從流體中除去重金屬的工藝、方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 按照35USC119,本申請要求提交日期為2013年3月14日的美國專利申請 13/826213號的權(quán)益。本申請要求前述專利申請的優(yōu)先權(quán)和來自其的權(quán)益，其公開內(nèi)容通過 引用并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明通常涉及從液烴中除去例如汞的重金屬的工藝、方法和系統(tǒng)。
[0004]背景
[0005] 例如汞的重金屬可以痕量存在于例如原油的所有類型的烴流中。根據(jù)來源，該量 可為低于分析檢測極限到數(shù)千ppbw(十億分率重量）。需要從原油中除去痕量的這些金屬。
[0006] 已經(jīng)公開了除去在液烴進料中的例如汞的痕量金屬污染物的各種方法。
[0007] 美國專利號6537443和6685824公開了除去汞的工藝，其中將液烴進料與含硫化 合物混合，并在預(yù)涂壓濾器中除去含汞的微粒。過濾工藝是緊湊和簡潔的，但其可引起烴 損失并以油性固體形式的廢料。在美國專利公告號US20120067785A1、US20120067784A1、 US20120125816A1中，采用反應(yīng)性提取方法，其中使液烴進料流分別與包括但不限于碘源、 四（羥甲基）硫酸磷鑰/四（羥甲基）氯化磷鑰和氧化劑的添加劑接觸，其中將汞從原油 中提取到水相中以便隨后去除。
[0008] 需要從液烴料流中除去汞的改進的方法和系統(tǒng)，特定是使油回收最大化并使用與 現(xiàn)有技術(shù)方法相比更少量的化學(xué)試劑的緊湊系統(tǒng)。
[0009] 概述
[0010] -方面，提供降低原油原料中的痕量元素汞的方法。所述方法包括以下步驟：將具 有一定汞濃度的所述原油原料作為進料通到具有過濾元件的過濾裝置中，以產(chǎn)生具有降低 濃度的汞的濾過的原油和含有具有在所述原油進料中的汞濃度的至少10倍的濃縮汞水平 的原油的拋棄（reject)物流；向所述拋棄物流中混入有效量的提取劑以除去所述萊的至 少一部分，使處理過的原油具有降低濃度的汞。
[0011] 在一個實施方案中，所述過濾裝置為死端過濾器，且將所述裝置反向沖洗以產(chǎn)生 所述拋棄物流。在另一實施方案中，所述裝置為交叉流過濾，其產(chǎn)生包含所述濾過的原油的 滲透物流和包含具有在所述原油原料中的汞濃度的至少20倍的汞濃度的滲余物流的拋棄 物流。
[0012] 另一方面，公開除去在液烴中的痕量汞的方法。所述工藝包括：使所述原油進料流 過具有過濾元件的過濾裝置以在所述過濾介質(zhì)上保留至少50%的汞并產(chǎn)生具有降低濃度 的汞的濾過的原油；用所述濾過的原油的一部分反向沖洗所述過濾裝置以產(chǎn)生含有具有在 所述濾過的原油中的汞濃度的至少20倍的濃縮汞水平的原油的拋棄物流；向所述拋棄物 流中混入有效量的選自由四（羥甲基）硫酸磷鑰；四（羥甲基）氯化磷鑰；氧化劑；具有至 少一個與汞有反應(yīng)性的硫原子的有機或無機含硫化合物；及其組合組成的組的提取劑，以 將一部分汞提取到水相中；和從所述原油中分離含有汞的所述水相以使處理過的原油具有 降低濃度的汞。
[0013] 在一個實施方案中，所述過濾裝置為交叉流過濾裝置。在另一實施方案中，所述過 濾裝置為具有用例如包括但不限于珠光體、硅藻土、纖維素纖維及其組合的材料的助濾材 料預(yù)涂覆的過濾元件的死端過濾裝置。
[0014] 另一方面，公開了除去在液烴中的痕量汞的方法。所述工藝包括以下步驟：使所述 原油進料流過死端過濾裝置以在所述過濾介質(zhì)上保留至少50%的汞并產(chǎn)生具有降低濃度 的汞的濾過的原油；用所述濾過的原油的一部分或其它溶劑反向沖洗所述過濾裝置以產(chǎn)生 具有在所述濾過的原油中的汞濃度的至少20倍的濃縮汞水平的拋棄物流；向所述拋棄物 流中混入有效量的還原劑以將一部分汞轉(zhuǎn)化成揮發(fā)形式的汞；和通過汽提、滌氣、吸附及其 組合中的至少一種除去所述揮發(fā)性汞的一部分以獲得具有降低濃度的汞的處理過的原油。
[0015] 附圖
[0016] 圖1為從油性固體中除去汞的系統(tǒng)和工藝的實施方案的方塊圖。
[0017] 發(fā)明詳述
[0018] 除非另有陳述，否則以下術(shù)語將貫穿本說明書使用并將具有以下含義。
