[发明专利]用于从流体除去重金属的工艺、方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请按照35USC119要求提交日期均为2010年9月16日的美国专利申请序列No.12/883,578；12/883,971；和12/883,995的权益。本申请要求前述专利申请的优先权和来自其的权益，通过引用将其公开内容并入本文。

技术领域

本发明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。

背景技术

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(0)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，使用碘化物浸渍的粒状活性炭从水中除去汞。美国专利No.5,336,835公开了使用包含用反应物金属卤化物浸渍的活性炭的吸附剂从液体烃除去汞，其中卤根选自I、Br和Cl。美国专利No.5,202,301公开了用浸渍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No.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。

发明概述

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，本发明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、沥青等。术语“石油产品”还指衍生自煤的石油产品。

“重金属”是指金、银、汞、铂、钯、铱、铑、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一直到30,000ppb。

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1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。