Лекция №3 Очистка щелочью

Очистку нефтяных фракций раствором щелочи при­меняют для удаления кислородсодержащих (нафтеновых кислот, фенолов) и некоторых серосодержащих (сероводорода, меркаптанов) соединений, а также для нейтрализации серной кислоты и продуктов ее взаимодействия с углеводо­родами (сульфокислот, эфиров серной кислоты), остающихся после сернокис­лотной очистки.

Очистку щелочью применяют до и после обработки нефтепро­дукта соответствующим реагентом.

Водный раствор щелочи образует с кислыми соединениями соли, растворимые в воде. Часть этих соединений задерживается нефтепродук­том и удаляется при промывке водой. Щелочные соли нафтеновых кислот, а также феноляты при растворении в воде подвергаются гидролизу с образовани­ем органических кислот, фенолов и щелочи. Так как кислоты и фенолы хорошо растворяются в очищенном продукте, то его практически не удается полностью освободить от них. Степень гидролиза щелочных солей нафтеновых кислот и фенолятов зависит от концентрации щелочи и температуры: с повышением концентрации она снижается, с повышением температуры - возрастает. Поэто­му нейтрализацию следует проводить крепким (10-15%-ным) раствором щело­чи при невысоких температурах. При очистке масляных дистиллятов пользуют­ся слабым раствором едкого натра (1-3%-ным) и процесс ведут при повышен­ной температуре во избежание образования эмульсии, разрушение которой весьма затруднительно, образованию эмульсий способствуют соли нафтеновых кислот и сульфокислот.

Помимо кислот и фенолов в светлых дистиллятах при­сутствуют серосодержащие соединения, часть которых реагирует со щелочами и может быть извлечена. К этим соединениям относится сероводород - он присутствует в легких дистиллятах в растворенном состояние, а также образуется при взаимодействии элементной серы с парафиновыми и нафтеновыми углево­дородами и при разложении высококипящих серосодержащих соединений в процессах перегонки нефти или крекинга нефтяных фракций.

Сероводород реагирует с раствором едкого натра по следующей схеме:

2NaOH + H₂S→Na₂S + 2H₂O

NaOH + H₂S→NaSH + H₂O

Na₂S + H₂S→2NaSH

Сероводород реа­гирует с раствором едкого натра с образованием: при избытке щелочи - серни­стого натрия; при недостатке - кислого сернистого натрия. Меркаптаны реаги­руют с едким натром с образованием меркаптидов. Кроме того, протекает реак­ция окисления меркаптанов с образованием дисульфидов в присутствии кисло­рода воздуха. Степень окисления меркаптанов увеличивается при повышении температуры и интенсивности перемешивания смеси. Образующиеся при этом дисульфиды не растворяются в воде и легко растворяются в очищаемом дис­тилляте. Извлечение меркаптанов при этом уменьшается. Нейтральные серосо­держащие соединения (сульфиды, дисульфиды, тиофены, тиофаны) не реаги­руют со щелочью. Таким образом, при обработке дистиллятов нефти раствором едкого натрия извлекаются сероводород, частично меркаптаны, нафтеновые ки­слоты и фенолы.

Принципиальные схемы установок

1) Очистка светлых дис­тиллятов с рециркуляцией раствора щелочи. Для очистки светлых нефтепро­дуктов применяют непрерывно действующие установки с рециркуляцией рас­твора щелочи. Установка состоит из смесителя и отстойника. Смесителем служит обычный центробежный насос. Перед началом очистки дистиллят и ще­лочь смешивают в смесителе, и смесь подают в отстойник. Очищенный нефтепродукт выходит сверху отстойника, а отстоявшийся раствор щелочи подается на рециркуляцию в смеситель.

2) Очистка масляных дистиллятов раствором щелочи. Масляные дистилляты очищают раствором щелочи под давлением. Масляный дистиллят насосом подается в трубное пространство теплообменни­ка типа «труба в трубе», где нагревается до 40-50°С за счет тепла выщелочен­ного дистиллята, идущего из отстойника. Из теплообменника дистиллят посту­пает в змеевик трубчатой печи под избыточном давлением 0,6-1,0 МПа, где на­гревается до 150-170°С, затем он направляется в смеситель, в который насосом подается 1,2-2,5%-ный раствор едкого натра. В этом смесителе протекает про­цесс выщелачивания масляного дистиллята. Смесь масла с раствором щелочи из смесителя подается в отстойник, в котором масло отстаивается от щелочных отходов (нафтеновых мыл и щелочи). Щелочные отходы, уходящие снизу отстойника, охлаждаются до 70-80°С в погружном холодильнике и поступают в приемники для выделения нафтеновых кислот. Сверху отстойника выщелочен­ное масло с температурой 130-140°С поступает на промывку во второй смеси­тель, куда насосом подается вода с температурой 60-65°С. После промывки в смесителе смесь масла с водой поступает в отстойник. Уходящие снизу его промывные воды охлаждаются в погружном холодильнике до 70-80°С и на­правляются в приемники для выделения нафтеновых кислот. Выщелоченное и промытое масло с температурой 90-100°С сверху отстойника направляется в межтрубное пространство теплообменника, охлаждается в нем до 70-80°С и по­ступает в сушильную колонну, где сушится сжатым воздухом. Готовое выще­лоченное масло насосом откачивается в резервуары.

3) Очистка топливных дистиллятов в электрическом поле.

4) Очистка топливных дистиллятов раство­ром щелочи с усилителями (процесс Мерокс).

Очистка щелочью масел проводится в периодически действу­ющих мешалках. Весь процесс выщелачивания состоит из сле­дующих операций: нейтрализации, промывки водой и просушки воздухом. Эти операции ведутся в двух мешалках, одна из которых служит для нейтрализации, а другая для промывки и просушки.