Merox

Merox är en akronym för merkaptanoxidation . Det är en egenutvecklad katalytisk kemisk process utvecklad av UOP som används i oljeraffinaderier och naturgasbearbetningsanläggningar för att avlägsna merkaptaner från gasol , propan , butaner , lätt nafta , fotogen och flygbränsle genom att omvandla dem till flytande kolvätedisulfider .

Merox-processen kräver en alkalisk miljö som, i vissa processversioner, tillhandahålls av en vattenlösning av natriumhydroxid (NaOH), en stark bas , vanligen kallad kaustik . I andra versioner av processen tillhandahålls alkaliniteten av ammoniak , som är en svag bas.

Katalysatorn i vissa versioner av processen är en vattenlöslig vätska. I andra versioner är katalysatorn impregnerad på träkolsgranulat.

Processer inom oljeraffinaderier eller naturgasbearbetningsanläggningar som tar bort merkaptaner och/eller vätesulfid ( H 2 S) kallas vanligtvis sötningsprocesser eftersom de resulterar i produkter som inte längre har den sura, fula lukten av merkaptaner och vätesulfid. De flytande kolvätedisulfiderna kan finnas kvar i de sötade produkterna. Dessa kan användas som en del av raffinaderiet eller naturgasbearbetningsanläggningens bränsle, eller de kan bearbetas vidare.

När det gäller fotogen är Merox-processen vanligtvis mer ekonomisk än att använda en katalytisk hydroavsvavlingsprocess för ungefär samma syfte. Det är sällan (om någonsin) nödvändigt att minska svavelhalten i en rak fotogen för att uppfylla 3000 ppm svavelspecifikationen för flygbränsle , eftersom väldigt få råoljor har en fotogenhalt med högre svavelhalt än denna gräns.

Typer av Merox processenheter

UOP har utvecklat många versioner av Merox-processen för olika applikationer:

  • Konventionell Merox för utvinning av merkaptaner från gasol, propan, butaner eller lätt nafta.
  • Konventionell Merox för sötning av flygbränsle och fotogen.
  • Merox för utvinning av merkaptaner från raffinaderi och naturgaser.
  • Minalk Merox för sötning av nafta. Denna process injicerar kontinuerligt bara några få ppm kaustik i matarnaftan .
  • Kaustikfri Merox för sötning av flygbränsle och fotogen. Denna process injicerar små mängder ammoniak och vatten (snarare än kaustik) i matarnaftan för att ge den erforderliga alkaliniteten.
  • Kaustikfri Merox för sötning av nafta. Denna process injicerar även små mängder ammoniak och vatten (snarare än kaustik) i matarnaftan för att ge den erforderliga alkaliniteten.

I alla ovanstående Merox-versioner är den övergripande oxidationsreaktionen som äger rum vid omvandling av merkaptaner till disulfider:

4 RSH + O2 → 2RSSR + 2H2O

De vanligaste merkaptanerna som tas bort är:

I några av ovanstående Merox processversioner är katalysatorn en vätska. I andra är katalysatorn i form av impregnerade träkolsgranuler.

Processflödesdiagram och beskrivningar av de två konventionella versionerna av Merox-processen presenteras i följande avsnitt.

Konventionell Merox för utvinning av merkaptaner från gasol

Den konventionella Merox-processen för extraktion och avlägsnande av merkaptaner från flytande petroleumgaser (LPG), såsom propan, butaner och blandningar av propan och butaner, kan också användas för att extrahera och avlägsna merkaptaner från lätta nafta. Det är en process i två steg. I det första steget bringas råvaran gasol eller lätt nafta i kontakt med extraktionskärlet med en vattenhaltig kaustiklösning innehållande UOP:s egenutvecklade flytande katalysator. Den kaustiska lösningen reagerar med merkaptaner och extraherar dem. Reaktionen som sker i extraktorn är:

2RSH + 2 NaOH → 2NaSR + 2 H2O

I ovanstående reaktion är RSH en merkaptan och R betecknar en organisk grupp såsom en metyl-, etyl-, propyl- eller annan grupp. Till exempel har etylmerkaptanen ( etantiol ) formeln C2H5SH .

Det andra steget kallas regenerering och det innebär uppvärmning och oxidering av den kaustiklösning som lämnar extraktorn. Oxidationerna resulterar i att de extraherade merkaptanerna omvandlas till organiska disulfider (RSSR) som är vätskor som är vattenolösliga och sedan separeras och dekanteras från den vattenhaltiga kaustiklösningen. Reaktionen som sker i regenereringssteget är:

4NaSR + O2 + 2H2O → 2RSSR + 4NaOH

Efter dekantering av disulfiderna recirkuleras den regenererade "magra" kaustiklösningen tillbaka till toppen av extraktorn för att fortsätta extrahera merkaptaner.

Den totala Merox-reaktionen som täcker extraktionen och regenereringssteget kan uttryckas som:

4 RSH + O2 → 2RSSR + 2H2O

Råvaran som kommer in i extraktorn måste vara fri från H 2 S. Annars skulle eventuell H 2 S som kommer in i extraktorn reagera med den cirkulerande kaustiklösningen och störa Merox-reaktionerna. Därför "förtvättas" råvaran först genom att strömma genom en sats av vattenhaltig kaustik för att avlägsna eventuell H 2 S. Reaktionen som äger rum i förtvättkärlet är:

H2S + NaOH → NaSH + H2O

Satsen av kaustiklösning i förtvättkärlet kasseras periodiskt som " förbrukad kaustik " och ersätts med färsk kaustik efter behov.

