專利名稱：：官能流體和用于制備該官能流體的方法官能流體和用于制備該官能流體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及官能流體，并且特別涉及利用官能流體從液流(例如烴基液流)或燃燒后的燃料或氣體中例如處理和去除酸、酸性成分(例如H2S)、和C0hC0、NOx和S0x氣體。本發(fā)明還涉及用于制備該官能流體的方法。
背景技術(shù)：
：在烴基和碳基組合物(例如原油、合成原油、天然氣、煤和焦炭)的提取、加工和精制、儲存和燃燒中會遇到和/或產(chǎn)生大量的毒性物質(zhì)。這些物質(zhì)包括，例如，石充化氫氣體、硫醇、S0x氣體(例如S(X和S0》和N0x氣體(例如N0、N02和N2。)。硫化氫和硫醇常常用原油萃取。在原油加工和精煉過程中會產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳和SOx氣體。烴基燃料一旦燃燒就會產(chǎn)生N(X氣體。而且，從燃煤發(fā)電站、煉焦廠和鋼鐵生產(chǎn)廠排放出來的燃燒后的煙中常常含有一種或多種這些氣體。因此，不斷需要開發(fā)能將這些氣體從烴基流、煙囪和排氣裝置中去除的物質(zhì)和方法。H2S清除劑一般含有胺加合物，并且制備它們的方法中常常需要使用復(fù)雜的反應(yīng)方案和對環(huán)境有毒的反應(yīng)物質(zhì)。例如，GB2409859中描述了一種油溶性硫清除劑，它實質(zhì)上含有單體醛胺加合物，該加合物是由至少一個空間位阻的伯或仲胺和過量一摩爾的至少一個醛或其供體反應(yīng)得到的。美國專利申請?zhí)?005/0214199描述了一種大表面積的二氧化錳化合物，通過吸收和氧化將其用于去除例如N0X、S0X、和C0的污染物。該二氧化錳是通過二價錳鹽和堿金屬高錳酸鹽和氬氧化物溶液在離子交換水的存在下在特殊的反應(yīng)條件下制備的。據(jù)報道它對一氧化碳的去除率達(dá)到35°/。。因此，進(jìn)一步需要其他用于去除毒性物質(zhì)的組合物。還需要通過相對直接和經(jīng)濟(jì)的反應(yīng)方案能制備的組合物。還需要制備和分離的組合物在例如那些上述的許多的應(yīng)用中具有多功能的用途。發(fā)明簡述才艮據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種制備官能流體的方法，該方法包括在不高于約20(^(93°0的溫度下在反應(yīng)容器中使硅、堿金屬氫氧化物和含有水和氯的溶液進(jìn)行反應(yīng)。本發(fā)明的第一個方面的選擇特征是從屬權(quán)利要求的主題。因此，該方法提供了通過經(jīng)濟(jì)和相對直接的方法制備和分離的新官能流體。已發(fā)現(xiàn)該官能流體具有許多的用途如作為電子供體、還原劑或抗氧化劑。有利地，該方法提供了一種不需要昂貴的有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的參與而制備的清除官能流體，其中該有機(jī)化學(xué)物質(zhì)能產(chǎn)生反應(yīng)副產(chǎn)物。由于環(huán)境因素，這種副產(chǎn)物的處理是困難和昂貴的。另一個優(yōu)點(diǎn)在于該官能流體能在大氣壓或加壓的條件下進(jìn)行制備。根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了通過本發(fā)明的第一個方面的方法獲得的一種官能流體，該官能流體的比重約為1.25到5，且pH為約9到約13。本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)在于制備和分離的官能流體具有多功能用途。例如，在石油和天然氣的生產(chǎn)工業(yè)中，該官能流體能用作原油泵管中的H2S清除劑并可作為該管中的緩蝕劑。該流體還能進(jìn)一步用于C02和冊2處理中，C0z和卯2是在精煉原油和/或原油產(chǎn)品的燃燒過程中產(chǎn)生出來的。本發(fā)明的第二個方面該官能流體可用作CO、C02或H2S清除劑。該官能流體可用作含水石油和天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)中的H2S清除劑。該官能流體可用在N0X(例如NO和N02)和S0X(例如S02和S03)氣體的處理中。該官能流體可用在酸性氣體的處理系統(tǒng)中。該官能流體可用作緩蝕劑。該官能流體可用作碳鋼的抑制劑(pacifier)以降低由酸性氣體引起的腐蝕速度。該官能流體可用作消泡劑。該官能流體可用于從廢水或鍋爐給水中去除污染物。該官能流體可用作儲存氬氣。根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種對氣態(tài)烴原料進(jìn)行脫硫的方法，該方法包括(i)在適于形成富硫官能流體的條件下使氣態(tài)烴原料與官能流體接觸，該官能流體是在第一和第二實施例中指定的；和(ii)從該富硫官能流體中回收已脫硫的氣態(tài)烴原料。本發(fā)明的第三個方面的方法可進(jìn)一步任選包括如下步驟(iii)硫從該富硫官能流體中充分沉淀的條件下使該富硫官能流體與絮凝劑接觸；和(iv)使沉淀的硫與該流體分離以回收本發(fā)明的第一或第二方面中指定的官能流體。根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供了一種從含有C02成分的氣態(tài)烴原料中去除C02的方法，該方法包括如下步驟(i)在使C02充分溶解在該官能流體的條件下，使該官能流體與氣態(tài)烴原料接觸；(ii)使該氣態(tài)烴原料與該官能流體分離；和(iii)該官能流體減壓以使C02氣體從該官能流體中釋放出來。