ПОГЛОТИТЕЛИ СЕРОВОДОРОДА И СПОСОБЫ УДАЛЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА ИЗ АСФАЛЬТА
HYDROGEN SULPHIDE SCAVENGERS AND METHODS OF REMOVING HYDROGEN SULPHIDE FROM ASPHALT

Область изобретения
Данное изобретение в общем относится к поглотителям сероводорода и, более конкретно, к поглотителям сероводорода из асфальта.
Уровень техники
В ходе переработки сырой нефти асфальтовые продукты или тяжелую нефть получают в качестве остатка перегонки сырой нефти. Асфальтовые продукты представляют собой вязкие материалы черного цвета, которые можно преобразовывать в более ценный бензин или дизельное топливо путем дополнительной переработки. Однако, асфальтовые продукты часто содержат сероводород, и повышение сортности асфальтовых продуктов увеличивает риск воздействия сероводорода. Так как сероводород является коррозийным в присутствие воды и ядовитым в очень малых концентрациях, его необходимо удалять перед повышением сортности асфальтовых продуктов.
Асфальт имеет высокий диапазон температуры кипения, и в современных промышленных технологиях используют триазины на водной основе в качестве поглотителей сероводорода. Однако, триазины на водной основе могут вызывать вспенивание, разбрызгивание и возможные переливы. Промышленно выпускаемые органические поглотители являются дорогостоящими могут содержать ионы металлов. Введение дополнительных ионов металла может создать несовместимость со слоями катализаторов, используемыми для повышения сортности.
Таким образом, существует потребность в улучшении поглотителей на органической основе для удаления сероводорода из асфальта.
Описание изобретения
В одном из воплощений способ снижения содержания сероводорода в асфальте включает добавление композиции поглотителя сероводорода в асфальт, где композиция поглотителя сероводорода включает полиалифатический амин формулы 1:
<mrow><msub><mtext>H</mtext><mtext>2</mtext></msub><mtext>NRNH</mtext><mo>−</mo><msub><mrow><mtext>(RNH)</mtext></mrow><mtext>n</mtext></msub><mo>−</mo><mtext>H                        (1)</mtext></mrow>
где R представляет собой алифатический радикал и n составляет от 0 до приблизительно 15.
В другом воплощении способ обработки асфальта включает добавление композиции поглотителя сероводорода в асфальтовый продукт, причем композиция поглотителя сероводорода включает полиалифатический амин формулы 1:
<mrow><msub><mtext>H</mtext><mtext>2</mtext></msub><mtext>NRNH</mtext><mo>−</mo><msub><mrow><mtext>(RNH)</mtext></mrow><mtext>n</mtext></msub><mo>−</mo><mtext>H                        (1)</mtext></mrow>
где R представляет собой алифатический радикал и n составляет от 0 до приблизительно 15.
В другом воплощении способ обработки асфальта включает добавление композиции поглотителя сероводорода в асфальтовый продукт, где композиция поглотителя сероводорода включает полиалифатический амин и катализатор, причем указанный полиалифатический амин имеет формулу 1:
<mrow><msub><mtext>H</mtext><mtext>2</mtext></msub><mtext>NRNH</mtext><mo>−</mo><msub><mrow><mtext>(RNH)</mtext></mrow><mtext>n</mtext></msub><mo>−</mo><mtext>H                        (1)</mtext></mrow>
где R представляет собой алифатический радикал и n составляет от 0 до приблизительно 15.
В различных воплощениях обеспечивают поглотитель сероводорода на органической основе для асфальта и улучшение способа удаления сероводорода из асфальтовых продуктов.
Краткое описание изобретения
На Фиг.1 представлена гистограмма, демонстрирующая количество сероводорода в частях на млн в образцах асфальта в зависимости от времени в минутах.
На Фиг.2 представлена гистограмма, демонстрирующая количество сероводорода в частях на млн в образцах асфальта в зависимости от времени в минутах.
Подробное описание изобретения
Употребление терминов в единственном числе подразумевает включение этих терминов во множественном числе, если из контекста не очевидно иное. Все указанные диапазоны количественных характеристик включают указанные предельные значения. Все ссылочные документы включены в данную работу посредством ссылки.
