Способ получения дисульфида углерода

Номер патента: 14708

Опубликовано: 28.02.2011

Авторы: Схонебек Рональд Ян, Местерс Каролус Маттиас Анна Мария

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения дисульфида углерода, включающий подачу сырья, содержащего углеводородное соединение, в реакционную зону, содержащую элементарную серу, находящуюся в жидкой фазе, и взаимодействие элементарной серы, находящейся в жидкой фазе, и углеводородного соединения при температуре в диапазоне от 350 до 750°С и давлении от 3 до 200 бар (абс.), в отсутствие катализатора и в отсутствие молекулярного кислорода, причем сырье, содержащее углеводородное соединение, вводят в жидкую серу в нижней части реактора.

2. Способ по п.1, в котором углеводородное соединение в условиях реакции представляет собой газообразное соединение.

3. Способ по любому из пп.1-2, в котором углеводородное соединение представляет собой углеводород, предпочтительно насыщенный или ненасыщенный алифатический углеводород, более предпочтительно алифатический углеводород с числом атомов углерода до 20, более предпочтительно насыщенный алифатический углеводород с числом атомов углерода до 4.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором температура в реакционной зоне находится в диапазоне от 400 до 700°С, предпочтительно от 400 до 650°С.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором давление в реакционной зоне находится в диапазоне от 3 до 200 бар (абс), предпочтительно от 5 до 100 бар (абс.), более предпочтительно от 5 до 30 бар (абс).

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, который дополнительно включает выведение газовой фазы, содержащей дисульфид углерода и сероводород, из реакционной зоны, конденсацию по меньшей мере части газовой фазы для того, чтобы получить жидкий поток, содержащий дисульфид углерода.

7. Способ по п.6, который дополнительно содержит инжекцию жидкого потока, содержащего дисульфид углерода, в нефтяной коллектор для добычи нефти вторичным методом.

