一種分離汙水中硫化氫的方法
2023-09-20 04:34:20 2
一種分離汙水中硫化氫的方法
【專利摘要】本發明一種分離汙水中硫化氫的方法，本發明涉及環境工程、化學工程領域，具體涉及一種利用乳狀液膜分離出油氣田汙水中硫化氫的方法。本發明一種分離汙水中硫化氫的方法，包括乳狀液的製備、汙水脫硫、乳狀液與汙水的分離三個步驟。本發明實現了處理工藝設備簡單，僅需要攪拌機與分離機；硫化氫分離速度快、耗時時間短，每次分離過程僅需半小時；分離過程可實現「逆濃度梯度」進行，使得分離效率更高；分離工藝能實現材料的重複利用，可以有效節約處理成本。
【專利說明】—種分離汙水中硫化氫的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及環境工程、化學工程領域，具體涉及一種利用乳狀液膜分離出油氣田汙水中硫化氫的方法。
【背景技術】
[0002]油氣田汙水是在油氣開採出地面，油/氣/水三相分離後形成的；包含水、油、懸浮固體、無機鹽和有機物等，具有較強的腐蝕性和結垢性；直接排放將造成環境汙染，回注地層又會產生堵塞，因此必須經過處理才能有效利用；在諸多成分中，H2S對設備及水質的影響尤為顯著，接觸金屬後形成原電池化學腐蝕，並能使汙水中某些成分碘化和酯化形成磺酸、酸性硫酸酯等物質，而這些物質具有很強的腐蝕性；隨著國家環保法規的日趨嚴格，對油氣田工業汙水排放的標準也日漸提高，對新投產的油氣田汙水企業的排放標準為小於1.0 mg.Ι^，對老的油氣田企業允許的排放要求為小於5.0 mg.Ι^，這就顯示出處理H2S汙水的必要性。
[0003]目前常見的脫硫方法有:強氧化劑氧化、提高pH值、加入聚鐵淨水劑、溼法洗滌、生物方法、吸附、催化氧化、以及纖維膜吸收等；在處理過程中需要在整體汙水中添加大量化學藥劑來實現，或者處理工藝設備體積龐大、價格昂貴且步驟多，處理每批次約耗時2小時。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種處理工藝簡單、分離速度快、耗時時間短的分離汙水中硫化氫的方法。
[0005]本發明一種分離汙水中硫化氫的方法，採用如下步驟:
(O乳狀液的製備:包括以下原材料:膜相，鹼性水溶液，乳化劑，二乙醇胺；取膜相50ml備用，乳化劑質量佔膜相重量的2~5%，且鹼性水溶液與膜相的體積比為1:0.5~1，二乙醇胺lg，將乳化劑和二乙醇胺攪拌溶解在膜相中，然後注入鹼性水溶液並進行乳化攪拌，直至形成白色乳狀液停止；
(2)汙水脫硫:將上述製備的乳狀液與汙水按照1:5~10的體積比混合併進行攪拌，直至使乳狀液分散至汙水和乳狀液形成均相時停止，實現汙水脫硫；
(3)乳狀液與汙水的分離:停止攪拌後靜止，直至乳狀液和汙水分層，乳狀液浮於上層，排出上層乳狀液，實現乳狀液與汙水的分離。
[0006]優選地， 對步驟(3)排出的乳狀液進行第一次離心破乳；破乳後膜相及部分未破乳的乳狀液浮於鹼性水溶液上層；其中膜相呈現淡黃色，而未破乳的乳狀液呈現白色且中間夾雜無色水珠，分別分離出膜相及未破乳的乳狀液，將未破乳的乳狀液冷凍，使其結冰後再進行第二次離心破乳。
[0007]優選地，步驟(1)中乳化劑為親水型乳化劑，例如:T153、Τ154、Τ155、Span 80、L113A、L113B、L113C、LMS-2，其HLB值均在3~5之間，製成的乳狀液為油包水型乳狀液。[0008]優選地，膜相為煤油、正庚烷或液體石蠟。
[0009]優選地，鹼性水溶液為NaOH，其質量濃度比為1~10%。
[0010]或者優選地，步驟(1)中攪拌溶解的速率為1000 r/min，乳化攪拌的速率為3000-5000 r/min。