Слово "приблизительно", используемое в сочетании с количественной характеристикой, включает указанную величину и имеет значение, диктуемое контекстом (например, включает допустимые диапазоны, связанные с измерением конкретной количественной характеристики).
Выражения "возможный" и "при необходимости" означают, что указанное после этого выражения действие или условие может быть выполнено, а может и не быть выполнено, или что указанный после этого выражения материал может быть включен, а может и не быть включен, и что описание включает примеры, в которых выполняют действие или условие, или в которые включен материал, и примеры, в которых не выполняют это действие или условие или этот материал отсутствует.
В одном воплощении способ снижения содержания сероводорода в асфальте включает добавление композиции поглотителя сероводорода в асфальт, причем поглотитель сероводорода включает полиалифатический амин формулы 1:
<mrow><msub><mtext>H</mtext><mtext>2</mtext></msub><mtext>NRNH</mtext><mo>−</mo><msub><mrow><mtext>(RNH)</mtext></mrow><mtext>n</mtext></msub><mo>−</mo><mtext>H                        (1)</mtext></mrow>
где R представляет собой алифатический радикал и n составляет от 0 до приблизительно 15.
Асфальтовые продукты часто содержат сероводород, который является коррозийным и ядовитым и который следует удалять перед повышением сортности асфальтовых продуктов до более ценных продуктов, таких как бензин или дизельное топливо. Асфальт представляет собой любой вид остатка сырой нефти или вид тяжелой нефти, которую получают при перегонке сырой нефти. Асфальт представляет собой тяжелый промежуточный или конечный продукт с диапазоном температуры кипения от приблизительно 260°C (500°F) до приблизительно 593°C (1100°F). Асфальт может иметь различное содержание сероводорода и любое количество сероводорода может быть обработано.
С помощью поглотителя сероводорода контролируют содержание сероводорода и удаляют его из асфальта. Поглотитель сероводорода представляет собой композицию на органической основе, включающую полиалифатические амины. Полиалифатические амины имеют формулу 1:
<mrow><msub><mtext>H</mtext><mtext>2</mtext></msub><mtext>NRNH</mtext><mo>−</mo><msub><mrow><mtext>(RNH)</mtext></mrow><mtext>n</mtext></msub><mo>−</mo><mtext>H                        (1)</mtext></mrow>
где R представляет собой алифатический радикал и n составляет от 0 до приблизительно 15.
В одном воплощении n составляет от 0 до приблизительно 10. В другом воплощении n составляет от приблизительно 1 до приблизительно 5.
В одном воплощении алифатический радикал может представлять собой алкил, алкенил или алкоксигруппу. Алифатический радикал может иметь неразветвленную или разветвленную цепь и может быть замещенным или незамещенным. В одном из воплощений алифатическая группа является замещенной одним или более органическими или неорганическими радикалами, такими как галоген, алкилоксигруппа, алкоксигруппа, аминогруппа, гидроксильная группа, цианогруппа и меркаптогруппа. В одном из воплощений галоген может представлять собой хлор, бром или йод.
1
30
2
30
1
30
В другом воплощении алифатическая группа представляет собой C-C алкильную группу, C-C алкенильную группу или C-C алкоксигруппу. В одном из воплощений алкильная группа может представлять собой метил, этил, н-бутил, трет-бутил, изопропил, пентил или гексил. В другом воплощении, алкоксигруппа представляет собой метокси-, этокси- или изопропоксигруппу. В другом воплощении алкенильная группа может представлять собой этиленовую, метилэтиленовую, триметиленовую, фенилэтиленовую или пропиленовую группу.
В одном воплощении полиалифатический амин представляет собой полиалкиленамин. В другом воплощении полиалкиленамин может представлять собой этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетраамин, тетраэтиленпентамин, пропилэтилендиамин, тетрабутиленпентамин, гексаэтиленгептамин, гексапентиленгептамин, гептаэтиленоктамин, октаэтиленнонамин, нонаэтилендекамин, декаэтиленундекамин, декагексиленундекамин, ундекаэтилендодекамин, додекаэтилентридекамин, тридекаэтилендодекамин, додекаэтилентриамин, тридекаэтилентетрадекамин или N-талловый пропилендиамин.
