[发明专利]卤水开采工艺

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2013年10月18日提交的美国临时申请第61/893,040号的权益。

技术领域

本发明涉及一种并入正向渗透的卤水开采工艺。

背景技术

对于较大的生产商而言，自己生产原料可能是比从供应商购买原料的更经济的选择。例如，含氯化学品的生产商在其产品的生产中使用大量的氯。自身生产这种原料不仅可以节省成本，而且还可以最大程度地减少或消除可能由运输这类材料所产生的问题。

氯通常可以通过在水中包含大量氯的溶液例如氯化钠水溶液的电解而产生。在一些情况下，想要自己生产氯的制造商可以购买氯化钠，用其产生溶液，然后使产生的溶液经受电解以产生氯。与购买一种原料来生产另一种原料相反，许多生产商，特别是那些具有很大氯需求的生产商可能利用卤水开采从通常可以位于地表下方数百至数千英尺的盐矿床来产生盐溶液或卤水。

然而，卤水开采不是没有它自己的成本和挑战。对于生产商而言，为了使效率最大化，用于生产下游产物的工厂的位置理想是不仅紧邻待开采的矿床，而且紧邻能够提供大量所需的水的水源例如井、河流、湖泊或海洋等。即使位置是这样的，在水短缺或干旱的时候，可利用的水量仍可能达不到维持卤水矿的操作所需的水量。

即使可以从天然水源获得所需的水量，这样的水不总是没有对卤水开采或下游工艺设备和/或产量有害的污染物。因此，可能需要纯化步骤以最大程度地减少可能会由使用非纯化水所产生的损害。即使如此，所需的纯度可能难以在来自天然资源的水中获得。对设备的损害还可以随着来自产出液的盐结晶的沉淀而发生。必须小心地平衡从矿井提取最大量的盐的期望，且同时避免清洗由于这样的沉淀而已经结垢或堵塞的设备的成本。

最后，卤水开采还需要将一个或多个钻孔钻至盐矿床。钻取每个钻孔可能耗费数千万美元，并且能够施加注射注入流体和抽出饱和溶液所需要的压力的泵并不便宜。因此，虽然增加钻孔的数量和/或增加钻孔直径可以增加提供至矿井的水量和从矿井抽出的卤水量，但是钻孔的数量和其直径以及使水和溶液移动至其内外所需的设备可以理想地保持最小值。

因此，存在对其中效率被最大化且不损坏开采设备或下游工艺设备的卤水开采工艺的需求。如果这样的工艺允许使用替代的水源和/或降低对天然资源的依赖性，那么它们将为本领域提供额外的优点。

发明内容

本发明提供这种工艺。更具体地说，本发明的卤水开采工艺并入了正向渗透步骤。受关注的盐或一种或多种污染物的浓度在如此处理的工艺流中可以降低，因此使得该物流更适用于引入或再引入矿井中或用于下游工艺。在卤水开采工艺中使用正向渗透相比于其它纯化技术是有利的，因为其在设施成本方面可以比例如反渗透需要更少的支出。而且，一些纯化技术包括反渗透可能需要应用高压，这继而需要使用昂贵的泵和其它设备来应用和调节它。在一些实施方案中，还可以通过在工艺中再利用通过正向渗透处理的工艺流而降低对天然资源的依赖性。

在本发明的一个方面，提供了一种卤水开采工艺。所述工艺包括将至少一种卤水开采工艺流的至少一部分提供给至少一个正向渗透单元。将要提供至正向渗透单元的工艺流可以是例如用过的阳极电解液，其为可以从膜电解工艺槽或隔膜电解槽排出的耗尽一些盐(例如氯化钠)的卤水流或需要在提供至正向渗透单元前进行一些处理(例如去除可能导致在工艺设备内结垢的有机物或化合物)的卤水流。这种额外的处理可以包括例如反渗透、电化学反应、离子交换、稀释、过滤或其任何组合。无论产物流的具体组成如何，且无论是否经受过任何处理，它都可以被用作原料流、汲取流或其组合，或者原料流和/或汲取流可以包括淡水、咸水、来自相同工艺或一种或多种不同工艺的一种或多种水性工艺流或其组合。可以将这样处理过的工艺流再引入卤水矿中、提供至下游工艺例如氯碱工艺、再引入所述至少一个正向渗透单元或这些的组合。

可以将卤水开采工艺流馈送至多个正向渗透单元，并且在这样的实施方案中，可以以串联或并联方式或其组合的方式馈送至所述单元。此外，在其中将原料溶液和汲取溶液串联提供至多个正向渗透单元的实施方案中，原料溶液和汲取溶液相对于彼此以及在所述单元之间的流动被配置成对流。

正向渗透单元中的至少一个理想地包含多于一个正向渗透膜。实际上，可以调整每个单元内的膜数量以调节原料和/或汲取溶液流向所述单元的流量。在其它实施方案中，可以通过排除任何量的原料或汲取液(视情况而定)来调节流向所述单元/膜的流量。