清除硫化氫和/或巰基化合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及減少含有碳氨化合物的流體流中的琉基化合物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳氨化合物流體，包括液體和氣體，發(fā)現(xiàn)于位于地表W下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中。通常，該 些碳氨化合物流體與其他所不希望的雜質(zhì)混合在一起。該些雜質(zhì)中的一種為硫化物，特別 是，琉基化合物，包括但不限于硫化氨化2巧。硫化氨和其他琉基化合物的存在是被反對的， 因為該些化合物可W與碳氨化合物流體反應(yīng)，通常具有腐蝕性、易燃、有害并且釋放出有害 氣味。由于有害氣味，含有硫化氨和/或其他琉基化合物的碳氨化合物流體經(jīng)常被稱為"酸 性"碳氨化合物。
[0003] 去除液體或氣態(tài)的工業(yè)過程流中的硫化氨和/或其他琉基化合物是各界范圍工 業(yè)特別是油氣產(chǎn)品工業(yè)中的一種挑戰(zhàn)。硫化氨的存在對于人員和操作產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境和 安全問題，并使碳氨化合物流體不能被商業(yè)目的所接受。該是部分地由于事實是硫化氨具 有高度易燃、吸入后劇毒（已經(jīng)報道在l(K)ppm下暴露8小時導(dǎo)致死亡，而lOOOppm水平可 導(dǎo)致在數(shù)分鐘內(nèi)死亡）、強(qiáng)腐蝕性和惡臭的性質(zhì)。進(jìn)一步地，存在的硫化氨與金屬表面如碳 鋼管接觸而造成的腐蝕和積垢可W進(jìn)一步地通過堵塞管道、閥、管嘴等等而破壞工業(yè)運營。
[0004] 在油氣工業(yè)中，去除氨對于氣體的運輸W及天然儲物的運輸和儲存W滿足用于遞 送或下游精煉的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是特別重要的。后者是重要的考慮，該由于裂化催化劑發(fā)生硫化 物中毒。進(jìn)一步地，在精煉工業(yè)和地?zé)崮茉垂I(yè)，冷卻塔工藝水可能含有適當(dāng)至高水平的硫 化氨，該既能導(dǎo)致生成大量的固體，又能提高所需氧化劑的水平W使氧化劑不適于選擇在 該些系統(tǒng)中用于微生物控制。
[0005] 但是，除去和/或減少碳水化合物流中的硫化氨和其他琉基化合物的挑戰(zhàn)與多 種不同的技術(shù)一樣已經(jīng)被重視。該些工藝經(jīng)常被稱為碳氨化合物流體的"甜化"。被添 加到碳氨化合物流體中W減少或消除硫化氨或琉基化合物的組份通常被稱為"清除試 劑"（scavenging agent)或"清除劑"（scavenger)。普通技術(shù)使用利用溶劑或后續(xù)生成吸 收劑的固定相材料吸收，或者與適宜的物質(zhì)或能夠生成相應(yīng)反應(yīng)產(chǎn)物的底物"清除劑"進(jìn)行 反應(yīng)。
[0006] 在過去，已經(jīng)使用了與流體流中存在的硫化氨和/或琉基化合物反應(yīng)的幾種不同 的方法。該反應(yīng)經(jīng)常設(shè)及硫化氨與不同類型的醒進(jìn)行反應(yīng)。例如專利號US 1，991，765是 描述甲醒與硫化氨反應(yīng)生成不溶性產(chǎn)物的早期實施例，后來確定為硫雜環(huán)1，3, 5-=唾燒。 其他的實施例包括美國專利號US2, 426, 318,其公開了一種通過利用醒如甲醒抑制含可溶 性硫化物的天然氣和油的腐蝕性的方法。美國專利號US 3, 459, 852公開了用a，P不飽 和醒或酬如丙締醒或3- 了締-2-酬（甲基己締基酬）作為反應(yīng)化合物W除去硫化物化合 物的方法。但是，丙締醒和3- 了締-2-酬都是有危害的，高毒性化學(xué)試劑限制了其在多種 應(yīng)用中的廣泛使用。美國專利號US 4, 680, 127描述了一種方法，使用己二醒或己二醒和甲 醒的混合物或戊二醒W減少中性至堿性水介質(zhì)（抑~7-9)中的&S而不形成固體（使用甲 醒的一個問題）。然而，己二醒/甲醒混合物表現(xiàn)出其硫化氨清除速率慢于單獨的己二醒。
