用于从气流中去除二氧化碳和处理油田的盐水/废水的设备和工艺制造技术

本申请公开的实施例涉及一种设备，该设备包括相分离器，配置用于将包含(i)含NaCl的水和(ii)油和/或气的混合物分离成包含水的流体，包含油的流体(当混合物含油时)，以及包含气体的流体(当混合物含气体时)；电化学膜分离池，配置用于分离第一流体中的钠离子和氯离子，以形成包含第一氢氧化钠溶液的第四流体和包括(i)盐酸和/或(ii)氯气和可选的氢气的第五流体；压缩机，配置用于压缩包含CO2的气体；喷雾干燥器，配置用于混合NaOH水溶液(直接或间接来自第一氢氧化钠溶液)和压缩气体形成碳酸钠；和旋风分离器，配置用于将碳酸钠与NaOH水溶液中的任何过量组分和/或压缩气体分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从气流中去除二氧化碳和处理油田的盐水/废水的设备和工艺相关申请的交叉引用本申请要求于2017年11月28日提交的美国临时专利申请No.62/591,585的权益，通过引用将其并入本文，如同在此完整阐述一样。
本专利技术通常涉及二氧化碳的去除(例如：从大气或烟气流中)和从油田废水中回收有用的材料。
技术介绍
从油田中提取碳氢化合物，例如：石油和/或天然气，通常使用盐水，并产生副产物废水。这些废水中可能存在各种溶解盐，最常见的是氯化钠。可以使用电化学膜分离技术将这些溶解盐转化为增值化学品，例如：氢氧化钠，氯化氢，氢气或氯气。由于将废水从油田运输到用于进一步处理废水的位置通常不太经济，因此在碳氢化合物提取现场找到废水的用途将是有利的。本“
技术介绍
”部分仅提供背景信息。本“
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”中的陈述并不承认本“
技术介绍
”中所公开的技术构成本申请的现有技术，本“
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”中的任何部分均不可用于认可本申请的任何部分包括本“
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”构成本申请的现有技术。
技术实现思路
一方面，本专利技术涉及一种设备，包括分离器，用于分离混合物，该混合物包含：(1)含有氯化钠的水和(2)油和/或气体，形成包含水的第一流体，包含油(当混合物含油时)的第二流体和包含气体的第三流体(当混合物含气体时)；电化学膜分离池，用于分离第一流体中的钠离子和氯离子，形成包含第一氢氧化钠溶液和包含(1)盐酸和/或(2)氯气以及可选地氢气的第四流体；压缩机，用于压缩包含二氧化碳CO2的气体；喷雾干燥器，用于混合氢氧化钠水溶液(直接或间接来自第一氢氧化钠溶液)和压缩气体以形成碳酸钠；和旋风分离器，用于从氢氧化钠水溶液中的任何过量成分中和/或压缩气体分离出碳酸钠。例如，混合物中的水可以包含盐水和/或废水，其可以来自油田或碳氢提取物。在某些实施例中，混合物包括水、油和气体；分离器包括三相分离器，配置用于将水、油和气体分别分离到第一、第二和第三流体中。该分离器可包括，例如：水平或垂直分离器。在某些示例中，分离器包括聚结器。在一些实施例中，第四流体进一步包含盐。在这样的实施例中，该设备还可以包含沉降池，该沉降池配置用于使沉淀在第四流体中或从第四流体中析出的盐沉淀形成沉淀盐，同时形成包含第二氢氧化钠溶液的第六流体。在其它或进一步实施例中，氢氧化钠水溶液是第二氢氧化钠溶液。在这样的实施例中，沉淀池或第六流体可形成第七流体，其中包含第三氢氧化钠溶液。在某些实施例中，第五流体包括盐酸，该设备进一步包括反应器，该反应器配置用于使第五流体中的盐酸溶液和第八流体中的第三氢氧化钠溶液发生反应，形成包含第二氯化钠溶液的第九流体。在某些实施例中，该设备还包括离子交换树脂再生器，配置用于直接或间接地从该反应器接收第二氯化钠溶液。在其它或进一步实施例中，电化学分离池包括阳极、阴极和离子渗透膜。离子渗透膜可以对阳离子渗透。在某些实施例中，该设备进一步包括配置用于加热压缩气体的加热器。在其它或进一步实施例中，所述喷雾干燥器可包括配置用于喷出碳酸钠、氢氧化钠水溶液的过量组分和压缩气体的喷嘴。在某些实施例中，气体包括空气或烟气。烟气可能来自燃烧过程、化学过程、油田或碳氢化合物处理作业。当烟气来自燃烧过程时，燃烧过程可能涉及壁炉、烘箱、炉膛、锅炉、蒸汽发生器或发电厂。在另一个方面，本专利技术涉及到一种方法，包括使用分离器分离混合物(该混合物包含(1)含有氯化钠的水和(2)油和/或气体)形成含水的第一流体、含油的第二流体(当混合物中含油时)和含气的第三流体(当混合物中含气时)；使用电化学膜分离钠离子和氯离子形成第四流体(第四流体包括第一氢氧化钠溶液)，和第五流体(第五流体包含(1)盐酸和/或(2)氯气和可选的氢气)；压缩含有二氧化碳的气体(例如：使用压缩机)；混合氢氧化钠水溶液(直接或间接来自第一氢氧化钠溶液)和压缩气体(例如：使用喷雾干燥器)形成碳酸钠；并将碳酸钠从含氢氧化钠水溶液的任何多余组分和/或压缩气体中分离出来(例如：使用旋风分离器)。