Научная статья на тему 'СЕРООЧИСТКА НИЗКОНАПОРНОГО ГАЗА: ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НЕФТЕНАЛИВА'

СЕРООЧИСТКА НИЗКОНАПОРНОГО ГАЗА: ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НЕФТЕНАЛИВА Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
27
8
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СЕРОВОДОРОД / МЕРКАПТАНЫ / СЕРООЧИСТКА / РЕКУПЕРАЦИЯ ПАРОВ УГЛЕВОДОРОДОВ / ТЕХНОЛОГИЯ / ОБОРУДОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Мешалкин Валерий Павлович, Бабаков Евгений Александрович, Бумагин Николай Александрович, Мельников Михаил Яковлевич, Тюрина Людмила Александровна

Разработаны технология и оборудование для очистки газовых потоков с низким давлением от примесей сероводорода и меркаптанов. На примере модельных смесей низконапорного газа в дисковом пленочном аппарате показана эффективность каталитической сероочистки до остаточного содержания серосодержащих соединений (SH) <10 ppm. Рассмотрены перспективы создания блоков сероочистки для рекуперации паров налива нефти с получением углеводородов товарного качества, а также очистки атмосферных выбросов от серосодержащих экотоксикантов и углеводородов в процессах нефтеналива.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Мешалкин Валерий Павлович, Бабаков Евгений Александрович, Бумагин Николай Александрович, Мельников Михаил Яковлевич, Тюрина Людмила Александровна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DESULPHURIZATION OF LOW-PRESSURE GAS: TECHNOLOGY AND EQUIPMENT FOR OIL RECOVERY

Technology and equipment have been developed for cleaning low-pressure gas streams from hydrogen sul de and mercaptan impurities. The ef ciency of catalytic desulphurization to a residual content of sulfur-containing compounds (SH) <10 ppm is shown on the example of model mixtures of low-pressure gas in a disk lm apparatus. The prospects for the creation of desulphurization units for the recovery of oil loading vapors with the production of commercial quality hydrocarbons, as well as for the puri cation of atmospheric emissions from sulfur-containing ecotoxicants and hydrocarbons in the processes of oil loading, are considered.

Текст научной работы на тему «СЕРООЧИСТКА НИЗКОНАПОРНОГО ГАЗА: ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НЕФТЕНАЛИВА»

НАУЧНАЯ СТАТЬЯ УДК 622.692.4

СЕРООЧИСТКА НИЗКОНАПОРНОГО ГАЗА: ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НЕФТЕНАЛИВА

1 2 Валерий Павлович Мешалкин , Евгений Александрович Бабаков , Николай Александрович Бумагин 3, Михаил Яковлевич Мельников 4, Людмила Александровна Тюрина 5

1 2

' Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева 2' 3' 5 ООО «Старт-Катализатор»

3' 4' 5 МГУ имени М.В. Ломоносова, химический факультет

Автор, ответственный за переписку: Евгений Александрович Бабаков, [email protected]

Аннотация. Разработаны технология и оборудование для очистки газовых потоков с низким давлением от примесей сероводорода и меркаптанов. На примере модельных смесей низконапорного газа в дисковом пленочном аппарате показана эффективность каталитической сероочистки до остаточного содержания серосодержащих соединений (SH) <10 ppm. Рассмотрены перспективы создания блоков сероочистки для рекуперации паров налива нефти с получением углеводородов товарного качества, а также очистки атмосферных выбросов от серосодержащих экотоксикантов и углеводородов в процессах нефтеналива.

Ключевые слова: сероводород, меркаптаны, сероочистка, рекуперация паров углеводородов, технология, оборудование

Финансирование. Финансовая поддержка исследования осуществлялась в рамках государственного задания АААА-А21-121011590090-7.

Для цитирования: Мешалкин В.П., Бабаков Е.А., Бумагин НА., Мельников М.Я., Тюрина Л.А. Сероочистка низконапорного газа: технология и оборудование для нефтеналива // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Химия. Т. 63. № 6. С. 418-421.

