические алкены, алкины и их смеси.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения органический растворитель представляет собой по меньшей мере один углеводородный растворитель, выбранный из группы, состоящей из ксилола, н-гексана, циклогексана, гептана, гексана, гептена, октана и толуола.
В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения органическим растворителем, используемым для обработки шлама, является ксилол.
Как правило, соотношение органического растворителя к воде составляет от 0,5:1 до 2:1.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ восстановления Na2S и масла из шлама, образованного в результате десульфурации нефтяных остатков. Способ описан ниже:
Вначале готовят смесь по меньшей мере одного органического растворителя и воды. Смесь органического растворителя и воды затем добавляют к шламу при температуре между 25-100°C в течение от около 20 мин до 2 часов при перемешивании, который затем при необходимости охлаждают с получением раствора. Полученный раствор переносят в делительную воронку. Затем ему дают возможность отстояться до получения смеси, содержащей водную фазу, содержащую Na2S, и органическую фазу, содержащую нефтяное масло.
На следующей стадии органическую фазу подвергают дистилляции для извлечения органического растворителя и масла. Отдельно водную фазу подвергают дистилляции для извлечения воды и Na2S.
Как правило, способ дополнительно включает стадию рециркуляции органического растворителя.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что добавление смеси ксилол-вода приводит к лучшему разделению обработанного сырого масла и Na2S, а также к лучшему растворению Na2S, и в результате - к образованию раствора Na2S.
Наличие ксилола приводит к непрерывному удалению и растворению остаточного сырого масла, связанного с Na2S, тем самым влияя на свежие поверхности Na2S, которые затем легко растворяются в воде. Растворенный Na2S в свою очередь приводит к высвобождению сырого масла, который в дальнейшем захватывается ксилолом. Таким образом, эти два процесса идут рука об руку и приводят к лучшему разделению остаточного сырого масла и Na2S.
Другим преимуществом настоящего изобретения является то, что органический растворитель, такой как ксилол, используемый в процессе, способен разделить водную фазу (содержащую Na2S), и органическую фазу (содержащую исходное масло), тем самым исключая необходимость в любых дальнейших блоках фильтрации.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения добавление смеси, содержащей по меньшей мере один органический растворитель и воду, осуществляется непосредственно после процесса десульфурации и фильтрации продукта Na2S.
В соответствии с настоящим изобретением также предложен альтернативный способ разделения и очистки сульфида натрия (Na2S), образованного в процессе десульфурации нефтяных остатков. Способ включает подвергание шлама, содержащего Na2S, полученного в процессе десульфурации нефтяных остатков, промывке по меньшей мере одним органическим растворителем с последующей обработкой водой.
Полученный раствор Na2S может быть не в чистом виде и содержать NaOH, NaxSy вместе с другими неорганическими и органическими примесями из сырого масла. Поэтому раствор очищают фильтрацией через активированный уголь для получения чистого раствора.
В соответствии с дальнейшим аспектом настоящего изобретения предлагается способ получения сульфита натрия из сульфида натрия (Na2S), полученного способом, который описан выше. Способ получения сульфита натрия включает окисление сульфида натрия (Na2S). Процесс окисления описан ниже.
На первой стадии сульфид натрия растворяют в дистиллированной воде с получением раствора, который нагревают с обратным холодильником при температуре от около 50 до 80°C. Затем через раствор продувают сжатый воздух в течение от около 20 минут до 120 минут. Раствор нагревают при температуре около 140-180°C с получением твердого порошка сульфита натрия.
Преимуществом способа окисления согласно настоящего изобретения является то, что его проводят в отсутствии катализатора.
Способы более подробно описаны ниже с помощью следующих неограничивающих примеров. Следующие примеры являются только иллюстративным раскрытием и не должны быть истолкованы как ограничение.
ПРИМЕРЫ
Примеры десульфуризации, описанные ниже, проводили на CBFO - сыром масле для производства технического углерода (Carbon Black Feed Oil), которое представляет собой фракцию (остаток от перегонки) нефтяного масла, особенно известного как тяжелое масло или нефтяной остаток. Эксперименты десульфурации CBFO проводились с использованием металлического натрия. Подробное описание процесса десульфурации дано в совместно рассматриваемой индийской патентной заявке №845/MUM/2011. Так, десульфурацию CBFO главным образом проводили с использованием натрия, однако, с учетом вариантов способа с использованием водорода и органического растворителя ксилола как вспомогательных компонентов. Таким образом, для того, чтобы изучить воздействие водорода и ксилола на процесс десульфурации в отношении выхода и образования побочных продуктов, были исследованы следующие схемы:
Пример 1: Десульфурация натрием в присутствии ксилола и при отсутствии H2
Пример 2: Десульфурация натрием в присутствии ксилола и в присутствии H2
Пример 3: Десульфурация натрием при отсутствии ксилола и при отсутствии H2
Пример 4: Десульфурация натрием при отсутствии ксилола и в присутствии H2
Пример 1:
Около 210 г CBFO и 90 мл ксилола помещали в реактор высокого давления. Это соответствует соотношению СВРО:ксилол 70:30 (вес:объем). Водород не добавляли в реактор. Затем в реактор добавляли стехиометрическое количество металлического натрия. После этого проводили реакцию при температуре около 290°C и продолжительности 1 ч. После реакции содержимое охлаждали и декантировали. Это привело к образованию двух отдельных фаз, а именно десульфурированного CBFO в виде жидкой фазы и шлама Na2S+CBFO в виде полутвердой фазы. Декантированный CBFO взвешивали и выходы этих CBFO и шлама даны в таблице 1.
Пример 2:
Около 210 г CBFO и 90 мл ксилола помещали в реактор высокого давления и около 300 фунтов/кв. дюйм водорода добавляли в реактор.
Пример 3:
Брали около 210 г CBFO и не добавляли ни ксилол, ни водород.
Пример 4:
Брали около 210 г CBFO и не добавляли ксилол, однако, около 300 фунтов/кв. дюйм водорода добавляли в реактор.
Во всех примерах 2-4 добавляли стехиометрическое количество металлического натрия и условия реакции и процессы были аналогичны приведенным в примере 1. Все эти примеры привели к образованию CBFO и шлама (Na2S+CBFO) в различных соотношениях. Выход декантированного CBFO и шлама представлены в таблице 1. Было отмечено, что в примерах (1 и 2), в которых использовали ксилол, выход CBFO выше, в то время как выход шлама ниже по сравнению с примерами (3 и 4) без ксилола.
| Таблица 1 | |||
| Выходы CBFO и шлама для различных схем способа | |||
| Пример | Состав | Выход десульфурированного CBFO (%) | Шлам (%) |
| 1. | Без водорода + Ксилол (30%) | 72 | 28 |
| 2. | Водород + Ксилол (30%) | 78 | 22 |
| 3. | Без водорода + Без ксилола | 54 | 46 |
| 4. | Водород + Без ксилола | 60 | 40 |
Другой эксперимент десульфурации проводили с использованием меньшего количества ксилола (5%) для того, чтобы уменьшить содержание ксилола с целью большей экономии процесса, а также для улучшения эффективности десульфурации и обработки. Детали эксперимента описаны в примере 5 ниже.
Пример 5: Десульфуризация в присутствии небольшого количества ксилола (5%) и в присутствии H2:
В этом случает 285 г CBFO и 15 мл ксилола помещали в реактор высокого давления и около 300 фунтов/кв. дюйм водорода добавляли в реактор. К этому добавляли стехиометрическое количество металлического натрия. Температуру реакции поддерживали около 290°C в течение 1 ч. После реакции CBFO охлаждали и декантировали. Эта схема также привела к существенному количеству фазы шлама (Na2S+CBFO). Декантированный CBFO взвешивали. Выход CBFO и шлама представлен в таблице 2.