[0019] "原油"是指原油和凝析油兩者。原油（Crude)、原油（crudeoil)、原油（crudes) 和液烴可互換使用且各自旨在包括單一原油和原油共混物兩者。
[0020] "痕量"是指在原油中汞的量，其根據(jù)來源而變，例如從幾ppb到高達30,OOOppb變 化。
[0021] "死端過濾"（常規(guī)或正常過濾）是指如下過濾系統(tǒng)，其中漿料的基本上全部液體 部分，而不是僅一部分，被迫經(jīng)過過濾元件，而大部分或所有的固體作為濾餅保留在過濾元 件上。
[0022] "交叉流（cross-flow) "過濾（或橫流過濾（crossflowfiltration)或切向流過 濾（TFF))是指其中進料流沿過濾元件（膜）的表面平行或成切線流動且濾液流經(jīng)過濾元 件且通常在含固體物流中的僅一部分液體穿過過濾元件的過濾技術(shù)。在交叉流過濾中，小 于過濾元件孔徑的固體材料作為滲透物或濾液穿過（橫穿）該元件，而其它的所有物質(zhì)作 為保留物或濃縮物保留在元件的進料側(cè)上。
[0023] "透濾"（DF)是指其中將例如溶劑的緩沖材料加到進料流中的交叉流過濾工藝和 /或濾液從工藝中被不斷地除去的過濾工藝。
[0024] "動力學(xué)過濾"為交叉流過濾的擴展，其中過濾介質(zhì)通過使用過濾膜相對于進料漿 液的旋轉(zhuǎn)、振蕩或振動運動以破壞鄰近于過濾介質(zhì)的餅層的形成而保持基本沒有堵塞或結(jié) 垢。這些結(jié)果通過將正過濾的材料相對于過濾介質(zhì)充分快速地移動以在顆粒上生成高剪切 速率以及高提升力來實現(xiàn)。
[0025] 本文使用的術(shù)語交叉流過濾（或過濾）包括滲濾和動力學(xué)過濾技術(shù)/設(shè)備。
[0026] 原油可含有少量的汞，該汞可作為元素汞Hg°、離子汞、無機汞化合物和/或有機汞 化合物存在。實例包括但不限于：鹵化汞（例如，HgXY，X和Y可為鹵化物、氧、或鹵素-氧 化物）、鹵化亞汞（例如，Hg2XY，X和Y可為鹵化物、氧或鹵素-氧化物）、氧化汞（例如， HgO)、硫化萊（例如，HgS、間辰砂和/或辰砂）、硫酸萊（HgS04)、硫酸亞萊（Hg2S04)、硒化萊 (例如HgSe2、HgSes、HgSe)、氫氧化汞和有機汞化合物（例如，烷基汞化合物）及其混合物。
[0027] 本發(fā)明涉及在包括過濾步驟和反應(yīng)性提取步驟的汞去除工藝中除去在原油中的 痕量汞，使得需要比在現(xiàn)有技術(shù)中少的化學(xué)試劑的緊湊系統(tǒng)成為可能
[0028] 討濾工藝步驟：在一個實施方案中，將液烴首先在討濾工藝步驟中處理，其中除去 一部分汞微粒汞和含有所吸附的汞的固體。
[0029] 在一個實施方案中，該系統(tǒng)包括選自由砂濾器；多介質(zhì)過濾器；筒式過濾器；袋濾 器，其采用以本領(lǐng)域已知的形式采用的過濾元件（膜），例如濾筒、篩、袋；折疊過濾器；螺卷 式過濾器等組成的組的死端過濾裝置。隨著原油在例如5-50psig的壓降下被迫穿過過濾 元件，固體以及含汞微粒沉積在一個或多個過濾元件上，產(chǎn)生具有降低濃度的汞的原油。
[0030] 在一個實施方案中，該過濾元件為沒有預(yù)涂層、具有0.5-5微米的孔徑的不銹鋼 燒結(jié)金屬過濾器。在另一實施方案中，該過濾元件用例如珠光體、娃藻土（diatomite)(娃 藻土（diatomaceousearth)或"DE"）、纖維素纖維或其組合的本領(lǐng)域已知的助濾材料預(yù)涂 覆。該助濾材料在一個實施方案中具有0. 1-100ym的中值粒度和至少1mm的厚度；在第二 實施方案中，具有1-50ym的中值粒度；且在第三實施方案中，具有3-20ym的中值粒度。 在一個實施方案中，該助濾層具有2-10mm的厚度。在又一實施方案中，該助濾層具有小于 1"(2. 54cm)的厚度。該助濾材料在一個實施方案中具有1-50ym的中值粒度；且在第二實 施方案中，具有3-20ym的中值粒度。
[0031] 在另一實施方案中，該過濾系統(tǒng)包括交叉流過濾裝置。在一個實施方案中，該交 叉流裝置為動力學(xué)過濾類型。在第二實施方案中，該交叉流過濾裝置為振動剪切增強加工 (VSEP)過濾類型，其來自Emeryville，CA的NewLogicResearch，Inc.，和來自其它生產(chǎn)商 的類似裝置