附圖簡述通過舉例的方式參考下列附圖會更好的理解本發(fā)明，并更加清楚的展現(xiàn)本發(fā)明是如何發(fā)揮作用的，其中圖1是表示在大氣壓下制備本發(fā)明官能流體的方法的示意圖2是表示在高于或低于大氣壓力下制備本發(fā)明官能流體的閉合系統(tǒng)的示意圖3是表示從曱烷氣體原料中去除H2S的方法的示意圖4是表示在現(xiàn)有的脫^5克方法中再應(yīng)用一個脫;s克方法作為改進(jìn)的實例的示意圖；和圖5是表示從曱烷氣體原料中去除C02的方法的示意圖。發(fā)明詳述通過使堿金屬或其衍生物和硅的反應(yīng)制備該官能流體。首先描述在該反應(yīng)方法中使用的反應(yīng)物。壘在本發(fā)明方法中使用的硅可以是硅單質(zhì)或金屬硅。金屬珪以多種純度級別存在。能夠在該方法中使用的金屬硅的實例是金屬硅級551(Si98.5%,Fe最大含量0.5%，Ca最大含量0.10W,金屬硅級553(Si98.5%,Fe最大含量0.5%,Ca最大含量0.30W，金屬硅級441(Si99°/。，F(xiàn)e最大含量0.5%,Ca最大含量0.10W，金屬硅級442(Si99%,Fe最大含量0.4%，Ca最大含量0.20W，金屬硅級4406(Si99.3%,Fe最大含量0.4%,Ca最大含量0.06W,金屬硅級4403(Si98.5%,Fe最大含量0.4%,Ca最大含量0.03W，金屬硅級331(Si99.3%,Fe最大含量0.3%,Ca最大含量0.10%),金屬硅級3305(Si99.4%,Fe最大含量0.3%,Ca最大含量0.05%)，金屬硅級3303(Si99.4%,Fe最大含量0.3%,Ca最大含量0.03%),金屬硅級2204(Si99.5%，F(xiàn)e最大含量0.2%,Ca最大含量0.0),金屬硅級2202(Si99.5%,Fe最大含量0.2%，Ca最大含量0.02W或金屬硅級1501(Si99.5%,Fe最大含量0.15%,Ca最大含量0.01°/。)。金屬硅級441是制備本發(fā)明官能流體方法中使用的金屬硅的優(yōu)選級。硅或金屬硅包括一定范圍的粒度。這些顆粒能夠是大塊或錠(例如平均直徑達(dá)到約150mm)的形式，或粉狀形式。在一個實施例中，硅或金屬硅包括平均顆粒直徑約為lmm和約150mm之間的顆粒。在另一個實施例中，硅或金屬硅包括平均顆粒直徑約為24mm和150咖之間的顆粒。在又一個實施例中，平均顆粒直徑大于約10um,例如大于100iam,例如大于500ium。平均顆粒直徑也可以小于10mm，例如小于5mm,例如小于2mm或小于lmni。當(dāng)該顆粒是非球形的時候，術(shù)語"直徑"指的是該顆粒的最大尺寸。有一些個別的顆粒的直徑可能超出所指定的值。但是，優(yōu)選至少50%,例如至少95%,例如99%的顆粒的直徑在該指定的值的范圍內(nèi)。在一個實施例中，基本上所有的顆粒的直徑都是在該指定的范圍內(nèi)。堿金屬氬氧化物在本方法中使用的堿金屬氫氧化物包括氫氧化鋰、氫氧化鈉或氫氧化鉀。在一個實施例中，使用的是氫氧化鈉。也可以將氫氧化鋰、氫氧化鈉和氫氧化鉀的組合物使用在本方法中。該堿金屬氫氧化物(例如氫氧化鈉)可以以固體形式或以堿金屬氫氧化物制備的水溶液的形式使用。堿金屬氬氧化物的固體形式可以是片狀、球狀或粉狀形式?；蛘撸搲A金屬氬氧化物可以被其他的堿金屬和堿土金屬的氫氧化物例如氫氧化銣、氫氧化鈹、氫氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鍶或氫氧化鋇代替。水和氯的溶液在本方法中使用的水和氯的溶液包括水，優(yōu)選蒸餾水，和氯源。該氯源可以是隨后能溶解在水中的氯氣。在一個優(yōu)選的實施例中，該氯源是液氯，也稱為次氯酸鈉(NaOCl)。水(優(yōu)選蒸餾水)和液氯以約10:1至約30:1的體積比(水液氯)的比例混合，例如約15:1和約25:1之間。在一個實施例中，水與氯的比例約為20:1。水和液氯可在加入含有硅和堿金屬氫氧化物的反應(yīng)容器之前進(jìn)行混合，或在現(xiàn)場將水和氯分別加入。方法和所得到的官能流體正如如下所描述的，本發(fā)明的第一個方面的方法的持續(xù)時間取決于例如反應(yīng)溫度和反應(yīng)物顆粒的大小(這是由于考慮到顆粒的大小對表面積的影響)這些因素。當(dāng)使用較小的顆粒的時候反應(yīng)的持續(xù)時間將較短，而當(dāng)使用較大顆粒的時候反應(yīng)的持續(xù)時間會較長。在多數(shù)的實施例中，反應(yīng)的持續(xù)時間將長于約1小時，例如長于約3小時，例如長于約6小時。反應(yīng)的持續(xù)時間也可少于約3天，例如少于約2天，例如少于約1天，例如少于約12個小時。由于該反應(yīng)是》文熱，因此控制反應(yīng)物的顆粒大小就提供了一種將反應(yīng)速度和反應(yīng)溫度控制在一定程度的方法，其中該反應(yīng)溫度是指本發(fā)明的第一個方面的方法中反應(yīng)容器需要冷卻到的溫度。該反應(yīng)容器的溫度應(yīng)當(dāng)保持在約93°C以下的溫度。由于這種限制，在一些實施例中，反應(yīng)溫度保持在高于約60°C,例如高于約70。C。在一個實施例中，反應(yīng)溫度保持在約80。C的值。通過舉例的方式，下面的討論限于包括金屬硅級441和氫氧化鈉的方法。也包括參考附圖中的圖1和2將有助于理解本發(fā)明的方法。然而，這些都是非限制性的，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員明白下面的討論對上面描述的大量的可替換系統(tǒng)具有代表性。典型地，將金屬硅級441和堿金屬氫氧化物在一個反應(yīng)容器中進(jìn)行混合。圖l表示的是在大氣壓下制備本發(fā)明的官能流體的間歇過程。