8. Применение жидкого потока, содержащего дисульфид углерода и сероводород, полученного способом по п.6, для добычи нефти вторичным методом.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСУЛЬФИДА УГЛЕРОДА Местерс Каролус Маттиас Анна Мария,Схонебек Рональд Ян (NL) Изобретение относится к способу получения дисульфида углерода, который включает подачу сырья, содержащего углеводородное соединение, в реакционную зону, содержащую элементарную серу в жидкой фазе, и взаимодействие в жидкой фазе серы при температуре в диапазоне от 350 до 750 С и давлении в диапазоне от 3 до 200 бар (0,3-20 МПа, абс.), в отсутствие катализатора, углеводородного соединения с элементарной серой, в отсутствие молекулярного кислорода. Кроме того, изобретение относится к применению жидкого потока, содержащего дисульфид углерода и сероводород, полученного таким способом, для добычи нефти вторичным методом.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ШЕЛЛ ИНТЕРНЭШНЛ РИСЕРЧ МААТСХАППИЙ Б.В. (NL) 014708 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к способу получения дисульфида углерода и к применению полученного таким способом жидкого потока, содержащего дисульфид углерода и сероводород, для добычи нефти вторичным методом. Уровень техники Дисульфид углерода обычно получают путем взаимодействия низшего углеводорода с элементарной серой в паровой фазе в соответствии с уравнением реакции: Например, в патенте GB 1173344 описан способ взаимодействия серы и пропана в паровой фазе в отсутствие катализатора под давлением, не превышающем 10 атмосфер, в реакционной зоне, в которой поддерживают температуру от 550 до 850 С. В патенте США 3087788 раскрыт способ получения дисульфида углерода из газообразного углеводорода и паров серы на некаталитической стадии реакции в сочетании с (предпочтительно с последующей) каталитической стадией реакции, в котором обе стадии проводят под давлением между 2 и 20 атм и при температуре между 400 и 750 С. Кроме того, известно получение дисульфида углерода путем взаимодействия жидкой серы с углеводородом в присутствии катализатора. Например, в патенте США 2492719 раскрыт способ получения дисульфида углерода, в котором суспензия катализатора в расплавленной сере контактирует с газообразным углеводородом при температуре приблизительно от 500 до 700 С под давлением, достаточным для поддержания серы в жидкой фазе. Известно, что дисульфид углерода является подходящим растворителем для добычи нефти вторичным методом путем нагнетания в пласт смешивающихся с нефтью жидкостей. При добыче нефти вторичным методом путем нагнетания в пласт смешивающихся с нефтью жидкостей, растворитель для нефти вводят в нефтяной коллектор и перемещают по коллектору с целью увеличения степени извлечения нефти из пласта по сравнению с той величиной, которая достигается традиционными приемами. Например, в патенте США 3847221 описано применение дисульфида углерода для добычи нефти вторичным методом из битуминозного песка. Раскрытие изобретения Неожиданно было обнаружено, что дисульфид углерода может быть получен с высоким выходом путем взаимодействия жидкой серы с углеводородом в отсутствие катализатора. Настоящее изобретение относится к способу получения дисульфида углерода, который включает в себя подачу сырья, содержащего углеводородное соединение, в реакционную зону, содержащую элементарную серу в жидкой фазе, и взаимодействие в жидкой фазе серы, при температуре, находящейся в диапазоне от 350 до 750 С и давлении - в диапазоне от 3 до 200 бар (0,3-20 МПа, абс), в отсутствие катализатора, углеводородного соединения с элементарной серой в отсутствие молекулярного кислорода. Преимущество способа согласно изобретению заключается в том, что он может быть осуществлен в отсутствие катализатора. По сравнению с традиционным парофазным способом получения дисульфида углерода способ согласно изобретению обладает тем преимуществом, что отсутствует необходимость испарять серу. В способе согласно изобретению получают газовую фазу, содержащую дисульфид углерода и сероводород. Кроме того, газовая фаза также может содержать непревращенное углеводородное соединение и элементарную серу. За счет того, что газовую фазу подвергают одностадийной или последовательной конденсации, в способе согласно изобретению получают жидкий поток, содержащий дисульфид углерода и сероводород, который является пригодным для использования для добычи нефти вторичным методом. Соответственно, настоящее изобретение также относится к применению жидкого потока, содержащего дисульфид углерода и сероводород, для добычи нефти вторичным методом, при этом жидкий поток получают описанным выше способом. В способе согласно изобретению дисульфид углерода получают путем взаимодействия углеводородного соединения с элементарной серой в реакционной зоне, содержащей элементарную серу в жидкой фазе. Взаимодействие между углеводородным соединением и элементарной серой проводят в жидкой фазе серы. Эти реагенты взаимодействуют друг с другом при температуре, находящейся в диапазоне от 350 до 750 С под давлением, достаточным для поддержания элементарной серы в жидкой фазе. Реакцию можно проводить в стандартном химическом реакторе, например в реакторе-резервуаре. Такой реактор обычно представляет собой вертикальный, трубчатый реактор. Отношение величины длина/диаметр можно варьировать от 20/1 до 1/3, предпочтительно между 10/1 и 1/1, например между 5/1 и 1,5/1. Углеводородное сырье вводят в нижнюю часть реактора на уровне, по меньшей мере, ниже середины расширенной колонны для жидкой серы. Предпочтительно углеводородное сырье вводят в нижнюю треть расширенной колонны для жидкой серы, более предпочтительно в нижнюю четверть, например, на уровне, составляющем 10% от высоты расширенной колонны для жидкой серы или даже ниже. Реакция между углеводородным сырьем и серой