用于从流体除去重金属的工艺、方法和系统技术方案

通过使原油与碘源接触减少原油中痕量元素水平的重金属例如汞，产生随后从原油去除的水溶性重金属络合物。在一个实施方案中，通过向原油加入带电荷的碘物质以及取决于碘物质电荷的还原剂或氧化剂，在氧化-还原反应中原位产生碘源。在一个具有带正电荷的碘物质和还原剂的实施方案中，还向原油加入络合剂以将重金属络合物提取到水相中从而形成可从原油分离出的水溶性重金属络合物，用以获得具有降低的重金属水平的经处理的原油。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及用于从烃流体例如原油除去重金属例如汞等的工艺、方法和系统。
技术介绍
所有类型的燃料例如原油中可以存在痕量重金属例如铅、锌、汞、砷、银等。需要从原油除去这些金属的痕量元素。已开发在分馏之前除去液体烃进料中的痕量金属污染物的各种方法。原油中的金属污染物之一是汞，其可作为单质态的溶解Hg (O)和颗粒Hg(附着到砂粒的液滴或液体Hg)存在。为除去存在的Hg颗粒或者在液态烃处理时沉淀的细HgS和/或HgO晶体，通常使用水力旋流器和/或过滤器。将原油进行过滤以除去HgS和/或HgO以及其它含Hg固体花费高且繁复。 在现有技术中，使用碘化物浸溃的粒状活性炭从水中除去汞。美国专利N0.5，336，835公开了使用包含用反应物金属卤化物浸溃的活性炭的吸附剂从液体烃除去汞，其中卤根选自1、Br和Cl。美国专利N0.5，202，301公开了用浸溃有包含金属卤化物或其它还原性卤化物的组合物的活性炭吸附剂从液体烃除去汞。美国专利公开N0.2010/0051553公开了通过与用于汞的Hg络合剂接触从液体料流例如非水性液体含烃料流除去汞以形成用于后续去除的不溶性络合物。仍需要用于从烃例如原油提取去痕量元素例如汞的改进方法，其中重金属形成后续通过相分离从原油去除的水溶性金属络合物。专利技术概述在一方面，提供了一种用于减少原油中汞的方法。该方法包括将原油中至少部分汞通过与分子碘源接触转化成在油-水乳状液中的碘化汞；以及将含有可溶性碘化汞的水与原油分离以获得具有降低的汞浓度的经处理的原油。在另一方面，本专利技术涉及一种从原油除去痕量重金属元素例如汞的方法。该方法包括原油中至少部分汞通过与碘源接触转化为在油-水乳状液中的碘化汞，其中在带负电荷的碘物质与氧化剂之间的氧化-还原反应中原位产生分子碘源；以及将含有可溶性碘化汞的水与原油分离以获得具有降低的汞浓度的经处理的原油。在又一方面，在带正电荷的碘物质与还原剂之间的氧化-还原反应中原位产生分子碘源。在该方法中，还向原油加入络合剂以形成水溶性重金属化合物，从所述原油后续分离出含有所述可溶性重金属化合物的水，从而产生具有降低的重金属浓度的经处理的原油。详述非另有指明，下面的术语将在说明书中通篇使用并且可具有以下含义。“原油”是指天然和合成的液体烃产物，包括但不限于石油产品；中间石油料流例如残油、石脑油、裂化原料；包括汽油、其它燃料、和溶剂在内的精炼的石油产品。液体烃产物可直接来自油井或者在进一步处理或衍生后的产物。术语“石油产品”是指原油、固体和半固体烃产物，包括但不限于焦油砂、浙青等。术语“石油产品”还指衍生自煤的石油产品。“重金属”是指金、银、萊、钼、钮、铱、错、锇、钌、砷和铀。“痕量元素”是指待从原油去除或浓度待显著降低的重金属的量。痕量元素的量取决于原油来源和重金属的类型而改变，例如对于汞为几PPb —直到30，OOOppb。汞硫化物可以与HgS互换使用，参考硫化亚汞、硫化汞或它们的混合物。通常，汞硫化物作为化学计量当量为每摩尔汞离子I摩尔硫根(sulfide)离子的硫化汞存在。“汞盐”或“汞络合物”是指酸的全部或部分氢离子被一个或多个汞离子替代而形成的化合物。如本文所使用的“油-水”是指含有原油以及水的任何混合物，包括水包油乳状液和油包水乳状液二者在内 。在一个实施方案中，乳状液颗粒具有一定液滴尺寸。