способ очистки широкой фракции легких углеводородов от меркаптановых соединений и абсорбент для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ очистки широкой фракции легких углеводородов от меркаптановых соединений путем взаимодействия меркаптановых соединений с абсорбентом, полученным путем смешивания водного раствора щелочи с алкилбензилдиметиламмонием хлоридом, где алкил C₁₀ -C₁₈ берут в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.

2. Абсорбент для очистки широкой фракции легких углеводородов от меркаптановых соединений, состоящий из водного раствора щелочи и алкилбензилдиметиламмония хлорида, где алкил C₁₀-C₁₈ составляет 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области очистки широкой фракции легких углеводородов - в основном С₃-С₆ и более (ШФЛУ) от сернистых соединений и может найти применение при очистке ее от меркаптанов водным раствором щелочи.

Уровень техники

Известен способ удаления меркаптанов из газов и легких углеводородных фракций с помощью 10-15% водного раствора щелочи (NaOH, КОН). Образующийся в ходе взаимодействия меркаптана и щелочи меркаптид (RSNa) разлагается при нагревании раствора на щелочь и меркаптан, который выводится из системы (Технология первичной переработки нефти и природного газа: Учебное пособие для вузов. - М.: Химия, 1999. - 568 с.: ил.; Мазгаров A.M., Вильданов А.Ф., Копылов Ю.П. Ресурсы меркаптансодержащих нефтей и газовых конденсатов и особенности их переработки/УЖВХО им. Д.И.Менделеева. 1999.-Т43, № 3-4, с.67-71).

Известен абсорбент для осуществления этого способа, которым является упомянутая щелочь.

Признаки известного способа и известного абсорбента, совпадающие с признаками заявленного изобретения, заключаются в использования щелочи в качестве абсорбента.

Причина, препятствующая получению в известном способе и абсорбенте технического результата, который обеспечивается изобретением, заключается в низкой абсорбирующей способности щелочи, что является причиной низкой степени удаления меркаптановых соединений из ШФЛУ, низкой степени удаления из ШФЛУ меркаптанов повышенной молекулярной массы (C₃ и выше).

Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ, заключающийся в очистке ШФЛУ от меркаптанов водным раствором щелочи, содержащем полярные растворители - азотсодержащие компоненты (амины, амиды). Наибольший эффект достигается при содержании, в частности моноэта-ноламина (МЭА) в щелочном растворе от 40 до 60 мас.%. Оптимальное содержание МЭА - 25 мас.% (соотношение NaOH: МЭА равно 4:1) (Ахмадуллина А.Г., Мазаров A.M., Туков Г.В. Очистка легкого углеводородного сырья от меркаптанов //Новости науки и техники. - 1974. - № 8, 3.).

Наиболее близким абсорбентом является упомянутый водный раствор щелочи, содержащий полярные растворители - азотсодержащие компоненты (амины, амиды).

Причина, препятствующая получению в известном способе и абсорбенте технического результата, который обеспечивается изобретением, заключается в низкой абсорбирующей способности щелочи, содержащей упомянутые полярные растворители, что является причиной низкой степени удаления меркаптановых соединений из ШФЛУ, низкой степени удаления из ШФЛУ меркаптанов повышенной молекулярной массы (C₃ и выше).

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышения степени удаления из ШФЛУ меркаптановых соединений, в первую очередь повышенной молекулярной массы (C₃ и выше).

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в повышении емкости и селективности водного раствора щелочи при удалении меркаптанов из ШФЛУ.

Достигается технический результат в способе очистки широкой фракции легких углеводородов от меркаптановых соединений тем, что осуществляют взаимодействие меркаптановых соединений с абсорбентом, полученным путем смешивания водного раствора щелочи с алкилбензилдиметиламмонием хлоридом, где алкил C₁₀ -C₁₈ берут в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.

Достигается технический результат в отношении заявленного абсорбента для очистки широкой фракции легких углеводородов от меркаптановых соединений тем, что этот абсорбент состоит из водного раствора щелочи и алкилбензилдиметиламмония хлорида, где алкил C₁₀-C₁₈ составляет 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.

Осуществление изобретения

В водный раствор щелочи перед началом контакта с ШФЛУ добавляют поверхностно активное вещество (ПАВ) - алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C₁₀-C ₁₈ в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.

Алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C₁₀-C₁₈, представляет собой прозрачную жидкость от бесцветного до желтого цвета. Применяется как гербицид, дезинфицирующее средство, деодорант, альгецид, гидрофобизатор, антистатик, диспергатор, эмульгатор, деэмульгатор, мягчитель (Поверхностно-активные вещества: Справочник. Абрамзон и др. Л.: Химия, 1979 с.293).

Очистку ШФЛУ от меркаптанов проводят в реакторе, выполненном из нержавеющей стали и снабженном мешалкой и нагревательным элементом. Перед началом процесса в исходный водный раствор щелочи (10 мас.% NaOH) вводят упомянутое ПАВ в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу. После проведения процесса сорбции меркаптанов перемешивание отключали и при необходимости охлаждали смесь. Далее содержимое реактора переносили в делительную воронку, отделяли органический слой от водного и анализировали содержание меркаптанов в органическом слое.

Сущность изобретения (предлагаемого способа очистки ШФЛУ от меркаптановых соединений и соответствующего абсорбента) иллюстрируется примерами проведения процесса очистки, результаты которого приведены в таблицах 1 и 2 (см. ниже).

Пример 1 (для сравнения без использования ПАВ).

