從流體中去除汞的工藝、方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)交叉引用
[0002] 根據(jù)35 USC 119,本申請(qǐng)要求申請(qǐng)日為2012年5月16日的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào) 61/648061的利益。本申請(qǐng)要求對(duì)前面提到的優(yōu)先權(quán)和來(lái)自其的利益，通過(guò)引用將其公開(kāi)內(nèi) 容并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明通常涉及從烴流體（例如原油）中除去汞的工藝、方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004] 汞可以以痕量存在于所有類型的烴料流（例如原油）中。所述量根據(jù)來(lái)源可從低 于分析檢測(cè)極限至幾千ppbw(按重量計(jì)算的ppb)變化。
[0005] 已經(jīng)公開(kāi)了從液態(tài)烴進(jìn)料中去除汞（特別是揮發(fā)性汞）的方法。已經(jīng)報(bào)道了在原 油中的汞主要以揮發(fā)性物種的形式存在，例如，90%的Hg tl和只有10%的DMHg。見(jiàn)Wilhelm 等人，Energy&Fuels, 2006,20,180-186(見(jiàn) 184 頁(yè)的表 5)http://pubs, acs. org/doi/ pdf/10. 1021/ef0501391〇 相比之下，Tao 等人，J. Anal. At. Spectrom.，1998, 13, 1085-109 3http: "pubs, rsc. org/en/content/articlepdf/1998/ ia/a803369b在表 8 中不出在凝析 油和天然氣液體中二烷基汞物種超出單質(zhì)汞比例。
[0006] 美國(guó)專利號(hào)4915818公開(kāi)了從液體烴（天然氣凝析油）中去除汞的方法，其通過(guò) 與堿金屬硫化物鹽的稀水溶液接觸來(lái)使所述硫組分與所述汞反應(yīng)，其中所述汞硫復(fù)合物沉 淀并沉降用于作為固體廢物的后續(xù)回收。美國(guó)專利號(hào)6268543公開(kāi)了用硫化合物去除單質(zhì) 汞的方法，其中汞作為固體去除。美國(guó)專利號(hào)6350372公開(kāi)了從烴進(jìn)料中經(jīng)由將烴進(jìn)料與 油溶性或油混溶性硫化合物接觸的汞去除。美國(guó)專利號(hào)4474896公開(kāi)了使用基于多硫化物 的吸附劑以從氣態(tài)和液態(tài)烴料流中去除單質(zhì)汞（Hg°)。
[0007] 也有一些市售可得的用于從烴料流中除去（揮發(fā)性）單質(zhì)汞Hg°的工藝和產(chǎn)品， 包括但不限于ICI Synetix的Merespec?固定床吸收劑、UOP的HgSIV ?再生除汞吸收劑和 莊信萬(wàn)豐的Puraspec?和Puracare ?用于從石腦油和/或氣態(tài)烴料流中除去汞的粒狀吸收 劑。對(duì)于具有低水平的汞且主要具有非揮發(fā)性汞的原油和凝析油，吸附技術(shù)效果不好。
[0008] 石油和天然氣的生產(chǎn)通常伴隨著水的產(chǎn)生。在某些情況下，該產(chǎn)出水被回注到地 下處理，以保持在所述儲(chǔ)層中的壓力，或者以實(shí)現(xiàn)其他的有利效果。所述產(chǎn)出水可由地層水 (天然存在于所述儲(chǔ)層中的水），或之前注入到所述地層中的水組成。隨著開(kāi)采的儲(chǔ)層的成 熟，產(chǎn)出水的量增加。在開(kāi)采和生產(chǎn)操作中，產(chǎn)出水是最大的單流體料流。
[0009] 需要從液態(tài)烴物流中除去非揮發(fā)性汞的方法，且特別是其中產(chǎn)出水可被使用/再 循環(huán)的方法。
[0010] 發(fā)明概述
[0011] 在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種處理原油以降低其汞濃度的改進(jìn)的方法。所述方法 包括以下步驟：從地面經(jīng)由井提取伴有天然氣和產(chǎn)出水的原油；將溶解的天然氣和至少一 部分的所述產(chǎn)出水與所述原油分離；向所述原油中混入至少一部分的所分離的產(chǎn)出水和選 自由水溶性單原子硫化合物組成的組的含有單硫原子的水溶性試劑，形成混合物，所述水 溶性單原子硫化合物選自由硫氫化鈉、硫氫化鉀、硫氫化銨、硫化鈉、硫化鉀、硫化鈣、硫化 鎂和硫化銨以及它們的組合組成的組；將至少一部分所述汞作為可溶性化合物萃取到水 中，形成富含汞的廢水，將所述廢水與所述原油分離得到具有降低的汞濃度的處理過(guò)的原 油，且經(jīng)由回注到地下儲(chǔ)層中處理所述富含汞的廢水。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述水料流基本 上由產(chǎn)出水組成。在另一個(gè)實(shí)施方案中，將所述廢水注入到天然氣儲(chǔ)層或石油儲(chǔ)層中。在 仍另一個(gè)實(shí)施方案中，在注入到天然氣儲(chǔ)層或石油儲(chǔ)層中之前，任選地處理所述廢水。