在另一个实施方案中，乳状液颗粒具有微米或纳米颗粒尺寸。在一个实施方案中，油作为包含在水中的细滴以乳状液形式即乳化的烃存在，或者以未溶解的形式，尚未乳化的烃而存在。提及油相和水相之间的层时，“相间”或“相间层”或“界面层”或“乳状液层”可以互换使用，其具有不同于油相和水相的特性和性能。在一个实施方案中，界面层是在水相和油相之间的浑浊层。在另一个实施方案中，界面层包含多个聚结的聚集体(或液滴)，其中聚集体无规分散在水相或油相中。“络合剂”或“螯合剂”是指能够与另一个化学基团例如汞化合物反应形成共价键，即在合适的反应条件下呈共价反应性的化合物。原油和原油调和物可互换使用并且各自意欲包括单一原油和原油调和物。原油可以含有少量的重金属例如汞，其可以作为单质汞Hg°、离子Hg、无机汞化合物、和/或有机汞化合物存在。实例包括但不限于:齒化汞(例如HgXY，X和Y可以是卤素、氧或卤素-氧)，卤化亚汞(例如Hg2XY,X和Y可以是卤素、氧或卤素-氧)，氧化汞(例如HgO)，硫化汞(例如HgS、黑辰砂和/或辰砂),硫酸萊(HgSO4),硫酸亚萊(Hg2SO4),萊硒化物(例如HgSe2、HgSe8、HgSe)，汞氢氧化物，有机汞化合物(例如烷基汞化合物)和它们的混合物。汞可以按多种形式存在，例如溶解形式，作为颗粒，和/或吸附到表面例如粘土矿物、无机矿物结垢、砂砾和浙青质上。本专利技术有效地从原油降低重金属例如汞、铅、锌等的水平。在一个实施方案中，将原油中的汞转化为可隔离到水相中的水溶性形式用于后续分离和通过包括但不限于回注的方法方便地进行处理，或处置回到储层中。在一个实施方案中，汞通过与分子碘(I2)反应转化为可溶性副产物，金属汞(Hg°)转化为汞离子(Hg2+)，随后形成水溶性Hg2+络合物。用碘除去痕暈元素:在一个实施方案中，首先使原油与碘或者含碘化合物例如碘的碱金属盐如卤化物或阳离子的碘化物接触。在一个实施方案中，碘化物选自碘化铵、碱金属碘化物、碱土金属碘化物和乙二胺二氢碘化物。在一个实施方案中，对碘的量进行选择以产生至少1:1的碘与汞的原子比。在第二实施方案中，比率为1.5:1-6:1。在第三实施方案中，比率为2:1-4:1。在一个实施方案中，使原油与固体碘接触。在另一个实施方案中，将在石油馏出物中的碘溶液注入液体烃，例如气体凝析物或原油中。一旦与原油接触，分子碘(I2)与单质Hg液滴，吸附在地层矿物上的单质Hg,溶解于原油中的单质Hg,以及包括但不限于HgS、HgSe和HgO的萊化合物发生反应。在所述反应中，Hgtl氧化为Hg2+，I2还原为2Γ。在一个实施方案中，使用稍微过量的碘来防止水不溶性Hg2I2的形成。碘化汞在水中是高度可溶的并且非常不易溶于烃中。Hg0 (溶液)+I2 (溶液)=HgI2 (溶液)一Hg2+ (aq) +21— (aq)HgI2 (溶液)+Hg° (液体)=Hg2I2 (固体)Hg2I2 (固体)+I2 (溶液)=2HgI2 (溶液)一2Hg2+ (aq) +4Γ (aq)。关于例如HgS的固体，通过I2使所述固体溶解,其中I2使所述固体氧化形成Hg2+和单质S或S042-。在室温(例如25°C)下反应进行非常快，在提高的温度下甚至更快。用原位形成碘来除去痕暈元素:单质碘是相当昂贵的试剂。单质碘为晶体形式，其易于升华产生紫色蒸气。通常使用其它化合物以若干形式与单质碘结合以提供稳定的制齐U。在一个实施方案中，不使用分子碘I2，而是使用与至少一种碘化物盐反应的试剂以在氧化-还原反应中将碘阴离子(Γ)转化为分子碘(I2)，从而允许经济地原位产生12。在氧化-还原反应中，使原油与氧化剂和带负电荷的碘接触,或者可使原油与还原剂加上带正电荷的碘接触。在一个实施方案中，通过 还原具有正氧化态的碘物质(带正电荷的碘)或氧化带负电荷的碘(碘化物Γ)来形成分子碘。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.16 US 12/883,971;2010.09.16 US 12/883,578;1.