使用具有过滤和吸附性能的微多孔膜的流体乳液净化方法技术

本发明专利技术涉及通过使该物流与微多孔膜接触得到烃产物流和含水产物流而将流体乳液流分离为烃流和含水流的方法。该膜包括基本疏水性聚合物基质和分布在整个基质内的基本亲水性、细分的、颗粒状、基本不溶于水的填料。聚合物基质具有小于1.0微米的平均孔度，产物流的纯度不依赖于含水产物流的通量速率和膜的孔径。

【技术实现步骤摘要】
使用具有过滤和吸附性能的微多孔膜的流体乳液净化方法相关申请的交叉引用本申请是中国专利申请201580015523.6的分案申请。本申请是2012年8月30日提交的题目为"具有过滤和吸附性能的微多孔材料及其在流体净化方法中的用途"的美国专利申请序列号13/599221的部分继续申请，其全文并入本文,并且该美国专利申请还要求2011年11月4日提交的美国临时专利申请号61/555500的权益。专利
本专利技术涉及使用具有过滤和吸附性能的微多孔材料的流体乳液净化方法。专利技术背景根据能源部的信息，在美国每年从石油和天然气井副产210亿加仑的水。来自井的天然"油"实际上是油/水/气体的多相流体。一般在每个油气井和井流出物中均可发现这三种流体。由于其价值以及由于环境问题，需要将油从这个流出物分离出来。这通常是通过在大罐中重力沉降来完成，这需要资金和特别大的空间，而现场并不总是能够获得大的空间。在机械分离器中或通过存储容器内的压力减少可将气体容易地分离。在重油和许多乳化液体系的情况下，加热原料流体，通过加热除去较轻组分和本质上扰动其分子结构，改变油和水的密度，使得这些流体可以更容易地分离。然后水成为副产品。尽管副产的水是常见的，是对于操作工而言非常繁重并且必须进行处理(有时候很困难)的危险的废物。在历史上可能已经排入小河或装入木桶中的水，现在不得不通过管道输送到非常大的储存容器。在海上，这些容器连接到干舷或通过软管钩连到老旧的、改装的储存船。该废水存储数天，从水中分离油。所得到的含水产物仍含有一些油和其他可能的污染物。这不仅是花费昂贵的过程，而且是费时的，危险的，和耗能的。在离岸海底环境中，储水容器是不可行的。当前，干舷部油水分离过程是缓慢的，对环境不友好，并且在加热过程中消耗大量的能量。最后残留的水必须加以处置，并且不能被直接排放到海洋里。储存的水往往必须由化学物质处理以减少相表面张力和诱导分离，化学处理和可能的泄漏进一步产生了的风险。近海生成水的体积可以是每口井每天数千桶。加工设备一般是一个连续设备的很大一部分。副产的水经常重新注入到地下，因为干舷存储是一个非平凡的问题。在任何处置前充分除去有争议的化学品和残留的油是有关监管机构(如美国环境保护局(EPA)关注的过程。在海底作业，如上所述，显然在工业上不能提供大体积的水存储装置。分离是无效的：在海底分离之后，在溶液中保留的显著量的油包水乳液，从而导致低效率的分离，并最终导致较低的烃的回收率。更关键的是，由于缺乏足够的停留时间，水包油浓度高(在5％的范围内)，这将导致在原油和生产水一起注入处置井。随之发生处置区最终堵塞，变得对于另外的处置无效。此外，被泵入处置区域中的水包油对于运营公司是失去的产品和收入，对于联邦政府是损失的特许权使用费。人们希望提供一种简单、廉价的技术，规模小、重量轻，可更有效地从蓄水池水中实时分离油，无需使用大型沉降罐。这样的技术除了节省空间还可以节省行业数亿美元的运营和维护成本，增加收入。另外，该方法可以消除许多环境问题。专利技术概述本专利技术涉及将流体乳液流分离为烃流和含水流的方法，该方法通过使流体乳液流与微多孔膜接触并允许水相通过该膜以得到烃产物流和含水产物流。所述膜包括基本疏水性聚合物基质，和分布在整个基质内的基本亲水性、细分的、颗粒状的、基本上不溶于水的填料。聚合物基质具有小于1.0微米的平均孔径，产物流的纯度是主要独立于含水产物流的通量速率和膜的孔径。例如，当流体乳液流具有连续水相时，膜显示至少90％的烃保留率，并且该保留率独立于含水产物流的通量速率和膜的孔径。同样地，当流体乳液流具有连续的烃相时，烃产物流的水含量小于20重量％，通常少于10％，而水含量独立于含水产物流的通量速率和膜的孔径。