УСТАНОВКА ОЧИСТКИ НЕФТИ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к установкам очистки сероводородсодержащих нефтей, и может быть использована для промысловой очистки сернистых нефтей от сероводорода и легких метилэтилмеркаптанов до уровня современных требований (ГОСТ P 51858-2002).
Известна установка окислительной очистки сернистой нефти от сероводорода и легких меркаптанов, включающая подводящий трубопровод сернистой нефти, сырьевую (буферную) емкость, узел приготовления, хранения и дозировки водно-щелочного раствора фталоцианинового катализатора окисления, содержащий емкость раствора щелочи, емкость водно-щелочного раствора катализатора, снабженную барботирующим устройством для продувки раствора катализатора инертным газом (азотом), насосы-дозаторы для подачи растворов щелочи и катализатора в поток сернистой нефти, и блок окислительной очистки нефти, содержащий центробежный насос нефти, устройство для подачи воздуха, устройство для смешения воздуха с нефтью, подогреватель нефти, реактор окисления колонного типа, емкость-отстойник для сбора реакционной смеси, нижняя часть которой соединена трубопроводом через регулятор расхода с сырьевой емкостью для возврата части реакционной смеси на смешение с сернистой нефтью, и емкость-сепаратор для разделения реакционной смеси. При этом в качестве устройства для подачи воздуха используют воздушный компрессор или напорный инжектор, а устройство для смешения сжатого воздуха с нефтью выполнено в виде тора с отверстиями (RU 2120464, C10G 27/06, 1998 г., Бюл. №29).
Недостатком указанной установки является то, что она требует значительных капитальных затрат на строительство из-за сложности технологического оформления процесса. Эксплуатация установки приводит к загрязнению очищенной нефти коррозионной элементной серой, образующейся в результате каталитического окисления содержащегося
сероводорода воздухом, а также к увеличению содержания воды в товарной нефти за счет образования реакционной воды и воды, вводимой с растворами щелочи и катализатора окисления. Кроме того, введение в сероводородсодержащую нефть воздуха приводит к образованию высококоррозионной среды, содержащей кислород и сероводород.. При нарушении установленных норм технологического режима (соотношения нефть:воздух) возможно образование взрывоопасной смеси воздуха с легкими углеводородами нефти. Эти и другие недостатки препятствуют широкому использованию известной установки для промысловой очистки сероводородсодержащих нефтей.
Наиболее близкой к предлагаемой является установка очистки подготовленной нефти от сероводорода, включающая трубопровод сернистой нефти, блок нейтрализации сероводорода, содержащий узел приготовления и хранения реагента-нейтрализатора, поршневой насос-дозатор, напорный трубопровод которого снабжен гасителем пульсаций давления и форсункой, установленной в трубопроводе сернистой нефти, статический смеситель, установленный на трубопроводе сернистой нефти после точки ввода реагента, буферную емкость и узел транспортировки очищенной товарной нефти (RU 45292 U1, B01D 19/00, 2005 г., Бюл. №13).
Недостатком указанной установки является то, что она не обеспечивает получение товарной нефти, соответствующей современным требованиям (ГОСТ P 51858-2002) по нормируемым показателям качества «Массовая доля воды» и «Концентрация хлористых солей», особенно при очистке тяжелых карбоновых нефтей с высоким содержанием сероводорода. Это связано с тем, что при очистке высокосернистых нефтей с применением известных реагентов-нейтрализаторов в результате протекания реакций нейтрализации сероводорода образуется значительное количество реакционной воды. Кроме того, известные нейтрализаторы содержат в своем составе в качестве растворителя значительное количество воды (до 50% и более). Очистка нефтей с высоким содержанием сероводорода требует высоких дозировок применяемого нейтрализатора (до 3 кг/т и более в
зависимости от содержания сероводорода в обрабатываемой нефти). Образование реакционной воды и внесение ее в составе применяемого нейтрализатора приводит к увеличению ее содержания в обработанной нефти выше норм ГОСТ P 51858 (не более 0,5% для первой и второй групп нефти). Кроме того, как показали проведенные промысловые испытания, присутствие в очищенной от сероводорода нефти водорастворимых продуктов нейтрализации сероводорода мешает определению хлористых солей по стандартной методике ГОСТ 21534-76 (метод А - титрованием водного экстракта), давая завышенный результат содержания хлористых солей в товарной нефти. Ввод нейтрализатора в нефть через форсунку приводит к засорению ее мехпримесями и необходимости периодического отключения насоса-дозатора для чистки форсунки, в результате чего не обеспечивается бесперебойная очистка нефти. Недостатком установки является и то, что она не обеспечивает очистку сероводород- и меркаптансодержащей нефти одновременно от легких метил- и этилмеркаптанов до уровня современных требований.
