Нейтрализаторы-поглотители сероводорода и легких меркаптанов

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

НЕЙТРАЛИЗАТОРЫ-ПОГЛОТИТЕЛИ СЕРОВОДОРОДА И ЛЕГКИХ МЕРКАПТАНОВ Гарипова И. В.

Гарипова Ирина Вадимовна - студент-бакалавр, кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, нефтетехнологический факультет, Самарский государственный технический университет, г. Самара

Аннотация: в статье рассматриваются проблемы, возникающие при добыче и переработке сероводородосодержащей нефти, а также виды нейтрализаторов -поглотителей сероводорода и легких меркаптанов, применяемых для обессеривания добываемой из скважин продукции.

Ключевые слова: сероводород, меркаптаны, нейтрализатор, поглотитель, ингибитор.

Наличие сероводорода и легких меркаптанов в добываемой и перерабатываемой нефти вызывает серьезные технологические осложнения при сборе, подготовке, транспортировке нефти и газа, а также при закачке сточных вод в продуктивные горизонты. Сероводород активно взаимодействует с различными ионами пластовых вод, вследствие чего нарушается химическое равновесие солей. В результате из добываемой жидкости внутри пласта выпадают осадки сульфидов кальция, магния, железа и других солей, что резко снижает продуктивность и приемистость скважин. Интенсивное образование осадка солей способствует выводу из строя оборудования, так как на стенках труб откладывается осадок в виде солей [1].

На сегодняшний день существующие методы противокоррозионной защиты нефтепромысловых объектов можно условно разделить на технологические и технические. Технологические методы заключаются в направленном изменении технологии добычи, подготовки и транспортирования нефти, газа и воды, способствующем снижению коррозии оборудования. Технические методы включают в себя применение специальных средств и материалов для защиты оборудования от коррозии (ингибиторов коррозии, бактерицидов, защитных покрытий, коррозионно-стойких материалов, металлов и сплавов, электрохимической защиты).

Указанные методы можно применять либо отдельно, либо комплексно, исходя из конкретных условий эксплуатации оборудования. При этом на месторождениях сероводородсодержащей нефти наибольшее распространение среди известных методов борьбы с коррозией получило применение ингибиторов коррозии и оборудования из коррозионно-стойких материалов [2].

Нейтрализаторы и поглотители в основном используют для очистки бурового раствора и для поглощения агрессивных компонентов в пласте, призабойной зоне пласта и добытой продукции.

Разработка эффективных органических нейтрализаторов сероводорода, является актуальной научно-исследовательской и практической задачей. Более перспективно применение в качестве поглотителей сероводорода реагентов органической природы, способных, вследствие высокой химической активности и растворимости, вступать в гомогенные реакции с сероводородом, не оказывая при этом отрицательного воздействия на технологические свойства буровых растворов. Однако ассортимент органических нейтрализаторов ограничен, к настоящему времени известно лишь несколько реагентов этого класса.

Нейтрализаторы имеют различную природу соединений. Основная группа нейтрализаторов сероводорода - производные металлов, окислы, гидроокиси и соли

неорганических кислот (карбонаты, хлориды, сульфаты) имеет ряд существенных недостатков, ограничивающих область их применения:

• высокая плотность, абразивность, низкая скорость нейтрализации сероводорода (оксиды, гидрооксиды, карбонаты металлов);

• коррозионная и коагуляционная активность (соли неорганических кислот);

• высокая стоимость, дефицитность, низкая поглотительная способность (хелаты цинка, железа и другие подобные им соединения).

Значительно менее изучены и ограниченно применяются в качестве нейтрализаторов сероводорода водорастворимые органические соединения, химическая структура которых позволяет им вступать в различные реакции связывания сероводорода [3].

Недостатками применения реагентов:

• нейтрализация сероводорода и меркаптанов требует значительного количества реагентов (обычная дозировка реагента: 3-10 ppm на 1 ppm сероводорода или легкого меркаптана). Это делает демеркаптанизацию достаточно дорогой процедурой.

• реагенты убирают далеко не весь сероводород и меркаптаны особенно в тяжелых вязких нефтях;

• реагенты и продукты их реакции лишь частично выводятся с водой, оставаясь в значительных количествах в нефти;

• реагенты переводят легкоудаляемые (другими методами) сероводород и меркаптаны в соединениях, удалить которые крайне трудно, а то и невозможно в условиях промысла;

• Реагенты и продукты их реакции не всегда совместимы с другими реагентами и могут вносить в продукцию нежелательные вещества, например, хлорорганику.

Однако главным недостатком является образование продуктов взаимодействия сероводорода с формальдегидом, обладающих резким, неприятным запахом. Помимо проблем с запахом, продукты реакции - тиазины склонны к образованию нерастворимых полимеров, образующих трудноудаляемые отложения в трубопроводах и резервуарах.

Для удаления таких отложений необходима специальная обработка с использованием концентрированной серной кислотой.

Если учесть, что в исходной нефти содержание H2S может достигать 500 ppm (0,05%), то, несмотря на разные стадии подготовки нефти (обессоливание, ЭЛОУ), значительное количество серосодержащих соединений могут достигать ректификационных колонн первичной переработки нефти на НПЗ. В условиях высоких температур ректификации (360оС и выше) тиазины претерпевают термическую деструкцию. Продуктами распада тиазинов являются различные летучие соединения, которые способны свободно продвигаться по ректификационной колонне и далее накапливаться в погонах. Вследствие своей высокой реакционной способности данные соединения при конденсации легко могут опять полимеризоваться, наращивая цепи. Известны различные реакции разложения тиополимеров: в том числе с образованием меркаптанов и других летучих сераорганических соединений.

Формальдегид является канцерогеном. Наличие этого вещества является очень опасным для персонала, особенно для операторов блока дозирования реагентов. Кроме сказанного выше, продукты реакции формальдегида с сероводородом имеют тиольную природу и острый неприятный запах. Известны множество случаев, когда дистилляты, полученные при разгонке нефти, обработанной такими поглотителями, теряют свое качество и приобретают неприятный запах.

Так же стоит отметить, что применение поглотителей сероводорода на основе производных формальдегида (триазинов) является причиной стойкого зловонного

запаха в местах подготовки нефти, что приводит к постоянным жалобам населения, исторически расположенного вблизи таких ППН.

Список литературы

1. Панов Г. Е., Петряшин Л. Ф., Лысяный Г. Н. Охрана окружающей среды на предприятиях нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1986. 165 с.

2. Шаймарданов В. Х., Масленников Е. П., Усанов У. Е. Разработка высокоэффективной технологии очистки нефти от газа // Роснефть, 2007. № 4. С. 59-61.

3. Ляпина Н. К. Химия и физикохимия сераорганических соединений нефтяных дистиллятов. М.: Наука, 1984. 120 с.