Flödesdiagram

Flödesdiagrammet nedan visar utrustningen och flödesvägarna som är involverade i processen. LPG-råvaran (eller lätt nafta) kommer in i förtvättkärlet och strömmar uppåt genom en sats av kaustik som tar bort eventuell H2S som kan finnas i råvaran. Koalescern i toppen av förtvättkärlet förhindrar att kaustik dras in och förs ut ur kärlet.

Råmaterialet kommer sedan in i merkaptanextraktorn och strömmar uppåt genom kontakttrågen där gasolen intimt kommer i kontakt med den nedströmmande Merox-luten som extraherar merkaptanerna från gasolen. Den sötade gasolen lämnar tornet och strömmar genom: ett kaustikt sedimenteringskärl för att avlägsna eventuellt medbringat kaustik, ett vattenspolningskärl för att ytterligare avlägsna eventuellt kvarvarande medbringat kaustik och ett kärl innehållande en bädd av stensalt för att avlägsna eventuellt medbringat vatten. Den torra sötade gasolen lämnar Merox-enheten.

Den kaustiklösning som lämnar botten av merkaptanextraktorn ("rik" Merox kaustik) strömmar genom en reglerventil som upprätthåller det extraktionstryck som behövs för att hålla gasolen flytande. Den injiceras sedan med UOP:s egenutvecklade flytande katalysator (efter behov), strömmar genom en ånguppvärmd värmeväxlare och injiceras med tryckluft innan den går in i oxidationskärlet där de extraherade merkaptanerna omvandlas till disulfider. Oxidationskärlet har en packad bädd för att hålla den vattenhaltiga kaustiken och den vattenolösliga disulfiden väl i kontakt och väl blandade.

Kaustik-disulfidblandningen rinner sedan in i separatorkärlet där den tillåts bilda ett nedre lager av "mager" Merox-lut och ett övre lager av disulfider. Den vertikala sektionen av separatorn är avsedd för urkoppling och ventilering av överskottsluft och inkluderar en Raschig-ringsektion för att förhindra att eventuella disulfider dras in i den ventilerade luften. Disulfiderna tas ut från separatorn och leds till bränslelagring eller till en vätebehandlingsenhet. Den regenererade magra Merox-luten pumpas sedan tillbaka till toppen av extraktorn för återanvändning.

Flödesschema över en konventionell Merox-processenhet för utvinning av merkaptaner från flytande petroleumgas (LPG).

Konventionell Merox för sötning av flygbränsle eller fotogen

Den konventionella Merox-processen för avlägsnande av merkaptaner (dvs sötning) från flygbränsle eller fotogen är en enstegsprocess. Merkaptanoxidationsreaktionen äger rum i en alkalisk miljö när råvarans jetbränsle eller fotogen, blandat med komprimerad luft, strömmar genom en fast bädd av katalysator i ett reaktorkärl. Katalysatorn består av träkolsgranulat som har impregnerats med UOP:s egenutvecklade katalysator. Oxidationsreaktionen som äger rum är:

4 RSH + O2 → 2 RSSR + 2H2O

Som är fallet med den konventionella Merox-processen för behandling av LPG, kräver flygbränsle- eller fotogensötningsprocessen också att råvaran förtvättas för att avlägsna eventuell H2S som skulle störa sötningen. Reaktionen som sker i det satsvisa kaustikförtvättskärlet är:

H2S + NaOH → NaSH + H2O

Flödesdiagram

Merox-reaktorn är ett vertikalt kärl som innehåller en bädd av träkolsgranulat som har impregnerats med UOP-katalysatorn. Träkolsgranulerna kan impregneras med katalysatorn in situ eller så kan de köpas från UOP som förimpregnerade med katalysatorn. En alkalisk miljö tillhandahålls genom att kaustik pumpas in i reaktorn på en intermittent basis vid behov.

Jetbränslet eller fotogenråvaran från toppen av det kaustiska förtvättkärlet injiceras med tryckluft och kommer in i toppen av Merox-reaktorkärlet tillsammans med eventuellt insprutat kaustik. Merkaptanoxidationsreaktionen äger rum när råvaran sipprar nedåt över katalysatorn. Reaktorutflödet strömmar genom ett kaustikt sedimenteringskärl där det bildar ett bottenskikt av vattenhaltig kaustiklösning och ett övre skikt av vattenolöslig sötad produkt.

Den kaustiklösningen förblir i kaustikavskiljaren så att kärlet innehåller en reservoar för tillförsel av kaustik som intermittent pumpas in i reaktorn för att upprätthålla den alkaliska miljön.

Den sötade produkten från det kaustiska sedimenteringskärlet strömmar genom ett vattenspolningskärl för att avlägsna eventuellt medfört kaustik såväl som alla andra oönskade vattenlösliga ämnen, följt av att den strömmar genom ett saltbäddskärl för att avlägsna eventuellt medbringat vatten och slutligen genom ett lerfilterkärl . Lerfiltret tar bort alla oljelösliga ämnen, icke-metalliska föreningar (särskilt koppar) och partiklar, vilket kan förhindra att flygbränsleproduktspecifikationer uppfylls.

Trycket som upprätthålls i reaktorn är insprutad luft kommer att lösas upp helt i råvaran vid driftstemperaturen .

Konventionell Merox processenhet för sötning av flygbränsle eller fotogen

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Merox&oldid=1088379122 "