Указанные недостатки в значительной мере устраняются описываемой ниже предлагаемой установкой очистки нефти (варианты).
Предлагаемая установка очистки нефти (вариант 1) включает подводящий трубопровод сернистой нефти, блок нейтрализации сероводорода и легких меркаптанов, содержащий узел приема и хранения реагента-нейтрализатора, насос(ы)-дозатор(ы), напорный трубопровод которого(ых) соединен с трубопроводом сернистой нефти, смесительное устройство для смешения реагента-нейтрализатора с нефтью, установленное на трубопроводе сернистой нефти, и буферную емкость, которая в отличие от известной установки (прототипа), снабжена трубчатым реактором, выполненным в виде трубопровода расчетной длины от смесительного устройства до буферной емкости, и по меньшей мере одной дополнительной буферной емкостью, вход которой через запорную арматуру соединен с трубчатым реактором. Кроме того, для обеспечения стабильности подачи реагента-нейтрализатора напорный трубопровод насоса-дозатора может
быть снабжен гасителем пульсаций давления, представляющим собой емкость с воздухом и выполняющим роль амортизатора, жидкостным фильтром(ами), обратным клапаном, а также форсункой(ами) или перфорированной трубкой с заглушенным концом, установленной(ыми) в трубопроводе нефти перед смесительным устройством. В качестве смесительного устройства для смешения реагента-нейтрализатора с нефтью преимущественно использован диафрагменный смеситель или смесительный (эмульсионный) клапан, или смеситель шнекового типа (винтовое закручивающее устройство), или центробежный насос, или проточный роторный смеситель, или роторно-пульсационный акустический смеситель, или электромагнитный виброструйный перемешиватель. В качестве реагента, обеспечивающего одновременную нейтрализацию сероводорода и легких меркаптанов, преимущественно используют нейтрализатор на основе продукта(ов) взаимодействия формальдегида (формалина или параформальдегида) с первичным и/или вторичным амином, и/или аммиаком, или на основе нитрита натрия, или пероксида водорода.
Новым является то, что установка снабжена трубчатым реактором и, по меньшей мере, одной дополнительной буферной емкостью, вход которой соединен через запорную арматуру с трубчатым реактором, жидкостным фильтром, установленным на трубопроводе подачи нейтрализатора, обратным клапаном, установленным на напорном трубопроводе насоса-дозатора, а также использование вышеуказанного реагента-нейтрализатора, обеспечивающего одновременную нейтрализацию содержащихся в нефти сероводорода и легких меркаптанов.