| Таблица 2 | |||
| Пример | Состав | Выход десульфурированного CBFO (%) | Шлам (%) |
| 5 | H2 + Ксилол (5%) | 76 | 24 |
Во всех примерах (1-5) осуществляли отделение и очистку присутствующего в шламе Na2S посредством одновременного добавления органического растворителя и воды к этому шламу. Органическим растворителем, используемым в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения, был ксилол. Таким образом, смесь (1:1) ксилола и воды готовили, взяв 250 мл ксилола и 250 мл воды. Следует отметить, что термин смесь здесь относится к ксилолу и воде, которые были помещены вместе в химический стакан, однако, не являлись гомогенной смесью и были, понятное дело, несмешивающимися. Таким образом смесь (1:1) ксилол:вода добавляли к 28% шламу, образованному в примере 1, и затем нагревали при 100°C в течение 1 ч при интенсивном перемешивании. Содержимое затем охлаждали и весь раствор собирали в химическом стакане. Таким образом, было обнаружено, что шлам, содержащий вязкий CBFO и твердый Na2S, превратился в однородный раствор без каких-либо твердых включений. Таким образом, не существовало необходимости дальнейшей фильтрации для отделения твердой фазы от масла. Весь раствор затем переносили в делительную воронку и давали возможность стабилизироваться. В конечном итоге это привело к четкому фазовому разделению слоя воды с Na2S, растворенным в ней, и слоя ксилола с остаточным CBFS, растворенным в нем. В дальнейшем для примеров (2-4) различные количества шлама обрабатывали таким же количеством смеси ксилола:воды и затем нагревали до 100°C в течение 1 ч, охлаждали и давали возможность разделиться.
После разделения на два слоя, слои собирали индивидуально для каждого примера (1-4). Слой ксилола + CBFO затем подвергали в роторном испарителе дистилляции ксилола из смеси. Чистый ксилол затем выделяли и собирали обратно, оставляя остаточный CBFO. Собранный ксилол затем можно рециркулировать на десульфуризацию. CBFO можно добавлять обратно на десульфуризацию CBFO, тем самым увеличить общий выход или свести к минимуму потери. Аналогичным образом, для слоя воды, воду дистиллируют в роторном испарителе и собирают обратно, оставляя желтый порошок сульфида натрия.
В примере 5 отделение и очистку Na2S, присутствующего в шламе, осуществляли таким же образом, как и в примере (1-4). Единственным изменением в процессе было количество смеси ксилол-вода, добавляемой к системе. В этом случае около 100 мл ксилола и 100 мл воды добавляли к 24% шламу, образованному в процессе. Затем эту смесь нагревали до 100°C в течение 1 ч, и затем системе давали остыть. Весь появившийся раствор, однородный и смешивающийся, собирали в химическом стакане. Затем ему давали возможность стабилизироваться в делительной воронке, что привело к четкому фазовому разделению на слой воды с Na2S, растворенным в ней, и слой ксилола с остаточным CBFS, растворенным в нем. Слой ксилола и воды затем дистиллировали, как в предыдущих примерах. В таблице 3 представлены обобщенные эффективности десульфуризации для схем различных примеров, а также количество полученного твердого Na2S.
| Таблица 3 | ||||
| Эффективности десульфуризации для различных схем и количество Na2S | ||||
| Пример | Композиция | Десульфуризация (%) | Шлам | Na2S (г) |
| 1 | Без водорода + Ксилол | 60 | 28 | 16.7 |
| 2 | Водород + Ксилол | 68 | 22 | 12 |
| 3 | Без водорода + Без ксилола | 80 | 46 | 15 |
| 4 | Водород + Без ксилола | 70 | 40 | - |
| 5 | Водород + Ксилол (5%) | 80 | 24 | - |
Вторая часть изобретения относительно очистки и конверсии Na2S в Na2SO3 описана ниже с помощью следующих примеров.
