СПОСОБ ОЧИСТКИ ШИРОКОЙ ФРАКЦИИ ЛЕГКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ОТ МЕРКАПТАНОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ И АБСОРБЕНТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF PURIFYING WIDE FRACTION OF LIGHT HYDROCARBONS FROM MERCAPTAN COMPOUNDS AND ADSORBENT FOR ITS REALISATION

Область техники, к которой относится изобретение
3
6
Изобретение относится к области очистки широкой фракции легких углеводородов - в основном С-С 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.
3
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 (C 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).
3
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 (C и выше).
Раскрытие изобретения
3
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышения степени удаления из ШФЛУ меркаптановых соединений, в первую очередь повышенной молекулярной массы (C и выше).
Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в повышении емкости и селективности водного раствора щелочи при удалении меркаптанов из ШФЛУ.
10
18
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 C-C берут в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.
10
18
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 C-C составляет 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.
Осуществление изобретения
10
18
В водный раствор щелочи перед началом контакта с ШФЛУ добавляют поверхностно активное вещество (ПАВ) - алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C-C в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.
10
18
Алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C-C, 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).
3
6+
3
6+
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 C-C) 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-C) 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.
10
18
В условиях примера 1 очистку гексана и ШФЛУ от меркаптанов (амил-меркаптана) проводили в присутствии ПАВ алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C-C, в количествах 0,0005-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу.
Пример 3.
10
18
В условиях примера 1 очистку гексана и ШФЛУ от меркаптанов (амил-меркаптана) проводили в присутствии ПАВ алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C-C, в количестве 0,1 мас.% в расчете на углеводородную фазу в течение 0,5; 1; 5; 15; 20; 25 минут.
Пример 4.
10
18
В условиях примера 1 очистку гексана и ШФЛУ от меркаптанов (амил-меркаптана) проводили в присутствии ПАВ алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C-C, в количестве 0,1 мас.% в расчете на углеводородную фазу в течение 15 минут при температурах 20, 30, 40, 45, 50, 55°C.
10
18
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 C-C, 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.
10
18
Таким образом, использование предлагаемого способа очистки ШФЛУ от меркаптанов водным раствором щелочи, содержащим ПАВ алкилбензилдиметиламмоний хлорид, где алкил C-C, в количестве 0,001-0,15 мас.% в расчете на углеводородную фазу, обеспечивает следующие технико-экономические преимущества (при оптимальном содержании ПАВ):
3
- более высокую степень удаления меркаптановых соединений из ШФЛУ, а именно: высокомолекулярных (C 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<sub>3</sub>-C<sub>6+</sub>) 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