在具体的实施方案中，膜包括微多孔材料，所述微多孔材料包括：(a)聚烯烃基质，以至少2重量％的量存在，(b)分布在整个基质中细分的、颗粒状、基本上不溶于水的二氧化硅填料，所述填料构成所述微多孔材料基材的约10重量％至约90重量％，其中填料与聚烯烃的重量比大于0.3，和(c)至少35体积％的在整个微多孔材料中联通的互连孔网络；其中所说的微多孔材料是通过以下步骤制备的：(i)混合聚烯烃基质(a)、二氧化硅(b)和加工增塑剂，直到获得基本上均匀的混合物；(ii)将混合物任选与另外的加工增塑剂一起引入到螺杆挤出机的加热机筒中，并将混合物通过压片模头挤出以形成连续片材；(iii)将通过该模头形成的连续片材推进至一对协同作用的加热压延辊，以形成厚度比从模头离开的连续片材小的连续片材；(iv)任选在至少一个拉伸方向拉伸所述连续片材到高于弹性极限，其中在步骤(ii)和/或步骤(iii)期间或者立即在步骤(ii)和/或步骤(iii)之后，但在步骤(v)之前进行拉伸；(v)将该片材送到第一萃取区，在此通过采用有机液体的萃取基本上除去加工增塑剂；(vi)将该连续片材送到第二萃取区，在此用蒸汽和/或水基本上除去残留的有机萃取液体；(vii)将该连续片材通过干燥机以基本除去残留的水和剩余的残留有机萃取液体；和(viii)任选在至少一个拉伸方向拉伸该连续片材至高于弹性极限，其中在步骤(v)、步骤(vi)和/或步骤(vii)期间或之后进行拉伸以形成微多孔材料。将从分离方法得到的烃产物流充分浓缩以满足出售的规格，而将含水产物流充分提纯掉游离的和乳化的油。本申请还涉及如下实施方案：1.一种将具有连续水相的流体乳液流分离为烃流和含水流的方法，包括使该流体乳液流通过微多孔膜以得到烃产物流和含水产物流，其中该膜包括基本疏水性聚合物基质和分布在整个所述基质内的基本亲水性、细分的颗粒状填料，其中该聚合物基质具有体积平均直径小于1.0微米的孔，和其中该膜显示至少90％的烃保留率，该烃保留率独立于该含水产物流的通量速率和该膜的孔径。2.实施方案1的方法，其中该膜包括至少35体积％的在整个该膜中联通的互连孔网络。3.实施方案1的方法，其中该膜是片材的形式。4.实施方案2的方法，其中该聚合物基质具有体积平均直径范围在0.02至1.0微米的孔。5.实施方案1的方法，其中该细分的、颗粒状填料包括二氧化硅。6.实施方案1的方法，其中该聚合物基质包括聚烯烃。7.实施方案1的方法，其中该填料被官能团表面改性，该官能团与该流体流中的一种或多种物质反应或吸附该流体流中的一种或多种物质。8.实施方案7的方法，其中该填料已被亲水性官能团表面改性。9.实施方案1的方法，其中该流体乳液流包括高达50重量％的烃。10.一种将具有连续烃相的流体乳液流分离为烃流和含水流的方法，包括使该流体乳液流与微多孔膜接触以得到含水产物流和包含小于10重量％水的烃产物流，其中该膜包括基本疏水性聚合物基质和分布在整个所述基质内的基本亲水性、细分的、颗粒状填料，其中该聚合物基质具有体积平均直径小于1.0微米的孔，和其中该烃产物流的水含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将具有连续水相的流体乳液流分离为烃流和含水流的方法，包括使该流体乳液流通过微多孔膜以得到烃产物流和含水产物流，其中该膜包括基本疏水性聚合物基质和分布在整个所述基质内的基本亲水性、细分的颗粒状填料，其中该聚合物基质具有体积平均直径小于1.0微米的孔，和其中该膜显示至少90％的烃保留率，该烃保留率独立于该含水产物流的通量速率和该膜的孔径，该流体乳液包含10重量％到90重量％的烃。/n

【技术特征摘要】
20140228 US 14/193,9021.一种将具有连续水相的流体乳液流分离为烃流和含水流的方法，包括使该流体乳液流通过微多孔膜以得到烃产物流和含水产物流，其中该膜包括基本疏水性聚合物基质和分布在整个所述基质内的基本亲水性、细分的颗粒状填料，其中该聚合物基质具有体积平均直径小于1.0微米的孔，和其中该膜显示至少90％的烃保留率，该烃保留率独立于该含水产物流的通量速率和该膜的孔径，该流体乳液包含10重量％到90重量％的烃。


2.权利要求1的方法，其中该膜包括至少35体积％的在整个该膜中联通的互连孔网络。


3.权利要求1的方法，其中该膜是片材的形式。


4.权利要求2的方法，其中该聚合物基质具有体积平均直径范围在0.02至1.0微米的孔。


5.权利要求1的方法，其中该细分的、颗粒状填料包括二...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭群晖，C·L·科诺克斯，T·威尔特，P·L·沃特鲁巴德扎尔，C·F·卡勒，G·J·麦克拉姆，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：美国;US