СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕФТЕРАСТВОРИМОГО ПОГЛОТИТЕЛЯ СЕРОВОДОРОДА (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF PRODUCING OIL-SOLUBLE HYDROGEN SULPHIDE SCAVENGER (VERSIONS)

Область применения, к которой относится изобретение - химическая промышленность, а именно технология химического синтеза. Основное применение продукта - нефтедобыча и нефтепереработка - для поглощения сероводорода из нефти и нефтепродуктов, а также очистка от сероводорода газов газодобывающей и газоперерабатывающей промышленности и отходящих газов предприятий, содержащих сероводород.
Способ получения соединения общей формулы, изображенной на рис 1, где R1 содержит ароматическое кольцо, в т.ч. с заместителями в ароматическом ядре (например, фенил) или гетероциклическую ароматическую систему (например, фурфурил), которое может быть использовано в составе биоцидов, ингибиторов коррозии или как высокоэффективный нефтерастворимый поглотитель сероводорода для эффективного снижения содержания сероводорода в водонефтяных системах, мазутах, для очистки от сероводорода газов газодобывающей и газоперерабатывающей промышленности и отходящих газов предприятий, содержащих сероводород, при этом имеющий температуру замерзания ниже 0°C, не содержащий формальдегид, отличается тем, что в качестве сырья для получения данного реагента используется газообразный диметиламин и ароматические и/или гетероциклические альдегиды, что позволяет получить в результате синтеза продукт с концентрацией 90% и выше в зависимости от чистоты отделения реакционной воды.
На рис. 1 изображена формула основного действующего вещества получаемого реагента.
На рис. 2 приведено уравнение реакции взаимодействия альдегида с диметиламином.
Известен способ получения ингибитора коррозии - бактерицида (Патент РФ №2259424) из 40% раствора формальдегида (формалина) и смеси из 48% метиламина и 52% диметиламина. Недостатком известного решения является то, что синтез проводится при низких температурах (0-2°C) с добавлением аминов в жидком виде. Учитывая, что температура кипения метиламина составляет -6,3°C, диметиламина 6,9°C, существует риск вскипания добавляемой смеси и соответственно больших потерь метиламина и диметиламина.
Известен способ получения производных различных альдегидов и различных вторичных аминов, используемых в качестве нефтерастворимых поглотителей сероводорода (Патент СА 2491973), где для синтеза берутся вторичные амины с хотя бы одной углеродной цепью при атоме азота, содержащей 3 или более атомов углерода. Этот способ отличается применением дорогостоящих и малодоступных исходных аминов, использование которых не приводит к получению высокоэффективного поглотителя сероводорода из-за значительной молекулярной массы образующегося продукта.
Наиболее близким к заявленному является способ получения продукта взаимодействия различных вторичных аминов и альдегидов с количеством атомов углерода в цепи 1-2 (Патент US 5074991). Основным недостатком данного метода является тот момент, что если использовать в качестве сырья диметиламин, образующиеся по описанному в патенте методу продукты являются малостабильными, чрезвычайно легколетучими и имеющими низкие температуры вспышки, а значит не подходят для хранения и транспортировки в условиях летних высоких температур. В случае использования в качестве вторичных аминов более тяжелых аналогов диметиламина (Например: дибутиламина) не удается достичь высокой эффективности поглощения сероводорода получаемыми реагентами. При использовании по этому патенту в качестве сырья ацетальдегида и диметиламина образуется соединение, неустойчивое к высоким температурам (выше 50°C), вследствие образования енамина.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - получение высокоэффективного нефтерастворимого поглотителя сероводорода, не содержащего формальдегид, имеющего низкую температуру замерзания (ниже 0°C), высокую температуру кипения (выше 100°C), получаемого из доступного в промышленности и недорогого сырья.
Данная задача решается посредством того, что в заявленном изобретении способ получения высокоэффективного нефтерастворимого поглотителя сероводорода, не содержащего формальдегид, который может быть использован для нейтрализации сероводорода в нефтепродуктах, в газодобывающей и газоперерабатывающей промышленности, для очистки отходящих газов предприятий, отличается тем, что в качестве исходного сырья используются индивидуальный вторичный амин - диметиламин, и индивидуальные ароматические или гетероциклические альдегиды и/или их смеси; а также отличается тем, что диметиламин используется в газообразном виде.
Метод приготовления включает в себя следующие этапы:
1. Из емкости 3 через мерник 4 и вентиль Г в реакционный узел 5, снабженный мешалкой, рубашкой и обратным холодильником 2, загружают альдегид (например, бензальдегид, фурфурол, их смесь или их раствор в органическом растворителе).
2. В реакционный узел 5 при включенном перемешивании осуществляют подачу газообразного диметиламина из емкости 1 через вентиль А посредством барботера (мольное соотношение диметиламин : альдегид = 2:1). Температуру в реакционном узле поддерживают не ниже 15°С и не выше 80°С посредством принудительного охлаждения за счет циркуляции оборотной воды в рубашке реактора 5.
3. Не вступивший в реакцию диметиламин, содержащий пары альдегида, в обратном холодильнике 2 освобождается от паров альдегида, а затем поступает через вентиль Б в промежуточную емкость, снабженную барботером и заполненную водой, при этом большая часть диметиламина растворяется в воде, а оставшиеся газы через вентиль В отправляются на утилизацию.
4. После подачи необходимого количества диметиламина выдерживают реакционную смесь при температуре 15-80°С в течение 1-5 часов для достижения максимальной степени превращения сырья и селективности процесса.
5. Охлаждают реакционную смесь до комнатной температуры, перекачивают ее с помощью насоса 8 через вентиль Д в рефлюксную емкость 6, где производят отделение нижнего (водного) слоя от верхнего (органического), представляющего собой продукт реакции.
6. Водный слой отправляют на утилизацию, к продукту в случае необходимости добавляют растворитель, например метиловый спирт, для улучшения его технологических свойств.
7. Техническим результатом данного процесса является получение нефтерастворимого реагента, имеющего температуру замерзания ниже 0°С, обладающего высокой эффективностью удаления сероводорода из мазутов и водонефтяных смесей, газов газодобывающей и газоперерабатывающей промышленности и отходящих газов предприятий, не содержащего формальдегида, имеющего концентрацию основного продукта выше 90%. При этом при получении 1 т продукта количество водных стоков, отправляемых на утилизацию, не превышает 15% от исходных загрузок сырья.
8. Технологическая схема процесса получения реагента приведена на рис. 3.
Пример 1.
2
В 2014-2015 годах в научно-исследовательской лаборатории «КОЛТЕК» был проведен ряд синтезов на основе бензальдегида и газообразного диметиламина, в результате получен продукт с концентрацией основного вещества более 90%, температурой замерзания ниже -100°С, имеющий высокий показатель поглотительной способности (0,73 г HS/г поглотителя) и высокую скорость взаимодействия с сероводородом, хорошо растворимый в нефтяных фракциях, при этом реагент не является особо опасным ЛВЖ, в отличие от метанольных растворов формальдегида. При этом отмечено, что количество водных стоков, образующихся при получения продукта, составляло около 10% от суммарной исходной загрузки реагентов.
Структура данного продукта была изучена с помощью масс-спектроскопии. В результате было установлено строение молекулы основного вещества, соответствующее формуле на рис. 1.