ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время такой вид топлива, как нефть, имеет огромное значение для экономики страны. Из сырой нефти различными физико-химическими методами производится более 3 тыс. продуктов.

Стоимость нефти зависит от степени ее технологической подготовки. Нефть, добываемая на разных месторождениях, имеет различный химический состав и значительно отличается по качеству. Наибольшей стоимостью обладает сырая нефть, которая требует минимальных затрат на переработку, именно с этой точки зрения выбираются эталонные сорта как более качественные и, соответственно, дорогие.

Нефть состоит из двух групп неравного содержания: углеводородов и гетероорганических соединений. Углеводороды преобладают в составе нефтей и нефтяных фракциях, и они представлены алканами, циклоалканами, аренами, а также их изомерными формами. Гетероорганические соединения встречаются в основном в виде сернистых, азотистых, кислородных и металлоорганических соединений. Имеются такие гетероорганические соединения, которые одновременно содержат и серу, и азот, и кислород, в меньшей степени - металлы. Содержание основных гетероатомов серы, азота и кислорода зависит от типа исходных нефтей и колеблется в широких пределах (0,01-6 %).

В последнее время в связи с ростом процессов глубокой переработки нефти, а также вовлечением в процессы нефтепереработки нефтей, богатых неуглеводородными компонентами, все большее значение приобретает решение проблем, связанных с наличием гетероорганических соединений в нефтяном сырье. Из-за присутствия этих компонентов значительно осложняется технология переработки, снижаются срок действия и селективность катализаторов, ухудшаются эксплуатационные характеристики получаемых продуктов.

К одному из параметров, значительно снижающих стоимость нефти, относится процентное содержание серы. Высококачественные эталонные сорта содержат серу в пределах 0,5 % мае. Особое место среди гетероорганических соединений занимают сернистые соединения. Это сульфиды, дисульфиды, тиофены, меркаптаны, сероводород и другие.

Нефти различных месторождений могут содержать сернистые соединения в количествах, колеблющихся в широких пределах - от нуля до десятков процентов. Известны нефти, в которых массовая доля серы превышает 10 %. Из многих тысяч нефтяных месторождений мира, которые в настоящее время разрабатываются, нет двух нефтей, содержащих одинаковое количество сернистых соединений с совпадающими химическими характеристиками.

Специалисты по химии нефти давно подметили, что нефти, залегающие в карбонатных отложениях, в среднем содержат значительно больше серы, чем нефти из терригенных коллекторов. В терригенных отложениях над- и подсолевых толщ распространены преимущественно малосернистые нефти.

Наиболее типичные серосодержащие соединения, обнаруженные в нефтях, приведены ниже:

  • 1) Меркаптаны - это серосодержащие аналоги спиртов и фенолов, органические соединения, имеющие в своем составе органическую группу SH, называемую тиольной, или меркаптановой. Общая их формула - RSH.
  • 2) Сульфиды - это серосодержащие аналоги простых эфиров. Общая формула их - RSR.
  • 3) Дисульфиды - это серосодержащие аналоги органических пероксидов. Общая формула их - RSSR.
  • 4) Тиофены - это серосодержащие ароматические гетероциклы, включающие в качестве гетероатома серу.

Во фракциях, выкипающих до 180°С, значительную долю сернистых соединений составляют меркаптаны с 3-4 атомами углерода в молекуле, а во фракциях с температурой кипения 180-360°С сернистые соединения представлены в основном циклическими и сероароматическими соединениями, имеющими в молекуле 8-11 углеродных атомов.

Удаление сероводорода и меркаптанов из нефти становится с каждым годом все более и более актуальной задачей. Необ ходимость очистки нефти от сероводорода и метил- и этилмер-каптанов вызвана несколькими причинами: наличие этих летучих токсичных компонентов создает серьезные экологические проблемы, вызывает ускоренную коррозию трубопроводов и нефтехранилищ, приводит к скорейшему износу оборудования.

В России имеются крупные месторождения высокосернистой нефти, которая требует дополнительной переработки для достижения экспортного качества. В регионе между Волгой и Уралом (Татарстан, Башкортостан, Самарская, Ульяновская, Оренбургская и Пермская области) быстрыми темпами растет добыча тяжелых карбоновых нефтей, которые содержат до 50-80 ppm метил- и этилмеркаптанов. Низкомолекулярные меркаптаны C1-C3 обладают высокой токсичностью и летучестью, неприятным запахом, коррозионной активностью, а при переработке сернистых нефтей и газоконденсатов неизбежно образуются токсичные сернисто-щелочные сточные воды. Поэтому при добыче, транспортировке, хранении и переработке меркаптансодержащих нефтей и газоконденсатов возникают большие экологические и технологические проблемы.

Проблема высокосернистой нефти может стать для нефтедобытчиков России более значительной с введением методики вычисления дифференцированной цены банка качества нефти, которая предполагает снижение закупочной цены для поставщиков некачественной нефти. Такой подход может привести к постепенному закрытию нефтедобывающих предприятий Башкирии и Татарстана как нерентабельных. Альтернативой закрытию может быть переработка нефти и её обессеривание.

Многие страны эффективно перерабатывают нефть и повышают её качество, убирая все примеси, включая серу. Бизнес на серосодержащих продуктах является высокоприбыльным, это доказывает опыт США и Катара. Качественные нефтепродукты имеют настолько высокую цену, что это во многом покрывает расходы на переработку. Кроме того, высокотехнологические серосодержащие продукты пользуются большим спросом, они востребованы и хорошо реализуются.

Ниже представлена схема основных методов очистки нефти от сероводорода и устранения осложнений в добыче нефти, вызванных его присутствием (рисунок).

Классификация методов борьбы с сероводородом и связанных с ним осложнений при добыче нефти

Отметим, что основная цель российского правительства состоит в выравнивании качества российской смеси Urals по отношению к североморской нефти Brent Crude. Urals рассматривается как основной претендент на роль маркерного сорта на Лондонской бирже при критическом снижении запасов Brent Crude.

Самыми привлекательными для нефтепереработчиков являются легкие сорта нефти, например: Brent Blend с содержанием серы не более 0,37 %, российский сорт легкой нефти Siberian Light - 0,57 %, экспортная смесь ESPO - 0,53 %. Это наиболее дорогостоящие и востребованные сорта. Цена за баррель нефти сорта Brent на 1,5-3 $ дороже нефти сорта Urals. Диапазон цен на высоко- и низкосернистую нефть предполагает, что предприятиям, работающим на экспорт, имеет смысл применять очистку нефти.

ОАО «Татнефть» ежегодно добывает 25 млн. т нефти, в том числе порядка 11 млн. т составляет нефть с высоким уровнем сероводорода - от 170 до 500 ppm. При введении дифференцированной цены «Банка качества нефти» содержание сероводорода должно быть не более 100 ppm. Компания вкладывает материальные средства в создание системы очистки сырья от сероводорода. При экспорте очищенной нефти дополнительные доходы ОАО «Татнефть» могут возрасти.

Согласно ГОСТ Р 51858-2002 (Нефть. Общие технические требования) массовая доля сероводорода и меркаптанов в нефти для каждого вида нефти не должна превышать следующие значения ppm:

Вид нефти

1

2

3

H2S, ppm

20

50

100

Метил- и

этилмеркаптаны

40

60

100

Это придает проблеме их удаления из нефти и воды особую актуальность.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >