一种用于将烃和环烷酸从含有烃和环烷酸的水性混合物分离的方法，其通过使所述混合物通过螺旋卷绕的元件，产生渗透物流和浓缩物流，其中所述浓缩物流的烃浓度比所述渗透物流相对更高，其中所述螺旋卷绕的元件包括复合聚酰胺膜，所述复合聚酰胺膜包含多孔载体和薄膜聚酰胺层，其中所述膜的特征在于以下∶i)当在25℃、pH 8和1mPa(150psi)下用含有2000ppm NaCl和100ppm苯四羧酸的水溶液测试时NaCl阻挡和苯四羧酸阻挡为至少98％；以及ii)如通过卢瑟福背散射(RBS)测量，在pH 9.5下解离羧酸根含量为每公斤聚酰胺至少0.3摩尔。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用反渗透膜从水性混合物分离烃。
技术介绍
在提取油和气的工艺期间，大量的水升到表面。此类工艺的实例包括水力压裂操作、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)操作、强化采油操作、周期注蒸汽(CSS)操作、煤床甲烷(CBM)采收操作以及常规的油和气采收操作。此水常常称为“采出水”。采出水中存在的杂质包括有机物(溶解和悬浮)、溶解固体、悬浮固体颗粒、天然存在的放射性物质(NORM)、微生物和化学添加剂，例如表面活性剂。必须对采出水进行处理以达到大部分预期用途(例如回注、表面处理、再用等)的组成目标。环烷酸是一种存在于采出水流中的主要有机污染物。其为通常如下定义的羧酸的混合物∶CnH2n+zOx，其中z≤0，8≤n≤30，并且2≤x≤10。此类酸包括芳香族(例如苯四羧酸)和非芳香族酸，包括分子量为120到700AMU的一元环戊基和环己基羧酸。其对鱼和其它生物体具有急性与慢性毒性；因此，其造成严重的环境风险。虽然多种处理当前用于从采出水去除大部分环烷酸(和其它烃)(包括重力分离、气体浮选、聚结、吸附)，但相当大量仍留在处理过的水中。过去使用反渗透复合聚酰胺膜的处理工作由于环烷酸和其它烃积垢在进料水中而不成功。
技术实现思路
本专利技术包括使用新的防积垢反渗透聚酰胺复合膜，其用于从水性混合物分离烃和环烷酸。在一个实施例中，本专利技术包括一种用于将烃和环烷酸从含有烃和环烷酸的水性混合物分离的方法，其通过使所述混合物通过螺旋卷绕的元件，产生渗透物流和浓缩物流，其中所述浓缩物流的烃浓度比所述渗透物流相对更高，其中所述螺旋卷绕的元件包括复合聚酰胺膜，所述复合聚酰胺膜包含多孔载体和薄膜聚酰胺层，其中所述膜的特征在于以下∶i)当在25℃、pH 8和150psi下用含有2000ppm NaCl和100ppm苯四羧酸的水溶液测试时NaCl阻挡和苯四羧酸阻挡为至少98％；以及ii)如通过卢瑟福背散射(RBS)测量，在pH 9.5下解离羧酸根含量为每公斤聚酰胺至少0.3摩尔。标的膜具有高阴离子电荷，其有效阻挡阴离子表面活性剂和环烷酸，同时阻止通常与水性烃混合物相关的积垢。具体实施方式本专利技术包括一种用于从含有烃和环烷酸的水性混合物分离烃和环烷酸的方法。此类混合物的实例包括来自水力压裂或其它强化采油(EOR)操作的采出水。其它实例包括来自金属切削操作的废水。如EPA 1664测量，来自此类操作的废水通常包含至少0.5％烃含量、至少14ppm环烷酸和至少500ppm NaCl以及各种无机盐。因为环烷酸包含酸混合物，苯四羧酸可用作全部环烷酸的代表。环烷酸定量的最常见方法是通过使用电位法(ASTM D664-11a)相对于KOH，滴定样品测定的总酸值(TAN)。在若干实施例中，废水具有低于5或甚至低于3的pH值。在一个优选实施例中，废水进行预处理以去除悬浮固体、大分子量聚合物等。预处理不受特别限制并包括pH值调整、絮凝、沉降、凝集、离心分离、微过滤和超过滤。随后废水加压并通过一个或多个优选连续布置在压力容器内的螺旋卷绕的元件。加压的废水(进料混合物)通过螺旋卷绕的元件，其中一部分渗透穿过复合聚酰胺膜，形成油和环烷酸含量减少的渗透物流以及油和环烷酸浓度增加的浓缩物流。在产生渗透物的步骤期间，系统优选在45％到85％的渗透物回收率下操作。“回收率”被定义为与进入所述元件(或容器)的渗透物相比离开元件(或容器)的渗透物体积。本专利技术的螺旋卷绕的模块(“元件”)适用于反渗透(RO)。此类模块包括围绕渗透物采集管卷绕的一个或多个RO膜包封和进料隔片。用以形成包封的RO膜相对不可渗透几乎所有溶解盐，并且通常阻挡超过约95％的具有单价离子的盐，例如氯化钠。RO复合膜通常还阻挡超过约95％的无机分子以及分子量大于约100AMU(道尔顿)的有机分子。在本专利技术中，当在25℃、pH 8和150psi下用含有2000ppm NaCl和100ppm苯四羧酸的水溶液测试时膜优选具有至少98％或优选99％的NaCl阻挡和苯四羧酸阻挡。螺旋卷绕的膜元件可通过围绕渗透物采集管卷绕一个或多个膜包封和任选的进料通道隔片(“进料隔片”)来形成。每个膜包封优选地包含在渗透物通道隔片(“渗透物隔片”)周围的两个基本上矩形的膜片。