Установка очистки нефти от сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов
SET FOR PURIFYING PETROLEUM FROM HYDROGEN SULPHIDE AND LOW MOLECULAR WEIGHT MERCAPTANS

Изобретение относится к установкам очистки нефти от сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов и может быть использовано в газонефтедобывающей промышленности при промысловой подготовке нефти, а также на удаленных месторождениях, в том числе на промежуточных объектах перекачки добытой продукции скважин вне установки подготовки нефти при исключении образования трудноудаляемых отложений и сепарируемых балластных газов, содержащих высокую долю балластного азота.
Известна установка очистки товарной нефти от сероводорода, включающая подводящий трубопровод высокосернистой нефти, буферную емкость, блок нейтрализации сероводорода, содержащий узел приготовления и хранения реагента-нейтрализатора, поршневой насос-дозатор, гаситель пульсаций давления, установленный на выкидном трубопроводе насоса-дозатора, и сужающий элемент, установленный после гасителя пульсаций давления, центробежный насос нефти, установленный после буферной емкости, и узел транспортировки очищенной товарной нефти (патент RU №45293, опубл 10.05.2005).
Недостатком установки является высокие эксплуатационные затраты на очистку высокосернистой нефти из-за чрезмерно высокого расхода дорогостоящего реагента на нейтрализацию содержащегося сероводорода. Кроме того, эксплуатация данной установки приводит к загрязнению очищенной товарной нефти нежелательными продуктами нейтрализации сероводорода, что может приводить к образованию трудноудаляемых отложений в трубопроводах и на установках переработки нефти.
Наиболее близкой к предлагаемой является установка очистки нефти и газоконденсата от сероводорода и меркаптанов (патент RU №2272065, опубл. 20.03.2006), включающая подводящий нефтепровод высокосернистой нефти, соединенную последовательно трубопроводами буферную емкость, нефтяной насос, смесительное устройство, реактор окисления колонного типа, сепаратор высокого давления, сепаратор низкого давления, емкость приготовления и хранения катализаторного раствора с дозировочным насосом, выход которого сообщен с входом нефтяного насоса, воздушный компрессор, выход которого подключен к входу смесительного устройства.
Недостатками установки являются ее высокая металлоемкость, обусловленная необходимостью использования при очистке нефти от сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов реактора окисления колонного типа, сепараторов высокого и низкого давления, воздушного компрессора, а также необходимость утилизации балластных газов, выделяющихся в этих сепараторах, что усложняет процесс очистки нефти от сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов.
Техническими задачами изобретения являются исключение образования трудноудаляемых отложений и сепарируемых балластных газов, содержащих высокую долю балластного азота, упрощение технологии очистки нефти от сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов, уменьшение металлоемкости за счет сокращения перечня оборудования, исключающего использование реактора окисления, сепараторов высокого и низкого давления, воздушного компрессора, снижение капитальных и эксплуатационных затрат, расширение области применения установки.
Технические задачи решаются установкой очистки нефти от сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов, включающей подводящий нефтепровод высокосернистой нефти, буферную емкость, нефтяной насос, напорный нефтепровод со смесительным устройством, соединенные последовательно, и емкость приготовления и хранения катализаторного комплекса с насосом-дозатором.
Новым является то, что установка дополнительно оснащена блоком получения или хранения кислорода и трубопроводом подачи кислорода, подключенным к напорному нефтепроводу через узел подачи перед смесительным устройством, причем трубопровод подачи кислорода соединен на узле подачи с напорным нефтепроводом в нескольких равноудаленных друг от друга участках ввода кислорода.
На фигуре изображен общий вид установки очистки нефти от сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов.
