[發明專利]從地熱蒸汽和冷凝物中除去硫化氫的方法

在審

• 申請號: 201310280480.7
• 申請日: 2009-12-07
• 公開（公告）號: CN103706230A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: M·L·哈里斯;D·K·杜爾哈姆
• 申請（專利權）人: 多化學集團有限責任公司
• 主分類號: B01D53/52
• 分類號: B01D53/52
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 張福根;吳小瑛

本申請是2009年12月7日提交的題為“從地熱蒸汽和冷凝物中除去硫化氫的方法”的中國專利申請200980148482.2（PCT/US2009/006402）的分案申請。

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（H₂S）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℃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。

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H₂S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40,000ppm濃度的H₂S和水相中僅1ppm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H₂S的有效方式。