Дополнительная буферная емкость, через запорную арматуру и трубчатый реактор соединенная со смесительным устройством параллельно с первой буферной емкостью, позволяет при эксплуатации установки осуществлять поочередную выдержку обработанной нейтрализатором нефти в статическом режиме для эффективного отстоя реакционной и эмульсионной воды, содержащей водорастворимые продукты нейтрализации сероводорода. При такой выдержке очищенной нефти создаются
благоприятные условия для отстоя подтоварной воды, так как устраняются возмущения, мешающие процессу гравитационного отстоя. При выдержке нефти в первой буферной емкости обработанная нейтрализатором нефть принимается во вторую (дополнительную) буферную емкость. После выдержки нефти и отстоя подтоварной воды очищенная товарная нефть откачивается на сдачу в магистральный нефтепровод. Затем в опорожненную буферную емкость принимается следующая партия обработанной реагентом нефти. При заполнении первой буферной емкости обработанной нефтью вторую буферную емкость ставят на выдержку, т.е. в режим отстоя воды. При реализации такого режима поочередной работы буферных емкостей достигается практически полное отделение от очищенной нефти подтоварной воды с водорастворимыми продуктами нейтрализации сероводорода, в результате чего исключается их негативное влияние на результат определения хлористых солей по методике ГОСТ 21534. В преимущественном варианте реализации установка очистки нефти включает три параллельно соединенные буферные емкости (резервуара), поочередно работающие по циклу: прием обработанной нейтрализатором нефти - выдержка нефти - откачка товарной нефти. Наличие жидкостного фильтра(ов) тонкой очистки позволяет исключить забивание форсунки или отверстий перфорированной трубки механическими примесями и, тем самым, обеспечить непрерывность и стабильность подачи нейтрализатора в поток нефти. Наличие обратного клапана позволяет предотвратить обратное движение нейтрализатора и исключить поступление сероводородсодержащей нефти в линию подачи нейтрализатора. Таким образом, при реализации и эксплуатации предлагаемой установки обеспечивается получение очищенной товарной нефти более высокого качества по нормируемым показателям: массовая доля воды, концентрация хлористых солей, массовая доля сероводорода и метил-, этилмеркаптанов. Кроме того, исключается негативное влияние продуктов нейтрализации сероводорода на ход и результат определения хлористых солей в товарной нефти по стандартной методике ГОСТ 21534.
На чертеже (Фиг.1) изображена принципиальная схема предлагаемой установки очистки нефти. Установка содержит подводящий трубопровод сернистой нефти 1, блок нейтрализации сероводорода и легких меркаптанов, включающий емкость(и) приема и хранения реагента-нейтрализатора 2, насос(ы)-дозатор(ы) 3 (рабочий и резервный), напорный трубопровод 5 которого(ых) снабжен гасителем пульсаций давления 4, жидкостным фильтром 6, обратным клапаном 7 и форсункой(ами) 8, установленной(ыми) в трубопроводе сернистой нефти, смесительное устройство 9, трубчатый реактор 10, буферные емкости 11 и 12, входы которых через запорную арматуру 13 и трубчатый реактор соединены с выходом смесительного устройства, а также запорно-регулирующую арматуру и средства КИПиА.
Установка очистки нефти работает следующим образом. Подготовленную сернистую нефть, содержащую более 100 ppm сероводорода и метил- и этилмеркаптанов, подают по трубопроводу 1 в смесительное устройство 9. При этом в поток нефти перед смесителем из мерной емкости 2 насосом-дозатором 3 по напорному трубопроводу 5, снабженному гасителем пульсаций давления 4, жидкостным фильтром 6 и обратным клапаном 7, непрерывно вводят (дозируют) через форсунки 8 расчетное количество реагента-нейтрализатора. В качестве эффективного реагента, обеспечивающего одновременную нейтрализацию сероводорода и легких меркаптанов в нефти, преимущественно используют нейтрализатор на основе продукта(ов) взаимодействия формальдегида (формалина или параформальдегида) с первичным и/или вторичным органическим амином(ами) и/или с аммиаком (RU 2121492, RU 2186957, RU 2191849, RU 2216568, RU 2228946, RU 2302523 и др.) или нитрита натрия (RU 2241018), или пероксида водорода (RU 2146693, RU 2182924). Оптимальная дозировка нейтрализатора определяется по результатам его предварительных лабораторных испытаний и устанавливается в ходе опытно-промышленных испытаний установки очистки нефти. При эксплуатации установки дозировка нейтрализатора корректируется в
зависимости от расхода очищаемой нефти и остаточного содержания сероводорода и легких меркаптанов в очищенной нефти.