Композицию поглотителя добавляют в асфальт любым традиционным способом. В одном из воплощений композицию поглотителя впрыскивают в асфальт, например, посредством системы дозировочного насоса. Композицию поглотителя можно добавлять в асфальт непрерывно или в одном или более периодических режимах и можно выполнять повторные добавления.
Композицию поглотителя добавляют в асфальт в любом количестве, достаточном для снижения содержания сероводорода в асфальте. В одном воплощении композицию поглотителя добавляют в количестве от приблизительно 50 массовых частей на млн до приблизительно 3000 массовых частей на млн относительно общей массы асфальта. В другом воплощении композицию поглотителя добавляют в количестве от приблизительно 50 массовых частей на млн до приблизительно 1000 массовых частей на млн относительно общей массы асфальта.
Композиция поглотителя значительно снижает количество сероводорода, содержащегося в асфальте. Фактическое количество остаточного сероводорода изменяется в зависимости от исходного количества. В одном воплощении содержание сероводорода снижают до 10 массовых частей на млн или менее, относительно общей массы асфальта. В другом воплощении содержание сероводорода снижают до 2 массовых частей на млн или менее, относительно общей массы асфальта. В другом воплощении содержание сероводорода снижают до менее 1 массовых частей на млн относительно общей массы асфальта.
При необходимости, композиция поглотителя сероводорода может включать растворитель. Растворитель способствует диспергированию композиции поглотителя в асфальтовом продукте. Растворитель может представлять собой любой растворитель, который обладает способностью смешиваться с полиалифатическими аминами и имеет высокую температуру воспламенения. В одном из воплощений растворитель включает, но не ограничивается перечисленным, пропиленгликоль, 1,4-бутандиол, этиленкарбонат или пропиленкарбонат.
В одном воплощении растворитель можно добавлять в количестве от 0 до приблизительно 300 масс.% относительно массы полиалифатического амина. В другом воплощении растворитель добавляют в количестве от 0 до приблизительно 150 масс.% относительно массы полиалифатического амина. В другом воплощении растворитель добавляют в количестве от 0 до приблизительно 80 масс.% относительно массы полиалифатического амина.
В другом воплощении поглотитель сероводорода представляет собой композицию, включающую полиалифатический амин и катализатор. Катализатор повышает эффективность композиции поглотителя и улучшает удаление сероводорода. В одном воплощении катализатор имеет формулу 2:
<mrow><msub><mtext>R</mtext><mtext>1</mtext></msub><msub><mtext>R</mtext><mtext>2</mtext></msub><msub><mtext>R</mtext><mtext>3</mtext></msub><msub><mtext>R</mtext><mtext>4</mtext></msub><msup><mtext>N</mtext><mo>+</mo></msup><msup><mtext>X</mtext><mo>−</mo></msup><mtext>                                (2)</mtext></mrow>
1
2
3
4
где каждый R, R, Р и R независимо представляет собой алкильную группу, содержащую от 1 до 30 атомов углерода, гидроксиалкильную группу, содержащую от 1 до 30 атомов углерода, или арильную группу, содержащую от 6 до 30 атомов углерода, и X представляет собой галогенид или метилсульфат. В одном из воплощений, галогенид может представлять собой хлорид, бромид или йодид. В другом воплощении катализатор представляет собой алкилбензиламмоний хлорид или четвертичный бензилкокоалкилдиметиламмоний-хлорид. В другом воплощении, катализатор включает, но не ограничивается перечисленным, дикокодиметиламмоний хлорид, диталлодиметиламмоний хлорид, четвертичный ди(гидрированный талловый алкил)-диметиламмоний-метилхлорид, четвертичный метил-бис(2-гидроксиэтил)-кокоалкиламмоний-хлорид, четвертичный диметил(2-этил)-таллоаммоний-метилсульфат и четвертичный (гидрированный талловый алкил)-(2-этилгексил)-диметиламмоний-метилсульфат.
В одном воплощении композиция поглотителя включает от приблизительно 20 до приблизительно 98 масс.% полиалифатического амина, от приблизительно 2 до приблизительно 20 масс.% катализатора и от 0 до приблизительно 78 масс.% растворителя, относительно общей массы композиции. В другом воплощении композиция поглотителя включает от приблизительно 50 до приблизительно 97 масс.% полиалифатического амина, от приблизительно 3 до приблизительно 10 масс.% катализатора и от 0 до приблизительно 47 масс.% растворителя, относительно общей массы композиции.
