Способ извлечения микроэлементов из высокоминерализованных вод Российский патент 2021 года по МПК C01B7/09 C01B7/14 C02F1/42 C02F1/28 C02F101/12 

Область техники. Изобретение относится к технологии извлечения йода и брома после сорбции их из пластовых вод анионитами и может быть использовано для получения йода и брома.

Уровень техники.

Изобретение относится к области переработки отходов производства нефтедобывающей промышленности, а именно применимо к пластовым водам. Технология позволяет извлечь ценные галогены, сорбированные на анионитах из пластовых вод нефтяных месторождений.

Известен способ извлечения йода и брома из кислых растворов, содержащих йодид-, бромид- и хлорид-ионы, с помощью ионитов, включающий сорбцию йода на одной загрузке ионита, окисление бромид-ионов до элементарного брома и сорбцию брома на другой загрузке ионита, десорбцию йода и брома, регенерацию и возврат обеих загрузок ионита на сорбцию, сорбцию йода ведут в виде йодид-ионов частью загрузки ионита, насыщенной элементарным бромом. Недостатком способа является снижение эффективности извлечения за счет уменьшения скорости сорбции при уменьшении концентрации извлекаемого сорбата. (Патент РФ №2094379, 1997 г.) http://www.findpatent.ru/patent/232/2325469.html/

Ближайшим аналогом является способ извлечения йода и брома из природных вод /Патент РФ №2190700, C25B 1/24, C02F 1/461, 2002 г./. Сначала осуществляют селективное электрохимическое окисление йодида в анодной камере диафрагменного электролизера в присутствии ионов Fe²⁺ при окислительно-восстановительном потенциале анионита 550-850 мВ. После этого его обрабатывают щелочным агентом, соосаждая йод на гидроксиде железа (III). Затем осуществляют селективное электрохимическое окисление бромида в свободной от йода воде с последующим его выделением воздушной десорбцией. Обработку анионита щелочным агентом ведут в диапазоне рН 3,5-5,0. В качестве щелочного агента используют гидроксиды или карбонаты щелочных, или щелочно-земельных металлов. Недостатком способа является снижение эффективности извлечения за счет уменьшения скорости сорбции при уменьшении концентрации извлекаемого сорбата.

Наиболее близким техническим решением предлагаемому изобретению является способ извлечения йода из растворов /Патент РФ №2207976, С01В 7/14, 2003 г./, заключающийся в том, что рассол с содержанием йода 35 г/м³ окисляют до элементарного йода, сорбируют на слабоосновном синтетическом анионите. Используют анионит, имеющий матрицу на основе сополимера нитрила акриловой кислоты и дивинилбензола, и функциональные группы - первичные амины (50%), вторичные амины (20%), третичный ароматический амин имидазолинного типа (30%). Выделяют свободные галогены путем десорбции йода раствором NaOH. Концентрация йода в десорбате в непрерывном противочном режиме - 294 г/л. Изобретение также позволяет уменьшить расход реагентов, объем аппаратуры, трудо- и энергозатраты, снизить износ смолы. Недостатком способа является отсутствие возможности высокоэффективного извлечения йода.http://bd.patent.su/2207000-2207999/pat/servl/servlet1702.html/

Техническим результатом является разработка методики извлечения йодид-ионов и бромид-ионов, предварительно сорбированных из пластовых вод нефтяных месторождений на анионитах, которая позволит снизить ущерб нефтепереработки, сокращением числа стадий, увеличить эффективность извлечения ценных микроэлементов, а также позволит применить более дешевые реагенты для извлечения галогенидов из анионитов.

Способ осуществляется следующим образом.

В качестве десорбента для извлечения микроэлементов из анионитов использовали – растворы хлорида марганца с хлоридом натрия. Для сорбции галогенидов использовали аниониты двух марок - АН-31 и АН-2ФН.

Сорбцию йодид и бромид-ионов проводили в динамических условиях при пропускании пластовых вод через колонку заполненных анионитами до насыщения анионитов по йоду и брому.

После насыщения аниониты из каждой колонки после сорбции подвергали десорбции йодид- и бромид-ионов раствором хлорида двухвалентного марганца 75 г/л и хлорида натрия 150 г/л. Десорбцию проводили в динамических условиях пропусканием через колонку раствора десорбента до отрицательной реакции на выходе из колонки по йодид- и бромид-иону.

