способ очистки нефтяных фракций от сероорганических соединений

Формула изобретения

Способ очистки нефтяных фракций от сероорганических соединений, включающий высокотемпературный пиролиз в присутствии водорода и катализатора, отличающийся тем, что процесс ведут в плазмохимическом реакторе с использованием в качестве катализатора железохромокалиевого катализатора в количестве до 0,5% от массы сырья, причем часть катализатора диспергируют в сырье механохимическим методом, а другую часть катализатора подают в закалочное устройство реактора в виде суспензии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение применимо в нефтехимической и химической промышленности, конкретно, в технологии очистки газа, газового конденсата, нефти, нефтяных фракций от сероорганических соединений (сероводорода, меркаптанов, теофена, гетероатомных серосодержащих соединений и т.д.).

Известны различные способы очистки газа от сероорганических соединений (сероводорода, меркаптанов), которые заключаются в абсорбции растворами моно- и диэталаминов с последующей десорбцией H₂S, RSH из абсорбента. В частности, по "Способу очистки отходящих газов от соединений серы" (пат. Японии N 5063205 В4, МПК⁶ В 01 D 53/54, опубл. 10.09.93) процесс очистки проводят мокрым способом с применением абсорбента в виде водного раствора гидрооксида магния. Известны также и различные способы очистки нефтепродуктов от сероорганических соединений при повышенной температуре в присутствии водорода, например, смешиванием сырья с концентратом алкеновых и ароматических углеводородов в присутствии алюмо-кобальт-молибденового катализатора (Способ гидроочистки дизельного топлива по авт. св. СССР N 1227651, МКИ⁴ C 10 G 45/108, 1986, з-ка N 3770988/23-04 от 01.06.84). Но эффективность применения перечисленных способов в большой степени зависит от качественного состава сырья.

В последнее время получили распространение способы очистки сырья непосредственным воздействием на сырье электричеством. Например, по "Способу очистки влажного газа, содержащего диоксид серы" (пат. РФ N 1758931, МПК⁵ В 01 D 53/54, 53/32, C 01 В 17/60, 1994, з-ка N 4790655/26 от 14.02.90) сырье пропускают через электрическое поле коронного разряда при переменной плотности тока.

К наиболее эффективным способам переработки газов и нефтепродуктов, мало зависящим от состава сырья, относятся плазмохимические способы. Например, по пат. РФ N 2026334, МПК⁶ C 10 G 15/12, 1996, з-ка N 5016205/04 от 09.12.91 газовый конденсат последовательно подвергают переработке в высокотемпературной плазменной струе, проводят закалку полученных продуктов сжиженными углеводородами с одновременным дросселированием и, наконец, подвергают повторной закалке сжиженными углеводородами, что обеспечивает более высокую степень переработки (конверсия сырья составляет 96...98 мас.%). Увеличивают глубину переработки в непредельные углеводороды (более 75%), позволяют использовать в качестве сырья тяжелые нефтяные фракции (керосиновую и дизельную) без значительного образования смол, а также сокращают количество стадий и уменьшают разветвленность химических процессов. Но описанный способ в таком виде не позволяет решать задачу очистки сырья от сероорганических соединений.

Наиболее близким к предлагаемому способу является процесс термокаталитической гидроочистки (Справочник нефтехимика. Т.1./ Ред. Огородников С.К. - Л. : Химия, 1978, c. 69-76, прототип), по которому очищаемое от сернистых соединений сырье (фракции нефти) смешивают с водородосодержащим газом; нагревают, пропуская его через ряд теплообменников и печь; проводят в реакторе разложение гетероциклических соединений (в т.ч. и сернистых), пропуская сырье через алюмокобальтмолибденовые или алюмоникельмолибденовые катализаторы; там же гидрируют непредельные углеводороды; затем охлаждают в теплообменниках и холодильнике; разделяют газ в сепараторе и отделяют неочищенный газ, пропуская его через абсорбер для очистки от сероводорода. Очистку производят методом щелочной промывки или отдувки углеводородным газом.

