从水中去除硫化氢的方法技术

描述了从液体料流中除去硫化氢的方法。该方法包括使包含第一量硫化氢的液体料流与多孔气液分离膜的第一侧接触。硫化氢从第一侧移动通过膜的孔到膜的第二相对侧。该方法还包括使接收流体与多孔膜的第二相对侧接触以接收硫化氢。因此液体料流转化为具有小于第一量硫化氢的第二量硫化氢的硫化物减少的液体料流。还描述了从液体料流中除去氨的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从水中去除硫化氢的方法
技术介绍
含有硫化氢的水通常称为酸性水。酸性水可来自许多不同的工业方法，也可能自然存在于某些水源如井中。除了气味和对水的味道的影响之外，硫化氢还会引起腐蚀，并具有许多环境和健康影响。能够在油气地层的许多钻井和压裂作业中使用井水是理想的。然而，一些井水含有大量的硫化氢，这导致腐蚀问题等。硫化氢的腐蚀性，恶臭和其它有害性质使得在某些加工阶段从含有该化合物的料流中除去该化合物是合乎需要的，并且通常是必要的。在将其排放到环境中以前还需要处理该水以将硫化氢含量降低到可接受的水平。有几种公认的减少或去除酸性水中硫化氢的方法。例如，目前的做法通常需要使用具有直接蒸汽注入或再沸器和冷凝器(称为酸性水汽提器)的容器。酸性水被供应到汽提器，并且排出两个流出物料流：汽提的酸性水料流和酸性水废气。通常将含有硫化氢的酸性水废气送入反应器以将硫化氢转化为无毒的单质硫(例如Claus单元)。在图1中描绘了用于除去硫化氢的常规酸性水汽提器设计，包括酸性水汽提器(1)和Claus单元(2)。将酸性水料流(3)和蒸汽(4)注入汽提器(5)。将汽提的酸性水(6)在汽提器底部排出，将硫化氢和蒸汽(7)的混合物从汽提器顶部排出，并供至冷凝器(8)，通过冷却水供应(9)冷却。冷却水可以通过冷却水回收装置(10)循环。冷凝水(11)可以返回汽提器。硫化氢气体(12)离开冷凝器并转移到加热到1000-1400℃的炉(13)中。空气流(14)也被供应到炉子。然后硫化氢气体进入Claus单元，该Claus单元包括多个催化段(15)和分离器(16)，其可产生单质硫(17)。利用常规酸性水汽提器的方法具有与其使用相关的几个缺点，例如，需要大量的能量来产生汽提硫化氢所需的蒸汽。另外，需要大量的冷却水来冷凝蒸汽并产生含硫化氢的废气流。在建造汽提器和其他必要设备时，由于硫化氢的腐蚀性以及所需的高温，在选择合适的材料时必须小心。仍需要克服上述技术限制的从酸性水中去除硫化氢的改进方法。
技术实现思路
本文公开了从液体料流中除去硫化氢的方法。该方法包括使多孔气液分离膜的第一侧与包含第一量硫化氢的液体料流接触；以及使分离膜的第二相对侧与具有比液体料流低的硫化氢浓度的接收流体接触，其中硫化氢从第一侧移动通过膜的孔到第二侧，以提供硫化物减少的液体料流，其具有小于液体料流中第一量硫化氢的第二量硫化氢。上述和其他特征由以下附图和专利技术详述来举例说明。附图的简要说明图1显示了用酸性水汽提器(1)和Claus单元(2)去除硫化氢的现有技术设计的示意图。图2显示了根据本公开方法使用疏水性膜装置从酸性水中去除硫化氢的系统的示意图。图3显示了根据本公开方法使用疏水性膜装置从酸性水中去除硫化氢的系统的示意图。图4显示了根据本公开方法使用疏水性膜装置和吹扫气体接收流体从酸性水中去除硫化氢的系统的示意图。图5显示了接收溶液中硫化物浓度随时间和pH的变化。图6显示了接收溶液中硫化物浓度随时间和绝对压力的变化。专利技术详述本专利技术人已经发现多孔气液分离膜可用于提供从酸性水中除去硫化氢的改进方法。有利地，不需要外部热量，从而提供与能量需求有关的显著优点。该方法还提供了将硫化氢转化成无害的含水或固体形式的方法，没有产生中间有毒的硫化氢气体。由于膜是模块化的，因此该方法也容易扩展。另外，处理过的酸性水可以有利地回收，例如在油气操作中。该方法也可用于井水处理以生产饮用水。不受理论束缚，硫化氢通常需要接触水-蒸气界面以从生产水料流中去除，例如生产水与空气、蒸汽、甲烷等之间的界面。因此硫化氢去除的效率可受到界面面积的量的影响。多孔的液体-气体膜可以在相对小的体积中提供有利地增加的界面面积。本公开的一个方面是用于从液体料流中除去硫化氢的方法。液体料流包含含水料流，任选还包含烃流体，油等。含水液体料流可以包括例如来自地下油或气生产操作的生产水。在一些实施方案中，液体料流可以具有2至9的pH，例如4至7。在一些实施方案中，液体料流的pH为5。液体料流可以是包含水和第一量硫化氢的含水料流，例如液体料流可以是酸性水。如本文所用，术语“酸性水”是指含有大于百万分之一(ppm)的量(浓度)的硫化氢的水。在一些实施方案中，第一量硫化氢可以是1至30,000毫克硫化氢每1升液体料流。从液体料流中除去硫化氢的方法包括使液体料流与具有第一侧和第二相对侧的分离膜接触，其中液体料流接触分离膜的第一侧。接触可以以任何方式发生，例如接触可以包括将液体料流输送通过膜的第一侧。在一些实施方案中，接触可以包括以分批或连续方式使液体料流循环通过膜的第一侧。分离膜包含疏水性聚合物。例如，聚合物膜可以包含含氟聚合物(例如聚四氟乙烯，聚偏二氟乙烯，聚六氟丙烯，聚氟乙烯等)，聚醚醚酮，聚氯乙烯，聚烯烃(例如聚丙烯)，聚苯乙烯和聚苯乙烯衍生物，聚砜，聚醚砜等，以及包含前述中至少一种的组合。在一些实施方案中，也可以使用上述任何的共聚物。