Лекция 5. (Испр.)
Процессы очистки топлив
Задача любой очистки топлив - это удаление из них (или превращение) вредных примесей, к числу которых относятся:
органические кислоты;
серо- и азоторганические соединения;
металлоорганические соединения;
ароматические углеводороды и смолы;
м-парафиновые углеводороды.
Соответственно, существующие процессы очистки от этих примесей - заще-лачивание, демеркаптанизация, гидроочистка, гидродеметаллизация и гидроде-ароматизация, а также депарафинизация.
Защелачивание
Защелачивание - это очень простой процесс обработки нефтепродукта раствором щелочи. В результате интенсивного контакта щелочи с нефтепродуктом органические кислоты превращаются в натровые мыла, вымываемые затем водой из нефтепродукта. Частично удаляются также легкие меркаптаны, превращаясь в меркаптиды. При этом протекают следующие реакции:
R - СООН + NaОН = RСОONa + Н2О,
R-SH + NaОН = RSNa + Н2О.
Мыла и меркаптиды переходят в водный раствор щелочи и выводятся из нефтепродукта.
На рис. показана схема щелочной очистки. Интенсивный контакт продукта и щелочи достигается смешением в насосе, а затем завершается в отстойнике 1 (щелочь циркулирует). В контакторе 2 свежей водой отмываются остатки мыл и меркаптидов, и затем продукт проходит через электроразделитель 3, где осушается до содержания влаги 0,1 %.
Для защелачивания используется свежий 10 %-й раствор NaОН. По мере его срабатывания (загрязнение мылами, попадание реакционной воды и снижение концентрации) он заменяется новым или подпитывается свежим с соответствующим выводом отработанного. Температура процесса очистки зависит от того, какой нефтепродукт очищают: сжиженный газ (20-30 °С), бензин (40-50 °С), керосин (60-70 °С) или дизельное топливо (80-90 °С). При более низких температурах затруднен отстой щелочи и повышается опасность образования эмульсии. Расход щелочи зависит от начального содержания примесей и степени ее срабатывания (по конечной концентрации щелочи) и составляет:
для сжиженного газа - 0,5-1,0 кг/т;
для бензина - 0,3-0,5 кг/т;
для дизельного топлива- 0,1-0,4 кг/т.
Степень очистки определяют пробой на медную пластину; по этой пробе определяют также срабатывание щелочи и необходимость ее замены.
Крупный недостаток щелочной очистки - безвозвратный расход щелочи (на современной крупной АВТ - до 1500 кг/сут) и большое количество щелочного стока в виде отработанной щелочи и отработанной промывной воды. Очистка же их на современном НПЗ представляет большие трудности. Тем не менее защелачивание светлых нефтепродуктов широко используется на современных заводах, так как является наиболее простым способом предварительной очистки топлив.
Демеркаптанизация
Специальный каталитический процесс окисления меркаптанов (процесс "Ме-рокс") был разработан для легких нефтепродуктов.
Катализатором является раствор органических солей кобальта в щелочи (он называется также раствором "Мерокс").
Процесс основан на том, что меркаптаны, соединяясь со щелочью, переходят в меркаптиды, а последние под воздействие кислорода воздуха и в присутствии воды переходят в дисульфиды по следующей схеме:
R - SН + NaОН = R - SNa + Н20,
2R-SNa + ½ O2 + H2O = R-S-S-R + 2NaOH
1 - экстрактор для извлечения меркаптанов; 2 - реактор окисления тяжелых меркаптанов; 3 - реактор окисления раствора "Мерокс"; 4,5 - емкости-отстойники;
потоки:I- очищаемый дистиллят; II -раствор "Мерокс"; III - бензин со следами меркаптанов; IV - концентрат меркаптанов; V - очищенный бензин; VI- дисульфиды; VII-свежий воздух; VIII - отработанный воздух
Схематически процесс показан на рис. 4.40. В экстракторе 1 раствор "Мерокс" поглощает меркаптаны, которые затем воздухом окисляют до дисульфидов и удаляют.
Тяжелые меркаптаны в бензине также окисляют и раствор возвращают в процесс.
Процесс предназначен для очистки сжиженного газа, бензина и керосина до остаточного содержания меркаптанов 5 мг/кг при начальном их содержании:
в сжиженном газе - 1500 мг/кг;
в бензине - 200 мг/кг;
в керосине - 100 мг/кг.
Расход катализатора составляет 0,5-1,0 г/т. Мощность установок "Мерокс" -от 2 до 6 млн т/год.