当混合物包括水、油和气体时，相分离器可包括三相分离器，分离混合物可包括使用三相分离器分离水、油和气体，形成第一流体、第二流体和第三流体。对于目前的设备，相分离器可以包括水平或垂直分离器，在某些情况下，相分离器可以包括聚结器。在各种实施例中，混合物中的水包括盐水或废水，并且该方法还可以包括转运或回收来自油田或碳氢化合物提取物的混合物。在一些实施例中，第四流体包含沉淀盐。在这些实施例中，该方法还可以包括使第四流体中的沉淀盐沉降，并将沉淀盐从第四流体中分离出来，形成第七流体，该第七流体包含第二氢氧化钠溶液，该第二氢氧化钠溶液包含氢氧化钠水溶液。在某些实施例中，该方法还包括形成第八流体，第八流体包含第三氢氧化钠溶液，而第三氢氧化钠溶液是从第一氢氧化钠溶液、第七流体或氢氧化钠水溶液形成的。在其它或进一步实施例中，第五流体包括盐酸，并且该方法进一步包括使盐酸和第三氢氧化钠溶液反应形成第二氯化钠溶液。在此类其它或进一步实施例中，该方法还可以进一步包括直接或间接地用第二氯化钠溶液再生离子交换树脂。在一些实施例中，该方法还包括加热压缩气体。例如，压缩气体可以加热到最高50℃的温度。就本专利技术而言，在某些实施例中，喷雾干燥器可包括配置用于喷射碳酸钠和压缩气体的喷嘴。至于本设备，在某些实施例中，电化学膜可以包括离子渗透膜。离子渗透膜可以渗透阳离子。在各种实施例中，所述气体包括空气或烟气。在后一种情况下，该方法可进一步包括从燃烧过程、化学过程、油田或碳氢化合物处理作业中回收烟气。当烟气从燃烧过程中回收时，燃烧过程可能包括在壁炉、烘箱、炉膛、锅炉、蒸汽发生器或发电厂中燃烧或消耗一种或多种材料。本专利技术的优点将很容易地从下面各种实施例的详细描述中得出。附图说明图1列出了根据本专利技术的一个或多个实施例中包括三相分离器、电化学膜分离池、沉降池、反应器、压缩机、加热器、喷雾干燥器和旋风分离器的示例设备。图2是一个流程图，展示了根据本专利技术的一个或多个实施例处理油田废水和从气体流中去除二氧化碳的示例性方法。具体实施方式现在将详细描述本专利技术的各个实施例：其示例在附图中进行了说明。虽然本专利技术将与下列实施例一起进行描述，但应理解，这些描述并不打算将本专利技术限制于这些实施例中。与此相反，本专利技术旨在覆盖包括在由所附权利要求书限定的本专利技术的精神和范围内的替代、修改和等同物。此外，在下面的详细描述中，阐述了许多具体细节以便对本专利技术的透彻理解。然而，对于本领域技术人员明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本专利技术。在其它情况下，没有详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地混淆本专利技术的主旨。在以下实施例中，将结合附图对本专利技术实施例的技术方案进行全面、清楚地描述。值得理解的是，这些描述并不旨在将本专利技术限制于这些实施例。基于所描述的本专利技术的实施例：本领域的技术人员可以在没有做出创造性贡献的前提下获得其他实施例：这些实施例都属于本专利技术的法律保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包括：/n相分离器，配置用于将包含(i)含NaCl的水和(ii)油和/或气体的混合物分离成包含水的第一流体；以及当油在混合物中时，分离成包含油的第二流体；以及当气体在混合物中，分离成包含气体的第三流体；/n电化学膜分离池，配置用于分离第一流体中的钠离子以形成包含第一氢氧化钠溶液的第四流体和包含(i)盐酸和/或(ii)氯气和任选地氢气的第五流体；/n压缩机，配置用于压缩包含CO2的气体；/n喷雾干燥器，配置用于将NaOH水溶液(直接或间接地来自所述第一氢氧化钠溶液)和压缩气体混合以形成碳酸钠；和/n旋风分离器，配置用于将来自喷雾干燥器的碳酸钠与来自喷雾干燥器的任何水和/或气体分离。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171128 US 62/591,5851.一种设备，包括：
相分离器，配置用于将包含(i)含NaCl的水和(ii)油和/或气体的混合物分离成包含水的第一流体；以及当油在混合物中时，分离成包含油的第二流体；以及当气体在混合物中，分离成包含气体的第三流体；
电化学膜分离池，配置用于分离第一流体中的钠离子以形成包含第一氢氧化钠溶液的第四流体和包含(i)盐酸和/或(ii)氯气和任选地氢气的第五流体；
压缩机，配置用于压缩包含CO2的气体；
喷雾干燥器，配置用于将NaOH水溶液(直接或间接地来自所述第一氢氧化钠溶液)和压缩气体混合以形成碳酸钠；和
旋风分离器，配置用于将来自喷雾干燥器的碳酸钠与来自喷雾干燥器的任何水和/或气体分离。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述混合物包括水、油和气体，并且所述相分离器包括三相分离器，所述三相分离器配置用于将水、油和气体分别分离成第一流体、第二流体和第三流体。