протекает в реакторе, заполненном серой в жидкой фа-1 014708 зе. Способ согласно изобретению проводят в стационарных реакторах, вращающиеся реакторы не используются. Сырье, содержащее углеводородное соединение, подают в реакционную зону, содержащую элементарную серу в жидкой фазе. Углеводородное соединение в рамках настоящего описания означает соединение, содержащее атомы углерода и водорода, и необязательно, небольшое количество гетероатомов,таких как кислород, сера или азот. Углеводородное соединение в условиях проведения реакции может быть газообразным, жидким или твердым. Примерами подходящих углеводородных соединений являются углеводороды, асфальтены, меркаптаны, тиофены и алкилполисульфиды. Предпочтительно, в условиях проведения реакции углеводородное соединение является газообразным. Предпочтительным углеводородным соединением являются углеводороды, более предпочтительно насыщенные или ненасыщенные алифатические углеводороды, наиболее предпочтительно алифатические углеводороды с числом атомов углерода, находящимся в диапазоне от 1 до 20. В способе согласно изобретению наиболее подходящими реагентами являются углеводороды с числом атомов углерода от 1 до 4, в частности метан, этан и пропан. В способе согласно изобретению углеводородное соединение и элементарная сера взаимодействуют между собой. В случае, когда углеводородное соединение представляет собой насыщенный алифатический углеводород, реакция протекает в соответствии с суммарным уравнением реакции: Сырье может содержать более одного углеводородного соединения. Кроме того, сырье может также содержать другие соединения, например сероводород, оксиды углерода и инертные газы, такие как азот и гелий. Примерами подходящего сырья для способа согласно изобретению являются природный газ,сжиженный пропановый газ (LPG), атмосферные или вакуумные дистилляты, тяжелые нефтяные фракции, такие как остаток, полученный после перегонки сырой нефти в атмосферных условиях и/или под вакуумом, меркаптансодержащий газ, выходящий из абсорбера меркаптанов. Наиболее подходящим сырьем, содержащим углеводородные соединения, является природный газ. В способе согласно изобретению сырье, как правило, будет непрерывно подают в реакционную зону. В случае, когда в условиях проведения реакции углеводородное соединение является твердым, его подают в реакционную зону предпочтительно предварительно смешивая с серой в жидкой фазе, которой заполвена реакционная зона. Аналогично действуют в том случае, когда в используемых условиях проведения реакции углеводородное соединение представляет собой жидкость. Предпочтительно, жидкое сырье непрерывно подают в реакционную зону. В случае газообразного сырья способ может быть осуществлен в реакторе любой конфигурации,подходящей для газо-жидкостного контактирования, обычно с использованием барботажа газообразных реагентов через реактор, заполненный жидкой серой. С целью предотвращения образования газовых пробок в реакторе могут находиться неподвижные элементы контактирования, например структурная набивка или металлические сетки. Для газообразного углеводородного соединения начальное время контакта углеводородного соединения с жидкой серой предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 до 200 с. Следует учесть, что оптимальное время контакта будет возрастать с ростом преломляющей способности углеводородного соединения. Поэтому для углеводородного соединения, которое является твердым в условиях проведения реакции, обычно будет требоваться большее время контакта, чем для углеводородного соединения, которое является жидким в условиях проведения реакции, причем для жидкого соединения будет требоваться большее время контакта, чем для газообразного соединения. Свежий поток жидкой серы можно непрерывно подавать в реакционную зону. В качестве альтернативы, в реакционной зоне периодически обновляют элементарную серу. Обычно количество жидкой серы составляет 10-90% от суммарного объема реактора, предпочтительно 20-80 об.%, более предпочтительно 30-70 об.%. Способ согласно изобретению проводят при температуре в диапазоне от 350 до 750 С, предпочтительно от 400 до 700 С, более предпочтительно от 400 до 650 С, наиболее предпочтительно между 500 и 550 С. Реагенты взаимодействуют между собой под давлением, которое является достаточным для поддержания элементарной серы в жидкой фазе. В связи с указанным, давление зависит от температуры процесса. Предпочтительно давление находится в диапазоне, равном от 3 до 200 бар (абс), более предпочтительно от 5 до 100 бар (абс), еще более предпочтительно от 5 до 30 бар (абс). В способе согласно изобретению образуется газовая фаза, которая, главным образом, содержит дисульфид углерода, сероводород и элементарную серу. В случае применения газообразного углеводородного соединения, газовая фаза обычно также содержит непревращенное углеводородное соединение. Предпочтительно способ согласно изобретению дополнительно включает в себя выведение газовой фазы, содержащей дисульфид углерода и сероводород, из реакционной зоны и конденсацию по меньшей мере части газовой фазы для того, чтобы получить жидкий поток, содержащий дисульфид углерода. Если поток, выходящий из реакционной зоны, представляет собой смешанный поток жидкости и газа, как, например, может быть в случае, если жидкое сырье подается в реакционную зону, сначала под-2 014708 вергают разделению газообразную и жидкую фазы отходящего потока в газо-жидкостном сепараторе. Выведенная газовая фаза может быть сконденсирована для того, чтобы получить жидкий поток, содержащий дисульфид углерода. Предпочтительно газовую фазу подвергают частичной конденсации на последующих стадиях с целью получения жидкого потока с повышенной концентрацией дисульфида углерода. Стадии очистки, отличные от конденсации, также могут быть использованы для получения жидкого