Установка очистки нефти от сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов включает подводящий нефтепровод 1 высокосернистой нефти, буферную емкость 2, нефтяной насос 3, напорный нефтепровод 4 со смесительным устройством 5, соединенные последовательно, и емкость приготовления и хранения катализаторного комплекса 6 с насосом-дозатором 7. Установка дополнительно оснащена блоком получения или хранения кислорода 8 и трубопроводом подачи кислорода 9, подключенным к напорному нефтепроводу 4 через узел подачи 10 перед смесительным устройством 5, причем трубопровод подачи кислорода соединен на узле подачи 10 с напорным нефтепроводом 4 в нескольких равноудаленных друг от друга участках (точках) ввода кислорода. Расстояние участков ввода кислорода должно обеспечивать исключение возникновения взрывопожароопасной ситуации из-за образования больших объемов газовой фазы, состоящей из кислорода с парами нефти.
Подача кислорода в чистом виде исключает привнесение в систему балластного газа - азота. При использовании воздуха для удаления азота применяются сепараторы в несколько ступеней. В свою очередь, при сепарации азот увлекает с собой летучие углеводородные компоненты, что приводит к убыли массы нефти. Необходимость удаления привнесенного азота обусловлена образованием газовых пробок в нефтепроводах при дальнейшей транспортировке очищенной нефти или выделением его в товарных резервуарах, что чревато повышенными выбросами углеводородов в атмосферу или перегрузкой системы улавливания легких фракций и попаданием балласта в систему газосбора. Предлагаемое устройство обеспечивает использование кислорода исключающего приведенные проблемы, т.к. он расходуется на реакцию с сероводородом и низкомолекулярными меркаптанами без образования газообразных продуктов, а возможный избыток остается растворенным в нефти.
Кислород может быть получен непосредственно на промысловых объектах, в частности, на установке с использованием процесса короткоцикловой адсорбции или приобретен у поставщиков и/или храниться на объекте в сжатом газообразном или сжиженном виде.
Расход кислорода устанавливают в зависимости от массовой доли сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов, содержащихся в нефти, и требуемого остаточного их содержания в стехиометрическом соотношении или до 1,2 раз большем, чем необходимо по реакциям нейтрализации данных компонентов.
Для исключения возникновения взрывопожароопасной ситуации необходимо избегать образования больших объемов газовой фазы, состоящей из кислорода с парами нефти. Для этого нужно подавать кислород в нефтепровод с малым расходом на нескольких участках. В этом случае точек подачи должно быть несколько и их нужно разнести по нефтепроводу на равноудаленных друг от друга участках для того, чтобы основная часть кислорода успевала раствориться в нефти, а не объединяться в большие пузыри.
Установка очистки нефти от сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов работает следующим образом.
3
Сероводородсодержащая нефть, прошедшая подготовку (сепарацию, обезвоживание и обессоливание), с температурой 30-90°С поступает по подводящему нефтепроводу 1 в буферную емкость 2. Из этой емкости нефть поступает на прием нефтяного насоса 3, куда из емкости приготовления и хранения катализаторного комплекса 6 насосом-дозатором 7 подают катализаторный комплекс (КТК), представляющий собой щелочной раствор, предпочтительно 25%-ный раствор аммиака NH с катализатором. В рабочей полости нефтяного насоса 3 происходит интенсивное диспергирование раствора КТК в нефти. После нефтяного насоса 3 в поток нефти в напорном нефтепроводе 4 с блока получения или хранения кислорода 8 вводят по трубопроводу подачи 9 кислорода на узле подачи 10 кислорода, как минимум в двух участках, равноудаленных друг от друга, стехиометрическое количество кислорода, который растворяется при давлении 0,6-4,0 МПа и перемешивается в смесительном устройстве 5 с эмульсией щелочного раствора катализаторного комплекса в нефти. Расстояние между участками подачи кислорода определяется в каждом конкретном случае индивидуально в зависимости от расхода нефти и концентрации в ней сероводорода и низкомолекулярных меркаптанов. По мере прохождения смеси нефти, кислорода и реагента в напорном нефтепроводе осуществляется основной процесс очистки нефти за счет окисления сероводорода до элементарной серы, а низкомолекулярных меркаптанов - до дисульфидов.