3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述相分离器包括水平或垂直分离器。


4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述相分离器包括聚结器。


5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述混合物中的水包括盐水。


6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述水是废水。


7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述混合物来自油田或碳氢提取物。


8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第四流体还包含盐。


9.根据权利要求8所述的设备，其包括沉降池，所述沉降池用于沉降沉淀在所述第四流体中的盐或从所述第四流体中沉淀出盐，以形成沉淀盐，以及包括第二氢氧化钠溶液的第六流体。


10.权利要求9的设备，其中NaOH水溶液是第二氢氧化钠溶液。


11.根据权利要求9所述的设备，所述沉降池或所述第六流体形成包含第三氢氧化钠溶液的第七流体。


12.根据权利要求11所述的设备，其中所述第五流体包含盐酸，并且所述设备进一步包括反应器，所述反应器配置用于使所述第五流体中的盐酸溶液与所述第八流体中的第三氢氧化钠溶液反应以形成第九流体，第九流体中包含第二氯化钠溶液。


13.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括离子交换树脂再生器，所述离子交换树脂再生器配置用于直接或间接地从所述反应器接收所述第二氯化钠溶液。


14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电化学分离池包括阳极、阴极和离子可渗透膜。


15.根据权利要求14所述的设备，其中所述离子可渗透膜可渗透阳离子。


16.根据权利要求1所述的设备，包括用于加热压缩气体的加热器。


17.根据权利要求1所述的设备，所述气体包含空气。


18.根据权利要求1所述的设备，所述气体是一种烟气。


19.根据权利要求18所述的设备，其中所述烟气来自燃烧过程、化学过程、油田或碳氢化合物处理过程。


20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述烟气来自燃烧过程，并且所述燃烧过程涉及壁炉、烘箱、炉膛、锅炉、蒸汽发生器或发电厂。


21.根据权利要求1所述的设备，其中，所述喷雾干燥器包括用于喷射碳酸钠、NaOH水溶液中的过量组分和压缩气体的喷嘴。


22.一种方法，包括：
使用相分离器，将包含(i)含NaCl的水和(ii)油和/或气的混...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞尼·达亚南德，
申请(专利权)人：加州州立大学贝克斯菲尔德分校赞助项目管理辅助委员会，
类型：发明
国别省市：美国;US