優(yōu)選由不銹鋼制造的敞口反應(yīng)容器1中盛有具有平均直徑在24mm到150咖范圍內(nèi)的粒度分布的硅(金屬硅級441)2。將硅2加入到等于反應(yīng)容器容積的30°/。的高度，該反應(yīng)容器容積包括硅顆粒2間的空隙度。將氫氧化鈉3(片狀形式)加入到反應(yīng)容器1中的硅2中，加入的量約等于硅2中可利用的空隙度，以使反應(yīng)容器中固體的水平面基本上沒有變化。這可以通過充分?jǐn)嚢韫?和氫氧化鈉3來實現(xiàn)。硅與氫氧化鈉的量一般約為體積比1:1。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚所使用的硅顆粒的大小將會影響由硅顆粒的表面積所決定的反應(yīng)速度(即一旦加入氯水溶液)。在加入反應(yīng)容器1之前，將液氯5例如以水與液氯約為體積比20:1的比例滴入蒸餾水4中，并且成分之間開始反應(yīng)。將氯水溶液加入到至少等于或高于硅/氫氧化鈉混合物的水平面(圖1中的水平面6),這樣硅/氫氧化鈉完全浸沒在氯水溶液中。一般情況下，在注意到反應(yīng)發(fā)生之前有一個時間間隔。時間間隔取決于所使用的反應(yīng)物的量(即硅與氫氧化鈉的體積比)，和硅2與氬氧化鈉3的顆粒大小。隨后放熱反應(yīng)開始冒泡并釋放出氫氣7和蒸汽8。因此需要使用適當(dāng)?shù)陌踩胧?。保持反?yīng)溫度使之不超過約200°F(93°C)，并且優(yōu)選保持在約175。F(80。C)以下。使用外部加熱/冷卻裝置10,例如使用加熱/冷卻套維持反應(yīng)溫度。為了使溶液的水平面維持在硅/氫氧化鈉之上，在反應(yīng)進(jìn)行的過程中要加入額外的水和/或氯水溶液(即與由于氬氣和蒸汽的流失而造成的減少相匹配)。在上述的條件下，該反應(yīng)一般持續(xù)6個小時，之后冒泡程度開始減弱，這樣獲得的官能流體可以通過一個合適的過濾介質(zhì)從出口9傾倒出來，該過濾介質(zhì)可以去除所有不想要的還可繼續(xù)參加反應(yīng)的顆粒。然后將最終的化學(xué)制品儲存在密封的桶中備用。圖2表示的是封閉或加壓系統(tǒng)設(shè)備的實例，該設(shè)備可在高于或低于大氣壓的條件下工作。對于指定的批量大小，將與圖1所描述的相同數(shù)量和品質(zhì)的硅21和氫氧化鈉20裝入漏斗33中。然而，在實踐中發(fā)現(xiàn)在例如圖2中所描迷的封閉的系統(tǒng)中可以使用顆粒粒度分布相當(dāng)小的低至lmra的硅，從而使硅的接觸表面積顯著提高。這樣，在通過壓力控制裝置29控制容器內(nèi)的壓力的共同作用下，反應(yīng)得到進(jìn)一步控制，并由此降低硅通過反應(yīng)產(chǎn)生所需要的化學(xué)制品所需要的時間。通過閥裝置28的控制使硅21和氫氧化鈉20從漏斗33加入到反應(yīng)壓力容器27中。然后關(guān)閉閥裝置28，并打開泵24，其中泵24中裝有水23和氯22的混合物。該混合物通過閥裝置25到達(dá)位于該壓力容器27中的旋渦發(fā)生器31。然后反應(yīng)開始并通過該旋渦內(nèi)的離心力對顆粒20和21和液體22和23的均勻的內(nèi)部混合使反應(yīng)加速。該反應(yīng)所產(chǎn)生的氫氣和蒸汽聚集在壓力容器27的上部，并由壓力傳感器、調(diào)節(jié)器和壓力控制閥29將該壓力容器27內(nèi)的壓力控制到需要的設(shè)定點(diǎn)。將從該壓力容器27中逸出的氣體引導(dǎo)到阻火器30中和或洗涂器/冷凝器37中，如果需要可將氫氣依次再引導(dǎo)到該壓力容器27中，這時不含有反應(yīng)產(chǎn)生的相伴的水蒸汽。因此氫氣可再次被吸收以進(jìn)一步富集化學(xué)制品，或者，如果不需要可將氫氣儲存起來或燃燒處理。該方法進(jìn)一步要求該壓力容器27內(nèi)的液面保持在所要求的水平面限度內(nèi)。因此，料面指示器26具有運(yùn)行泵24并開動閥裝置25以加入所需要的補(bǔ)充水的能力。當(dāng)泵24處于未運(yùn)行狀態(tài)，但需要維持壓力容器27內(nèi)漩渦的時候，將泵40啟動并使化學(xué)產(chǎn)品根據(jù)需要通過旋渦發(fā)生器31再循環(huán)以使固體20和21保持懸浮狀態(tài)。冷卻套41中裝有冷卻介質(zhì)以便通過與溫度控制器32的相互作用將反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)到需要的限度內(nèi)。如果需要，可以在蒸汽出口29上使用真空，這樣在某些條件下提高化學(xué)制品的產(chǎn)率。當(dāng)化學(xué)反應(yīng)結(jié)束時，停止泵40并關(guān)閉閥裝置39。打開閥裝置34并使化學(xué)產(chǎn)品進(jìn)入過濾器35,然后進(jìn)入儲存容器36中。在該反應(yīng)中液氯的作用并沒有被完全理解，但不希望受到認(rèn)為氯充當(dāng)該反應(yīng)的電子穴理論的限制。如果沒有使用液氯，那么將生成的是硅酸鈉鹽而非官能流體。如果使用氫氧化鈉的水溶液，那么由于在加入氯水溶液之前液體水的存在而使時間間隔更加縮短在這些情況下，應(yīng)當(dāng)在冒泡之前加入液氯以使硅酸鹽生成的最少。由上述反應(yīng)所制備的官能流體一般是清澈和透明的，它是比重約為1.25到5的粘性液體，例如約5，并且pH的范圍約為9到約13，例如約9到約12。然而，該官能流體有時是半透明的。所制備的官能流體可以直接使用，或以稀釋的形式使用；例如，在使用之前可以將官能流體稀釋到比重約1.25。本發(fā)明官能流體的特征并不完全理解官能流體中的精確成分和形態(tài)，但相信硅和石咸金屬離子一旦與氯水溶液反應(yīng)就生成了水溶性的單體無機(jī)復(fù)合物。