Пример 6
210 г CBFO смешивали с 90 мл ксилола. Это привело к смеси CBFO:ксилол = 70:30 (вес:объем). Смесь тщательно перемешивали и помещали в реактор высокого давления. Стехиометрическое количество металлического натрия взвешивали отдельно. Металлический натрий затем резали на мелкие кусочки и добавляли к смеси CBFO/ксилол в реактор. Затем в реакторе создавали давление около 300 фунтов/кв. дюйм водорода. Затем реактор нагревали до температуры 290°C в течение 1 ч. После завершения реакции весь раствор оставляли охлаждаться до комнатной температуры и затем CBFO декантировали. CBFO и шлам разделяли и взвешивали. Процент десульфуризации вместе с процентом выхода CBFO и шлама приведены ниже.
| Таблица 4 | ||||
| Пример | Состав | Десульфуризация (%) | Выход десульфурированного CBFO (%) | Шлам (%) |
| 6 | H2 + ксилол (30%) | 70 | 78 | 22 |
В этом примере (6) отделение и очистку присутствующего в шламе Na2S осуществляли другим путем, в котором шлам подвергали промывке ксилолом, 100 мл ксилола при 60°C. Эту процедуру промывки ксилолом повторяли трижды, чтобы максимально очистить Na2S посредством растворения CBFO, присоединенного к шламу в ксилоле. После промывки ксилолом твердую массу обрабатывали 200 мл водой при 90°C, в результате чего образовался мутный раствор черного цвета, в основном состоящий из нерастворенного сульфида натрия и некоторых твердых примесей углерода. Этот полученный раствор затем фильтровали с использованием активированного угля для удаления примесей углерода и получали прозрачный раствор желтого цвета сульфида натрия. Помимо этого, воду из этого раствора удаляли термической дегидратацией с получением желтого порошка сульфида натрия.
Этот твердый продукт сульфида натрия, полученный после полной десульфуризации и процесса очистки, после этого подвергали этапу окисления с использованием сжатого воздуха для получения сульфита натрия.
Таким образом, около 1.2 г порошка сульфида натрия, полученного в примере 6, помещали в химический стакан и растворяли в 25 мл дистиллированной воды.
Затем этот раствор переносили в 3-горлую плоскодонную колбу и нагревали при температуре в диапазоне 60-70°C с обратным холодильником. Затем сжатым воздухом продували этот раствор при этой температуре в течение 30 минут. Через 30 минут раствор переносили в химический стакан и затем далее нагревали до температуры 160°C. Это привело к испарению избыточной воды и регенерации твердого порошка сульфита натрия.
Кроме того, проводили эксперименты для оптимизации процесса получения сульфита натрия. Эти исследования оптимизации обсуждаются в примерах 7, 8 и 9. Условия/параметры процесса приведены в таблице 5.
| Таблица 5 | ||||
| Оптимизация процесса при различной продолжительности | ||||
| Пример | Количество сульфида натрия (г) | Количество H2O (мл) | Время (мин) | Температура (°C) |
| 7 | 1.0 | 25 | 30 | 60-70 |
| 8 | 1.0 | 25 | 60 | 60-70 |
| 9 | 1.0 | 25 | 90 | 60-70 |
Вышеуказанная таблица описывает влияние времени на образование продукта сульфита натрия (Na2SO3). Таким образом, в каждом случае количество сульфида натрия (Na2S) и воды, требуемой для растворения, сохранялись постоянными. Реакции снова проводили при температуре 60-70°C с различными интервалами продолжительности в 30 мин, 60 мин и 90 мин соответственно. Систему затем охлаждали, и регенерированный твердый материал затем подвергали рентгеноструктурному анализу (XRD) для его фазового определения. Было отмечено, что чистота образованного сульфита натрия в каждом случае была похожа независимо от продолжительности реакции.
Пример 10:
В этом примере стадию термической дегидратации, как описано в Примере 6, исключали, т.е. раствор сульфида натрия не преобразовывали в твердый сульфит натрия. Вместо этого слой воды, полученный по примеру 1, непосредственно фильтровали с помощью активированного угля, в результате чего получали прозрачный желтый раствор. Около 25 мл этого раствора помещали в 3-горлую плоскодонную колбу и нагревали при температуре 60-70°C с обратным холодильником. Затем сжатым воздухом продували этот раствор при этой температуре в течение 30 минут. Через 30 минут раствор переносили в химический стакан и затем нагревали до 160°C для регенерации твердого сульфида натрия.