这种夹层型结构例如通过密封剂沿着三个边固定在一起，而第四边对接渗透物采集管。渗透物隔片与穿过渗透物采集管的开口处于流体接触。元件的外壳可由各种材料，包括不锈钢、胶带和PVC材料构建。关于螺旋卷绕的元件的不同组件和构造的额外细节提供于文献中，参见例如：描述了用于附接渗透物隔片到渗透物采集管的技术的US 5538642；描述了用于形成插入点密封的UV粘合剂的整平操作和使用的US 7951295；描述了可适用的叶片包的US 7875177。膜片是一种具有通过界面聚合形成的辨别层的复合结构。所述膜包括非编织背衬网(例如非编织织物，例如可购自阿波纸业公司(Awa Paper Company)的聚酯纤维织物)的背层(背侧)、包含典型厚度为约25-125μm的多孔载体的中间层和包含厚度优选为0.01到0.1μm的薄膜聚酰胺层的顶部辨别层(前侧)。背衬层不受特定限制，但优选地包含包括可定向的纤维的非编织织物或纤维网。替代地，可使用例如帆布等编织织物。代表性实例描述于US 4,214,994；US 4,795,559；US 5,435,957；US 5,919,026；US6,156,680；US 2008/0295951和US 7,048,855。多孔载体优选是具有一定孔径的聚合材料，其孔径具有足以准许渗透物基本上不受限制地通过的尺寸，但并未大到足以干扰上面形成的薄膜聚酰胺层的桥接。举例来说，载体的孔径优选在约0.001到0.5μm范围内。多孔载体的非限制性实例包括由以下制成的多孔载体：聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚乙烯、聚丙烯以及各种卤化聚合物(例如聚偏二氟乙烯)。如US 4277344和US 6878278中所描述，聚酰胺层优选通过在多孔载体表面上多官能胺单体与多官能酰基卤单体之间的界面缩聚反应来制备。更确切地说，聚酰胺膜层可以通过在多孔载体的至少一个表面上使多官能胺单体与多官能酰基卤单体(其中每个术语意图指使用单一物质或多种物质两者)进行界面聚合来制备。如本文所用，术语“聚酰胺”是指酰胺键(-C(O)NH-)沿着分子链存在的聚合物。多官能胺和多官能酰基卤单体最常借助于涂布步骤由溶液施用到多孔载体，其中所述多官能胺单体通常由水类或极性溶液涂布并且所述多官能酰基卤由有机类或非极性溶液涂布。尽管涂布步骤无需遵循特定顺序，但多官能胺单体优选地首先涂布在多孔载体上，然后涂布多官能酰基卤。涂布可通过喷雾、涂膜、辊涂或通过使用浸渍罐连同其它涂布技术而实现。过量溶液可通过气刀、干燥器、烘箱等从载体去除。由于其相对较薄，所以聚酰胺层常常根据其在多孔载体上的涂层覆盖率或负载加以描述，例如每平方米多孔载体表面积约2到5000mg聚酰胺并且更优选约50到500mg/m2。多官能胺单体包含至少两个伯胺基团并且可为芳香族(例如间苯二胺(mPD)、对苯二胺、1,3,5-三氨基苯、1,3,4-三氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸、2,4-二氨基甲苯、2,4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于将烃和环烷酸从含有烃和环烷酸的水性混合物分离的方法，其通过使所述混合物通过螺旋卷绕的元件，产生渗透物流和浓缩物流，其中所述浓缩物流的烃浓度比所述渗透物流相对更高，其中所述螺旋卷绕的元件包括复合聚酰胺膜，所述复合聚酰胺膜包含多孔载体和薄膜聚酰胺层，其中所述膜的特征在于以下∶i)当在25℃、pH 8和1mPa(150psi)下用含有2000ppm NaCl和100ppm苯四羧酸的水溶液测试时NaCl阻挡和苯四羧酸阻挡为至少98％；以及ii)如通过卢瑟福背散射(RBS)测量，在pH 9.5下解离羧酸根含量为每公斤聚酰胺至少0.3摩尔。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.07 US 61/9242461.一种用于将烃和环烷酸从含有烃和环烷酸的水性混合物分离的方法，其通过使所述混合物通过螺旋卷绕的元件，产生渗透物流和浓缩物流，其中所述浓缩物流的烃浓度比所述渗透物流相对更高，其中所述螺旋卷绕的元件包括复合聚酰胺膜，所述复合聚酰胺膜包含多孔载体和薄膜聚酰胺层，其中所述膜的特征在于以下∶i)当在25℃、pH 8和1mPa(150psi)下用含有2000ppm NaCl和100ppm苯四羧酸的水溶液测试时NaCl阻挡和苯四羧酸阻挡为至少98％；以及ii)如通过卢瑟福背散射(RBS)测量，在pH 9.5下解离羧...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·罗伊，L·M·海尔马里亚姆，M·保罗，I·A·汤姆林森，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。