不清楚可能以氯離子形式存在的氯是否構(gòu)成了該無機(jī)復(fù)合物的一部分。發(fā)現(xiàn)所得到的含有硅-堿金屬復(fù)合物的官能流體富含電子(可能含有自由電子)，并在其他化學(xué)制品存在的情況下很容易作為還原劑將這些化學(xué)制品轉(zhuǎn)化成水溶性的鹽，或甚至是元素化合物。例如，該官能流體與H2S—旦發(fā)生反應(yīng)，就能生成元素碌"因此，本發(fā)明的官能流體具有從任何碳基液流中選擇性去除目標(biāo)污染物的能力。本發(fā)明的官能流體的應(yīng)用本發(fā)明的官能流體在4艮多應(yīng)用中都具有實用性，例如*作為"2清除劑*作為H2S清除劑*在N0X(例如NO和N02)和S0X(例如S02和S03)氣體的處理中*作為緩蝕劑文善現(xiàn)有酸性氣體處理系統(tǒng)如胺廠.從水中去除污染物，例如鍋爐給水的預(yù)處理和揮發(fā)性有機(jī)化合物(V0C)和曱基叔丁基醚(MTBE)的廢水處理和消滅很多形式的細(xì)菌如羊乳酪大腸桿菌(fetacoli)形式、隱孑包子蟲(Cryptosporidium)和軍團(tuán)菌。*從親油固體(oilwettedsolids)中去除烴，例如在石油流過的緊密的巖層中，使官能流體濕潤生產(chǎn)地區(qū)并被吸附到巖層上，從而迫使石油脫離巖石，降低石油的阻力并提高石油的流速'去除所有類型的含硫物質(zhì)，特別是氧硫化碳(COS),已知它遇水分解形成H2S、S、*作為消泡劑'作為阻燃劑*作為抗氧化緩蝕劑，例如，當(dāng)將該化學(xué)制品注入到由碳鋼制造的管道或容器中時，它具有防止管道和容器被腐蝕的能力。*作為藥物或在制備例如用于治療昆蟲叮咬、病毒和/或血液疾病的藥用物中氣態(tài)烴原料脫碌i^的方法在本發(fā)明的第三個方面，可以將氣態(tài)烴原料(例如可以是天然曱烷氣體)與本發(fā)明的官能流體接觸，使用為此目的在本領(lǐng)域中眾所周知的任何合適的設(shè)備。例如，可以使用串聯(lián)式混合器/接觸器或逆流汽提塔。通過與現(xiàn)有技術(shù)中的脫硫單元如胺系統(tǒng)的比較，該第三方面的方法不需要鍋爐、加熱器、脫酸或再注入"t桑作單元。因此該第三方面的方法可以在環(huán)境溫度下進(jìn)行，例如高于約5。C，例如高于1(TC或高于約15。C。該方法的溫度可以低于約60。C,例如低于約40°C,例如低于30°C。因此該方法特別適用于海上液化天然氣(LNG)工廣加工之前預(yù)處理天然曱烷氣體，熱源緊靠低溫單元和冷卻盒是危險作業(yè)。本發(fā)明的第三個方面的方法可進(jìn)一步任選包括以下的步驟(iii)使富集了硫的官能流體與絮凝劑在足以使硫從富含碌u的官能流體中沉淀下來的條件下接觸；和(iv)使沉淀下來的硫與該流體分離以回收本發(fā)明第一或第二方面的該官能流體。該絮凝劑可以是任何已知的能導(dǎo)致硫在官能流體的堿性環(huán)境中沉淀下來的絮凝劑。例如，該絮凝劑可以是堿金屬卣化物，優(yōu)選氯化鈉。該沉淀下來的硫可通過任何合適的分離工藝分離出來。例如可以使用板式壓濾機(jī)。已發(fā)現(xiàn)使用板式壓濾機(jī)可以得到相當(dāng)干燥的固體，適于從現(xiàn)場分批處理(skipdisposal)。到目前為止的試驗已經(jīng)表明通過該方法得到的固體適于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并對環(huán)境產(chǎn)生最小的影響。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的第三個方面的方法能夠?qū)⑻烊粫跬闅怏w中的硫化氫的水平從10,OOOppm范圍內(nèi)的水平降低到少于lppm的水平。該方法還可以包括使回收的官能流體再循環(huán)用于本發(fā)明的第三個方面的步驟(i)中的步驟。在循環(huán)利用之前，可將所回收的官能流體的pH調(diào)節(jié)到高于約12,例如約pH13。這可以通過加入堿金屬氫氧化物，例如氫氧化鈉實現(xiàn)。氣態(tài)烴原料可以是任何氣態(tài)烴原料但最典型的是主要含有曱烷如天然氣的原料。現(xiàn)在通過參考從曱烷原料中去除H2S的方法來說明本發(fā)明的第三個方面。還包括參考附圖中的圖3和4以幫助理解本發(fā)明的方法。但是，這些是非限制性的，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到下面的討論對上述大量可替換系統(tǒng)具有代表性。圖3表示的三步法作為本發(fā)明第三個方面的例子。將待處理氣體輸入到步驟l的接觸器中，其中在該接觸器中使官能流體(指定為單體化學(xué)(MonoChem))和酸性氣體彼此接觸。官能流體將H2S解析出來并釋放出曱烷氣體。然后脫硫(sweetenedgas)合格(onspec)的氣體離開步驟1的接觸器并導(dǎo)向三級精制系統(tǒng)，或如果氣體條件可以接受，就將其導(dǎo)入氣體輸出管道以備用。如果使用接觸塔要在液面控制的條件下，然后將步驟1的接觸器中的富集了H2S的官能流體導(dǎo)向步驟2的較小的二級混合器/接觸器中，作為展開罐(devel叩menttank)要有充分的停留時間。將絮凝劑通過展開罐入口加入到單體化學(xué)液流中以使硫發(fā)生絮凝作用并發(fā)展成固體。然后將步驟2的液體和固體混合物導(dǎo)向步驟3，這里可以是任何形式的液體/固體過濾或凈化。在實踐中，已證實板式壓濾機(jī)能足以完成此目的，得到合理干燥的固體，適于從現(xiàn)場分批處理。到目前為止的試驗已經(jīng)表明通過該方法得到的固體適于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并對環(huán)境產(chǎn)生最小的影響。