Комплексная переработка пластовых вод

Для получения декабромдифенилоксида (ДБДФО) предложено бромирование дифенилоксида в избытке брома в присутствии катализатора - алюминиевой пудры:

C12H10O + 10 Br2 = C12Br10O + 10 HBr.

Синтез осуществляют при температуре окружающей среды. Газообразные продукты реакции, представляющие собой смесь бромистого водорода и брома, поступают в обратный холодильник, охлаждаемый захоложенной водой. Несконденсировавшиеся газообразные продукты после обратного холодильника поступают в колонну получения бромистоводородной кислоты. После достижения 30-35% концентрации по HBr раствор откачивается на переработку.

Разработан целый комплекс технологий извлечения компонентов для

исходных концентраций элементов, характерных для попутных вод нефтяных месторождений. Рекомендуемые технологии извлечения приведены в

табл. 1

ОПИСАНИЕ ЙОДОБРОМНОГОПРОИЗВДСТВА

Воздушно-десорбционный способ извлечения йода из гидроминерального сырья основан на довольно высокой упругости паров йода над промышленной водой, содержащей йод. что позволяет осуществлять процесс десорбции йода из воды потоком воздуха.

Технологическая схема производства йода включает следующие стадии:

• Подкисление промышленной воды минеральной кислотой (серной, соляной) для подавления гидролиза йода;
• окисление йодида до элементарного йода (хлором, гипохлоритом. нитритом);
• десорбция йода из воды воздухом:
• абсорбция йода из воздуха абсорбентом, содержащим химически активный компонент (диоксид серы, сульфит натрия, щёлочь):
• кристаллизация йода ив абсорбента (хлором, бихроматот. Бертолетовой соль. кислотой):
• обезвоживание и очистка йода

Основу промышленных установок составляют насадочные башни и абсорбции йода, через которые вентилятором продувается поток воздуха. Конструкции башен, массообменных насадок оросителей и брызгоотбойников в этих башнях весьма разнообразны. В России и на Урале освоено производство современного оборудования из титана и полимерных материалов, обеспечивающего технический уровень производства йода воздушно-десорбционным способом соответствующий лущим зарубежным аналогам

Воздушно-десорбционный способ прост, позволяет легко автоматизировать технологический процесс, обеспечивает высокое качество продукции, аппаратура высокопроизводительны и компактна.

Отечественный и зарубежный опыт эксплуатации йодных производств показал, что в ряде случаев (при концентрации йода в воде 20 - 60 мг/дм3 > при переработке промышленных вод с температурой выше 30-35 °С) воздушно-десорбционный способ экономичнее других, так как при повышении температуры увеличивается упругость паров йода над водой, сокращается требуемый расход воздуха и. соответственно, расход электроэнергии на процесс извлечении йода. Для вод с более высокой концентрацией йода воздушно-десорбционный способ экономически оправдан и при более низкой температуре воды- Данная технология высокоэффективна и безотходна.

Лучшими аналогами разрабатываемого производства йода по достигаемым показателям в СНГ является действующее производство на Троицком йодном заводе, за рубежом в Японии—«на заводе фирмы «Исе Качаку коге» (табл. 1).

Технологической схемой производства предусмотрено получение на промплощадке йода марки «ч». Переработка йода на йодопроизводные может осуществляться в ОАО «Люминофор», где имеется необходимое оборудование и отработанная технология.

Аппаратурное оформление технологического процесса включает в себя типовое оборудование, выпускаемое промышленностью. Основные аппараты разработаны и могут быть изготовлены КНПО «Иодобром» (г. Саки).

При создании производства на участках Восточного Предкавказья возможно использование ионообменного способа извлечение йода из промышленных вод, позволяющего проводить деактивацию природных и техногенных вод Способ основан на высокой адсорбционной емкости отдельных ионообменных смол по йоду. Принципиальная технологическая схема производства включает подстадии подкисления воды, окисления йодида кристаллизации, обезвоживания и очистки йода. В разных странах в промышленности используются различные ионообменные смолы, в странах СНГ обычно применяются аниониты АМП и АВ- 17x8.

Ионообменный способ обеспечивает хорошее качество готового продукта, возможность автоматизации процесса, а также возможность проведения процесса извлечения йода при пониженной кислотности промышленной воды, и в некоторых случаях ,при щелочной воде.