В данном описании слово «включают» или его вариации, такие как «включает» или «включающий», следует понимать, как включение указанного элемента, системы или стадии, или групп элементов, систем или стадий, но не исключение любого другого элемента, системы или стадии, или групп элементов, систем или стадий.
Использование выражения «по меньшей мере» или «по меньшей мере один» предполагает использование одного или более элементов или ингредиентов или количеств, как использование может быть в варианте осуществления изобретения для достижения одного или более из желаемых объектов или результатов.
Любые обсуждения документов, проектов, материалов, схем, статей или тому подобного, которые были включены в это описание, предназначены только лишь для обеспечения контекста раскрытия изобретения. Их не следует рассматривать как допущение, что любой или все из этих вопросов образуют часть уровня техники или являются общими знаниями в данной области, релевантной изобретению, так как существовали всюду до даты приоритета данной заявки.
Численные значения, упоминаемые для различных физических параметров, размеров или количеств, являются только приблизительными и предполагают значения выше/ниже численных значений, относящихся к параметрам, размерам или количествам, которые входят в объем изобретения, если конкретно не заявлено обратного.
Приведенное выше описание конкретных вариантов осуществления изобретения настолько полно раскрывает общий характер вариантов, чтобы другие могли, применяя современные знания, легко модифицировать и/или адаптировать для различных применений таких конкретных вариантов без отхода от общей концепции, и, следовательно, такие адаптации и модификации предназначены для понимания смысла и диапазона эквивалентов раскрытых вариантов осуществления. Следует понимать, что фразеология или терминология, используемая здесь, дана с целью описания, а не ограничения. Поэтому несмотря на то, что варианты осуществления были описаны в виде предпочтительных вариантов, специалистам в данной области техники будет понятно, что варианты осуществления настоящего изобретения на практике могут быть модифицированы в пределах сущности и объема вариантов осуществления, описанных в заявке.
1. Способ извлечения сульфида натрия (Na2S) из шлама, образованного в процессе десульфурации нефтяных остатков в виде шлама, включающий обработку шлама, содержащего Na2S, полученного в процессе десульфурации нефтяных остатков, смесью воды и по меньшей мере одного органического растворителя, при этом указанный по меньшей мере один органический растворитель способен к растворению нефтяного остатка, разделение обработанного шлама на органическую фазу, содержащую нефтяное масло, и водную фазу, содержащую Na2S, и дистилляцию водной фазы с получением извлеченного Na2S с последующей его очисткой.
2. Способ извлечения сульфида натрия (Na2S) из шлама, образованного в процессе десульфурации нефтяных остатков, включающий следующие стадии:
- приготовление смеси из воды и по меньшей мере одного органического растворителя,
- добавление смеси к шламу при температуре от около 25 до 100°C в течение от около 20 мин до 2 часов при перемешивании и при необходимости охлаждение с получением раствора,
- перенесение раствора в делительную воронку и отстаивание его до получения смеси, содержащей водную фазу, содержащую Na2S, и органическую фазу, содержащую нефтяное масло, и
- дистилляцию каждой из двух фаз отдельно с получением органического растворителя и масла из органической фазы и воды и Na2S из водной фазы соответственно.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором органический растворитель выбирают из группы, состоящей из алканов, ароматических углеводородов, алкенов, циклических алкенов, алкинов и их смесей.
4. Способ по п. 1 или 2, в котором органический растворитель представляет собой по меньшей мере один углеводородный растворитель, выбранный из группы, состоящей из ксилола, н-гексана, циклогексана, гептана, гексана, гептена, октана и толуола.
5. Способ по п. 1 или 2, в котором соотношение органического растворителя к воде в смеси составляет от 0,5:1 до 2:1.
6. Способ по п. 1 или 2, в котором сульфид натрия (Na2S) дополнительно окисляют до Na2SO3, причем указанное окисление включает растворение Na2S в дистиллированной воде с получением раствора, нагревание с обратным холодильником раствора при температуре от около 50 до 80°C, продувку раствора сжатым воздухом в течение от около 20 минут до 120 минут и нагревание раствора при температуре от около 140 до 180°C с получением твердого порошка сульфита натрия Na2SO3.