將步驟3的液體濾液再循環(huán)到步驟1,用于再利用到該方法中。根據(jù)被循環(huán)的官能流體的pH和其比重，對pH的校正可加入化學(xué)制品以使官能流體的pH維持在約13。在圖3中，在該系統(tǒng)中本發(fā)明的官能流體以一定的流速再循環(huán)，其中流速由從氣體流中待去除的H2S的量決定。在一個實施例中，10美加侖/分鐘(37.85升/分鐘)足以將700，000標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/天(SCFD)(19，822立方米/天)的天然氣中高達(dá)10，000ppm的H2S去除。還已證實上述方法可用于去除C02。已證實一旦單體化學(xué)的壓力下降，C02能再次閃蒸到氣相。到目前為止，在曱烷氣體流中水平達(dá)到10,000ppm的C02和10,000ppm的H2S已被同時去除。本發(fā)明第三個方面的方法的改進(jìn)應(yīng)用在實踐中，現(xiàn)有的天然氣加工處理廠，如胺和克勞斯單元(Clausunits)是系統(tǒng)內(nèi)的瓶頸，任何原因都會使入口條件發(fā)生變化，例如*天然氣體積的增加*壓力下降H2S體積的增加*入口溫度的變化胺系統(tǒng)入口的這類變化能擾亂運(yùn)行并需要系統(tǒng)改變，在大多數(shù)情況下，這些變化一旦發(fā)生就造成工廠運(yùn)行中的連鎖反應(yīng)從而造成較大的麻煩。由于單體化學(xué)官能流體系統(tǒng)的簡單化，現(xiàn)在可以提供一個處理步驟，將其應(yīng)用到現(xiàn)有天然氣脫硫裝置的上游以有效的消除該工藝中的瓶頸，或顯著降低保養(yǎng)費(fèi)用，因為現(xiàn)有的系統(tǒng)都是吸收類型，而這需要消耗要被去除和要替換的材料。圖4表示了一個系統(tǒng)。在圖4中，將小型官能流體接觸器系統(tǒng)置于現(xiàn)有天然氣處理裝置的前端。該小型官能流體接觸器可任選作為支路或?qū)Υ惶幚淼奶烊粴饪偭髁康囊欢ū壤M(jìn)行處理。被處理的天然氣的比例可足夠大以便當(dāng)它與未被處理的天然氣再次混合時，在系統(tǒng)中剩余的H2S的ppm水平由現(xiàn)有的天然氣處理裝置可操控。在圖4中，依次使用了幾個串聯(lián)式混合器/接觸器，其中每一個單元都含有注入其內(nèi)的單體化學(xué)。每一個單元最多能使天然氣入口處H,S體積的50%去除，這描述在下面的表l中。這是說明本方法的一個實例。每一步的去除效率取決于多種因素，如每一步驟官能流體的條件和在該步驟中原料內(nèi)存在的污染物的水平表l<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>通常情況下，應(yīng)當(dāng)說使用的單元越多，那么H2S去除的效果越好，但是有一點(diǎn)，在該點(diǎn)由額外的單元獲得的利益最小。該改進(jìn)系統(tǒng)一般設(shè)計成獲得達(dá)到95%的總的去除水平，余下的最后的HaS在現(xiàn)有設(shè)備中去除。這樣的改進(jìn)系統(tǒng)對處理裝置的執(zhí)行者提供了多種好處，如-通過使用熱帽(hotta卯ing)進(jìn)入現(xiàn)有裝置的進(jìn)口管道中，這種改變不必關(guān)閉裝置。-如果所需要的現(xiàn)有胺塔能被快速轉(zhuǎn)化成使用單體化學(xué)的系統(tǒng)，其中將單體化學(xué)引入展開罐并且所使用的過濾單元使單體化學(xué)從管道接觸器回收。-這樣使胺廠下游單元顯得多余，因而實質(zhì)上降低了現(xiàn)場的排放量。-由于沒有形成液體酸，因而就不需要在現(xiàn)場排放液體酸。-可以將硫固體轉(zhuǎn)化成肥料用于商業(yè)。從包括C02和硫成分的氣態(tài)烴原料中選擇性去除C02根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供了一種從含有C02成分的氣態(tài)烴原料中去除C02的方法，該方法包括以下步驟(i)在足以使C02溶解在官能流體中的條件下使官能流體與氣態(tài)烴原料接觸；(ii)使氣態(tài)烴原料與官能流體分離；和(iii)使官能流體減壓導(dǎo)致C02氣體從官能流體中釋放出來。在本發(fā)明的該方面中，使用本領(lǐng)域中用于此目的的已知的任何適合的設(shè)備使氣態(tài)烴原料(例如可以是天然甲烷氣體)與本發(fā)明的官能流體接觸。例如可以使用串聯(lián)式混合器/接觸器或逆流汽提塔。官能流體和氣態(tài)烴原料接觸的壓力取決于從所需要的原料中去除C02的程度。在較高壓力的條件下，將有更多的C02溶解在官能流體中。一般的，系統(tǒng)的壓力高于l個大氣壓，例如高于5個大氣壓，例如高于10個大氣壓。一般的，壓力小于30個大氣壓，例如小于20個大氣壓。在另一個實施例中，官能流體和氣態(tài)烴原料可在環(huán)境壓力或甚至低于環(huán)境壓力的條件下接觸，如果這樣，在上述步驟(ii)(將氣態(tài)烴原料與官能流體分離)之后，進(jìn)一步降低壓力使C02從官能流體中釋放出來。在官能流體中C02的溶解度被認(rèn)為是與流體溫度成反比的。因此，為了提高C02在官能流體中的溶解度，在降低的溫度下提供官能流體。原則上提供的官能流體的溫度要高于其凝固點(diǎn)，這樣在最低的溫度C02的溶解度最大。然而，出于與冷卻官能流體所帶來的經(jīng)濟(jì)考慮因此在一些實施例中，提供的官能流體的溫度較高。在一些實施例中，所提供的官能流體的溫度在低于約50°C的溫度，例如低于約40°C或低于約30°C。也可以在低于約20°C,例如低于約10°C的溫度下提供官能流體。在一個優(yōu)選的實施例中，所提供的官能流體的溫度低于約5°C,例如在約1-3°C的范圍內(nèi)，例如約2°C。