Установка для десорбции сероводорода из высококипящих нефтепродуктов

Полезная модель относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использована в нефтепереработке для удаления сероводорода из высококипящих нефтепродуктов. Полезной моделью решается задача по повышению качества тяжелых топливных фракций нефти путем снижения содержания сероводорода в тяжелых нефтяных остатках, например, топливном мазуте за счет десорбционного удаления из них основного количества сероводорода в отпарной колонне, исключения необходимости в специальных химреагентах и соответствующем спецоборудовании. Решение указанной задачи обеспечено тем, что установка для десорбции сероводорода из высококипящих нефтепродуктов, включающая трубопровод подачи сырья в блок десорбции сероводорода, согласно полезной модели, трубопровод подачи сырья подключен к блоку десорбции сероводорода через теплообменник и фильтр для улавливания частиц кокса, при этом блок десорбции сероводорода выполнен в виде отпарной колонны, верхняя часть которой подключена к трубопроводу подачи сырья, а ее верх подключен через холодильник к сепаратору, снабженному линиями отвода конденсата в виде воды и газойля, а также газовым отводом для удаления сероводорода, причем низ отпарной колонны подключен к линии отвода обессеренного мазута, а нижняя часть этой колонны подключена к линии подачи отпаривающего агента. В предпочтительных вариантах выполнения, линия отвода обработанного мазута снабжена теплообменником и холодильником; линия подачи десорбирующего агента выполнена в виде паропровода для перегретого пара; холодильник выполнен в виде вентилятора с направляющим устройством; линия отвода сероводорода из сепаратора подключена к системе сбора и утилизации нефтяных газов; отпарная колонна оснащена мелкожалюзийными тарелками; фильтр для улавливания частиц кокса выполнен самоочищающимся и снабжен узлом удаления уловленных частиц кокса. Основным техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной полезной модели, является значительное снижение производственных издержек и повышение качества тяжелых товарных топливных фракций нефти (топливного мазута).

Полезная модель относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использована в нефтепереработке для удаления сероводорода из высококипящих нефтепродуктов.

Из уровня техники известны различного рода установки, работа которых основана на процессах удаления сероводорода из нефти методами адсорбции твердым веществом и абсорбции жидкостью (см. A.M.Лобков «Сбор и обработка нефти и газа на промысле», М., Недра,. 68 г., с.90-91; 103-120).

Недостатком этих установок является низкое качество получаемых нефтепродуктов.

Известна установка для удаления кислых газообразных продуктов из жидких сред (см. Городнов В.П., Каспарьянц К.С., Петров А.А. «Очистка нефти от сероводорода», Нефтепромысловое дело, 1972, N7, с.32-34). В этой установке удаление сероводорода из нефти обеспечивается методом газовой десорбции, т.е. методом отдувки кислых газов, содержащихся в жидкости десорбирующим агентом - бессероводородным газом. При работе установки, нефть, содержащую сероводород, подогревают и подают на орошение верхней рабочей секции колонны, а отдувочный бессероводородный газ подают в нижнюю секцию колонны десорбера. При этом происходит барботирование бессероводородного газа через слой нефти. Очищенная от сероводорода нефть сходит с низа колонны, а газ с сероводородом отводится с ее верха.

Установка, реализующая указанный метод имеет сложную конструкцию и не может быть применена для удаления сероводорода из высококипящих нефтепродуктов. Кроме того, из-за необходимости значительных объемов закачиваемого газа - до 50 частей на одну часть объема нефти требуются большие энергозатраты, что повышает себестоимость очищенной нефти.

Наиболее близким аналогом к предложенной полезной модели является установка очистки нефти от сероводорода, включающая подводящий трубопровод очищаемой нефти и блок очистки нефти, содержащий буферную емкость, узел нейтрализации сероводорода с узлом приготовления и хранения химреагента-нейтрализатора, поршневой насос-дозатор, гаситель пульсаций давления, насос-дозатор, сужающий элемент, центробежный насос, подключенный после буферной емкости и узел транспортировки очищенной товарной нефти (см. RU 2120464, C10G 27/06, 1998 г).

Недостатком указанной установки является ее конструктивная сложность и значительные эксплуатационные затраты на очистку высокосернистой нефти, что обусловлено высоким расходом дорогостоящего химреагента на нейтрализацию содержащегося сероводорода (800 л/ч или более 7 тыс.м³ /год). Очищенная в этой установке нефть загрязнена продуктами нейтрализации сероводорода и химреагентом, а также содержит повышенное содержание воды (из-за образования реакционной воды и воды, поступающей в составе применяемого химреагента-нейтрализатора). Кроме того, эта установка не может быть применена для удаления сероводорода из высококипящих нефтепродуктов.

Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является упрощение конструкции установки, повышение качества обрабатываемых продуктов за счет снижения содержания сероводорода в высококипящих нефтепродуктах (тяжелых нефтяных остатках), например, мазуте, исключение необходимости в химреагентах и спецоборудовании (многоступенчатых компрессорах, высоконапорных нефтяных насосах и т.д.).

Решение указанной задачи обеспечено тем, что установка для десорбции сероводорода из высококипящих нефтепродуктов, включающая трубопровод подачи сырья в блок десорбции сероводорода, согласно полезной модели, трубопровод подачи сырья подключен к блоку десорбции сероводорода через теплообменник и фильтр для улавливания частиц кокса, при этом блок десорбции сероводорода выполнен в виде отпарной колонны, верхняя часть которой подключена к трубопроводу подачи сырья, а ее верх подключен через холодильник к сепаратору, снабженному линиями отвода конденсата в виде воды и газойля, а также газовым отводом для удаления сероводорода, причем низ отпарной колонны подключен к линии отвода обработанного мазута, а нижняя часть этой колонны подключена к линии подачи отпаривающего агента. В предпочтительных вариантах выполнения, линия отвода обработанного мазута снабжена теплообменником и холодильником; линия подачи десорбирующего агента выполнена в виде паропровода; холодильник выполнен в виде вентилятора с направляющим устройством; линия отвода сероводорода из сепаратора подключена к заводской системе сбора и утилизации нефтяных газов и/или к факельной системе; отпарная колонна оснащена мелкожалюзийными тарелками; фильтр для улавливания частиц кокса выполнен самоочищающимся и снабжен узлом удаления уловленных частиц кокса.

Такое выполнение предложенной полезной модели позволяет решить актуальную проблему снижения содержания сероводорода в высококипящих нефтепродуктах (тяжелых нефтяных остатках). При этом не требуется сложного технологического оборудования и дорогих реагентов, а также значительно снижается энергопотребление и выбросы соединений серы.

Следует отметить, что в соответствии с современными требованиями содержание сероводорода в нефтепродуктах сильно ограничено, в частности, в мазуте топочном содержание H₂S не должно превышать 2 ppm. В то же время количество сероводорода в высококипящих компонентах мазута находится в пределах 30-240 ppm, что обусловлено применяющейся технологией их производства, заключающейся, как правило, в применении процесса отпарки водяным паром в отпарных секциях ректификационных колонн. Однако при ректификации назначением отпарки является только дополнительное извлечение легкокипящих компонентов и регулирование температуры вспышки нефтепродукта, но не уменьшение содержания сероводорода. Поскольку при ректификации высококипящих нефтепродуктов температура в кубе колонны достигает 360°С, то на выходе из колонны и транспортировке нефтепродуктов по трубопроводу (являющегося по существу протяженным теплообменником) по мере охлаждения продуктового потока продолжается образование сероводорода и повышение его концентрации в нефтепродукте. Следствием этого является наличие H₂S в нефтепродукте на уровне 30-50 ppm. To есть значительно выше регламентируемого. Одним из компонентов топочного мазута является остаток висбрекинга, в котором после его охлаждения содержание сероводорода находится в пределах от 50-60 ppm (при подаче водяного пара в ректификационную колонну) и до 170-240 ppm (без подачи водяного пара). В предложенной полезной модели учтено, что процесс термического разложения углеводородов, в том числе серосодержащих, практически прекращается при температуре 260°С. В соответствии с этим нефтепродукт, поступающий по трубопроводу с установки ректификации охлаждается до 260°С и вводится в отпарную колонну блока очистки, оборудованную 20-30-ю мелкожалюзийными или подобными тарелками. При подаче перегретого водяного пара вниз этой колонны происходит полное удаление сероводорода из товарного нефтепродукта (до остаточного содержания не более 2 ppm). Для исключения распада сероорганических соединений с образованием вторичного сероводорода, температура высококипящего нефтепродукта в процессе десорбции не должна превышать 260°С - температуры предела термостабильности сероорганических соединений. Эффективность отпарки сероводорода зависит также от общего давления в колонне и парциального давления сероводорода. Поэтому, целесообразно, чтобы процесс отпарки H₂S проводился под давлением на верху отпарной колонны в пределах 0,026-4,0 ата с подачей десорбирующего агента (перегретого водяного пара) в количестве 0,8-1,5% от сырья отпарной колонны.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлена принципиальная схема предложенной установки.