关于处理原油以降低其汞水平的方法，该方法包括: a)将原油中至少部分汞通过与分子碘源接触转化成在油-水乳状液中的水溶性碘化汞；以及 b)将含有可溶性碘化汞的水与原油分离以获得具有降低的汞浓度的经处理的原油。2.权利要求1的方法，其中通过使原油行经含有固体碘的床使原油与分子碘源接触。3.权利要求1的方法，其中通过将原油与含有碘的溶液在选自甲醇、石脑油、柴油、汽油、无汞原油和它们的混合物的溶剂中混合使原油与分子碘源接触。4.权利要求1的方法，其中在原油输送管线中进行所述接触，并且其中将分子碘源连续或间歇地给加到原油管线中。5.权利要求1的方法，其中在含有原油的容器中进行所述接触。6.权利要求1的方法，其中通过将含碘气体喷射到原油中使原油与分子碘源接触。7.权利要求6的方法，其中通过使固体碘源与气体料流接触形成含碘气体料流。8.权利要求1的方法，其中在带电荷的碘物质与取决于该碘物质的电荷而起还原剂或氧化剂作用的试剂之间的氧化-还原反应中原位产生分子碘源。9.权利要求1-8中任一项的方法，其中碘与原油中汞的摩尔比为1:1-30,000:1。10.权利要求1-8中任一项的方法，其中碘与原油中汞的摩尔比为2:1-10,000:1。11.一种用于处理原油以降低 其汞水平的方法，该方法包括: a)提供试剂和带电荷的鹏物质； b)将所述试剂和碘物质与含汞的原油混合，其中在所述带电荷的碘物质与试剂之间的氧化-还原反应中于原油中原位产生分子碘源以使至少部分汞转化为在油-水乳状液中的水溶性碘化汞；以及 c)将含有水溶性碘化汞的水与原油分离以获得具有降低的汞浓度的经处理的原油。12.权利要求11的方法，其中在从所述带电荷的碘物质与试剂混合起10分钟内原位产生至少50%的分子碘。13.权利要求11-12中任一项的方法，其中所述带电荷的碘物质带正电荷，并且所述试剂起还原剂作用。14.权利要求11-12中任一项的方法，其中所述带电荷的碘物质带负电荷，并且所述试剂起氧化剂作用。15.权利要求13的方法，其中所述带正电荷的碘物质选自高碘酸(Η5Ι06)、高碘酸钾(KIO4)、高碘酸钠(NaIO4)、碘酸(HIO3)、碘酸钾(KIO3)、碘酸氢钾(KHI2O6)、碘酸钠(NaIO3)、氧化碘(I2O5)、三氯化碘(ICl3)、一溴化碘(IBr)和一氯化碘(ICl)。16.权利要求13的方法，其中所述起还原剂作用的试剂选自硫脲、硫醇、硫代硫酸盐、抗坏血酸盐、咪唑和它们的混合物。17.权利要求14的方法、其中所述带负电荷的碘物质选自氢碘酸(HI)、碘化钠(NaI)、碘化钾(KI)、碘化铵(NH4I)、碘化铝(AlI3)、三碘化硼(BI3)、碘化钙(CaI2)、碘化镁(MgI2)、碘仿(CHI3)、四碘乙烯(C2I4)、碘乙醇、碘代乙酸酐((ICH2CO)2O)、碘癸烷(CH3(CH2)3I)和碘苯。18.一种用于处理原油以降低其汞水平的方法，该方法包括: a)向原油加入有效量的起氧化剂作用的试剂；b)以碘与重金属的摩尔比为至少2:1添加过量的带负电荷的碘物质以在所述带负电荷的碘物质与试剂之间的氧化-还原反应中于原油中原位产生分子碘，其中原位碘将汞转化为在水-油乳状液中的阳离子汞并且形成水溶性汞络合物；以及 c)从所述原油分离出将含有可溶性汞络合物的水与所述原油分离以获得具有降低的汞浓度的经处理的原油。19.权利要求14和18中任一项的方法，其中所述起氧化剂作用的试剂选自过氧化物、臭氧(O3)、NaOCl、碘酸盐、溴、过氧化物的碱金属盐、过氧化物的碱土金属盐、单过硫酸盐、过硼酸盐、过碳酸盐、高氯酸盐、高锰酸盐、过磷酸盐、过氧化物酶和它们的混合物。20.权利要求18的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·L·盖洛普，S·耶恩，
申请(专利权)人：雪佛龙美国公司，
类型：
国别省市：