該方法可進(jìn)一步包括將在本方法中步驟(iii)得到的被分離出來的C02氣體進(jìn)行液化的步驟。因此，該方法的優(yōu)越性在于能收集C02進(jìn)行商業(yè)利用，不只是防止它逃逸到環(huán)境中。在下列領(lǐng)域液化的C02具有良好的市場前景(a)井下分餾(C02分流(fracs))。(b)二次或三次采油巖層驅(qū)油(SecondaryorEnhancedOilRecovery(EOR)formationflooding)。(c)對閑置天然氣的PLM和NGL處理。(d)C02的很多其他商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用。在一個可選擇的實施例中，目前看來次優(yōu)選的，在將C02溶解在官能流體之后，可以破壞C02和官能流體之間的鍵從而使碳成分作為固體被過濾出來，典型的是碳酸氫鈉，同時有02釋放到系統(tǒng)中。在這個實施例中，官能流體作為清除劑被分解因而導(dǎo)致官能流體被消耗掉。在本發(fā)明的第四個方面的一個實施例中，除了所說的C02成分外，烴原料中包括含硫的化合物(如H2S)。已經(jīng)驚訝的發(fā)現(xiàn)通過提供低溫的官能流體，可以將C02從烴原料中選擇性的分離出來同時沒有去除H2S成分。在本發(fā)明的這個實施例中，所提供的官能流體的溫度^/f約5°C，優(yōu)選在約1-3°C的范圍內(nèi)，例如約2"C。該方法還進(jìn)一步包括使用本發(fā)明的第三個方面該方法從被分離出來的氣體原料中去除硫化合物。本發(fā)明的第四個方面將通過參考從含有C02和H2S的甲烷原料中去除C02的方法進(jìn)行說明。還包括參考附圖中的圖5以幫助理解本發(fā)明的方法。但是，對該圖的參考是非限制性的，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會意識到下面的討論對上述大量的可選擇的系統(tǒng)具有代表性。下面的圖5表示了當(dāng)曱烷天然氣流體中共同存在C02和H2S,并且需要從該天然氣流體中選擇性的去除C02時使用的典型系統(tǒng)。為了從天然甲烷氣體流體中去除C02,將加壓的曱烷氣體和相伴的0)2導(dǎo)向接觸器TlOl，在該接觸器TIOI內(nèi)將本發(fā)明的官能流體(M)的液流在約1到2°C的溫度下特別是分布在逆流汽提塔內(nèi)的散堆填料上。氣體與官能流體接觸，此時與天然氣在一起的C02優(yōu)先溶于官能流體中。官能流體釋放出甲烷氣體，隨后甲烷氣體離開接觸器。水位調(diào)節(jié)閥(L)允許在溶液中含有C02的官能流體離開接觸器并通過一排噴霧嘴將其導(dǎo)向C02萃取容器T102。降低容器T102中的壓力以及噴霧嘴產(chǎn)生的攪拌使得C02逸出溶液。通過除霧器C02離開萃:f又容器T102的頂部。才艮據(jù)該方法和當(dāng)?shù)丨h(huán)境的規(guī)定，隨后將C02燃燒或液化以用于涌滅(flooding)或用于其他領(lǐng)域。不含C02的官能流體離開T102的底部并泵入一個制冷的熱交換器使之冷卻到所需的1到2。C。官能流體離開熱交換器并通過噴霧嘴導(dǎo)向接觸器TIOI,該噴霧嘴浸泡接觸器填料并重復(fù)此過程。在這個方法中僅消耗很少的單體化學(xué)或沒有消耗；任何損失可通過單體化學(xué)補(bǔ)充系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。使用的實例官能流體的制備和實驗如下以燃燒天然氣的燃?xì)廨啓C(jī)排出的廢氣對本發(fā)明的官能流體進(jìn)行試驗，轉(zhuǎn)速為約720rpm。對N0K,CO,02和0)2水平監(jiān)測超過1小時。結(jié)果表示在表1A和1B中。在C-1A，C-2A和C-3A試驗中，廢氣中氣體水平監(jiān)測超過1小時。在C-1B，C-2B和C-3B試驗中，將廢氣通過接觸容器中的官能流體，在通過官能流體后廢氣中的氣體水平監(jiān)測1小時。表1A試驗C-1AC-IBC-2AC-2B環(huán)境條件(Hg英寸)29.8629.8629.7929.79溫度(。F干燥)51525252溫度(。F濕)46484848濕度(lbx/lb空氣)0.00540.00610.00610.0061發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(rpm)720722721722排放破壞率(％)破壞率(％)N0X(卯mvd)221713094.1222413494.0C0(ppmvd)602544692.6573652890.802(%)0.219.40.1419.2C02(%)11.90.4211.90.5表1B試驗C-3AC-3B環(huán)境^f牛(Hg英寸)29.8229.82溫度(。F干燥)5151溫度(。F濕)4747濕度(lbx/lb空氣)0.00590.0059發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(rpm)721720排放破壞率(％)N0X(ppmvd)21019195.7CO(ppmvd)631654891.302(%)0.1419.1C02(o/0)11.70.5權(quán)利要求1.一種制備官能流體的方法，所述方法包括使硅、堿金屬氫氧化物和含有水和氯源的溶液在不高于約200℉(95℃)的溫度下在反應(yīng)容器中發(fā)生反應(yīng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在加入所述含有水和氯源的溶液之前將所述的硅和堿金屬氫氧化物加入到所述的反應(yīng)容器中。