專利名稱：從地熱蒸汽和冷凝物中除去硫化氫的方法
從地熱蒸汽和冷凝物中除去硫化氫的方法本申請要求2008年12月5日提交的美國臨時專利申請序號61/200，978的優先權。背景源于地核的地熱為“可再生”能源。地殼以下的巖漿加熱附近的巖石和水。由水和蒸汽組成的熱的地熱流出物經過斷層和裂縫到達地表形成間歇泉。北加州的間歇泉目前是地熱能源廠的來源。然而，大部分熱的地熱水停留在陷在地熱儲集層中的深層地下，若將其有效使用，則必須通過鉆的生產井帶至地表。地熱發電廠為熱電廠，其中使用地熱源作為其產生電力的主要來源。地熱流出物為經地熱加熱的流出物，其用于給地熱發電廠提供動力。存在基本上三種地熱發電廠，它們利用地熱儲集層中的熱水/蒸汽作為地熱流出物。“干”蒸汽儲集層產生蒸汽，但極少的水。 這種蒸汽直接以管輸送至“干”蒸汽發電廠從而為使渦輪發電機旋轉提供力。在“閃蒸”發電廠中使用地熱儲集層，該層主要產生300-200° F溫度的熱水。該高溫水被帶至地表并擺脫了儲集層的壓力；在分離器中閃蒸為蒸汽。蒸汽驅動渦輪機。在第三種廠，即所謂的“雙循環”發電廠中，250-360° F的地熱水經過熱交換器， 在其中熱量傳遞至相較于水在更低溫度下沸騰的第二(雙循環)液體。當加熱時，該雙循環液體閃蒸為蒸氣，所述蒸氣膨脹并使渦輪葉片旋轉。在所有這些類型的廠中，含水或蒸汽的地熱流出物可包含不同量的硫化氫(H2S)， 如果不對硫化氫進行適當處理，則會引起環境、健康和安全問題。在“干”和“閃蒸”廠中， 來自發電廠渦輪機的排出物通常經過冷凝器，由此產生包含不同量硫化氫( 的不可冷凝氣流和冷凝物流。在雙循環廠中，“冷的”地熱流體被重新注入開采層。該流體包含硫化氫，并且在重新注入前可能要進行處理。從地熱流出物中除去硫化氫的通常方式為注入氧化劑如過氧化物或次氯酸鹽；使用胺除去系統；吸收至水中；或者注入三嗪類產品。氧化劑為腐蝕性的，并可能導致形成可能引起操作問題的固體。胺系統是有效的，但是需要大的資金投入。硫化氫吸收至水流中產生毒性水，該毒性水隨后有可能向大氣中釋放硫化氫。如果將三嗪直接注入水性體系是無效的，并且如果對未冷凝蒸汽使用，則需要大量化學品才有效或需要大的資金投入。附圖簡述
圖1說明了本發明將丙烯醛注入冷卻水以與冷凝物中的H2S反應的方法的流程圖。
具體實施例方式所述方法涉及使用丙烯醛從地熱蒸汽中除去或清除硫化氫。丙烯醛(2-丙烯醛或 C3H4O)為不飽和醛。丙烯醛在工業上最經常通過丙烯的氧化進行制備，但是當甘油加熱至 280°C時也形成丙烯醛。丙烯醛用于制備聚酯樹脂、聚氨酯、丙二醇、丙烯酸、丙烯腈和甘油。 其還用作殺蟲劑以控制藻類、雜草、細菌和軟體動物。
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丙烯醛已經在自油氣生產操作所產生的流體的處理中通過直接注入大量液相而用作硫化氫清除劑。然而，這些方法不適合用于地熱蒸汽情況，或者需要加入成本過高量的丙烯醛以有效地減少地熱蒸汽情況中的硫化氫水平。如本發明中所述的，處理地熱蒸汽以除去硫化氫呈現出另外的且不同的要求。這些要求包括在水溶液中以這樣的方式使用丙烯醛，使得丙烯醛與氣相中的硫化氫氣體接觸以使得反應能夠在蒸汽冷凝器系統中可利用的非常有限的時間范圍內發生。所述方法是用于處理地熱流和冷凝物從而滿足地熱發電廠所要求的排放標準的一個有效、經濟的方法。本發明涉及從由地熱電力發電設施所產生的蒸汽中除去硫化氫。通常，離開地熱發電廠渦輪機的蒸汽經過多個串聯的冷凝容器。在冷凝器的一個變體中，通過將冷凝水注入蒸汽中來冷凝蒸汽，其中不可冷凝的氣體被排放至串聯的最后一個冷凝器下游的排氣管。當在低壓、接近真空或真空下操作冷凝器時(通常就是這樣)，包括硫化氫在內的很多氣體不能徹底地分配至水相中。在一些情況下，這導致氣相中40，OOOppm濃度的H2S和水相中僅Ippm濃度的H2S。由于該現象，在這種冷凝器系統的本體水中的典型水相反應不是從地熱發電廠的地熱流出物中除去的有效方式。以本文中所述的方式使用丙烯醛從地熱蒸汽和冷凝物中除去硫化氫需要很少成本。反應動力學是令人滿意的。反應產物穩定，且在過程的后續點不再產生硫化氫。所述方法的反應產物為水溶性的，不會導致固體形成而在注入點的下游引起處理問題或操作問題。所述方法的基本化學反應如下(反應1為主要反應)反應1步驟權利要求
1.一種在冷凝器中從地熱蒸汽中除去硫化氫的方法，其包括如下步驟將有效量的丙烯醛注入噴射至所述冷凝器的冷卻水中，以在所述冷凝器中提供在水相包含所述丙烯醛的細小水滴幕；使得在水相包含所述丙烯醛的所述細小水滴與在所述地熱蒸汽中的氣相硫化氫在所述冷凝器中反應，以產生4-羥基-四氫-2H-噻喃-3-甲醛和β，β ‘-硫代二丙醛副產物；以及處理在非揮發性水相中的所述副產物。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述有效量的丙烯醛為丙烯醛硫化氫的摩爾比為 2 1。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述冷凝器在真空下。
4.根據權利要求1所述的方法，其中在所述水相中的所述丙烯醛與所述氣相中的所述硫化氫的所述反應在約250° F的溫度下進行。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述有效量的丙烯醛在約0.Ippm至約20ppm/硫化氫(重量/重量)的范圍內。
全文摘要
在冷凝器中于真空下從地熱蒸汽中清除硫化氫的方法。可將細小霧化丙烯醛-水滴幕以丙烯醛與H2S為約2∶1摩爾比的量噴射至地熱蒸汽冷凝器中，所述H2S基于從渦輪機引入的蒸汽中的硫化氫計。硫化物的范圍為約0.1ppm至500ppm。使得丙烯醛能夠與氣相H2S反應形成非揮發性醛副產物，所述非揮發性醛副產物分配在水相中，返回至冷卻塔，并最終通過正常冷卻塔放空而除去。
文檔編號C02F1/58GK102238993SQ200980148482
公開日2011年11月9日 申請日期2009年12月7日 優先權日2008年12月5日
發明者D·K·杜爾哈姆, M·L·哈里斯 申請人:多化學集團有限責任公司