потока, содержащего дисульфид углерода и имеющего необходимый состав. Предпочтительно газовую фазу, выведенную из реакционной зоны, сначала охлаждают при давлении выше атмосферного до температуры, при которой конденсируется элементарная сера, в то время как дисульфид углерода и другие компоненты остаются в паровой фазе с пониженным содержанием серы. Конденсированную серу можно затем возвращать в реакционную зону. Паровая фаза с пониженным содержанием серы может быть конденсирована с целью получения жидкого потока, содержащего дисульфид углерода. Заданный состав жидкого потока, содержащего дисульфид углерода, будет определять необходимое число последующих стадий конденсации и/или дополнительной очистки. Для традиционных областей применения дисульфида углерода, например, при использовании в качестве исходного материала для получения искусственного волокна или в качестве растворителя желательна высокая чистота дисульфида углерода. Если этот жидкий поток используется при добыче нефти вторичным методом, то есть для инжекции потока в нефтяной коллектор с целью повышения добычи нефти из этого коллектора,жидкий поток дисульфида углерода может содержать существенные количества других компонентов,таких как сероводород и углеводородные соединения. Жидкий поток, содержащий дисульфид углерода, который образуется в способе согласно изобретению, является наиболее подходящим для использования при добыче нефти вторичным методом, поскольку этот жидкий поток обычно содержит компоненты, отличающиеся от дисульфида углерода, которые можно не удалять при таком применении. В связи с указанным, предпочтительно способ согласно изобретению дополнительно включает в себя инжекцию жидкого потока, содержащего дисульфид углерода, в нефтяной коллектор для добычи нефти вторичным методом. Этот жидкий поток, содержащий дисульфид углерода, может быть смешан с другими жидкими компонентами или потоками до подачи в нефтяной коллектор. Как правило, жидкий поток, содержащий дисульфид углерода, который может быть получен по способу согласно изобретению, также может содержать сероводород, растворенный в дисульфиде углерода, обычно в диапазоне концентраций от 0,1 до 66 мас.%, сероводорода в расчете на массу дисульфида углерода. Такой жидкий поток, содержащий дисульфид углерода и сероводород, является особенно подходящим для добычи нефти вторичным методом. Следовательно, изобретение дополнительно обеспечивает применение жидкого потока, содержащего дисульфид углерода и сероводород, который может быть получен по способу согласно изобретению, для добычи нефти вторичным методом. Примеры В кварцевый трубчатый реактор (внутренний диаметр 12 мм; длина 40 мм) загружают порошкообразную элементарную серу. Давление в реакторе доводят до 10 бар (1 МПа, абс) с помощью потока азота, и реактор нагревают до температуры реакции выше 400 С. При температуре реакции трубку реактора заполняют жидкой серой, высота столба которой составляет 15 см. В нижнюю часть реактора подают газообразную смесь, содержащую углеводород (метан или этан). Из верхней части реактора отводят газообразный поток. Состав газообразного отходящего потока анализируют с помощью газовой хроматографии. Было проведено семь различных экспериментов. В таблице приведены условия проведения способа и результаты, полученные в экспериментах 1-7. Таблица 1. Условия проведения способа и результаты экспериментов 1-7b - объем в нормальных литрах (нормальный литр - это в литр в стандартных условиях, то есть 0 С и 1 атм) исходной газовой смеси в час.-3 014708 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения дисульфида углерода, включающий подачу сырья, содержащего углеводородное соединение, в реакционную зону, содержащую элементарную серу, находящуюся в жидкой фазе, и взаимодействие элементарной серы, находящейся в жидкой фазе, и углеводородного соединения при температуре в диапазоне от 350 до 750 С и давлении от 3 до 200 бар (абс.), в отсутствие катализатора и в отсутствие молекулярного кислорода, причем сырье, содержащее углеводородное соединение, вводят в жидкую серу в нижней части реактора. 2. Способ по п.1, в котором углеводородное соединение в условиях реакции представляет собой газообразное соединение. 3. Способ по любому из пп.1-2, в котором углеводородное соединение представляет собой углеводород, предпочтительно насыщенный или ненасыщенный алифатический углеводород, более предпочтительно алифатический углеводород с числом атомов углерода до 20, более предпочтительно насыщенный алифатический углеводород с числом атомов углерода до 4. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором температура в реакционной зоне находится в диапазоне от 400 до 700 С, предпочтительно от 400 до 650 С. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором давление в реакционной зоне находится в диапазоне от 3 до 200 бар (абс.), предпочтительно от 5 до 100 бар (абс.), более предпочтительно от 5 до 30 бар (абс). 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, который дополнительно включает выведение газовой фазы, содержащей дисульфид углерода и сероводород, из реакционной зоны, конденсацию по меньшей мере части газовой фазы для того, чтобы получить жидкий поток, содержащий дисульфид углерода. 7. Способ по п.6, который дополнительно содержит инжекцию жидкого потока, содержащего дисульфид углерода, в нефтяной коллектор для добычи нефти вторичным методом. 8. Применение жидкого потока, содержащего дисульфид углерода и сероводород, полученного способом по п.6, для добычи нефти вторичным методом.

МПК / Метки

МПК: C01B 31/26, E21B 43/16

Метки: получения, способ, углерода, дисульфида

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/5-14708-sposob-polucheniya-disulfida-ugleroda.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения дисульфида углерода</a>

Похожие патенты