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述的氯源是氯氣或液氯。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的氯源是液氯。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的水和氯源的體積比為約10:1至約30:1。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述的水和液氯的體積比為約20:1。7.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述硅與堿金屬氫氧化物的量是體積比約1:5到約5:1。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述硅與堿金屬氫氧化物的量是體積比約1:1。9.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中以足以維持反應(yīng)的速度加入額外的含有水和液氯的溶液直到一種或多種金屬硅或氳氧化鈉被消耗掉。10.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述的反應(yīng)溫度不高于約175°F(80。C)。11.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述的堿金屬氫氧化物中的金屬是鋰、鈉或鉀。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述的金屬是鈉。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述的氫氧化鈉是固體形式。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述的氫氧化鈉是水溶液形式。15.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中所迷的硅是金屬硅級441。16.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述的硅包括平均顆粒直徑在約lmm到約15Omm的范圍內(nèi)的顆粒。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的硅包括平均顆粒直徑在約24腿到約150mm的范圍內(nèi)的顆3l(i。18.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中所迷的水是蒸餾水。19.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中所迷的反應(yīng)容器與大氣相通。20.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述的反應(yīng)容器與大氣隔絕。21.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求所述的方法，其中在加入含有水和液氯的溶液之前將所述的硅和固體形式的氬氧化鈉裝入到等于所述反應(yīng)容器體積的約30%的高度。22.通過權(quán)利要求1-21中任意一項權(quán)利要求所述的方法獲得的一種官能流體，所述的官能流體的比重約為1.25至5，并且pH為約9到約13。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的通過權(quán)利要求1-21中任意一項權(quán)利要求所述的方法獲得的官能流體，所述的官能流體的比重約為5，并且pH為約9到約12。24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的官能流體，其中所述的堿金屬氫氧化物是氫氧化鈉。25.根據(jù)權(quán)利要求22-24中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體，其中所述的硅是金屬硅級441。26.權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體作為CO,0)2或H2S清除劑的用途。27.權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體作為含水石油和氣體生產(chǎn)系統(tǒng)中H2S清除劑的用途。28.權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體在N0x和S0,氣體處理中的用途。29.權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體在酸性氣體處理系統(tǒng)中的用途。30.權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體作為緩蝕劑的用途。31.權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體作為碳鋼抑制劑以降低與酸性氣體有關(guān)的腐蝕速度的用途。32.權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體作為消泡劑的用途。33.權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體從廢水或鍋爐給水中去除污染物的用途。34.—種對氣態(tài)烴原料進(jìn)行脫碗的方法，包括(i)在適于形成富疏官能流體的條件下，使氣態(tài)烴原料與權(quán)利要求1-24中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體接觸；和(j)從所述富硫官能流體中回收已脫硫的氣態(tài)烴原料。