在一些实施方案中，聚合物膜是聚四氟乙烯(PTFE)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚醚醚酮(PEEK)或聚丙烯(PP)。在一些实施方案中，所述膜可以包含多于一个层，例如所述膜可以是包含膜层和支撑层的多层膜。在一个实施方案中，支撑层可以是聚丙烯，膜层可以是聚四氟乙烯。如上所述，膜是多孔膜。可以以各种方式形成孔，即与膜的第一和第二侧连通的用于流体流动的连续通道。在一些情况下，孔可以已经是用于形成膜的材料的一部分。在其他情况下，可以机械地、电化学地或通过使用通常已知用于产生孔的其他方法来产生孔。在一些实施方案中，多孔膜可以具有5至100升/小时-厘米2(L/h-cm2)的透气度，例如10至50L/h-cm2。透气度可根据ASTMD737测定。在一些实施方案中，多孔膜可以具有根据ASTMD751测定的大于或等于2.5巴，例如2.5至8巴，例如3.5至6巴的液体进入压力。聚合物膜的平均孔径可以小于或等于1微米，例如0.005至1微米，优选0.01至0.2微米，优选0.05至0.2微米。聚合物膜可以具有0.05至1毫米(mm)，例如0.1至0.5mm，例如0.1至0.35mm的厚度。聚合物膜可以具有通常已知的任何合适的形式。例如，在一些实施方案中，膜可以是平片膜的形式。在一些实施方案中，膜可以是中空纤维膜的形式。疏水性聚合物膜通常允许各种气体移动通过膜，但由于膜的疏水特性而限制水和水溶性矿物质的流动。所述方法进一步包括使接收流体与膜的第二相对侧接触，其中接收流体具有比液体料流低的硫化氢浓度，由此通过硫化氢从膜的第一侧移动通过膜的孔到第二相对侧而从液体料流中汽提硫化氢。如本文所用，术语“汽提”是指从液体料流例如水，油，烃液体等中去除气态硫化氢。在一些实施方案中，接收流体可以是液体，例如水。或者，接收流体可以是气体，例如空气，氮气，甲烷，天然气，燃料气体或包含前述中至少一种的组合。接收流体可以以分批或连续的方式输送通过膜的第二相对侧。硫化氢穿过膜从液体料流到达接收流体。不受理论束缚，由于膜的第一侧的高浓度硫化氢和膜的第二侧的相对低浓度的硫化氢导致的浓度梯度，硫化氢穿过膜。通过将新鲜的接收流体输送通过膜的第二侧，可以维持驱动从液体料流中除去硫化氢的浓度梯度。在根据本公开的方法中不需要热量作为驱动力。因此，在一些实施方案中，没有外本文档来自技高网...

【技术保护点】
从液体料流中除去硫化氢的方法，所述方法包括：使多孔气液分离膜的第一侧与包含第一量硫化氢的液体料流接触；和使分离膜的第二相对侧与具有比液体料流低的硫化氢浓度的接收流体接触，其中硫化氢从第一侧移动通过膜的孔到第二侧，以提供具有比液体料流中的第一量硫化氢少的第二量硫化氢的硫化物减少的液体料流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.02 US 62/169,6491.从液体料流中除去硫化氢的方法，所述方法包括：使多孔气液分离膜的第一侧与包含第一量硫化氢的液体料流接触；和使分离膜的第二相对侧与具有比液体料流低的硫化氢浓度的接收流体接触，其中硫化氢从第一侧移动通过膜的孔到第二侧，以提供具有比液体料流中的第一量硫化氢少的第二量硫化氢的硫化物减少的液体料流。2.根据权利要求1所述的方法，其中第二量硫化氢小于或等于第一量硫化氢的10％(例如0.01％至10％)，优选小于或等于第一量硫化氢的5％(例如0.01％至5％)，更优选小于或等于第一量硫化氢的1％(例如0.01％至1％)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中第一量硫化氢是1至30,000毫克硫化氢每1升液体料流。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中液体料流具有2至9，优选4至7的pH。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中膜是疏水性聚合物膜，包括聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚醚醚酮或包含前述中至少一种的组合。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中膜的孔为0.005至1微米，优选0.01至0.2微米。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中接收流体包含水和与硫化氢反应的添加剂以提供含硫反应产物，其中含硫反应产物具有不同于硫化氢的组成，任选地，其中与硫化氢反应的添加剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、过氧化氢、次氯酸钠、亚氯酸钠、与硫化氢反应的有机胺或包含前述中至少一种的组合。8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中接收流体包括吹扫气体，硫化氢作为蒸气被去除。9.根据权利要求8所述的方法，其中吹扫气体包括空气、氮气、燃料气体、甲烷或包含前述中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·詹森，S·加费，S·阿扎姆，Z·乔杜里，J·米尼尔马塔尔，
申请(专利权)人：科诺科菲利浦公司，
类型：发明
国别省市：美国,US