Очистку гексана - компонента ШФЛУ, количество которого в составе широкой фракции легких углеводородов может доходить до 50 мас.%, марка «B») (ТУ 38.101524-93. Фракция широкая легких углеводородов. Технические условия) и ШФЛУ (смеси, содержащей в своем составе углеводороды C₃-C₆₊) от меркаптанов проводили в реакторе объемом 1 л водным раствором щелочи (10 мас.% NaOH) при температуре 40°C. Продолжительность перемешивания составляла 25 минут. Скорость вращения мешалки 500 об/мин. Объем очищаемой углеводородной массы составлял 150 мл, объем водного (10% мас.) раствора NaOH составлял 150 мл. Количество растворенных меркаптанов в углеводородной фазе (исходное) равнялось 0,475 мас.% в гексане и 0,192 мас.% в ШФЛУ. В качестве углеводородной фазы использовали ШФЛУ (смесь углеводородов C ₃-C₆₊) и компонент ШФЛУ - гексан, в качестве меркаптана - амилмеркаптан (одно из наиболее трудноудаляемых меркаптановых соединений). После проведения процесса хемосорбции содержимое реактора переносили в делительную воронку, отделяли органический слой от водного и анализировали содержание меркаптана в органическом слое.

Пример 2.

В условиях примера 1 очистку гексана и ШФЛУ от меркаптанов (амил-меркаптана) проводили в присутствии ПАВ алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C₁₀-C₁₈, в количествах 0,0005-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.

Пример 3.

В условиях примера 1 очистку гексана и ШФЛУ от меркаптанов (амил-меркаптана) проводили в присутствии ПАВ алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C₁₀-C ₁₈, в количестве 0,1 мас.% в расчете на углеводородную фазу в течение 0,5; 1; 5; 15; 20; 25 минут.

Пример 4.

В условиях примера 1 очистку гексана и ШФЛУ от меркаптанов (амил-меркаптана) проводили в присутствии ПАВ алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C₁₀-C ₁₈, в количестве 0,1 мас.% в расчете на углеводородную фазу в течение 15 минут при температурах 20, 30, 40, 45, 50, 55°C.

Как видно из таблиц 1 и 2, остаточное содержание меркаптанов в углеводородной фазе, требуемое время хемосорбции, а также необходимая температура ниже при введении в водный раствор щелочи ПАВ алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C₁₀-C₁₈, в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.

Количественные пределы использования ПАВ определяются тем, что при добавлении его в водный раствор щелочи в количестве менее 0,001 мас.% в расчете на углеводородную фазу оно практически не оказывает влияния на процесс удаления меркаптанов, а в количествах более 0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу не дает дополнительного положительного влияния на процесс очистки, а приводит к дополнительному перерасходу реагента.

Таким образом, использование предлагаемого способа очистки ШФЛУ от меркаптанов водным раствором щелочи, содержащим ПАВ алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C ₁₀-C₁₈, в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу, обеспечивает следующие технико-экономические преимущества (при оптимальном содержании ПАВ):

- более высокую степень удаления меркаптановых соединений из ШФЛУ, а именно: высокомолекулярных (C₃ и выше, в частности амилмер-каптанов в 4,6 раза);

- снижение времени хемосорбции (в 1,6 раза):

- снижение температуры хемосорбции (с 40-45°C до 30°C) без снижения степени удаления меркаптанов.

Таблица 1
Результаты проведения очистки компонента ШФЛУ - гексана от меркаптанов (алкилмеркаптана) согласно предлагаемого способа (исходное количество растворенных меркаптанов в углеводородной фазе равнялось 0,474 мас.%)
№ Примера	Кол-во вводимого ПАВ, мас.% в расчете на углеводородную фазу	Время контакта фаз, мин.	Температура, °C	Остаточное содержание меркаптанов в углеводородной фазе, мас.%
1	2	3	4	5
1	0	25	40	0,128
2	0,0005	25	40	0,129
2	0,001	25	40	0,115
2	0,005	25	40	0,108
2	0,01	25	40	0,100
2	0,92	25	40	0,091
2	0,04	25	40	0,084
2	0,08	25	40	0,072
2	0,09	25	40	0,042
2	0,1	25	40	0,028
2	0,11	25	40	0,039
2	0,12	25	40	0,041
2	0,15	25	40	0,045
2	0,2	25	40	0,046
3	0,1	25	40	0,028
3	0,1	20	40	0,028
3	0,1	15	40	0,028
3	0,1	10	40	0,056
3	0,1	5	40	0,071
3	0,1	1	40	0,078
3	0,1	0,5	40	0,080
4	0	15	20	0,135
4	0	15	30	0,130
4	0	15	40	0,128
4	0	15	45	0,128
1	2	3	4	5
4	0	15	50	0,129
4	0	15	55	0,140
4	0,1	15	20	0,032
4	0,1	15	30	0,028
4	0,1	15	40	0,028
4	0,1	15	45	0,028

4	0,1	15	50	0,030
4	0,1	15	55	0,035

Таблица 2
Результаты проведения очистки ШФЛУ (смесь углеводородов C 3-C6+) от меркаптанов (алкилмеркаптана) согласно предлагаемого способа (исходное количество растворенных меркаптанов в углеводородной фазе равнялось 0,192 мас.%)
№ Примера	Кол-во вводимого ПАВ, мас.%) в расчете на углеводородную фазу	Время контакта фаз, мин.	Температура, °C	Остаточное содержание меркаптанов в углеводородной фазе, мас.%)
1	0	25	40	0,065
2	0,01	25	40	0,052
2	0,04	25	40	0,040
2	0,1	25	40	0,012
2	0,15	25	40	0,023
3	0,1	20	40	0,013
3	0,1	15	40	0,015
3	0,1	10	40	0,031
4	0	15	20	0,069
4	0	15	30	0,067
4	0	15	40	0,064
4	0	15	50	0,065
4	0,1	15	20	0,016
4	0,1	15	30	0,012
4	0,1	15	40	0,012
4	0,1	15	50	0,015