способ очистки жидких углеводородов от серы и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ очистки жидких углеводородов от серы, заключающийся в том, что жидкие углеводороды, в частности нефть и ее продукты, подогревают, затем подвергают воздействию электромагнитных импульсов, отличающийся тем, что жидкие углеводороды подогревают до температуры не более 70°С, затем эмульгируют и подвергают воздействию высоковольтными - напряжением не более 30 кВ, частотой не более 30 Гц, длительностью не более 0,05 мкс и низковольтными - напряжением не более 16 В электрическими импульсами, а очищенные углеводороды и полученную в результате очистки серную кислоту сливают.

2. Установка для очистки жидких углеводородов от серы, содержащая емкость для обработки жидких углеводородов с системой их подвода и отвода, устройство подогрева жидких углеводородов и возбудитель электромагнитных импульсов, связанный с емкостью для обработки, отличающаяся тем, что возбудитель электромагнитных импульсов представляет собой два генератора однополярных импульсов: высоковольтный с напряжением не более 30 кВ, и низковольтный с напряжением не более 16 В, емкость для обработки представляет собой электролитическую ячейку, разделенную ионопроводящей мембраной на верхнюю камеру очистки жидких углеводородов от серы, содержащую две металлические сетки, и нижнюю камеру сбора удаленной серы в виде серной кислоты и снабженную металлическим электродом.

Описание изобретения к патенту

Одним из основных показателей нефти, подготавливаемой к дальнейшей транспортировке и переработке, является содержание в ней общей серы. В настоящее время доля добычи высокосернистых нефтей с содержанием серы 3 мас.% и выше достаточно высока. Переработка таких нефтей связана с определенными трудностями и необходимостью либо предварительного ее обессеривания, либо гидроочистки фракций, получаемых при ее переработке. Потребители не заинтересованы в приобретении нефти с высоким содержанием серы, так как это связано с дополнительными затратами при ее переработке.

На сегодняшний день существует множество методов удаления из нефти сероводорода и меркаптанов, но нет ни одного метода селективного удаления общей серы из нефти до ее переработки, который бы с успехом применялся в промышленных масштабах. Интерес исследователей к данной проблеме высок, однако она проработана недостаточно хорошо: каких-либо высокоэффективных методов обессеривания нефти помимо глубокой ее переработки не известно.

В настоящее время существует несколько изобретений, имеющих отношение к исследуемой теме, в них разработаны методы снижения содержания серы в нефти различными методами (физическими и химическими). При этом решаются задачи проведения наиболее эффективного режима обессеривания путем подбора оптимальных условий процесса.

Предлагаемое изобретение относится к средствам обработки жидких углеводородов, в частности нефти и ее продуктов, для их очистки от серы, использования в нефтехимической промышленности. Предлагаемый способ очистки жидких углеводородов от серы заключается в том, что жидкие углеводороды, в частности нефть и ее продукты, перед обработкой подогревают до температуры не более 70°С для увеличения текучести, затем эмульгируют и подвергают одновременному воздействию высоковольтными (напряжением не более 30 кВ, частотой не более 30 Гц, длительностью не более 0,05 мкс) и низковольтными (напряжением не более 16 В) электрическими импульсами, а очищенные углеводороды и полученную в результате очистки серную кислоту сливают.

Наиболее близкими аналогом - прототипом - является способ очистки жидких углеводородов от серы и установка для его осуществления (патент RU №2235114 С1, 14.04.2003, 7 С10G 32/02, В03С 1/005), в котором жидкие углеводороды подогревают до 50°С, затем их подвергают воздействию однополярных электромагнитных импульсов мощностью более 1 МВт, длительностью не менее 1 нс и частотой повторения не менее 1 кГц, в процессе чего происходит импульсный радиолиз жидкости, в которой за счет подогрева значительно уменьшается вязкость и образуются активные реагенты - сольватированные электроны, вызывающие отщепление атомов водорода от молекул углеводородов, что при взаимодействии с нефтью приводит к окислительно-восстановительным реакциям, распаду серосодержащих соединений и выпадению в осадок смол. Затем нефть отстаивают до выпадения осадка и охлаждения. Недостатками способа можно считать его высокую энергозатратность и небольшое уменьшение массовой доли серы в нефти.