Смешение реагента-нейтрализатора с нефтью происходит в смесительном устройстве 9, например представляющем собой диафрагменный смеситель. При дальнейшем движении реакционной смеси по трубчатому реактору 10 протекают реакции нейтрализации сероводорода и легких меркаптанов. Обработанная реагентом нефть поступает в первую буферную емкость (резервуар) 11, где продолжаются реакции нейтрализации сероводорода и легких меркаптанов, если они не завершились в реакторе 10, а также происходит отстой воды. После заполнения первой буферной емкости 11 обработанная нейтрализатором нефть подается во вторую буферную емкость 12, а емкость 11 ставят на выдержку в статическом режиме в течение не менее 2-х часов, в результате чего достигается отделение от очищенной нефти воды, содержащей водорастворимые продукты нейтрализации сероводорода и, тем самым, исключается их негативное влияние на результат определения хлористых солей в товарной нефти. После выдержки очищенная от сероводорода и легких метил-, этилмеркаптанов до норм ГОСТ P 51858 товарная нефть из емкости 11 поступает на сдачу в магистральный нефтепровод, а отделенную водную фазу из куба буферной емкости периодически (по мере накопления) направляют в систему сбора и утилизации сточных (пластовых) вод. После заполнения вторую буферную емкость 12 также ставят на выдержку, а обработанную реагентом нефть принимают в ранее опорожненную емкость 11, либо в третью буферную емкость (на схеме не показана).
Названный технический результат - повышение качества товарной нефти, получаемой на установке, исключение негативного влияния продуктов нейтрализации сероводорода на результат определения хлористых солей достигается также при реализации и эксплуатации предлагаемого описываемого ниже варианта установки очистки нефти..
Предлагаемая установка (вариант 2) включает подводящий трубопровод сернистой нефти, блок нейтрализации сероводорода и легких
меркаптанов, содержащий узел приема и хранения реагента-нейтрализатора, насос(ы)-дозатор(ы), напорный трубопровод которого(ых) соединен с трубопроводом сернистой нефти, смесительное устройство, установленное на трубопроводе сернистой нефти, которая, в отличие от известной установки (прототипа), снабжена электродегидратором и дополнительно содержит трубчатый реактор, представляющий собой трубопровод расчетной длины от смесительного устройства до электродегидратора и обеспечивающий минимально необходимое время контакта нейтрализатора с нефтью, трубопровод подачи пресной промывочной воды (или водного раствора деэмульгатора), соединенный с трубчатым реактором перед электродегидратором. Кроме того, трубопровод подачи пресной воды может быть снабжен обратным клапаном и форсункой или перфорированной трубкой с заглушенным концом, размещенной в трубчатом реакторе перед электродегидратором. Трубчатый реактор может быть снабжен статическим смесителем, установленным после точки ввода пресной воды. Для обеспечения стабильности подачи нейтрализатора напорный трубопровод насоса-дозатора может быть снабжен гасителем пульсаций давления, жидкостным фильтром(ами) тонкой очистки, обратным клапаном, а также форсункой(ами) или перфорированной трубкой с заглушенным концом, установленной(ыми) в трубопроводе сернистой нефти перед смесительным устройством.
Новым является то, что установка снабжена трубчатым реактором, электродегидратором, подключенным к реактору, трубопроводом подачи пресной промывочной воды, подключенным к трубчатому реактору перед электродегидратором, статическим смесителем, установленным на трубчатом реакторе после точки ввода пресной воды, жидкостным фильтром и обратным клапаном, установленными на напорном трубопроводе насоса-дозатора, а также форсункой или перфорированной трубкой, установленной в трубчатом реакторе перед электродегидратором.
На чертеже (Фиг.2) изображена принципиальная схема предлагаемой установки очистки нефти (вариант 2). Установка содержит подводящий
трубопровод сернистой нефти 1, блок нейтрализации сероводорода и легких меркаптанов, включающий емкость(и) приема и хранения нейтрализатора 2, насос(ы)-дозатор(ы) 3 (рабочий и резервный), напорный трубопровод 5 которого(ых) снабжен гасителем пульсаций давления 4, жидкостным фильтром(ами) 6, обратным клапаном 7 и форсункой(ами) 8, установленной(ыми) в трубопроводе сернистой нефти, смесительное устройство 9, трубчатый реактор 10, соединенный с выходом смесительного устройства, трубопровод подачи пресной воды 14, снабженный обратным клапаном 7 и форсункой 15, размещенной в трубчатом реакторе, статический смеситель 16, установленный на трубчатом реакторе после точки ввода пресной воды, и электродегидратор 17, подключенный к трубчатому реактору, а также запорно-регулирующую арматуру и средства КИПиА.
Установка очистки нефти работает следующим образом. Подготовленную нефть, содержащую более 100 ppm сероводорода и легких метил- и этилмеркаптанов, по трубопроводу 1 подают в смесительное устройство 9. При этом в поток нефти перед смесителем 9 из мерной емкости 2 насосом-дозатором 3 по напорному трубопроводу 5, снабженному гасителем пульсаций давления 4, жидкостным фильтром 6 и обратным клапаном 7, непрерывно вводят (дозируют) через форсунки 8 расчетное количество реагента-нейтрализатора. В качестве эффективного реагента, обеспечивающего одновременную нейтрализацию сероводорода и легких меркаптанов, преимущественно используют нейтрализаторы на основе продукта(ов) взаимодействия формальдегида с аминами и/или аммиаком, нитрита натрия или пероксида водорода. Смешение реагента с очищаемой нефтью происходит в смесительном устройстве 9, например представляющем собой диафрагменный смеситель. При дальнейшем движении реакционной смеси по трубчатому реактору 10, представляющему собой трубопровод расчетной длины и обеспечивающему минимально необходимое время контакта реагента с очищаемой нефтью (не менее 3-15 минут в зависимости от температуры нефти, содержания сероводорода и легких меркаптанов), протекают реакции нейтрализации сероводорода и
легких меркаптанов. Обработанная нейтрализатором нефть из трубчатого реактора 10 под своим давлением поступает в электродегидратор 17, где продолжаются реакции нейтрализации сероводорода и легких меркаптанов, если они не завершились в реакторе 10. Перед электродегидратором 17 в поток нефти через форсунки 15 по трубопроводу 14 подается пресная вода в количестве до 5% для эффективного отмывания из нефти водорастворимых продуктов нейтрализации сероводорода и хлористых солей. Смешение пресной воды с нефтью происходит в статическом смесителе 16, например представляющем собой эмульсионный клапан. Отделенная в электродегидраторе вода, содержащая продукты нейтрализации сероводорода и соли, поступает в систему сбора и утилизации сточных (пластовых) вод. Очищенная от сероводорода и легких метил-, этилмеркаптанов до норм ГОСТ P 51858 товарная нефть из электродегидратора поступает на сдачу в магистральный нефтепровод.
Последний вариант установки очистки нефти может быть использован для очистки тяжелых сернистых нефтей, склонных к образованию стойких нефтяных эмульсий.
Таким образом, как видно из вышеизложенного, предлагаемая установка (варианты) по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:
- обеспечивается снижение содержания воды и хлористых солей в очищенной товарной нефти до уровня современных требований;
- исключается негативное влияние водорастворимых продуктов нейтрализации сероводорода на результат определения хлористых солей в очищенной товарной нефти по стандартной методике ГОСТ 21534;
- обеспечивается бесперебойная и стабильная подача применяемого реагента-нейтрализатора в поток очищаемой нефти и, следовательно, достигается очистка нефти одновременно от сероводорода и легких метил-, этилмеркаптанов до уровня современных требований (ГОСТ P 51858).