Композиция поглотителя может, при необходимости, содержать другие соединения, такие как диспергирующие агенты на основе аминов, ингибиторы коррозии, поверхностно-активные вещества и т.п. В одном воплощении поверхностно-активные вещества включают анионные поверхностно-активные вещества, неионные поверхностно-активные вещества или их сочетания.
Композицию поглотителя можно добавлять в асфальт в виде одного состава, или полиалифатический амин и другие компоненты можно добавлять в асфальт по отдельности. Возможные компоненты, такие как катализатор, растворитель или другие добавки, можно добавлять по отдельности, можно объединять в один состав с полиалифатическим амином или можно предварительно смешивать с другими компонентами перед добавлением в асфальт. В одном воплощении компоненты композиции поглотителя смешивают перед добавлением в асфальт.
В другом воплощении способ обработки асфальта включает добавление композиции поглотителя сероводорода в асфальтовые продукты, причем композиция поглотителя сероводорода включает полиалифатический амин формулы 1:
<mrow><msub><mtext>H</mtext><mtext>2</mtext></msub><mtext>NRNH</mtext><mo>−</mo><msub><mrow><mtext>(RNH)</mtext></mrow><mtext>n</mtext></msub><mo>−</mo><mtext>H                        (1)</mtext></mrow>
где R представляет собой алифатический радикал и n составляет от 0 до приблизительно 15.
В одном воплощении n составляет от 0 до приблизительно 10. В другом воплощении n составляет от приблизительно 1 до приблизительно 5.
В одном воплощении алифатический радикал может представлять собой алкил, алкенил или алкоксигруппу. Алифатический радикал может иметь неразветвленную или разветвленную цепь и может быть замещенным или незамещенным. В одном из воплощений алифатическая группа является замещенной одним или более органическими или неорганическими радикалами, такими как галоген, алкилоксигруппа, алкоксигруппа, аминогруппа, гидроксильная группа, цианогруппа и меркаптогруппа. В одном из воплощений галоген может представлять собой хлор, бром или йод.
1
30
2
30
1
30
В другом воплощении алифатическая группа представляет собой C-C алкильную группу, C-C алкенильную группу или C-C алкоксигруппу. В одном воплощении алкильная группа может представлять собой метил, этил, н-бутил, трет-бутил, изопропил, пентил или гексил. В другом воплощении, алкоксигруппа представляет собой метокси-, этокси- или изопропоксигруппу. В другом воплощении алкенильная группа может представлять собой этиленовую, метилэтиленовую, триметиленовую, фенилэтиленовую или пропиленовую группу.
В одном воплощении полиалифатический амин представляет собой полиалкиленамин. В другом воплощении полиалкиленамин может представлять собой этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетраамин, тетраэтиленпентамин, пропилэтилендиамин, тетрабутиленпентамин, гексаэтиленгептамин, гексапентиленгептамин, гептаэтиленоктамин, октаэтиленнонамин, нонаэтилендекамин, декаэтиленундекамин, декагексиленундекамин, ундекаэтилендодекамин, додекаэтилентридекамин, тридекаэтилендодекамин, додекаэтилентриамин, тридекаэтилентетрадекамин или N-талловый пропилендиамин.
Композиция поглотителя сероводорода может, при необходимости, включать катализатор, растворитель или другие добавки, как пояснено выше.
В другом воплощении композиция поглотителя сероводорода включает полиалифатический амин и катализатор, причем указанный полиалифатический амин имеет формулу 1:
<mrow><msub><mtext>H</mtext><mtext>2</mtext></msub><mtext>NRNH</mtext><mo>−</mo><msub><mrow><mtext>(RNH)</mtext></mrow><mtext>n</mtext></msub><mo>−</mo><mtext>H                        (1)</mtext></mrow>
где R представляет собой алифатический радикал и n составляет от 0 до приблизительно 15.
В одном воплощении n составляет от 0 до приблизительно 10. В другом воплощении n составляет от приблизительно 1 до приблизительно 5.
В одном воплощении алифатический радикал может представлять собой алкил, алкенил или алкоксигруппу. Алифатический радикал может иметь неразветвленную или разветвленную цепь и может быть замещенным или незамещенным. В одном из воплощений алифатическая группа является замещенной одним или более органическими или неорганическими радикалами, такими как галоген, алкилоксигруппа, алкоксигруппа, аминогруппа, гидроксильная группа, цианогруппа и меркаптогруппа. В одном из воплощений галоген может представлять собой хлор, бром или йод.
1
30
2
30
1
30
В другом воплощении алифатическая группа представляет собой C-C алкильную группу, C-C алкенильную группу или C-C алкоксигруппу. В одном воплощении алкильная группа может представлять собой метил, этил, н-бутил, трет-бутил, изопропил, пентил или гексил. В другом воплощении алкоксигруппа представляет собой метокси-, этокси- или изопропоксигруппу. В другом воплощении алкенильная группа может представлять собой этиленовую, метилэтиленовую, триметиленовую, фенилэтиленовую или пропиленовую группу.
В одном воплощении полиалифатический амин представляет собой полиалкиленамин. В другом воплощении полиалкиленамин может представлять собой этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетраамин, тетраэтиленпентамин, пропилэтилендиамин, тетрабутиленпентамин, гексаэтиленгептамин, гексапентиленгептамин, гептаэтиленоктамин, октаэтиленнонамин, нонаэтилендекамин, декаэтиленундекамин, декагексиленундекамин, ундекаэтилендодекамин, додекаэтилентридекамин, тридекаэтилендодекамин, додекаэтилентриамин, тридекаэтилентетрадекамин или N-талловый пропилендиамин.
Для того чтобы специалистам в данной области техники легче было реализовать на практике настоящее изобретение, в качестве иллюстрации представлены следующие примеры, которые не ограничивают область защиты изобретения.
ПРИМЕРЫ
ПРИМЕР 1
2
Образец 1 получали диспергированием 51 мг диэтилентриамина в 34 мг пропиленгликоля. Образец 2 получали диспергированием 51 мг диэтилентриамина и 3 мг алкилбензиламмоний хлорида (ARQUAD DMCB-80 от Akzo-Nobel) в 34 мг пропиленгликоля. Образец 1 добавляли в 578 г асфальта (от Conoco Phillips, Вестлейк, нефтеперерабатывающее предприятие Луизианны), содержащего более 350 частей на млн сероводорода. Образец 2 добавляли в 821 г асфальта. Концентрацию сероводорода в паровой фазе определяли с частыми интервалами, как показано на Фиг.2. Разброс данных можно объяснить погрешностью определения концентрации пара HS до ±15%.
На Фиг.1 показано, что образцы 1 и 2 обеспечивают снижение и контроль содержание сероводорода в асфальте. Добавление катализатора (алкилбензиламмоний хлорида) значительно повышает эффективность композиции поглотителя. Образец 2 обеспечивает эффективный контроль содержания сероводорода в большем на 42% количестве асфальта.
ПРИМЕР 2
2
Контрольный образец A получали диспергированием 51 мг 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5-триазина в 34 мг пропиленгликоля. Контрольный образец B получали диспергированием 51 мг МА-триазина и 3 мг алкилбензиламмоний хлорида (ARQUAD DMCB-80 от Akzo-Nobel) в 34 мг пропиленгликоля. Контрольный образец А добавляли в 578 г асфальта (от Conoco Phillips, Вестлейк, нефтеперерабатывающее предприятие Луизианны), содержащего более 350 частей на млн сероводорода. Контрольный образец B добавляли в 821 г асфальта. Концентрацию сероводорода в паровой фазе определяли с частыми интервалами, как показано на Фиг.2. Разброс данных можно объяснить погрешностью определения концентрации пара HS до ±15%.
На Фиг.2 показано, что катализатор (AQUAD DMCB-80) не влияет на эффективность поглощения сероводорода при использовании МА-триазинов на органической основе. Данные на Фиг.2 также показывают, что общее поглощение для контрольных образцов не является таким эффективным, как поглощение для образцов 1 и 2 на Фиг.1.
В то время как с целью иллюстрации изложены типичные воплощения, представленное описание не следует считать ограничением области защиты изобретения. Соответственно, специалистом в данной области техники могут быть выполнены различные модификации, изменения и альтернативные варианты без отклонения от сущности и области защиты данного изобретения.