35.根據(jù)權(quán)利要求34所迷的方法，所述的方法進(jìn)一步包括下列步驟(iii)在足以使硫從所述富硫官能流體中沉淀下來的條件下，使所述富硫官能流體與絮凝劑接觸；和Uv)使沉淀下來的硫與所述的官能流體分離以回收權(quán)利要求1-24中任何一項權(quán)利要求所迷的官能流體。36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，進(jìn)一步包括使所述的官能流體循環(huán)用于權(quán)利要求34中的步驟(i)的步驟。37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中將所述的循環(huán)使用的官能流體的pH調(diào)節(jié)到高于約12。38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中將所述的循環(huán)使用的官能流體的pH調(diào)節(jié)到高于約13。39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述的氣態(tài)烴原料主要是天然甲烷氣體。40.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述的方法的條件是使C02也從所述的烴原料中去除。41.從含有C02成分的氣態(tài)烴原料中去除C02的方法，包括下列步驟(i)在提高壓力使C02能溶解在所述的官能流體中的條件下使所迷的官能流體與氣態(tài)烴原料接觸；(ii)使所述氣態(tài)烴原料與所述的官能流體分離；(iii)所述官能流體減壓使C02氣體從所述的官能流體中釋放出來。42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述的氣態(tài)烴原料還包括含硫化合物。43.根據(jù)權(quán)利要求41或權(quán)利要求42所述的方法，其中所述的官能流體的溫度小于50C。44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述的官能流體的溫度在約1°C到約3°C的范圍內(nèi)。45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述的官能流體的溫度為約2°C。46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，進(jìn)一步包括使分離的C02氣體進(jìn)行液化的步驟。47.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，進(jìn)一步包括使用權(quán)利要求34所迷的方法，對權(quán)利要求41的步驟(ii)中獲得的氣態(tài)烴原料進(jìn)行脫硫的步驟。48.權(quán)利要求34-40中任意一項權(quán)利要求所述的方法中使用的設(shè)備，包括第一接觸器、位于所述第一接觸器下游的第二接觸器、和位于所述的第二接觸器下游的分離器，所述的分離器基本上將固體與液體分離。49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其中所述的分離器是板式壓濾機(jī)。50.根據(jù)權(quán)利要求48或權(quán)利要求49所述的設(shè)備，當(dāng)被改進(jìn)到氣體處理裝置上時可用于部分處理氣體原料。51.在權(quán)利要求41-47中任意一項權(quán)利要求所述的方法中使用的設(shè)備，包括接觸器和減壓容器，所述的減壓容器位于所述接觸器的下游。52.權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體用作藥物。53.權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所迷的官能流體在治療昆蟲叮咬或在制備用于治療昆蟲叮咬的藥物中的用途。54.權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所迷的官能流體作為生物殺蟲劑或在制備生物殺蟲劑中的用途。55.權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體在治療病毒和/或血液疾病或在制備用于治療病毒和/或血液疾病的藥物中的用途。56.治療昆蟲叮咬的方法，包括施用含有權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體的藥物的步驟。57.治療病毒和/或血液疾病的方法，包括施用含有權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體的藥物的步驟。58.—種藥物組合物，所述的藥物組合物包括權(quán)利要求22-25中任何一項權(quán)利要求所述的官能流體。全文摘要本發(fā)明涉及用于去除例如但不限于，氣體中致酸的成分、液流中的硫成分和碳氧化物，以及從燃燒后的排放物中去除和處理NO_x和SO_x的污染物的新官能流體。同時還描述了制備該官能流體的制備方法，即在大氣壓下的間歇過程系統(tǒng)和在高于或低于大氣壓條件下能工作的封閉系統(tǒng)。文檔編號B01D53/14GK101304798SQ200680041618公開日2008年11月12日申請日期2006年11月7日優(yōu)先權(quán)日2005年11月7日發(fā)明者凱文·E.·科利爾,大衛(wèi)·約翰·帕金森,西奧多·埃利奧特·迪克森申請人:專業(yè)處理技術(shù)有限公司