JP2020523189A - 随伴水の処理システムおよび随伴水からの有機化合物の回収方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (56)
- 有機化合物を含む随伴水の処理システムであり、
随伴水源および第1容器排出口と流体連結する容器吸入口を有する処理容器と、
前記容器吸入口と前記第1容器排出口との間の前記処理容器内の、ろ過材を含むろ過層と、
処理システムの洗浄サイクル中に、前記ろ過材に洗浄液を供給する洗浄システムと、
を含み、
ここで、
ろ過層が、処理システムの処理サイクル中に前記容器吸入口を通って前記処理容器に入る随伴水源からの随伴水の少なくとも一部が、ろ過された随伴水として、前記第1容器排出口を通り前記処理容器から排出される前に前記ろ過層を通過するように、前記処理容器内に構成され、
前記ろ過材が、水溶液に実質的に不溶な金属化合物であり、前記金属化合物は、金属水酸化物、金属オキソ水酸化物、又はそれらの組み合わせから選択され、
前記洗浄液が、還元剤を含み、
前記金属化合物が、洗浄サイクル中に前記還元剤によって還元され、水溶液に可溶な還元金属化合物を形成する、処理システム。 - 前記金属水酸化物が、
水酸化鉄(III)、水酸化銅(II)、水酸化マンガン(III)、水酸化クロム(III)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記金属オキソ水酸化物が、オキソ水酸化鉄(III)(フェリハイドライト)、オキソ水酸化マンガン(III)、オキソ水酸化クロム(III)、およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の処理システム。 - 前記金属化合物が、水酸化鉄(III)、水酸化銅(II)、水酸化マンガン(III)、水酸化クロム(III)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される金属水酸化物を含む、請求項1又は請求項2に記載の処理システム。
- 前記金属化合物が、オキソ水酸化鉄(III)(水酸化フェリドライト)、オキソ水酸化マンガン(III)、オキソ水酸化クロム(III)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される金属オキソ水酸化物を含む、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の処理システム。
- 前記金属化合物が、水酸化鉄(III)、フェリハイドライト、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の処理システム。
- 前記還元剤が、次亜リン酸又はその塩、亜リン酸又はその塩、シュウ酸又はその塩、ギ酸又はその塩、アンモニア水、アンモニウム塩、ヒドロキシルアミン、塩基性条件下の水素、金属チオ硫酸塩、金属亜硫酸塩又はアルカリ金属亜硫酸塩、水素化物、水素化ホウ素ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸二ナトリウム、水性二酸化硫黄、亜硫酸又はその塩、およびそれらの任意の組み合わせから選択される、請求項1〜請求項5のいずれかに記載の処理システム。
- 前記還元剤が、二酸化硫黄水溶液、亜硫酸、又は亜硫酸塩を含む、請求項6に記載の処理システム。
- 前記還元剤が、二酸化硫黄水溶液、亜硫酸、亜硫酸水素ナトリウム、又は亜硫酸二ナトリウムから選択される、請求項7に記載の処理システム。
- 前記金属化合物が、フェリハイドライトである、請求項6〜請求項8のいずれかに記載の処理システム。
- 前記洗浄液が、前記還元剤の水溶液である、請求項1〜請求項9のいずれかに記載の処理システム。
- 前記ろ過層と前記第1容器排出口との間にセラミック膜をさらに含み、前記ろ過層が、セラミック膜の被覆表面上の金属化合物の被覆層を含む、請求項1に記載の処理システム。
- 前記セラミック膜が、チタン−酸化ジルコニウム膜、シリカ膜、又はアルミナ膜から選択される、請求項11に記載の処理システム。
- 前記金属水酸化物が、
水酸化鉄(III)、水酸化銅(II)、水酸化マンガン(III)、水酸化クロム(III)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記金属オキソ水酸化物が、オキソ水酸化鉄(III)(フェリハイドライト)、オキソ水酸化マンガン(III)、オキソ水酸化クロム(III)、およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項11又は12に記載の処理システム - 前記金属化合物が、水酸化鉄(III)、水酸化銅(II)、水酸化マンガン(III)、水酸化クロム(III)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される金属水酸化物を含む、請求項11〜請求項13のいずれかに記載の処理システム。
- 前記金属化合物が、オキソ水酸化鉄(III)、水酸化マンガン(III)、オキソ水酸化クロム(III)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される金属オキソ水酸化物を含む、請求項11〜請求項14のいずれかに記載の処理システム。
- 前記金属化合物が、水酸化鉄(III)、フェリハイドライト、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項11又は請求項12のいずれかに記載の処理システム。
- 前記還元剤が、次亜リン酸又はその塩、亜リン酸又はその塩、シュウ酸又はその塩、ギ酸又はその塩、アンモニア水、アンモニウム塩、ヒドロキシルアミン、塩基性条件下の水素、金属チオ硫酸塩、金属亜硫酸塩又はアルカリ金属亜硫酸塩、水素化物、水素化ホウ素ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸二ナトリウム、水性二酸化硫黄、亜硫酸又はその塩、およびそれらの任意の組み合わせから選択される、請求項11〜請求項16のいずれかに記載の処理システム。
- 前記還元剤が、二酸化硫黄水溶液、亜硫酸、又は亜硫酸塩を含む、請求項17に記載の処理システム。
- 前記還元剤が、二酸化硫黄水溶液、亜硫酸、亜硫酸水素ナトリウム、又は亜硫酸二ナトリウムから選択される、請求項18に記載の処理システム。
- 前記金属化合物が、フェリハイドライトである、請求項17〜請求項19のいずれかに記載の処理システム。
- 前記洗浄液が、前記還元剤の水溶液である、請求項11〜請求項20のいずれかに記載の処理システム。
- 前記容器吸入口、前記ろ過層、前記セラミック膜、および前記容器排出口が、処理システムの処理サイクル中に前記容器吸入口を通って前記処理容器に入る随伴水源からの随伴水が、ろ過された随伴水として、前記第1容器排出口を通り前記処理容器から排出される前に、ろ過層を通過し、そしてセラミック膜を通過するように構成される、請求項11〜請求項21のいずれかに記載の処理システム。
- 第2容器排出口をさらに備え、
前記セラミック膜が、外表面と、管状膜の吸入口端部から管状膜の排出口端部までの管状膜内に画定された縦方向通路とを有する管状膜であり、
管状膜の前記外表面は、前記第1容器排出口と流体連結しており、
管状膜の前記排出口端は、前記第2容器排出口と流体連結しており、
前記容器吸入口から随伴水の少なくとも一部は、管状膜の縦方向通路を通過して保持水流として前記第2容器排出口に至り、
前記容器吸入口からの随伴水の少なくとも一部は、前記ろ過層および前記管状膜を通って前記管状膜の外表面に浸透し、ろ過された随伴水として外表面から出てくる、前記第2容器排出口をさらに備える、請求項11〜請求項22のいずれかに記載の処理システム。 - 前記処理容器が、
前記容器吸入口が前記第1容器排出口の下にある上昇流設計、又は前記容器吸入口が前記第1容器排出口の上にある下降流設計で垂直に構成され、
前記ろ過層が、前記容器吸入口と前記第1容器排出口との間の前記処理容器内にスクリーンによって支持される金属化合物の粒子を含む粒子床を含み、
前記スクリーンが、随伴水が前記容器吸入口から前記第1容器排出口に流れることを可能にし、粒子床の粒子がスクリーンを下向きに通過するのを防止するメッシュサイズおよび構成を有する、請求項1に記載の処理システム。 - 前記金属水酸化物が、
水酸化鉄(III)、水酸化銅(II)、水酸化マンガン(III)、水酸化クロム(III)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記金属オキソ水酸化物が、オキソ水酸化鉄(III)(フェリハイドライト)、オキソ水酸化マンガン(III)、オキソ水酸化クロム(III)、およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項24に記載の処理システム。 - 前記金属化合物が、水酸化鉄(III)、水酸化銅(II)、水酸化マンガン(III)、水酸化クロム(III)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される金属水酸化物を含む、請求項24又は請求項25に記載の処理システム。
- 前記金属化合物が、オキソ水酸化鉄(III)、水酸化マンガン(III)、オキソ水酸化クロム(III)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される金属オキソ水酸化物を含む、請求項24〜請求項26のいずれかに記載の処理システム。
- 前記金属化合物が、水酸化鉄(III)、フェリハイドライト、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項24に記載の処理システム。
- 前記還元剤が、次亜リン酸又はその塩、亜リン酸又はその塩、シュウ酸又はその塩、ギ酸又はその塩、アンモニア水、アンモニウム塩、ヒドロキシルアミン、塩基性条件下の水素、金属チオ硫酸塩、金属亜硫酸塩又はアルカリ金属亜硫酸塩、水素化物、水素化ホウ素ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸二ナトリウム、水性二酸化硫黄、亜硫酸又はその塩、およびそれらの任意の組み合わせから選択される、請求項24〜請求項28のいずれかに記載の処理システム。
- 前記還元剤が、二酸化硫黄水溶液、亜硫酸、又は亜硫酸塩を含む、請求項29に記載の処理システム。
- 前記還元剤が、二酸化硫黄水溶液、亜硫酸、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸二ナトリウム、又は亜硫酸から選択される、請求項30に記載の処理システム。
- 前記金属化合物が、フェリハイドライトである、請求項29〜請求項31のいずれかに記載の処理システム。
- 前記洗浄液が、前記還元剤の水溶液である、請求項24〜請求項33のいずれかに記載の処理システム。
- 前記粒子床が、固定粒子床又は流動粒子床として構成される、請求項24〜請求項33のいずれかに記載の処理システム。
- 前記処理容器が、スクリーン上に粒子吸入口と、スクリーン上に粒子排出口とをさらに含み、
前記粒子注吸入口が、処理サイクル中に金属化合物の新鮮な粒子を粒子床に供給し、
前記粒子床から使用済み粒子が、処理サイクル中に前記粒子排出口に向かって流れる、請求項34に記載の処理システム。 - 前記粒子排出口から使用済み粒子を受け取る回収容器をさらに含む、請求項35に記載の処理システム。
- 随伴水から原油を回収する処理システムであり、
随伴水源および第1容器排出口と流体連結する容器吸入口を有する処理容器と、
容器吸入口と第1容器排出口の間のセラミック膜と、
容器吸入口に面するセラミック膜の被覆表面上の金属化合物の被覆層と、
処理システムの洗浄サイクル中に、前記ろ過材に洗浄液を供給する洗浄システムと、
を含み、
ここで、
前記金属化合物が、水酸化鉄(III)、水酸化銅(II)、水酸化マンガン(III)、水酸化クロム(III)、オキソ水酸化鉄(III)、水酸化マンガン(III)、オキソ水酸化クロム(III)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記セラミック膜が、処理システムの処理サイクル中に処理容器に入る随伴水の少なくとも一部が、セラミック膜に浸透し、ろ過された随伴水として第1容器出口を通って処理容器から排出される前にコーティング層を通過してからセラミック膜に浸透するように構成され、
前記洗浄液が、次亜リン酸又はその塩、亜リン酸又はその塩、シュウ酸又はその塩、ギ酸又はその塩、アンモニア水、アンモニウム塩、ヒドロキシルアミン、塩基性条件下の水素、金属チオ硫酸塩、金属亜硫酸塩又はアルカリ金属亜硫酸塩、水素化物、水素化ホウ素ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸二ナトリウム、水性二酸化硫黄、亜硫酸又はその塩、およびそれらの任意の組み合わせから選択される、処理システム。 - 前記金属化合物が、水酸化鉄(III)、フェリハイドライト、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項37に記載の処理システム。
- 前記還元剤が、二酸化硫黄水溶液、亜硫酸、又は亜硫酸塩を含む、請求項38に記載の処理システム。
- 前記還元剤が、二酸化硫黄水溶液、亜硫酸、亜硫酸水素ナトリウム、又は亜硫酸二ナトリウムから選択される、請求項39に記載の処理システム。
- 前記金属化合物が、フェリハイドライトである、請求項38〜請求項40のいずれかに記載の処理システム。
- 随伴水から有機化合物を回収する方法であって、
請求項1〜請求項41のいずれかに記載の処理システムの随伴水源に随伴水を提供し、
処理サイクルを開始させ、
有機化合物がろ過層内に集まるまで、処理サイクル中に随伴水をろ過層に通過させ、
洗浄サイクルを開始させ、洗浄液をろ過層のろ過材に提供し、それにより、金属化合物が、洗浄液に可溶な還元金属化合物に還元され、
処理容器から洗浄液を取り除き、処理容器から取り除かれた前記洗浄液は、溶解した還元金属化合物および有機化合物を含み、
洗浄液から有機化合物を分離することを含む方法。 - 前記有機化合物が、原油を含む、請求項42に記載の方法。
- 前記処理容器から取り除かれた前記洗浄液から還元金属化合物を回収することをさらに含む、請求項42又は請求項43に記載の方法。
- 前記洗浄液から回収された前記還元金属化合物を酸化して金属化合物を再形成し、
改質された金属化合物を前記処理容器に移すことをさらに含む、請求項44に記載の方法。 - 前記処理システムが、ろ過層と第1容器排出口との間にセラミック膜をさらに含み、
前記ろ過層が、前記セラミック膜の被覆表面上の前記金属化合物の被覆層を含み、
洗浄サイクル中に前記金属化合物が還元されると、前記金属化合物のコーティング層が、前記セラミック膜から溶解する、請求項42〜45のいずれかに記載の方法。 - 前記還元された金属化合物で新鮮なセラミック膜の表面をコーティングし、
前記新鮮なセラミック膜上の前記還元された金属化合物を酸化させ、前記新鮮なセラミック膜の表面に前記金属化合物の再生コーティング層を形成し、
前記還元された金属化合物が酸化される前又は後に、前記新鮮なセラミック膜を前記処理容器に挿入することをさらに含む、請求項請求項46に記載の方法。 - 前記金属水酸化物が、
水酸化鉄(III)、水酸化銅(II)、水酸化マンガン(III)、水酸化クロム(III)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記金属オキソ水酸化物が、オキソ水酸化鉄(III)(フェリハイドライト)、オキソ水酸化マンガン(III)、オキソ水酸化クロム(III)、およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項42〜請求項47のいずれに記載の方法。 - 前記金属化合物が、水酸化鉄(III)、水酸化銅(II)、水酸化マンガン(III)、水酸化クロム(III)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される金属水酸化物を含む、請求項42〜請求項48のいずれに記載の方法。
- 前記金属化合物が、オキソ水酸化鉄(III)、水酸化マンガン(III)、オキソ水酸化クロム(III)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される金属オキソ水酸化物を含む、請求項42〜請求項49のいずれに記載の方法。
- 前記金属化合物が、水酸化鉄(III)、フェリハイドライト、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項42〜請求項47のいずれに記載の方法。
- 前記還元剤が、次亜リン酸又はその塩、亜リン酸又はその塩、シュウ酸又はその塩、ギ酸又はその塩、アンモニア水、アンモニウム塩、ヒドロキシルアミン、塩基性条件下の水素、金属チオ硫酸塩、金属亜硫酸塩又はアルカリ金属亜硫酸塩、水素化物、水素化ホウ素ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸二ナトリウム、水性二酸化硫黄、亜硫酸又はその塩、およびそれらの任意の組み合わせから選択される、請求項42〜請求項51のいずれかに記載の方法。
- 前記還元剤が、二酸化硫黄水溶液、亜硫酸、又は亜硫酸塩を含む、請求項52に記載の方法。
- 前記還元剤が、二酸化硫黄水溶液、亜硫酸、亜硫酸水素ナトリウム、又は亜硫酸二ナトリウムから選択される、請求項53に記載の方法。
- 前記金属化合物が、フェリハイドライトである、請求項52〜請求項54のいずれかに記載の方法。
- 前記洗浄液が、前記還元剤の水溶液である、請求項42〜請求項55のいずれかに記載の方法。
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