Установка для десорбции сероводорода из тяжелых нефтяных остатков, включает трубопровод 1 подачи сырья из блока А - ректификации в блок Б - десорбции сероводорода. Сырьем блока Б являются полученные в блоке А высококипящие нефтепродукты (тяжелые нефтяные остатки перегонки нефти). Блок А представляет собой установку для перегонки нефти или установку для термического превращения тяжелых нефтяных остатков. Трубопровод 1 является линией отвода кубового продукта ректификационной колонны 2 блока А. Трубопровод 1 подключен через теплообменник 3 к верхней части отпарной колонны 4 блока Б, оснащенной 20-30-ю мелкожалюзийными или подобными тарелками 5. Верх отпарной колонны 4 подключен через холодильник 6а к сепаратору 7. Низ колонны 4 подключен к линии 8 отвода обработанного мазута (с содержанием сероводорода до 2 ppm), причем нижняя часть отпарной колонны 4 подключена к линии 9 подачи десорбирующего (отпаривающего) агента (перегретого пара). Линия 8 оснащена теплообменником 10 и холодильником 6б. Линия 9 выполнена в виде паропровода для подачи в низ колонны 4 перегретого пара. В качестве холодильников 6а, 66 используются вентиляторы с направляющими устройствами. Целесообразно, чтобы верх сепаратора 7 был соединен газопроводом 11 с заводской системой сбора и утилизации нефтяных газов и/или с факельной системой (в данном случае газопровод 11 подключен к горелке печи 12 для нагрева перерабатываемого нефтепродукта). Нижняя часть сепаратора 7 подключена к линии 13 отвода воды и к линии 14 отвода конденсата газойля. Линия 14 снабжена теплообменником 15 и подключена к средней части ректификационной колонны 2. На линии 1 подачи сырья в отпарную колонну 4 установлен самоочищающийся (или промывной) фильтр 16 для улавливания частиц кокса. Целесообразно, чтобы фильтр 16 был снабжен узлом удаления уловленных частиц кокса (условно не показан). Верх колонны 2 по линии 17, оснащенной холодильником 18 (аналогичным по конструкции холодильникам 6а и 6б), подключен к сепаратору 19, низ которого подключен к линям 20 и 21, соответственно, подачи орошения и отвода бензиновых фракций, а также к линии 22 - отвода воды и к линии 23 - отвода газа.

Работа предложенной установки осуществляется следующим образом.

В блок А подаются на переработку высококипящие нефтепродукты (тяжелые нефтяные остатки), например, гудрон. Кубовым остатком ректификационной колонны 2 является мазут, который охлаждается до 260°С и по трубопроводу 1 закачивается в зону питания отпарной колонны 4 блока Б. В колонне 4 осуществляется многоступенчатое противоточное контактирование сероводородсодержащего мазута с перегретым паром, в результате чего достигается десорбционное удаление из нефтепродукта основного количества (до 99%) содержащегося в нем сероводорода. В процессе переработки мазута в колонне 4 в ней поддерживается температура не выше 260°С для исключения возможности распада сероорганических соединений и повышения за счет этого концентрации сероводорода. Целесообразно, чтобы давление на верху отпарной колонны составляло 0,026-4,0 ата. Подержание указанных параметров проведения процесса десорбции в обрабатываемом мазуте не приводит к образованию новых порций сероводорода, при этом его содержание в обработанном мазуте составляет не более 2 ppm, т.е. полностью соответствует регламентным требованиям.

Использование предложенной полезной модели обеспечит существенное снижение производственных издержек за счет исключения затрат на химреагенты, значительного упрощения конструкции установки и снижения энергозатрат при ее эксплуатации. Кроме того, обеспечивается снижение вредных выбросов и улучшение экологической обстановки. Однако основным техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной полезной модели, является повышение качества тяжелых товарных топливных фракций (топливного мазута).

1. Установка для десорбции сероводорода из высококипящих нефтепродуктов, включающая трубопровод подачи сырья в блок десорбции сероводорода, отличающаяся тем, что трубопровод подачи сырья подключен к блоку десорбции сероводорода через теплообменник и фильтр для улавливания частиц кокса, при этом блок десорбции сероводорода выполнен в виде отпарной колонны, верхняя часть которой подключена к трубопроводу подачи сырья, а ее верх подключен через холодильник к сепаратору, снабженному линиями отвода газа и конденсата в виде воды и газойля, причем низ отпарной колонны подключен к линии отвода обработанного мазута, а нижняя часть этой колонны подключена к линии подачи десорбирующего агента.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что линия отвода обработанного мазута снабжена теплообменником и холодильником.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что линия подачи десорбирующего агента выполнена в виде паропровода для перегретого пара.

4. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что холодильник выполнен в виде вентилятора с направляющим устройством.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что линия отвода газа из сепаратора подключена к заводской системе сбора и утилизации нефтяных газов и/или к факельной системе.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что отпарная колонна оснащена мелкожалюзийными или подобными тарелками.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что фильтр для улавливания коксовых частиц выполнен самоочищающимся и снабжен узлом для удаления уловленных коксовых частиц.