[0007] 清除硫化氨的其他方法已經(jīng)被描述。US 4, 978, 512描述了燒醇胺和醒一起反應(yīng)W 生成S嗦的方法，該方法被用于清除硫化氨。US 5, 498, 707描述了一種組合物，其中二胺和 醒供體被用于清除液體或氣態(tài)工藝流中的硫化氨。US 7, 438, 877公開了一種利用混合的S 嗦衍生物W提高清除而除去硫化物的方法。該混合物提高了=嗦的整體清除能力，但是否 實現(xiàn)了理論上化學(xué)計量的完全去除卻沒有報道。然而，已知代表性的=嗦如哲己基=嗦不 能按化學(xué)計量清除&S (即3摩爾&S/每摩爾S嗦），原因是形成了環(huán)S嗦，其不能進(jìn)一步 與&S反應(yīng)炬化aug，J. ;Ba化e，J.M."哲己基S嗦和潛在的新清除劑的化學(xué)研究"，AI化E 2002春季全國會議）。
[000引盡管已經(jīng)開發(fā)了多種方法用于清除碳氨化合物流體（包括來自油氣產(chǎn)品體系的 那些碳氨化合物流體）中的硫化氨和/或琉基化合物，該些方法和組合物中的每一種都有 缺點。該些缺點包括例如在液體環(huán)境中生成化合物，例如琉基化合物與甲醒反應(yīng)時生成= 嗦。在=嗦釋放甲醒的情況下，該些化合物還釋放烷基胺，該可W升高體系中的pH,潛在導(dǎo) 致結(jié)垢。另外，S嗦化合物如通用的1，3, 5-S (2-哲己基）-六氨-S-S嗦被認(rèn)為是高毒 性和腐蝕性的。同樣，該化合物具有多種缺點。
[0009] 另外，通常由于清除劑固有的熱力和化學(xué)不穩(wěn)定性，清除劑的井下注入應(yīng)用受限， 由于抑變化生成無機(jī)垢產(chǎn)物，和/或生成固體副產(chǎn)物如硫元素，如在亞硝酸鋼的情況下。所 W，為了預(yù)防產(chǎn)品體系中與硫化氨和其他琉基化合物相關(guān)的問題，并提高所生產(chǎn)油氣的質(zhì) 量，在生產(chǎn)工藝中能夠盡早地使用化學(xué)品是所希望的，如通過井下注入。依然需要安全有效 的方式W有效地清除碳氨化合物流體中的硫化氨和/或其他琉基化合物。理想地，硫化氨 的清除應(yīng)是無危害、無腐蝕、生物可降解、并且在寬泛的溫度和抑范圍內(nèi)具有清除能力。本 發(fā)明針對該種需要提供了答案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明提供了減少酸性碳氨化合物流體中琉基化合物的量的方法。在該方法中， 在高溫下穩(wěn)定且高水溶性的釋放醒的化合物被引入到碳氨化合物流體流中作為琉基化合 物的清除劑。使釋放醒的化合物與碳氨化合物流體流進(jìn)行混合，使釋放醒的化合物與碳氨 化合物流體流中的琉基化合物反應(yīng)，從而減少碳氨化合物流體流中琉基化合物的存在。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種減少油氣生產(chǎn)井和注入井中的琉基化合物的方法。在該方法 中首先提供了高溫下穩(wěn)定、高水溶性的釋放醒的化合物。在該方法中，生產(chǎn)井或注入井具有 井下添加物添加裝置。該種井下通過已知方法是易于從表面進(jìn)入的。在從生產(chǎn)井中生產(chǎn)油 或氣的過程中，通過井下添加物添加裝置將釋放醒的化合物添加到生產(chǎn)井中。
[0012] 在一個具體實施方案中，釋放醒的化合物為己內(nèi)酷脈化合物。
[0013] 當(dāng)閱讀本發(fā)明的詳細(xì)說明時，該些及其他方面將變得顯而易見。
【具體實施方式】
[0014] 現(xiàn)在驚人地發(fā)現(xiàn)，高溫下穩(wěn)定、水溶的釋放醒的化合物可W有效用于減少碳氨化 合物流體流中的琉基化合物的量。還驚人地發(fā)現(xiàn)，該些化合物沒有表現(xiàn)出已被建議用作琉 基化合物清除劑的化合物的缺點。
[0015] 如本文所用，術(shù)語"釋放醒的化合物"意指在碳氨化合物流中將釋放醒的化合物。