[0011]或者優選地，步驟(2)汙水脫硫的攪拌速率為100~500r/min。
[0012] 或者優選地，所述破乳時離心速度為2000~5000r/min，第一次離心破乳時間20min ;第二次離心破乳時間5min。
[0013]或者優選地，第一次離心分離後未破乳的乳狀液的冷凍溫度為_15°C，時間15min。
[0014]本發明的優點在於:
1、本發明實現了處理工藝設備簡單，僅需要攪拌機與分離機；
2、硫化氫分離速度快、耗時時間短，每次分離過程僅需半小時；分離過程可實現「逆濃度梯度」進行，使得分離效率更高；
3、分離工藝能實現材料的重複利用，可以有效節約處理成本。
具體實施例
[0015]實施例1
1、乳狀液的製備:50mL煤油，I克乳化劑T153，lg 二乙醇胺；將乳化劑和二乙醇胺以1000 r/min的攪拌速率溶解在膜相中；然後注入質量比2%的NaOH水溶液50mL，利用高速攪拌機在5000r/min的轉速下進行乳化攪拌IOmin,形成白色乳狀液；
2、汙水脫硫:將上述製備的乳狀液100mL與汙水按照1:5的體積比混合，以300r/min的速率攪拌進行脫硫，攪拌時間lOmin，使乳狀液分散至汙水和乳狀液形成均相，實現汙水脫硫；結果顯示當汙水中硫化氫濃度為IOOmg.L—1時，分離率為99.73% ；
3、乳狀液與汙水的分離:停止攪拌後靜止5min，乳狀液和汙水分層，乳狀液浮於上層，排出上層乳狀液，實現乳狀液與汙水的分離；
4、破乳及液膜的回收利用:對上述排出的乳狀液進行第一次離心破乳，離心速率5000r/min,離心20min後破乳率達到95%。破乳後膜相及部分未破乳的乳狀液浮於鹼性水溶液上層；其中膜相呈現淡黃色，而未破乳的乳狀液呈現白色且中間夾雜無色水珠，分別分離出膜相及未破乳的乳狀液，將未破乳的乳狀液在-15 °C的溫度下冷凍15min，再進行第二次離心破乳，離心速率5000r/min，時間5min ;整體破乳率達到97%以上。破乳後回收的煤油可以重複利用。
[0016]實施例2
1、乳狀液的製備:50mL煤油，2g乳化劑Span80,Ig 二乙醇胺,將乳化劑和二乙醇胺以1000 r/min的攪拌速率溶解在膜相中；然後注入質量比2%的NaOH水溶液IOOmL,利用高速攪拌機在5000r/min的轉速下進行乳化攪拌IOmin,形成白色乳狀液；
2、汙水脫硫:將上述製備的乳狀液100mL與汙水按照1:7的體積比混合，以200r/min的速率攪拌進行脫硫，攪拌時間lOmin，使乳狀液分散至汙水和乳狀液形成均相，實現汙水脫硫；結果顯示當汙水中硫化氫濃度為300 mg.L—1時,分離率為95.5% ；
3、乳狀液與汙水的分離:停止攪拌後靜止5min，乳狀液和汙水分層，乳狀液浮於上層，排出上層乳狀液，實現乳狀液與汙水的分離；
4、破乳及液膜的回收利用:對上述排出的乳狀液進行第一次離心破乳，離心速率5000r/min，離心20min後破乳率達到95%。破乳後膜相及部分未破乳的乳狀液浮於鹼性水溶液上層；其中膜相呈現淡黃色，而未破乳的乳狀液呈現白色且中間夾雜無色水珠，分別分離出膜相及未破乳的乳狀液，將未破乳的乳狀液在-15°C的溫度下冷凍15min，再進行第二次離心破乳，離心速率3000r/min，時間5min ;整體破乳率達到98%以上。破乳後回收的煤油可以重複利用。
[0017]實施例3
1、乳狀液的製備:50mL煤油，2克乳化劑L113B，lg二乙醇胺；將乳化劑和二乙醇胺以1000 r/min的攪拌速率溶解在膜相中；然後注入質量比2%的NaOH水溶液IOOmL,利用高速攪拌機在5000r/min的轉速下進行乳化攪拌IOmin,形成白色乳狀液；
