Переработка широкой фракции легких углеводородов

Широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ) получают при отбензинивании природных и нефтяных газов различными методами (см. главу 6), а также при стабилизации газовых конденсатов (см. главу 9). В ее состав входят этан (2-8 %), пропан (10-15 %), изобутан (8-18 %), нормальный бутан (20-40 %) и углеводороды С₅₊ (11-25 %), а также примеси соединений серы, включая меркаптаны и сероводород. ШФЛУ подвергают переработке с разделением на более ценные узкие фракции и индивидуальные углеводороды на специальных газофракционирующих установках (ГФУ), входящих в состав газо- или нефтеперерабатывающих заводов.

8.1. Варианты переработки

Широкую фракцию легких углеводородов, а также головку стабилизации газового конденсата, разделяют на ГПЗ по четырем основным вариантам:

а) для производства стабильного газового бензина (углеводороды С₅₊) и топливного газа (углеводороды С₁ - С₄);

б) для производства стабильного газового бензина (углеводороды С₅₊), топливного газа (углеводороды С₁ - С₂) и сжиженной пропан-бутановой фракции;

в) для производства стабильного газового бензина (углеводороды С₅₊), топливного газа (метан с примесями этана) и индивидуальных углеводородов (этан, пропан, изобутан, нормальный бутан и др.);

г) для производства индивидуальных углеводородов и их смесей (при переработке ШФЛУ, практически не содержащих С₅₊).

Этан (этановая фракция) применяется как сырье пиролиза, в качестве хладоагента на установках НТК, сжижения газов, депарафинизации масел, выделения пара-ксилола и др.

Пропановая фракция (технический пропан) используется как сырье пиролиза, коммунально-бытовое и автомобильное топливо, хладоагент для технологических установок переработки нефти и газа, растворитель.

Изобутановая фракция является сырьем установок алкилирования и производства синтетического каучука.

Бутановая фракция используется для получения бутадиена-1,3, как коммунально-бытовое топливо, добавка к автомобильным бензинам для повышения давления насыщенных паров.

Изопентановая фракция служит сырьем для производства изопренового каучука, является компонентом высокооктановых бензинов.

Пентановая фракция является сырьем для процессов изомеризации, пиролиза, получения амиловых спиртов.

При использовании этих фракций легких углеводородов как сырья для нефтехимии содержание основных компонентов в них должно быть не менее 96-98 %.

8.2. Краткие основы технологии очистки широкой фракции легких углеводородов от сернистых соединений

Концентрация сернистых соединений (сероводорода, меркаптанов, сероуглерода и др.) в сжиженных газах и ШФЛУ, получаемых при отбензинивании сернистых газов и стабилизации сернистых газовых конденсатов, как правило, выше допустимого уровня, устанавливаемого соответствующими ГОСТами.

Для получения сжиженных газов, отвечающих требованиям ГОСТ, производят их очистку от сернистых соединений 10 %-ным водным раствором гидрооксида натрия.

Очистка от сероводорода и меркаптанов (тиолов) раствором NаОН протекает по следующим реакциям:

Н₂S + 2NaOH → Na₂S + 2H₂O

Н₂S + Na₂S →2NaHS (8.1)

RSH + NaOH → RSNa + H₂O

При этом происходит также извлечение из газа диоксида углерода за счет реакций:

СО₂ + NaOH → NaHСО₃ + H₂O

NaHСО₃ + NaOH → Na₂СО₃ + H₂O (8.2)

Технологическая схема установки очистки сжиженного газа от сернистых соединений включает в себя последовательно соединенные четыре ступени (рис. 8.1). На первой ступени из сырья преимущественно извлекается сероводород, сероуглерод и серооксид углерода из-за большей активности по сравнению с меркаптанами. Технологический режим I-ой ступени (контактор 1) cледующий: давление – 1,9-2,5 МПа (определяется необходимостью поддержания газа в сжиженном состоянии), температура – 50 ⁰С. На второй и третьей ступенях (температура – 35⁰С) производится очистка от меркаптанов. На четвертой ступени осуществляется промывка сжиженных газов водой от следов NаОН. Насыщенный раствор NаОН с первой и второй ступеней подается на регенерацию путем подогрева с использованием соляной кислоты. На установке достигается степень очистки сжиженных газов от сероводорода и меркаптанов до 98 и 96 % соответственно.

После очистки от сернистых соединений сжиженный газ подается на блок адсорбционной осушки.

Для практически полного удаления из сжиженных газов и ШФЛУ меркаптанов используют демеркаптанизацию на катализаторах, содержащих

хелатные соединения металлов VI группы в растворе гидрооксида натрия (процесс Мерокс). Меркаптаны переводят в дисульфиды путем каталитического окисления в щелочной среде на основе реакций:

RSH + NaOHRSNa + H₂O

2RSNa + 0,5О₂ + H₂O  RSSR + 2NаОН (8.3)

Технологическая схема процесса Мерокс приведена на рис. 8.2. Сырье промывается раствором щелочи в колонне 1 для удаления сероводорода и органических кислот для продления срока службы катализатора, после чего поступает в экстрактор 2, где из него раствором катализатора экстрагируются меркаптаны. Раствор "Мерокс" из экстрактора 2 подается в реактор 4, где происходит каталитическое окисление меркаптанов в дисульфиды кислородом воздуха с одновременной регенерацией катализатора. Смесь из реактора 4 проходит сепараторы 5 и 6 для отделения избытка воздуха и дисульфидов, после чего регенерированный раствор “Мерокс” возвращается в реактор 2.

Очищенное от меркаптанов сырье выводят с установки после отстоя от него раствора щелочи в отстойнике 3.