[0012] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，在具有降低的汞濃度的所述處理過(guò)的原油與所述富含汞的 廢水分離后，將至少一部分所述富含汞的廢水再循環(huán)且與所分離的產(chǎn)出水和待與所述含汞 原油接觸的水溶性試劑混合。以這種方式，將仍含有未反應(yīng)的水溶性含硫試劑的所述富含 汞的廢水再循環(huán)以降低完成從所述原油中除汞所需要的含硫試劑的總量。至少一部分所述 富含汞的廢水經(jīng)由回注到地下儲(chǔ)層中被處理。
[0013] 附圖簡(jiǎn)述
[0014] 圖1是汞去除裝置（MRU)和從原油中去除汞的工藝的實(shí)施方案的框圖，其中將所 述含有可溶性汞復(fù)合物的廢水再循環(huán)用作處理溶液或注入到儲(chǔ)層中。
[0015] 圖2是所述MRU的另一個(gè)實(shí)施方案的框圖。
[0016] 圖3是汞去除的工藝的仍另一個(gè)實(shí)施方案的框圖，其中所述去除在從生產(chǎn)井到加 工設(shè)備的管道中原位進(jìn)行。
[0017] 圖4是汞去除的工藝的仍另一個(gè)實(shí)施方案的框圖，包括從汽提氣體中處理/去除 汞的設(shè)備。
[0018] 發(fā)明詳述
[0019] 下面的術(shù)語(yǔ)將被用在整個(gè)說(shuō)明書中且將具有以下含義，除非另有說(shuō)明。
[0020] "烴"指的是烴料流，例如原油和/或天然氣。
[0021] "產(chǎn)出流體"指的是烴氣體和/或原油。產(chǎn)出流體可以與烴互換使用。
[0022] "原油"指的是烴材料，包括通常為液體形式的原油和凝析油。在一些溫度和/或 壓力的地層條件下，所述原油可以呈固相。在某些條件下，所述原油可以呈緩慢流動(dòng)的非常 粘稠的液態(tài)相，如果流動(dòng)的話。原油（crude)、原油（crude oil)、原油（crudes)和原油混 合物可互換使用且每一個(gè)都旨在包括單一原油和原油混合物。
[0023] "生產(chǎn)井"是產(chǎn)出流體通過(guò)其被從含油的地質(zhì)地層輸送到地表的井，無(wú)論所述地表 是水面還是陸地。隨著來(lái)自地層的所述原油到達(dá)地面，提供地面設(shè)備用于處理和加工它。
[0024] "平臺(tái)上部生產(chǎn)設(shè)施"指的是在海上石油平臺(tái)或平臺(tái)連接組上的地面硬件，例如石 油生產(chǎn)工廠和鉆探設(shè)備。
[0025] "注入井"是通過(guò)其將至少一種處理劑從所述地面設(shè)備通入所述地質(zhì)地層中的井。 在一個(gè)實(shí)施方案中，井可替代性地以生產(chǎn)和注入模式使用。一段時(shí)間，所述井可替代性地用 于將材料注入到所述地層中。然后調(diào)整在所述井中的操作條件以允許原油從其被回收到地 面設(shè)備的位置流入所述井中。
[0026] "烴材料"指的是含有氫和碳和任選的硫、氮、氧和其他元素的純化合物或化合物 的混合物。例子包括原油、合成原油、石油產(chǎn)品，例如汽油、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、柴油機(jī)燃料、 潤(rùn)滑基礎(chǔ)油、溶劑和醇類（例如甲醇和乙醇）。
[0027] "重金屬"指的是金、銀、汞、鋨、釕、鈾、鎘、錫、鉛和砷。在一個(gè)實(shí)施方案中，"重金 屬"指的是汞。
[0028] "痕量"指的是在所述原油中的重金屬的量。所述量根據(jù)原油來(lái)源和重金屬的類型 而變化，例如，范圍為幾個(gè)ppb至高達(dá)60, OOOppb的采和砷。
[0029] "高汞原油"指的是具有50ppbw或更多的汞的原油，例如，IOOppbw或更多的汞的； 或250ppbw或更多的采。
[0030] "硫化汞"可以與HgS互換使用，指的是硫化亞汞、硫化汞或它們的混合物。通常， 硫化汞以具有每摩爾汞離子1摩爾二價(jià)硫離子的化學(xué)計(jì)量當(dāng)量的硫化汞的形式存在。
[0031] 在一個(gè)實(shí)施方案中，"揮發(fā)性汞百分比"通過(guò)用300ml/min的氮?dú)猓∟2)汽提15ml 的原油