способ получения брома из пластовой воды нефтяного месторождения

Формула изобретения

1. Способ получения брома из пластовой воды нефтяного месторождения, включающий нагревание пластовой воды, содержащей бром, хлориды кальция, магния, хлориролвание с одновременной подачей водяного пара, отличающийся тем, что пластовую воду перед хлорированием подвергают выпариванию под вакуумом при интенсивном кипении жидкости со снижением рН до 1 0,1 и повышения плотности жидкости до 1,35 г/см³ и более.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выпаривание ведут с отбором хлористого натрия.

Описание изобретения к патенту

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 - 117^oC, 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 - 105^oC. 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 - 95^oC. 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.