2、汙水脫硫:將上述製備的乳狀液100mL與汙水按照1:7的體積比混合，以250r/min的速率攪拌進行脫硫，攪拌時間lOmin，使乳狀液分散至汙水和乳狀液形成均相，實現汙水脫硫；結果顯示當汙水中硫化氫濃度為200mg.L—1時,分離率為97.5% ；
3、乳狀液與汙水的分離:停止攪拌後靜止5min，乳狀液和汙水分層，乳狀液浮於上層，排出上層乳狀液，實現乳狀液與汙水的分離；
4、破乳及液膜的回收利用:對上述排出的乳狀液進行第一次離心破乳，離心速率5000r/min,離心20min後破乳率達到95%。破乳後膜相及部分未破乳的乳狀液浮於鹼性水溶液上層；其中膜相呈現淡黃色，而未破乳的乳狀液呈現白色且中間夾雜無色水珠，分別分離出膜相及未破乳的乳狀液，將未破乳的乳狀液在-15°C的溫度下冷凍15min，再進行第二次離心破乳，離心速率3000r/min，時間5min ;整體破乳率達到97%以上。破乳後回收的煤油可以重複利用。 [0018]在上述實驗過程中，膜相可替換為正庚烷或液體石蠟，也可達到實驗目的。
【權利要求】
1.一種分離汙水中硫化氫的方法，其特徵在於:包括以下步驟: (1)乳狀液的製備:包括以下原材料:膜相、鹼性水溶液，乳化劑，二乙醇胺；取膜相50ml備用，乳化劑質量佔膜相重量的2~5%，且鹼性水溶液與膜相的體積比為1:0.5~1，二乙醇胺lg，將上述乳化劑和二乙醇胺攪拌溶解在膜相中，然後注入鹼性水溶液並進行乳化攪拌，直至形成白色乳狀液停止； (2)汙水脫硫:將上述製備的乳狀液與汙水按照1:5~10的體積比混合併進行攪拌，直至使乳狀液分散至汙水和乳狀液形成均相時停止，實現汙水脫硫； (3)乳狀液與汙水的分離:停止攪拌後靜止，直至乳狀液和汙水分層，乳狀液浮於上層，排出上層乳狀液，實現乳狀液與汙水的分離。
2.如權利要求1所述一種分離汙水中硫化氫的方法，其特徵在於:對步驟(3)排出的乳狀液進行第一次離心破乳；破乳後膜相及部分未破乳的乳狀液浮於鹼性水溶液上層；其中膜相呈現淡黃色，而未破乳的乳狀液呈現白色且中間夾雜無色水珠，分別分離出膜相及未破乳的乳狀液，將未破乳的乳狀液冷凍，使其結冰後再進行第二次離心破乳。
3.如權利要求1或2所述一種分離汙水中硫化氫的方法，其特徵在於:步驟(1)中乳化劑為親油型乳化劑，其 HLB值在3~5之間，製成的乳狀液為油包水型乳狀液。
4.如權利要求3所述一種分離汙水中硫化氫的方法，其特徵在於:所述膜相為煤油、正庚烷，或液體石蠟。
5.如權利要求4一種分離汙水中硫化氫的方法，其特徵在於:鹼性水溶液為NaOH，其質量濃度比為I~10%。
6.如權利要求5—種分離汙水中硫化氫的方法，其特徵在於:步驟(1)中攪拌溶解的速率為1000 r/min，乳化攪拌的速率為3000-5000 r/min。
7.如權利要求6—種分離汙水中硫化氫的方法，其特徵在於:步驟(2)汙水脫硫的攪拌速率為100~500r/min。
8.如權利要求2—種分離汙水中硫化氫的方法，其特徵在於:所述破乳時離心速度為2000~5000r/min,第一次離心破乳時間20min ;第二次離心破乳時間5min。
9.如權利要求8一種分離汙水中硫化氫的方法，其特徵在於:所述第一次離心分離後未破乳的乳狀液冷凍溫度為_15°C，時間15min。
【文檔編號】C02F1/58GK103964561SQ201410233454
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】胡耀強, 張書勤, 何飛, 韓建紅, 楊朝鋒, 高明星, 盧永斌, 張春威, 易冬蕊, 梁裕如, 王濤 申請人:陝西延長石油(集團)有限責任公司研究院