В промышленном масштабе ионообменный способ производства применяется в Болгарии. на некоторых заводах в Японии, на Ново – Нефтечалинском йодо-бромном заводе в Азербайджане.

Специалистами разработаны новые технологии и новые разновидности смол, позволяющие вести процесс сорбции практически непрерывно, а пластовая вода после фильтрации практически не меняет своего состава в отношении других компонентов, что позволяет подвергать ее дальнейшей переработке. Эти разработки повышают технико-экономические показатели переработки гидроминерального сырья, однако требуют постановки специальных лабораторных работ для определения параметров технологического процесса.

Технология и аппаратура извлечения брома аналогична извлечению йода.

3.Использование: Изобретение  относится к способам извлечения  брома из бромсодержащих солевых систем, в частности, из пластовой воды нефтяного месторождения, содержащей 1 - 2% органических примесей. Сущность изобретения: новым в предлагаемом способе является удаление основного количества органических примесей из исходного сырья, совмещенное с процессом упаривания рассола на вакуум-выпарной установке до снижения рН до 1  0,1 и повышения плотности до 1,35 г/см3 и более. При этом достигается снижение концентрации органических соединений и увеличивается содержание бромида в рассоле. 1 з.п. ф-лы.

 Изобретение относится  к способам извлечения брома  из бромсодержащих растворов солей, в частности, из пластовой воды нефтяного месторождения.

 Известен способ получения брома с подогревом рассола, что позволяет увеличить степень извлечения брома (Таран Ю.А. и др. Химическая технология и инжиниринг производства неорганических соединений йода, брома и марганца. - М.: НИИТЭхим, 1989, с. 5).

 Недостатком известного  способа является низкая эффективность, обусловленная дополнительным расходом  тепла.

 Наиболее близким техническим  решением предлагаемому изобретению  является способ получения брома, включающий нагревание рассола, содержащего бром и хлориды  магния, калия и натрия, хлорирование  его с одновременной подачей  водяного пара (авт. св. N 652111, БИ N 10, 1979 г.). С целью интенсификации процесса хлорирования и снижения содержания воды в продукте рассол перед хлорированием нагревают до 112 - 117oC, хлорирование ведут в присутствии твердых хлоридов магния, калия и натрия.

 Недостатком данного  способа является повышенный  расход хлора на окисление  органических веществ, присутствующих  в пластовой воде нефтяного  месторождения, вспенивание в процессе  хлорирования и продувки водяным  паром и, самое главное, попадание  органических веществ в готовый  продукт бром в количествах, превышающих  допустимые нормы ГОСТа.

 Целью предлагаемого  изобретения является снижение  содержания органических веществ в пластовой воде, а также повышение концентрации брома.

 Поставленная цель  достигается тем, что в способе  получения брома из пластовой  воды нефтяного месторождения, включающем  нагревание пластовой воды, содержащей  бром, хлориды кальция, магния, хлорирование  с одновременном подачей водяного  пара, согласно изобретению пластовую  воду перед хлорированием подвергают  выпариванию с снижением pH до 1  0,1, причем выпаривание ведут с отбором хлористого натрия на вакуум-выпарной установке.

 Суть предлагаемого  изобретения заключается в том, что в процессе выпаривания  пластовой воды, содержащей 1 - 2% органических  веществ, удаляется большая часть  этих веществ при соблюдении трех условий: повышение плотности жидкости до 1,35 г/см3 и более, снижение pH до 1  0,1 и интенсивное кипение жидкости с отбором пара под вакуумом. Такой режим выпаривания реализуется на вакуум-выпарной установке после кристаллизации 98% хлористого натрия и отгонки 85% воды, содержащейся в исходной пластовой воде. В этом заключается отличие предлагаемого технического решения от известных способов получения брома, которое (отличие) позволяет снизить содержание органических веществ в пластовой воде в 7 - 10 раз и обеспечить получение технического брома марки Б по ГОСТ 454 - 76. Другим ожидаемым положительным эффектом от использования предлагаемого способа является повышение концентрации брома в исходном сырье перед хлорированием в 6 - 9 раз.

