[發(fā)明專利]用于處理從煤層氣操作回收的鹽水的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480014676.4
• 申請(qǐng)日: 2014-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN105121359B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·賈馬徹;T·里托夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 威立雅水處理技術(shù)公司
• 主分類號(hào): C02F1/52
• 分類號(hào): C02F1/52;C02F1/04;C02F1/00;C02F1/44
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 徐晶,呂彩霞

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及回收煤層氣和處理所得的具有二氧化硅的鹽水的方法。

背景

煤層氣，也被稱作煤床甲烷，為被吸附在煤床中的煤上的天然氣且為有價(jià)值的天然資源。為了提取煤層氣，被吸附的天然氣必須從煤釋放。為此，在煤層中鉆井，這降低該層的壓力且引起天然氣被釋放。天然氣隨后可以被收集。

通常，煤層氣與水一道被收集，其被稱作“鹽水”或“產(chǎn)出水(producedwater)”。在提取之后，鹽水可以在其他過程中利用或在釋放或重新使用之前，鹽水經(jīng)受各種處理過程，例如用于除去污染物的那些。因?yàn)閬碜悦簩託獾柠}水包含大量的懸浮和溶解的污染物，例如硬度物質(zhì)(hardness)和二氧化硅，不降低這些物類的濃度的話，則在處理裝備上可能將出現(xiàn)結(jié)垢或污垢。例如，在鹽水中發(fā)現(xiàn)的一種特別有害的結(jié)垢污染物為二氧化硅。除非二氧化硅通過預(yù)處理過程除去，否則二氧化硅將在用于鹽水處理的裝備(例如蒸發(fā)器)上形成破壞性的結(jié)垢。一些煤層氣鹽水還包含大量的溶解的堿性物質(zhì)(alkalinity)和氯化物。需要作為商品回收這些組分而不是使它們作為廢物被處理掉。為了回收有用的產(chǎn)物建議除去二氧化硅。

發(fā)明概述

本發(fā)明涉及處理在煤層氣操作中產(chǎn)生的鹽水的方法。將鹽水預(yù)處理且引導(dǎo)到混合反應(yīng)器。在混合反應(yīng)器中，將堿土試劑與鹽水混合。這引起堿土氫氧化物、鹽和二氧化硅的沉淀。將包含堿土氫氧化物、鹽和二氧化硅的鹽水引導(dǎo)到濃縮該鹽水并產(chǎn)生具有堿土鹽和二氧化硅沉淀物的濃縮物的蒸發(fā)器。

在一個(gè)實(shí)施方案中，將鹽水預(yù)熱且引導(dǎo)到混合反應(yīng)器，在此將堿土試劑與鹽水混合，導(dǎo)致堿土鹽和二氧化硅從鹽水共沉淀且其形成具有吸附于其上的二氧化硅的堿土晶體。將鹽水引導(dǎo)到濃縮鹽水的下游蒸發(fā)器，形成具有堿土鹽晶體和吸附的二氧化硅的濃縮物。而且，將來自混合反應(yīng)器的鹽水循環(huán)穿過加熱器，所述加熱器加熱鹽水且在該過程中，降低CO₂在鹽水中的濃度且從而提高鹽水的pH以為堿土沉淀物貢獻(xiàn)氫氧根(OH)。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明限定了從煤層氣井回收煤層氣-水混合物的方法。從也產(chǎn)生鹽水的該混合物分離煤層氣。從鹽水除去硬度物質(zhì)且之后將鹽水引導(dǎo)到膜分離單元。在膜分離單元中，鹽水被濃縮。在濃縮鹽水之后，將鹽水預(yù)熱且將預(yù)熱的鹽水引導(dǎo)到混合反應(yīng)器。在混合反應(yīng)器中，將堿土試劑例如氧化鎂或氯化鎂與鹽水混合，引起二氧化硅沉淀且形成晶體。之后，將具有沉淀的二氧化硅的鹽水引導(dǎo)到進(jìn)一步濃縮鹽水的下游蒸發(fā)器以產(chǎn)生具有沉淀二氧化硅晶體的濃縮物。

本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)從以下說明書和附圖的研究將變得顯然且明顯，說明書和附圖只是闡述本發(fā)明。

附圖簡(jiǎn)述

圖1為用于回收煤層氣和處理所得鹽水的過程的示意圖。

示例性實(shí)施方案描述

再看圖1，在其中顯示用于處理在煤層氣回收過程中產(chǎn)生的鹽水的方法。圖1中該過程籠統(tǒng)地用數(shù)字10表示。如將在后面討論，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，存在各種預(yù)處理過程，這些預(yù)處理過程發(fā)生在籠統(tǒng)地用數(shù)字10表示的虛線區(qū)域中描述的過程的上游。

來看鹽水處理步驟10，將具有二氧化硅且通常具有堿性物質(zhì)和氯化物的濃縮鹽水引導(dǎo)到混合反應(yīng)器12。在混合反應(yīng)器12中，將堿土試劑例如氧化鎂或氯化鎂與鹽水混合。這導(dǎo)致二氧化硅的沉淀。術(shù)語(yǔ)“二氧化硅”在文中用來籠統(tǒng)地指含二氧化硅的化合物，包括其上吸附二氧化硅的沉淀物。可以有各種形式的二氧化硅沉淀物。例如，混合氧化鎂或氯化鎂可以導(dǎo)致鎂二氧化硅復(fù)合物的沉淀。另外，混合氧化鎂或氯化鎂可以導(dǎo)致氫氧化鎂的沉淀，氫氧化鎂的沉淀可以吸附二氧化硅且有效驅(qū)使二氧化硅從溶液出來。無論如何，堿土試劑引起二氧化硅沉淀且由于在混合反應(yīng)器12中的混合行為，沉淀的二氧化硅會(huì)結(jié)晶且形成二氧化硅晶體。在使用氧化鎂的情況下，將鎂加入到混合反應(yīng)器12中以保持在混合反應(yīng)器內(nèi)的鎂對(duì)二氧化硅的大概約0.35∶1-4∶1的重量比率。可以使用其他的堿土試劑來沉淀包括二氧化硅的固體。例如，可以使用氧化鈣、氫氧化鈣和其他金屬氧化物例如氧化鋁或氧化鐵。可選地，在混合反應(yīng)器12中可以將其他試劑與鹽水混合。例如，可以加入苛性堿以提高鹽水的pH。

將混合反應(yīng)器12中的鹽水引導(dǎo)到蒸發(fā)器14。蒸發(fā)器14可以為多種類型。用于本過程中的合適的蒸發(fā)器的一個(gè)例子為降膜蒸發(fā)器。應(yīng)該注意的是，在一個(gè)實(shí)施方案中，在混合反應(yīng)器中的鹽水在轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)器14中之前不經(jīng)受固體分離過程。預(yù)期當(dāng)鹽水被轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)器14中時(shí)涉及堿土試劑的反應(yīng)將繼續(xù)。預(yù)期在一些實(shí)施方案中，當(dāng)鹽水在蒸發(fā)器14中時(shí)，二氧化硅將繼續(xù)沉淀。