В процессе десорбции йодид- и бромид-ионов раствором, хлорида натрия, в присутствии ионов двухвалентного марганца, протекают следующие реакции:

R(J₂Cl)+Mn²⁺+H₂O=R(J+MnO₂)+HCl+HJ+2H⁺

R(J+MnO₂)+NaCl=R(Cl+MnO₂)+NaJ

Аналогично будет протекать и десорбция бромид-ионов. Элементарные йод и бром окисляют ионы двухвалентного марганца непосредственно в фазе ионита до двуокиси марганца, которая осаждается также в фазе ионита, а иодид- и бромид-ионы выделяются в раствор.

Результаты десорбции галогенов растворами с разными соотношениями хлоридов марганца и натрия показали, что степень извлечения микроэлементов для двух марок анионитов (АН-31 и АН-2ФН) в соотношение концентрации хлорида марганца 75 г/л и натрия хлористого 150 г/л наибольшая и составляет 95,0±3 % (Табл.1).

Таблица 1

Степень извлечения микроэлементов с применением десорбента MnCl₂,/NaCl

Аниониты Ионы Соотношение концентраций
MnCl₂, /NaCl, г/л 50/100 75/150 100/200 АН-31 I^- 81,0 98,5 98,0 Br^- 75,5 95,0 95,0 АН-2ФН I^- 78,5 91,0 90,0 Br^- 83,0 93,5 94,0

Кинетика процесса десорбции йодид-ионов на ионообменных смолах АН-31 и АН-2ФН раствором хлорида двухвалентного марганца 75 г/л и хлорида натрия 150 г/л представлена в таблице 2.

Таблица 2

Кинетика процесса десорбции йодид-ионов на анионитах раствором MnCl₂ и NaCl

Аниониты Время десорбции, мин 20 40 60 80 100 Степень извлечения (S), % АН-31 30 60 70 98 98 АН-2ФН 10 30 60 90 91

Результаты исследования показали, что с увеличением времени контакта десорбента с анионитами, повышается степень извлечения йодид-ионов и достигает максимального значения 98 % после 80 минут проведения опыта для марки анионита АН-31, для анионита АН-2ФН степень извлечения йодид-иона достигает 90% после 80 минут проведения опыта. Дальнейшее увеличение времени контакта не приводит к значительному увеличению степени извлечения йодидов из анионитов. Оптимальное время для полного извлечения йодид-иона из анионитов составляет 80 минут для двух марок сорбента.

Таблица 3

Кинетика процесса десорбции бромид-ионов на анионитах раствором MnCl₂ и NaCl

Аниониты Время десорбции, мин 20 40 60 80 100 Степень извлечения (S), % АН-31 30 50 70 90 91 АН-2ФН 20 45 60 94 94

Изучение кинетических характеристик десорбции бромид-ионов из анионитов показал, что оптимальное время десорбции также как и для йодид-ионов, составляет 80 минут и степень извлечения достигает 91 % для марки анионита АН-31 и 94 % для марки АН-2ФН. Следует отметить, что десорбция бромид-ионов раствором MnCl₂ и NaCl протекает лучше в фазе анионита марки АН-2ФН.

Изобретение относится к технологии извлечения йода и брома. Способ извлечения йодид- и бромид-ионов из пластовых вод нефтяных месторождений включает применение сорбентов с последующей десорбцией раствором десорбента. В качестве сорбентов используют аниониты АН-31 или АН-2ФН, в качестве десорбента используют раствор хлористого марганца и хлористого натрия. Предложенный способ обеспечивает извлечение йодид-ионов и бромид-ионов, предварительно сорбированных из пластовых вод нефтяных месторождений на анионитах, с сокращением числа стадий и увеличением эффективности извлечения ценных микроэлементов, при использовании более дешевых реагентов для извлечения галогенидов из анионитов. 3 табл.

Способ извлечения йодид- и бромид-ионов из пластовых вод нефтяных месторождений, включающий применение сорбентов с последующей десорбцией раствором десорбента, отличающийся тем, что в качестве сорбентов используют аниониты АН-31 или АН-2ФН, в качестве десорбента используют раствор хлористого марганца и хлористого натрия.