 Известно, что органические  вещества (преимущественно это полярные  асфальтосмолистые компоненты нефти) в пластовой воде нефтяного месторождения присутствуют в трех фазовых состояниях: растворенном (молекулы), коллоидном (мицеллы) и мелкодисперсном (глобулы эмульсии). В лабораторных условиях было обнаружено, что при достижении пересыщения жидкости относительно хлоридов кальция и магния (при плотности 1,35 г/см3 и более) водородный показатель - pH снижается скачком с 2 до примерно 1. Пересыщение жидкости создается искусственно и поддерживается циркуляцией при интенсивном парообразовании во всем объеме жидкости под действием вакуума. Как следствие, происходит выделение органических примесей из объема жидкости и всплытие в виде пленки, которая разрушается и уносится паром. Потеря устойчивости растворов органических веществ в пластовой воде обусловлена снижением pH, увеличением плотности и достижением пересыщения неорганических солей (кальция, магния и натрия). Снижение pH до 1 способствует переходу асфальтогеновых кислот в нерастворимое состояние. Увеличение плотности дисперсионной среды (воды) облегчает всплытие глобул дисперсной фазы и приводит к разрушению эмульсии. Увеличение концентрации неорганических солей (кальция и магния) до состояния пересыщения способствует потере устойчивости коллоидной системы и переходу мицелл полярных асфальтосмолистых компонентов в мелкодисперсное состояние с последующим удалением.

 Таким образом происходит удаление органических веществ в процессе вакуумной выпарки при использовании в качестве бромсодержащего сырья пластовой воды нефтяного месторождения.

 Пример конкретного  исполнения. Пластовую воду нефтяного  месторождения с плотностью 1,18, содержащую  бромиды, хлориды кальция, магния, натрия  и калия, а также органические  примеси (1 - 2%), предварительно подогревают  до температуры 103 - 105oC. Подогретую  пластовую воду подают в испаритель  термокомпрессионной установки. В  испарителе поддерживают остаточное  давление (вакуум) в пределах 0,04 - 0,06 МПа, в результате чего происходит  интенсивное кипение пластовой  воды, удаление органических примесей  и пересыщение раствора минеральными солями. Испарившееся количество воды доводят до 85% от первоначального количества, содержащегося в исходной пластовой воде. Образующейся пар подают на термокомпрессионную установку, которая обеспечивает остаточное давление в испарителе 0,04 - 0,06 МПа. Отстой кристаллов поваренной соли извлекают через шламовый цилиндр. Плотность рассола в испарителе доводят до 1,35  0,05, при этом водородный показатель pH снижается до 1. В этих условиях (интенсивное кипение рассола в вакууме, увеличение плотности с 1,18 до 1,35, присутствие в рассоле кристаллов поваренной соли, снижение pH до 1) из рассола пластовой воды происходит практически полное удаление органических примесей, т.е. содержание органических примесей снижают с 1 - 2% до 0,10 - 0,15%. Одновременно содержание брома в рассоле пластовой воды возрастает с 0,4 до 3,7 кг/м3. Для извлечения брома из упаренной и очищенной от органических примесей пластовой воды с концентрацией 3,7 кг/м3 брома применят паровой метод отгонки, в основе которого лежит окисление содержащегося в рассоле бромида газообразным хлором. Выделившийся элементарный бром и остатки хлора отдувают острым паром. В титановую колонну непрерывного действия с клапанными тарелками подают 3,9 м3/ч упаренного рассола с температурой 90 - 95oC. На окисление брома в нижнюю часть колонны подают 7,8 кг/ч газообразного хлора и 12,6 кг/ч острого пара для отгонки выделившегося элементарного брома. Паробромная смесь в колонне обогащается бромом, очищается от остатков хлора исходным рассолом, подаваемым на питание колонны. Очищенная паробромная смесь конденсируется в конденсаторе, сливается в бромразделитель, где происходит отделение брома от воды. Выход брома составляет примерно 14 кг/ч, качество которого соответствует требованиям ГОСТ 454-74 (бром технический марки Б).

 Использование предлагаемого  изобретения позволяет получать  готовый продукт без дорогостоящей  стадии очистки брома от органических  примесей. Кроме того, предварительное  упаривание пластовой воды на  вакуум-выпарной установке снижает  расходы газообразного хлора  на окисление и тепла на  подогрев рассола.