УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕССЕРИВАНИЯ СЫРОЙ НЕФТИ В ПОТОКЕ

Предложенное техническое решение относится к нефтяной промышленности, а именно к технологии рафинирования нефти от серы, в частности к устройствам для обессеривания сырой нефти в потоке, главным образом, на промысловых нефтепроводах.
В настоящее время более 60% добываемых нефтей относятся к сернистым (от 0,61 до 1,8% серы) и высокосернистым (от 1,81 до 3,5% серы). Сернистые соединения осложняют процессы транспорта и переработки, вызывая коррозию аппаратуры, дезактивируя катализаторы, загрязняя атмосферу выделяющимися токсичными газами.
Известно устройство для обессеривания сырой нефти в потоке, содержащее проточную камеру, внутри которой размещены активные элементы.
(Патент РФ №2462501, кл. C10G 32/02, 2011 г.)
2
К
А
Согласно известному техническому решению сырую нефть пропускают через проточную камеру двухкамерного электролизера, активными элементами которого являются электроды, и проводят ее обессеривание в потоке электрохимически при плотности переменного асимметричного тока 30-40 мА/см и асимметрии отношения плотности тока отрицательного полупериода к плотности тока положительного полупериода I/I=8-9.
К недостаткам этого устройства относится его низкая эффективность, обусловленная незначительным уменьшением массовой доли серы, при сложности соблюдения всех параметров технологического цикла в процессе эксплуатации устройства.
Техническим результатом предложенного технического решения является повышение эффективности устройства путем устранения перечисленных недостатков.
Заявленный технический результат достигается устройством для обессеривания сырой нефти в потоке, содержащем проточную камеру, внутри которой размещены активные элементы, при этом камера состоит из ряда стальных патрубков, соединенных между собой с помощью фланцевых соединений, между которыми зажаты активные элементы, каждый из которых выполнен в виде шайбы с отверстиями, между которыми с обоих торцов шайбы установлены стержни, изготовлен из алюминиевого сплава, электроизолирован от сопряженных с ним патрубков, подсоединен к жиле кабеля заземления и оснащен средством нагрева, соединенным с блоком управления с возможностью измерения и автономного регулирования температуры каждого активного элемента.
Целесообразно, чтобы стержни на разных активных элементах имели разную длину.
Как известно, в нефтях содержатся: элементная сера, сероводород, меркаптаны, неорганические и органические сульфиды. На долю сульфидов приходится 50-80% от общей суммы сернистых соединений нефти. При нагревании (выше 150°С) они разлагаются с образованием углеводородов и сероводорода. В результате электрохимических процессов на активных элементах устройства при различных температурах идут химические реакции между алюминием и серосодержащими компонентами нефти, например:
2
3
2Al+3S→AlS (при 150-200°С)
2
2
3
2
2Al+3HS→AlS+3Н (выше 600°С)
В результате таких реакций образуется сульфид алюминия - твердая соль белого цвета, которая выводится при механическом фильтровании нефти, снижая, при этом, содержание в ней серы.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства.
На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.
Конструкция и работа устройства иллюстрируются примером.
Устройство для обессервания сырой нефти в потоке содержит, проточную камеру 2, состоящую из ряда стальных патрубков 3, соединенных между собой и с трубопроводом 1 с помощью фланцевых соединений 4, между которыми зажаты активные элементы 5, каждый из которых выполнен в виде шайбы 6 с отверстиями 7, между которыми с обоих торцов шайбы установлены стержни 8, образующие разветвленную поверхность для увеличения скорости гетерогенных реакций, которая, как известно, прямо пропорциональна площади поверхности соприкосновения реагентов. В иллюстрирующем разработку варианте устройства установлены три активных элемента, у каждого из которых стержни имеют разную длину. Каждый активный элемент изготовлен из алюминиевого сплава АД16Т, оснащен термопарой (на чертеже не показаны), изолирован от сопряженных с ним патрубков прокладками 9 из паронита, подсоединен к жиле кабеля заземления и оснащен электронагревателем 10, соединенным с блоком управления 11 с возможностью измерения и автономного регулирования температуры каждого активного элемента.
Перед началом работы собирают камеру 2, зажимая между патрубками 3 активные элементы 5 с помощью фланцевых соединений 4. При этом шайбы 6 из алюминиевого сплава изолируют от стальных патрубков прокладками из паронита 9. Камеру в сборе соединяют с трубопроводом 1 с помощью фланцевого соединения. Каждый активный элемент подсоединяют к жиле кабеля заземления и электронагревателю 10. Все электронагреватели и термопары соединяют с блоком управления 11.
0
0
В процессе транспортировки нефти по трубопроводу (направление потока показано стрелками), разогревают активные элементы до требуемой температуры, которую регулируют с помощью блока управления. Благодаря тому, что активные элементы изготовлены из алюминиевого сплава АД16Т, имеющего значение стандартного электрохимического потенциала (ϕ=-1,7) меньшее, по сравнению с железом (ϕ=-0,44), между стальными стенками патрубков и активными элементами при движении потока нефти, возникает необходимая для протекания электрохимических процессов разность потенциалов, поддерживаемая на постоянном уровне благодаря заземлению активных элементов. Проходя сквозь отверстия 7 в шайбах, в контакте со стержнями 8, серосодержащие компоненты нефти активизируются и вступают в реакции, при которых сера взаимодействует с алюминием, с образованием порошкообразного дисульфида алюминия и других продуктов химических реакций, но уже не содержащих серу, которые растворяются в потоке или увеличивают его газовую компоненту. Твердые и прочие включения фильтруются и выводятся из потока на промысловых станциях фильтрации, дегазации и очистки нефти перед ее поступлением в магистральные нефтепроводы. Поскольку температуры реакций различных серосодержащих компонентов отличаются друг от друга, на разных активных элементах поддерживают оптимальные для той или иной реакции температуры, которые измеряют термопарами и поддерживают с помощью блока управления. Благодаря фланцевому соединению камеры с трубопроводом, обеспечивается возможностью легкой замены набора активных элементов, разрушающихся в процессе эксплуатации. Поскольку на активных элементах при разных температурах могут протекать химические процессы, по-разному влияющие на скорость износа стержней, на разных активных элементах устанавливают стержни разного размера, чтобы уровнять скорость их износа и сократить, связанное с этим число планово-предупредительных ремонтов.
Испытания устройства на Усть-Тегусском месторождении нефти проводились по ГОСТ Р51947-2002 «Нефть и нефтепродукты. Определение серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии». Массовая доля серы (%) с применением данного устройства уменьшалась с 1,14 до 0,4, а с применением известного - с 1,14 до 0,9.
Использование предложенного устройства позволяет уменьшить в сравнении с известным, массовую долю серы в нефти более чем на 50%, что означает значительное улучшение качества нефти, при простоте монтажа и эксплуатации устройства.