ORIGINAL ARTICLE

DESULPHURIZATION OF LOW-PRESSURE GAS: TECHNOLOGY AND EQUIPMENT FOR OIL RECOVERY

1 2 3

Valery P. Meshalkin , Evgeny T. Babakov , Nikolay A. Bumagin , Mikhail Ya. Melnikov 4, Lyudmila A. Tjurina 5

1, 2

' D.I. Mendeleev Russian University of Chemical Technology 2' 3' 5 Start-Catalyst LLC

3' 4' 5 Lomonosov Moscow State University, Faculty of Chemistry Corresponding author: Evgeny T. Babakov, [email protected]

Abstract. Technology and equipment have been developed for cleaning low-pressure gas streams from hydrogen sulfide and mercaptan impurities. The efficiency of catalytic desulphurization to a residual content of sulfur-containing compounds (SH) <10 ppm is shown on the example of model mixtures of low-pressure gas in a disk film apparatus. The prospects for the creation of desulphurization units for the recovery of oil loading vapors with the production of commercial quality hydrocarbons, as well as

© Мешалкин В.П., Бабаков Е.А., Бумагин Н.А., Мельников М.Я., Тюрина Л.А., 2022

for the purification of atmospheric emissions from sulfur-containing ecotoxicants and hydrocarbons in the processes of oil loading, are considered.

Keywords: hydrogen sulfide, mercaptans, desulfUrization, vapor recovery unit, technology, equipment

Financial Support. Financial support for the research was carried out within the framework of the state task AAAA21-121011590090-7.

For citation: Meshalkin V.P., Babakov E.T., Bumagin N.A., Melnikov M.Ya., Tjurina L.A. Desulphurization of Low-Pressure Gas: Technology and Equipment for Oil Recovery // Vestn. Mosk. un-ta. Ser. 2. Chemistry. T. 63. № 6. S. 418-421.

Сероводород и меркаптаны относятся к числу наиболее агрессивных и токсичных примесей в составе углеводородного сырья. Содержание этих экотоксикантов в товарной продукции и атмосферных выбросах регламентировано на уровне сотых долей процента. В современной газовой промышленности используется целый ряд технологий для обеспечения нормативных значений по количеству сероводорода и меркаптанов в очищаемом сырье, а также требований к утилизации сероводорода в серу и атмосферной эмиссии серосодержащих примесей. Однако применение этих технологий к очистке низконапорного сырья с избыточным давлением <<1 атм затруднено. В частности, процессы налива нефти сопровождаются образованием газовых потоков в количестве 4000-40 000 м3/ч. Содержание углеводородов в парах налива

составляет 200-800 г/м , а примесей сероводорода, меркаптанов - около 0,1%. Состав паров нефтеналива определяет необходимость сепарации углеводородных компонентов, присутствующих в них в количестве до 10 т/ч, а также требования к очистке атмосферных выбросов от углеводородов и серосодержащих экотоксикантов.

В настоящей работе исследован процесс сепарации углеводородов раствором дизельного топлива в дисковом пленочном аппарате [1] при избыточном давлении <<1 атм.

Результаты моделирования абсорбции углеводородов дизельным топливом, проведенные с использованием программного пакета Aspen Hysys [2] приведены на рисунке. Как видно из рисунка, абсорбция углеводородов дизельным топливом в дисковом пленочном аппарате [1] обеспечивает снижение их

Зависимость концентрации углеводородов в атмосферных выбросах при наливе нефти от расхода абсорбента при исходном содержании углеводородов (г/м3): 500 (1), 420 (2), 250 (3), 120 (4). Расход сырья на очистку 1000 м3/ч, Т = 25 оС, р = 0,07 атм

Содержание сероводорода (Н^) и метилмеркаптана до и после сероочистки модельной смеси

в присутствии гомогенного катализатора при температуре 25 оС и атмосферном давлении

Номер опыта Объем раствора катализатора в дизельном топливе, мл Количество катализатора, мл* Скорость газа, л/мин [H2S], ppm [CH3SH], ppm

вход выход вход выход

1 200 0,1 8,0 250 6 250 10

2 200 0,1 7,0 250 7 250 10

3 200 0,3 6,0 250 7 250 10

4 200 0,3 5,0 250 0* 250 0*

5 200 0,5 5,0 250 0* 250 0*

* Ниже предела определения по методике ГОСТ 22387.2-2014.

атмосферной эмиссии. Выход углеводородов при этом может составлять от 1 до 10 т/ч в зависимости от производительности процесса по газу и углеводородам.