[0016] 如本文所用，術(shù)語"琉基化合物"意指包括具有-甜基團(tuán)的化合物，且意指包括化 合物例如但不限于硫化氨（HsS)、有機(jī)硫化合物、氨硫基基團(tuán)（R-SH)(也稱為琉基）、琉基駿 酸（RCO-SH)、二硫代酸（RCS-SH)和其他的類似化合物，其中R為姪或取代的姪基。
[0017] 如本文所用，術(shù)語"高溫下穩(wěn)定"指在超過80°C的溫度下穩(wěn)定約6-12小時期限的 化合物。在一些實施方案中，高溫下穩(wěn)定的釋放醒的化合物可W在超過100°C或甚至150°C 的溫度下穩(wěn)定約6-12小時期限。
[0018] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)高溫下穩(wěn)定并且水溶的釋放醒的化合物可被有效用作琉基清除劑。
[0019] 在本發(fā)明中，釋放醒的化合物可W是任何高溫下穩(wěn)定的、水溶的釋放醒的化合物。 合適的釋放醒的化合物包括己內(nèi)酷脈、咪挫烷基脈、二甲基曠挫燒和戊二醒。該些化合物 中，己內(nèi)酷脈是最感興趣的。在本領(lǐng)域已知己內(nèi)酷脈是高溫下穩(wěn)定、對環(huán)境安全，且已被用 于處理水體W控制微生物。同樣，己內(nèi)酷脈已被認(rèn)為相對于其他的對環(huán)境W及對操作生產(chǎn) 設(shè)備的人員有毒的清除劑而言是安全的。
[0020] 示例性的己內(nèi)酷脈包括但不限于哲烷基己內(nèi)酷脈、雙（哲烷基）己內(nèi)酷脈和二燒 基己內(nèi)酷脈，其中烷基通常為Ci-Ce烷基。示例性的可用作釋放醒的化合物的哲烷基己內(nèi) 酷脈包括但不限于1-哲甲基-5, 5-二甲基-己內(nèi)酷脈，也稱為單甲基醇二甲基己內(nèi)酷脈 (MDMH)、3-哲甲基-5, 5-二甲基己內(nèi)酷脈。示例性的可用作釋放醒的化合物的雙（哲燒 基）己內(nèi)酷脈包括但不限于1,3-雙（哲甲基）-5, 5-二甲基己內(nèi)酷脈，也稱為二甲基醇二 甲基己內(nèi)酷脈值MDMH)。示例性的可用作釋放醒的化合物的二烷基己內(nèi)酷脈包括但不限于 5, 5-二甲基己內(nèi)酷脈。另外，還可W使用己內(nèi)酷脈的混合物。
[0021] US 5, 405, 862專利中所描述的具體的己內(nèi)酷脈混合物也可用于本發(fā)明中。US 5, 405, 862專利中所描述的己內(nèi)酷脈混合物具有低的游離甲醒濃度，該有助于避免W上提 到的有關(guān)使用甲醒的問題?？商鎿Q地，還可W使用固體己內(nèi)酷脈，固體己內(nèi)酷脈描述在US 5, 252, 744專利中。US 5, 405, 862和US 5, 252, 744每項專利的公開內(nèi)容W引用方式并入 本文。
[0022] 釋放醒的化合物可W通過自身或者可被引入到組合物中而被引入到碳氨化合物 流中。可W使用任何已知的將釋放醒的化合物引入到碳氨化合物流體流中的方法。釋放醒 的化合物可W是液體組合物或固體。它也可W是更大組合物的一部分或與其他用于處理碳 氨化合物流的成分混合。例如，釋放醒的組合物可W是被添加到碳氨化合物中的處理包裝 的一部分?？蒞是處理包裝一部分的其他成分包括例如腐蝕抑制劑、垢抑制劑、蠟抑制劑、 水合物抑制劑等等。在氣生產(chǎn)井中，釋放醒的化合物應(yīng)與可W作為添加劑包裝一部分的脫 液體添加劑和抗沫劑相兼容。釋放醒的化合物應(yīng)與其他添加劑相兼容，且應(yīng)與其他添加劑 不反應(yīng)。
[0023] 本發(fā)明釋放醒的化合物的另一性質(zhì)或優(yōu)勢在于它們不沉淀，從而避免了在生產(chǎn)管 道、閥和用于生產(chǎn)碳氨化合物流體的其他設(shè)備上形成垢。釋放醒的化合物，例如含有作為副 產(chǎn)物的沉淀的釋放醒的=嗦化合物不被包含本發(fā)明的釋放醒的化合物中。
[0024] 在本發(fā)明的一個實施方案中，釋放醒的化合物可W被引入到具有井下的油/氣生 產(chǎn)井中。通常，碳氨化合物流體生產(chǎn)井具有生產(chǎn)管道。通常帶有井下添加裝置的該種生產(chǎn) 管