Описанный процесс не позволяет добиться очистки сырья более чем на 90%, кроме того, требует дорогостоящие и трудно регенерируемые катализаторы, для ведения процесса необходимы высокое давление и водородосодержащий газ со стороны.

Целью изобретения является интенсификация процесса очистки сырья от сероорганических соединений, переход к замкнутой системе очистки и увеличение выхода конечного продукта без отходов, приводящих к загрязнению окружающей среды.

Указанная цель достигается тем, что очистку нефтяных фракций от сероорганических соединений, включающую высокотемпературный пиролиз в присутствии водорода и катализатора, осуществляют, в отличие от способа по прототипу, плазмохимическим методом в плазменной струе с последующей закалкой продуктов пиролиза и их разделением, причем часть катализатора на стадии подготовки диспергируют в сырье механохимическим методом, а другую часть катализатора подают в закалочное устройство плазмохимического реактора в виде суспензии. В качестве катализатора по предлагаемому способу используют железохромокалиевый катализатор в количестве до 0,5% от массы сырья.

Предлагаемый плазмокаталитический способ очистки сырья от сероорганических соединений позволяет обеспечить более глубокую очистку нефтяных фракций и уменьшить количество вредных отходов, т.к. процесс сопровождается глубокой деструкцией сырья в присутствии катализатора, что приводит в конечном итоге к увеличению конечного продукта.

Предлагаемый "Способ очистки нефтяных фракций от сероорганических соединений" (фиг. 1. ) состоит из стадий: подготовки сырья, плазмохимического пиролиза, закалки продуктов пиролиза, очистки продуктов пиролиза и ректификации нефтепродуктов. На первой стадии сырье 1 смешивают с частью катализатора 2, затем полученную смесь 3 направляют на следующую стадию, где гомогенизированную смесь 3 подвергают плазмохимическому пиролизу в присутствии водородосодержащего газа 4 с получением продуктов пиролиза 5. Затем продукты пиролиза 5 подвергают закалке в закалочном устройстве, при этом оставшуюся часть катализатора 2 в мелкодисперсном состоянии подают вместе с закалочной жидкостью в виде суспензии. Катализатор 2, взаимодействуя с сероорганическими соединениями, образует устойчивые соединения типа Me_nS_m. На стадии очистки продуктов пиролиза отработанный и регенерированный катализатор 6 возвращают на стадию подготовки сырья, выделяют технический углерод 7, а очищенный пирогаз 8 направляют на завершающую стадию. На стадии ректификации нефтепродуктов производят окончательное разделение нефтепродуктов 9, а водородосодержащий газ 4 возвращают на стадию пиролиза.

Таким образом, плазмокаталитический способ очистки нефтяных фракций от сероорганических соединений позволяет обеспечить более глубокую очистку нефтяных фракций и уменьшить количество вредных отходов за счет замкнутой системы комплексной переработки сырья, что приводит, в конечном итоге, к увеличению конечного продукта.

Для оценки промышленной применимости проведена экспериментальная проверка "Способа очистки нефтяных фракций от сероорганических соединений" в сравнении с традиционными методами. При этом использовался железохромокалиевый катализатор, содержащий Fe₂O₃, K₂CO₃, Cr₂O₃ в количестве 0,5% от массы сырья.

Из результатов сравнения (фиг. 2) следует, что плазмокаталитический способ обеспечивает более глубокую степень очистки нефтяных фракций (99,9%) при меньших затратах катализатора (0,5 кг/т вместо 1,0 кг/т), причем в предлагаемом способе не требуется высокого давления и использования водорода со стороны.

Приведенная технологическая схема не исчерпывает варианты его использования с применением описанной совокупности существенных признаков изобретения. В настоящее время "Способ очистки нефтяных фракций от сероорганических соединений" готовится к промышленному применению.