Для получения углеводородов товарного качества с содержанием производных серы не более 10 ррт исследована каталитическая сероочистка модельной смеси газа (состав модельной смеси метан, воздух 5000 ррт, сероводород 250 ррт, метилмеркаптан 250 ррт) в растворе катализатора в дизельном топливе.

Сероочистку/демеркаптанизацию газа проводили по реакции

Н28 + 2 Я8Н + 02 = 8 +Я88Я + 2 Н20, по методике, предложенной в [3] при температуре 25 оС и атмосферном давлении. Содержание сероводорода и меркаптанов на входе и выходе для сероочистки в лабораторном реакторе барботажного типа приведено в таблице.

Как видно из данных таблицы, реакция протекает в процессе барботажа очищаемой смеси через раствор катализатора. Содержание се-

росодержащих экотоксикантов снижается до < 10 ррт, как и в случае промысловой очистки ПНГ [4]. Реакция может быть реализована и в дисковом пленочном аппарате, если давление газа <<1 атм [3].

Реализация каталитической очистки в дисковом пленочном аппарате [3] позволяет очистить газ от примесей сероводорода и меркаптанов. Конструкция аппарата при этом обеспечивает абсорбцию углеводородов из потока низконапорного газа одновременно с сероочисткой.

Таким образом, в настоящей работе установлена возможность совмещения сероочистки и абсорбции углеводородов из потока низконапорного газа в дисковом пленочном аппарате. Предлагаемая новая технология отвечает основным требованиям к блокам сероочистки для установок рекуперации паров (УРП) налива нефти [5-8], а УРП с блоком сероочистки смогут обеспечить не только отсутствие атмосферных выбросов углеводородов и серосодержащих экотоксикантов, но и получение товарных углеводородов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Babakov E.A., Tyurin A.A. // RU Pat 2768952. 2022 [Бабаков Е.А., Тюрин А. А., Пат. РФ. 2768952. 2022].

2. HYSYS Simulation Basis // Aspen Technology. Inc. 2005.527 p.

3. Akhmadeev A.A., Kabanov I.A., Svetkin A.V., Tyurin A.A., Babakov E.A., Tyurina L.A. // RU Pat 2649442. 2022 [Ахмадеев А.А., Кабанов И.А., Светкин А.В., Тюрин А.А., Бабаков Е.А., Тюрина Л.А. Пат. РФ. 2649442. 2022].

4. Ахмадеев А.А., Кабанов И.А., Светкин А.В., Сергеев А.П., Тюрин А .А., Бабаков Е.А., Бума-

гин Н .А., Мельников М.Я., Тюрина Л.А. // Нефтяное хозяйство. 2020. № 12. С. 143.

5. Fetisov V.G., Mohammadi A.H., Pshenin V.V., Ku-pavykh K.S., Artyukh D.E. // Revue d'IFP Energies Nouvelles. 2021. № 76. P. 1.

6. Meshalkin V.P., Dovi VG., Bobkov VI., Belyakov A.V, Butusov O.B., Garabadzhiu A.V., Burukhina T.F., Khodchenko S.M. // Mendeleev Commun. 2021. Vol. 31. P. 593.

7. Rajabi Hamid, Mosleh Mojgan Hadi, Mandal Par-thasarathi, Lea-Langton Amanda, Sedighi Majid.

Science of The Total Environment. 2020. Vol. 727. 8. Khan F.I., Ghoshal, A.K. // Journal of Loss Prevention P. 132. in the Process Industries 2000. Vol. 13. P. 527.

Информация об авторах

Мешалкин Валерий Павлович - зав. кафедрой Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева, докт. техн. наук, академик, [email protected];

Бабаков Евгений Александрович - аспирант Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева, сотр. ООО «Старт-Катализатор», [email protected];

Бумагин Николай Александрович - вед. науч. сотр. МГУ имени М.В. Ломоносова, сотр. ООО «Старт-Катализатор», докт. хим. наук, [email protected];

Мельников Михаил Яковлевич - зав. кафедрой МГУ имени М.В. Ломоносова, докт. хим. наук, [email protected];

Тюрина Людмила Александровна - вед. науч. сотр. МГУ имени М.В. Ломоносова, докт. хим. наук, генеральный директор ООО «Старт-Катализатор», [email protected].

Вклад авторов

Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Статья поступила в редакцию 16.04.2022; одобрена после рецензирования 12.05.2022; принята к публикации 14. 05.2022.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.