В предлагаемом изобретении способ очистки нефти и ее продуктов от серы является гораздо менее затратным, простым технологически и конструкционно, а также позволяет получить готовый продукт - серную кислоту, которую можно использовать в промышленных целях.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена конструкция установки для очистки жидких углеводородов от серы.

Представленная установка состоит из герметично собранных частей секционного корпуса, выполненных из электроизоляционных и химически стойких материалов. Основой конструкции является электролитическая ячейка с ионопроводящей мембраной, разделяющей ячейку на нижнюю концентрационную камеру 1, которая является сборником удаленной серы и снабжена металлическим электродом (анод), и верхнюю камеру очистки жидких углеводородов от серы 2, которая снабжена двумя нержавеющими сетками, одна из которых является катодом (в), а вторая - электрически нейтральная и является концентратором свободных водородных ионов (с).

Верхняя камера обеспечивается высоковольтным импульсным электрическим полем через дополнительный изолированный электрод (е) и внешней системой электромагнитного излучателя, представляющего собой высоковольтный генератор однополярных импульсов 9 напряжением не менее 30 кВ, частотой не более 30 Гц, длительностью не более 0,05 мкс.

В нижнюю камеру 1 перед началом работы заливается электролит, которым может служить 5% раствор мочевины СО(NH ₂)₂ или слабый раствор серной кислоты.

Выводы электродов верхней камеры (в) и нижней камеры (а) соединены с низковольтным генератором однополярных импульсов 10 напряжением не более 16 В.

Обе камеры 1 и 2 имеют входные 13, 15 и выходные 14, 16 патрубки, обеспечивающие проток жидких углеводородов (нефти и ее продуктов) через верхнюю камеру и циркуляцию электролита в нижней камере.

Установка обеспечивается эмульгатором 4, насосом 5 для прокачки нефти и ее продуктов из резервуара 6 и нагревателем 8 для их подогрева с целью увеличения текучести, а также циркуляционным насосом 7 низкой производительности для нижней камеры 1. Предусматривается также емкость для слива серной кислоты 12 из нижней камеры 1 и резервуар 11 для очищенной нефти и ее продуктов.

Работа предлагаемой установки осуществляется следующим образом. Жидкие углеводороды (нефти и ее продукты) из резервуара 6 нагреваются до температуры не более 70°С, затем посредством насоса 5 подаются в эмульгатор 4, затем поступают в верхнюю камеру 2 установки через патрубок 13. Эмульгированная нефть и ее продукты в камере 2 подвергаются воздействию импульсного электрического тока. При этом к верхней сетке электрода (b) устремляется атомарный водород, полученный за счет ионизации воды эмульгатора 4, а в момент отсутствия импульса он устремляется к нижней металлической сетке (с) по природе сродства водорода к железу. Одновременно происходит замещение интерметаллических соединений серы обрабатываемых нефти и ее продуктов на водород с образованием серной кислоты, которая при очередном импульсе тока диссоциируется с переходом аниона SO₄ через ионообменную мембрану (d) к аноду нижней камеры (а). Таким образом увеличивается концентрация серных соединений в камере 1.

Импульсное электрическое поле в верхней камере 2, действующее в момент отсутствия импульса на основных электродах, образуется за счет заряда-разряда конденсатора, одним из полюсов которого является металлических электрод нижней камеры (а), а второй полюс изолированно расположен над верхней камерой (е), и способствует вытягиванию диполей электролита, что, в свою очередь, увеличивает скорость движения ионов водорода, способных к соединению с серой.

Очищенная нефть и ее продукты через выходной патрубок верхней камеры 14 поступает в резервуар 11. Концентрированная серная кислота из нижней камеры через выходной патрубок 16 поступает в емкость для слива 12.

Предлагаемое изобретение позволяет производить полную очистку нефти и ее продуктов от серы, получить в процессе очистки готовый продукт - серную кислоту, а также способствует упрощению технологии и конструкции с повышением производительности процесса.

Обработка дизельного топлива и мазута на нефтебазах г.Уфы позволила уменьшить содержание серы в два раза (дизтопливо - с 0,4 до 0,2%, мазут - с 2 до 1%).