[发明专利]具有硫化氢清除和水合物抑制能力的多功能产品

说明书

本文公开了清除和水合物抑制多功能组合物，适用于与原油和天然气的生产、运输、储存以及分离相关的应用。本文还公开了使用所述组合物作为清除剂和水合物抑制剂的方法，其尤其用于与原油和天然气的生产、运输、储存以及分离相关的应用中。

技术领域

本公开大体上涉及适用作抑制剂和清除剂的化学添加剂。更确切地说，本公开涉及水合物抑制剂和如硫化氢和/或硫醇的硫类物种的清除剂的混合物。

背景技术

从液体或气态烃物料流中去除硫类物种是一个长期以来挑战多个行业的难题。在石油行业，尤其在原油的钻探、生产、运输、储存以及加工方面，硫化氢是个巨大难题，与原油相关的废水也是如此。天然气行业中存在同样的问题。

含硫化合物，如硫化氢，的存在会导致含硫盐沉积，会引起输送管道、阀、调节器以及其它加工设备堵塞和腐蚀。即使燃烧后的天然气也需要进行处理以避免引起因形成SO_x而产生酸雨。另外，在制造天然气行业或炼焦行业中，通常由烟煤的干馏产生含有不可接受含量的硫化氢的煤气排放物。

因为硫化氢具有刺激性臭味且含有其的天然气称作“酸”气，减少硫化氢的处理称为“甜化”加工。当特定化合物用于去除或减少H₂S时，其通常被称为清除剂。

此外，在管道中运输石油和天然气的期间当存在适当条件时很容易形成气体水合物。形成气体水合物通常需要含水量、低温以及高压。气体水合物的形成通常导致石油生产损失、管道损坏以及对现场工人造成安全性风险。现代石油和天然气技术通常在石油回收和生产的过程中的严苛条件下操作，如管道中的高抽速、高压，管道的延长长度以及流经管道的石油和天然气的低温。此等条件尤其利于气体水合物的形成，它对海上石油生产或寒冷气候地点的石油生产尤其有害。

气体水合物是由小的非极性分子和水在较低温度和增加的压力下形成的冰状固体。在这些条件下，水分子会在这些小的非极性分子(通常为溶解的气体，如二氧化碳、硫化氢、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷以及异丁烷)周围形成笼状结构，形成一种主体-客体相互作用，亦称为笼形物或笼形物水合物。这一笼结构的具体架构可以是多个类型(称作1型、2型、H型)之一，根据客体分子是什么而定。然而，一旦形成，这些结晶笼结构往往会从溶液中沉降出并积聚成大固体块，所述大固体块会沿着石油和天然气运输管道移动并可能阻塞或损坏管道和/或相关设备。从设备维修角度以及从生产损失方面和最终造成的环境影响方面来看，由阻塞造成的损坏代价极高。

行业使用多种方法防止此等阻塞，如热力学水合物抑制剂(thermodynamichydrate inhibitor，THI)、抗凝聚水合物抑制剂(anti-agglomerant hydrate inhibitor，AA)以及动力学水合物抑制剂(kinetic hydrate inhibitor，KHI)。防止阻塞所需的化学品的量根据所使用的抑制剂的类型而在大范围内变化。热力学水合物抑制剂是能够降低在既定压力和含水量下形成水合物的温度的物质，并且通常以极高浓度使用(按含水量计高达50％定期投配，二醇通常以高达所生成水的重量的100％的量使用)。因此，存在与运输和储存大量此等溶剂相关的相当大的成本。更具成本效益的替代方案是使用低剂量水合物抑制剂(low dosage hydrate inhibitor，LDHI)，因为它们抑制气体水合物的成核或生长所需的剂量通常小于约2％。存在两种一般类型的LDHI，动力学水合物抑制剂和抗凝聚剂，都通常以低得多的浓度使用。KHI通过延迟气体水合物晶体的生长来起作用。它们还充当抗成核剂。相比之下，抗凝聚剂允许形成水合物但防止其凝聚且随后积聚成能够引起堵塞的大块。抗凝聚剂的作用是保持水合物粒子作为流体浆料分散在烃相内。

发明内容

一方面，本公开涉及一种清除硫化氢并防止介质中形成水合物的方法。方法包含向介质中添加有效量的多功能组合物的步骤。多功能组合物包含清除剂、水合物抑制剂以及任选地酸、碱和/或溶剂。清除剂包含缩醛基、半缩醛基、二醛、环状化合物或其任何组合。水合物抑制剂包含己内酰胺或吡咯烷酮。