Реагенты-нейтрализаторы

Рассмотрим некоторые нейтрализаторы и химизм нейтрализации.

1) Для нейтрализации PTS в нефти или водонефтяной эмульсии используют 3-40 % мае. водно-щелочной раствор NaNO₂ или NH4NO3 с pH > 9 из расчета 0,9-2,0 М на 1 М H₂S, а щелочной агент представлен триэтаноламином, моноэтанолами-ном, метилдиэтаноламином, аммиаком или гидроксидом натрия.

Также очистку проводят путем обработки сырья 10-45 % водным раствором пиросульфита или гидросульфита щелочного металла или гидросульфита аммония в количестве не менее 1 моль пиросульфита или не менее 2 моль гидросульфита на 1 моль сероводорода, в данном случае очистка нефти от сероводорода происходит за счет протекания суммарной реакции:

2H₂S + 2NaOH + 4NaHSO₃^ 3Na₂S₂O₃ + 5H₂O или

2H₂S + 2NaOH + 2Na₂S₂O₅ -> 3Na₂S₂O₃ + 3H₂O.

При использовании в качестве реагентов водных растворов гидросульфита аммония и аммиака очистка нефти от сероводорода происходит за счет протекания суммарной реакции, приводящей к образованию тиосульфата аммония:

• 2H₂S + 2NH₄OH + 4NH₄HSO₃—? 3(NH₄)₂S₂O3 + ЗН₂О.
• 2) Активными окислителями H₂S являются пероксид водорода, гипохлорит натрия, кальция:

Н₂О₂ + H₂S —> 2Н₂О + S;

NaOCl + H₂S —>NaCl + Н₂О + S;

Са(ОС1)₂ + 2H₂S -> СаС1₂ + 2Н₂О + 2S;

• 2RSH + Н₂О₂^ R-S-S-R + Н₂О.
• 3) Одним из распространенных способов связывания H₂S в воде, углеводородных и водно-углеводородных средах является поддержание высоких значений ее pH одним из таких реагентов, как гидроксид натрия (калия), карбонат натрия (калия), трикалийфосфат, полиэтиленполиамины, этилендиамин, триэтаноламин и другие амины:
• 2NaOH + H₂S -> Na₂S + 2Н₂О;

Na₂S + H₂S -> 2NaHS;

2Na₂CO₃ + H₂S -? NaHCO₃ + NaHS.

При pH<9 реакция протекает в обратном направлении, а при рН=9 поступление всего 0,2 дм³ H₂S в 1 м³ воды снижает значение pH до 7.

4) Еще одним доступным нейтрализатором H₂S является формальдегид, который реагирует по схеме

СН₂О + H₂S -> HOCH₂SH + HOCH₂SCH₂SH.

Формтиональ

В сильнокислой среде основным продуктом взаимодействия является тритиан, нерастворимое в воде кристаллическое соединение:

S-CH;

ЗСН2О + 3H2S -> сн2

• S + H2O
• S - сн2

ОАО «Татнефть» производит реагенты серии НСМ. Реагент-нейтрализатор НСМ представляет собой смесь продуктов реакции формальдегида с моноэтаноламином с добавкой 0,5 % мае. карбоната натрия.

Химизм процесса представлен ниже.

Получение нейтрализатора:

СН2ОН

HO-C2H4-NH2 + 2СН2О — HO-C2H4-N

СН2ОН

Реагент-нейтрализатор НСМ реагирует с сероводородом с образованием дитиазина:

HO-C2H4-N

СН2ОН

+ 2H2S+ СН2О —

СН2ОН

S- сн2

-* Н2С NC2H2OH + ЗН2О

S- сн2

А с меркаптанами - с образованием циклических тиоэфиров:

HCM + C2H5SH—> СН2 - СН2

N-CH2-S-C2H5

сн2

Таблица 2.4 - Результаты испытаний нейтрализатора сероводорода в нефти НСМ-5 на объектах ОАО «Татнефть»_____________________

Композиции для нейтрализации H₂S на основе аминов или с их содержанием представлены реагентами серии БН «Урал-ЗМ», «Виктор-1», ПАК, «Сонцид-8101», «Калан», «Дарсан-Н», «СНПХ-1050», «Десульфон-СНПХ-1100», «СНПХ-1517»,

«СНПХ-1200», «SC 6408» компании ExxonChemicalLtd. Их промышленное использование должно предполагать постоянную дозировку в поток скважинной продукции.

Более высокой сероводород-поглощающей активностью обладают продукты метилирования аминоспиртов формальдегидом. Их расход составляет 4-14 г на 1 г H₂S. Данная реакция метилирования протекает в водном или водно-спиртовом растворе при мольном соотношении, например, моноэтаноламин : формальдегид 1:(1-4) с наличием 0,05-1,0 % мае. гидроксида щелочного металла.

Такие реагенты производятся под торговой маркой БН. Они также обладают свойствами бактерицидов. Структурные формулы реагентов марки БН приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5 - Структурные формулы реагентов марки БН

При конденсации формальдегида с аммиаком образуется гексаметилентетрамин (уротропин):

6СН₂О + 4NH₃—> (CH₂)₆N₄ + 6Н₂О.

Уротропин более удобен в работе ввиду своей кристаллической формы и низкой токсичности. Он обеспечивает 100 % нейтрализацию PBS в течение 1 ч с примерно двукратным мольным избытком. Структурная формула уротропина представлена ниже: