СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ МАЗУТА ОТ СЕРОВОДОРОДА С ПОМОЩЬЮ ПРИСАДОК

Климатические условия Республики Казахстан обуславливают большую потребность в высококачественных топливах. В Казахстане недостаточно развита гидроочистка, щелочная очистка. В связи с этим большую популярность приобретает такой способ очистки, как химическая абсорбция, которая требует малых капитало- и энергозатрат, делает производство более рентабельным. Процессы химической абсорбции основаны на химическом взаимодействии сероводорода и диоксида углерода с активной частью абсорбента [1].

В настоящее время высокие требования предъявляют к качеству одного из ценных топлив, такому как мазут, касаются они, прежде всего, экологических требований по содержанию сероводорода. В соответствии с требованиями Технического регламента Таможенного союза «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту» и изменением № 1 к ТР ТС устанавливается содержание сероводорода в топочном мазуте с 2015 года — не более 10 ppm. Практически на всех заводах ускоренными темпами проводятся работы по снижению сероводорода в мазуте за счет внесения изменений в технологию производства мазута, для быстрого и эффективного снижения содержания сероводорода в мазуте можно применять нейтрализаторы, поглотители сероводорода, их называют присадками или добавками. Транспортирование, добыча, подготовка, хранение, переработка сернистого мазута создает ряд серьезных проблем. Содержание сернистых соединений в мазуте приводит к раннему коррозионному разрушению трубопроводов, резервуаров и нефтепромыслового оборудования [2].

Проблема снижения содержания сероводорода в нефти и нефтепродуктах в последнее время приобретает все большую остроту.

Современным методом очистки мазута от сероводорода и легких меркаптанов является поглощение их химическими реагентами. Получаемый из сернистых нефтей и газоконденсатов мазут, в том числе мазут Карачаганакского месторождения, содержит в больших количествах различные сернистые соединения, включая сероводород, меркаптаны.

Целью проведенных анализов являлось определение оптимального содержания добавок «ПСМ» и «Флек» для выполнения нормативных требований к мазуту. Поглотители сероводорода и меркаптанов — композиции аминных гетероциклических соединений и сложных карбонильных веществ. Они предназначены для нейтрализации (поглощения) сероводорода и легких меркаптанов в газо- водонефтяных средах во всех процессах, связанных с добычей нефти.

Опыты проводились при различных концентрациях (0,02 %; 0,04 %, 0,1 %), содержание сероводорода в мазуте изначально составляло 27 ppm. Время, необходимое для полного удаления меркаптанов, колеблется для разных реагентов в пределах — от 1 часа (для «ПСМ») до 4 часов (для «Флека») результаты отражены в таблице 1.

В колбу, содержащую 100 см³ мазута, вводили заданное количество реагента при нагревании мазута до температуры »70°С. После перемешивания встряхиванием в течение 15 мин. выдерживали пробы до 4 часов при той же температуре и отбирали пробу для потенциометрического анализа. Результаты экспериментов отображены в таблице 1.

Таблица 1.

Сравнительная характеристика реагента «ПСМ» и «Флек» по степени нейтрализации сероводорода в мазуте

Совершенствование очистки мазута от сероводорода с помощью присадок «ПСМ», «Флек» показали, что в ходе эксперимента каждая присадка ведет себя по-разному, то есть, время взаимодействия и концентрация реагента могут быть различны, в зависимости от поставленных задач. Активность присадки можно определить по формуле (1) эффективности нейтрализации сероводорода.

Активность присадки по эффективности нейтрализации сероводорода (Э) в мазуте:

                                                      (1)

где: С_холост и С_эксп — концентрации сероводорода до и после эксперимента соответственно, ppm,

С_{холост=27ppm}

Расчет эффективности нейтрализации сероводорода (Э) реагента «ПСМ» по формуле (1):

Э_0,02, при 0,25 ч

Э_0,02, при 0,5 ч

Э_0,02, при 0,75 ч

Э_0,04, при 0,25 ч

Э_0,04, при 0,5 ч

Э_0,1, при 0,25 ч

По результатам расчета эффективности нейтрализации сероводорода в мазуте построена диаграмма (рисунок 1). Присадка «ПСМ» в течении 1 ч нейтрализовала сероводрод в мазуте, при очень низкой ее концентрации и небольшом количестве времени.

Рисунок 1. Сравнительная характеристика реагента «ПСМ» по степени эффективности нейтрализации сероводорода в мазуте

Так же был проведен расчет эффективности нейтрализации сероводорода в мазуте с использованием реагента «Флек».

Эффективность нейтрализации сероводорода в мазуте (Э) реагентом «Флек»:

Э_0,02, при 1 ч

Э_0,02, при 2 ч

Э_0,02, при 3 ч

Э_0,02, при 4 ч

Э_0,04, при 1 ч

Э_0,04, при 2 ч

Э_0,04, при 3 ч

Э_0,1, при 1 ч

Э_0,1, при 2 ч

Э_0,1, при 3 ч

По результатам расчета эффективности нейтрализации сероводорода в мазуте с использованием реагента «Флек» построена диаграмма (рисунок 2). С присадкой «Флек» эксперемент длился до 4 часов, нейтрализация сероводорода произошла как на низкой, так и на высокой концентрации присадки.

Рисунок 2. Сравнительная характеристика реагента «Флек» по степени эффективности нейтрализации сероводорода в мазуте

При использовании присадок для нейтрализации сероводорода из мазута, учитываются их себестоимость и степень эффективности удаления сероводорода из мазута. Проведенные исследования нейтрализации сероводорода в мазуте с помощью присадок — «ПСМ» и «Флек», позволяют судить о более эффективном способе очистки. По полученным результатам видно, что реагенты «ПСМ», «Флек», обеспечивали полную удовлетворительную нейтрализацию сероводорода в мазуте. По результатам эксперимента можно выделить присадку «ПСМ». Она за короткое время обеспечила нейтрализацию сероводорода в мазуте, что является хорошим показателем малых капитальных затрат в производстве. Присадка «Флек» оказалась менее активной, в сравнении присадкой «ПСМ», для нее характерно затрачивание большего времени нейтрализации и высоких концентраций, что ведет к большим капитальным затратам.

Список литературы:
1.    Лобашова Марина Михайлова. Улучшение качества дизельных и котельных топлив присадками: дис. канд. технических наук: 21.11.14 / М.М. Лобашова, 2014. — 146 с.
2.    Мухамадиев А.А.. Эффективные технологии борьбы с сероводородом и меркаптанами на нефтепромыслах / М.Ф. Валиев // Журнал Экологическая и промышленная базопасность. — 2011 — № 11. — С. 108—111.
3.    Технический регламент таможенного союза ТР/ТС 013/2011 «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту».