RU2107021C1

RU2107021C1 - Method of isolating bromine from formation water in oil deposit

Info

Publication number: RU2107021C1
Application number: RU96111514/25A
Authority: RU
Inventors: Ренат Халиуллович Муслимов; Ru]; Рамзис Рахимович Кадыров; Анатолий Иннокентьевич Овчинников; Валентина Андреевна Сапугольцева; Семен Викторович Портной; Ua]; Марат Халимович Салимов
Original assignee: Акционерное общество "Татнефть"
Priority date: 1996-06-06
Filing date: 1996-06-06
Publication date: 1998-03-20

Abstract

FIELD: oil and gas production. SUBSTANCE: invention concerns bromine- containing formation water with 1-2% of organics and consists in removing chief part of organics from raw material, while simultaneously evaporating saline solution on vacuum-evaporation plant until pH value drops to 1 ± 0.1 and density rises to 1.35 g/sq.cm or higher. Under these conditions, concentration of organics decreases and that of bromide increases. EFFECT: facilitated isolation of bromine. 2 cl

Description

Изобретение относится к способам извлечения брома из бромсодержащих растворов солей, в частности, из пластовой воды нефтяного месторождения. The invention relates to methods for the extraction of bromine from bromine-containing solutions of salts, in particular, from produced water of an oil field.

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). There is a method of producing bromine with heated brine, which allows to increase the degree of bromine extraction (Taran Yu.A. et al. Chemical technology and engineering for the production of inorganic compounds of iodine, bromine and manganese. - M .: NIITEkhim, 1989, p. 5).

Недостатком известного способа является низкая эффективность, обусловленная дополнительным расходом тепла. The disadvantage of this method is the low efficiency due to the additional heat consumption.

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.The closest technical solution of the present invention is a method for producing bromine, comprising heating a brine containing bromine and magnesium, potassium and sodium chlorides, chlorinating it with a simultaneous supply of water vapor (ed. St. N 652111, BI N 10, 1979). In order to intensify the process of chlorination and reduce the water content in the product, the brine is heated to 112 - 117 ^o C before chlorination, chlorination is carried out in the presence of solid magnesium, potassium and sodium chlorides.

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. The disadvantage of this method is the increased consumption of chlorine for the oxidation of organic substances present in the formation water of an oil field, foaming during chlorination and purging with water vapor and, most importantly, the penetration of organic substances into the finished bromine product in quantities exceeding the permissible GOST standards.

Целью предлагаемого изобретения является снижение содержания органических веществ в пластовой воде, а также повышение концентрации брома. The aim of the invention is to reduce the content of organic substances in produced water, as well as increasing the concentration of bromine.

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. This object is achieved in that in a method for producing bromine from produced water of an oil field, including heating produced water containing bromine, calcium, magnesium chlorides, chlorination while supplying steam, according to the invention, the produced water is subjected to evaporation before chlorination with a decrease in pH to 1 ± 0.1, and evaporation is carried out with the selection of sodium chloride in a vacuum evaporation unit.

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.The essence of the invention lies in the fact that in the process of evaporation of produced water containing 1 - 2% of organic substances, most of these substances are removed under three conditions: increasing the density of the liquid to 1.35 g / cm ³ or more, lowering the pH to 1 ± 0.1 and intense boiling of the liquid with the selection of steam under vacuum. This evaporation mode is implemented in a vacuum evaporation plant after crystallization of 98% sodium chloride and distillation of 85% of the water contained in the source formation water. This is the difference between the proposed technical solution and the known methods for producing bromine, which (difference) allows to reduce the content of organic substances in produced water by 7-10 times and to ensure the production of technical bromine grade B according to GOST 454 - 76. Another expected positive effect from the use of the proposed The method is to increase the concentration of bromine in the feedstock before chlorination of 6 to 9 times.

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.It is known that organic substances (mainly polar asphalt-resinous oil components) in the formation water of an oil field are present in three phase states: dissolved (molecules), colloidal (micelles) and finely dispersed (emulsion globules). In laboratory conditions, it was found that when a supersaturation of a liquid is achieved with respect to calcium and magnesium chlorides (at a density of 1.35 g / cm ³ or more), the pH - pH decreases stepwise from 2 to about 1. The supersaturation of the liquid is created artificially and maintained by circulation under intense vaporization in the entire volume of liquid under the action of vacuum. As a result, organic impurities are released from the bulk of the liquid and emerge in the form of a film, which is destroyed and carried away by steam. The loss of stability of solutions of organic substances in produced water is due to a decrease in pH, an increase in density and the achievement of supersaturation of inorganic salts (calcium, magnesium and sodium). Lowering the pH to 1 promotes the transition of asphaltene acids into an insoluble state. An increase in the density of the dispersion medium (water) facilitates the ascent of the globules of the dispersed phase and leads to the destruction of the emulsion. An increase in the concentration of inorganic salts (calcium and magnesium) to a state of supersaturation contributes to the loss of stability of the colloidal system and the transition of micelles of polar asphalt-resinous components to a finely dispersed state, followed by removal.

Таким образом происходит удаление органических веществ в процессе вакуумной выпарки при использовании в качестве бромсодержащего сырья пластовой воды нефтяного месторождения. Thus, organic substances are removed in the process of vacuum evaporation when using formation water of an oil field as bromine-containing raw material.

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).An example of a specific implementation. The produced water of an oil field with a density of 1.18, containing bromides, calcium, magnesium, sodium and potassium chlorides, as well as organic impurities (1 - 2%), is preheated to a temperature of 103 - 105 ^o C. The heated produced water is fed to a thermocompression evaporator installation. The residual pressure (vacuum) is maintained in the evaporator in the range 0.04 - 0.06 MPa, resulting in intense boiling of produced water, removal of organic impurities and supersaturation of the solution with mineral salts. The evaporated amount of water is adjusted to 85% of the initial amount contained in the source formation water. The resulting steam is fed to a thermocompression unit, which provides a residual pressure in the evaporator of 0.04 - 0.06 MPa. Sludge crystals of sodium chloride are recovered through a slurry cylinder. The brine density in the evaporator is adjusted to 1.35 ± 0.05, while the pH is reduced to 1. Under these conditions (intense boiling of the brine in vacuum, increase in density from 1.18 to 1.35, the presence of salt crystals in the brine , a decrease in pH to 1) from the brine of produced water, almost complete removal of organic impurities occurs, i.e. the content of organic impurities is reduced from 1 - 2% to 0.10 - 0.15%. At the same time, the bromine content in the brine of formation water increases from 0.4 to 3.7 kg / m ³ . To extract bromine from evaporated and purified from organic impurities brine water with a concentration of 3.7 kg / m ^{3 of} bromine, a steam distillation method will be used, which is based on the oxidation of bromide in brine with gaseous chlorine. The liberated elemental bromine and the remaining chlorine are blown off with hot steam. 3.9 m ³ / h of stripped brine with a temperature of 90 - 95 ^o C is fed into a continuous titanium column with valve plates. For the oxidation of bromine, 7.8 kg / h of gaseous chlorine and 12.6 kg / h of hot steam for distillation of the released elemental bromine. The steam-bromine mixture in the column is enriched with bromine, and is purified from the residual chlorine by the initial brine supplied to the column. The purified steam-bromine mixture is condensed in a condenser and discharged into a bromine separator, where bromine is separated from water. The bromine yield is approximately 14 kg / h, the quality of which meets the requirements of GOST 454-74 (bromine technical grade B).

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. Using the present invention allows to obtain the finished product without an expensive stage of purification of bromine from organic impurities. In addition, pre-evaporation of formation water in a vacuum evaporator reduces the consumption of chlorine gas for oxidation and heat for heating the brine.

Claims

1. A method of producing bromine from formation water of an oil field, comprising heating the formation water containing bromine, calcium chloride, magnesium chloride, chlorinating with the simultaneous supply of water vapor, characterized in that the formation water is subjected to evaporation under vacuum while the liquid is boiling intensively with decreasing pH up to 1 ± 0.1 and increase the density of the liquid to 1.35 g / cm ³ or more.

2. The method according to claim 1, characterized in that the evaporation is carried out with the selection of sodium chloride.