官能流体和用于制备该官能流体的方法

专利名称：：官能流体和用于制备该官能流体的方法官能流体和用于制备该官能流体的方法
技术领域：
：本发明涉及官能流体，并且特别涉及利用官能流体从液流(例如烃基液流)或燃烧后的燃料或气体中例如处理和去除酸、酸性成分(例如H2S)、和C0hC0、NOx和S0x气体。本发明还涉及用于制备该官能流体的方法。
背景技术：
：在烃基和碳基组合物(例如原油、合成原油、天然气、煤和焦炭)的提取、加工和精制、储存和燃烧中会遇到和/或产生大量的毒性物质。这些物质包括，例如，石充化氢气体、硫醇、S0x气体(例如S(X和S0》和N0x气体(例如N0、N02和N2。)。硫化氢和硫醇常常用原油萃取。在原油加工和精炼过程中会产生二氧化碳、一氧化碳和SOx气体。烃基燃料一旦燃烧就会产生N(X气体。而且，从燃煤发电站、炼焦厂和钢铁生产厂排放出来的燃烧后的烟中常常含有一种或多种这些气体。因此，不断需要开发能将这些气体从烃基流、烟囱和排气装置中去除的物质和方法。H2S清除剂一般含有胺加合物，并且制备它们的方法中常常需要使用复杂的反应方案和对环境有毒的反应物质。例如，GB2409859中描述了一种油溶性硫清除剂，它实质上含有单体醛胺加合物，该加合物是由至少一个空间位阻的伯或仲胺和过量一摩尔的至少一个醛或其供体反应得到的。美国专利申请号2005/0214199描述了一种大表面积的二氧化锰化合物，通过吸收和氧化将其用于去除例如N0X、S0X、和C0的污染物。该二氧化锰是通过二价锰盐和碱金属高锰酸盐和氬氧化物溶液在离子交换水的存在下在特殊的反应条件下制备的。据报道它对一氧化碳的去除率达到35°/。。因此，进一步需要其他用于去除毒性物质的组合物。还需要通过相对直接和经济的反应方案能制备的组合物。还需要制备和分离的组合物在例如那些上述的许多的应用中具有多功能的用途。发明简述才艮据本发明的第一个方面，提供了一种制备官能流体的方法，该方法包括在不高于约20(^(93°0的温度下在反应容器中使硅、碱金属氢氧化物和含有水和氯的溶液进行反应。本发明的第一个方面的选择特征是从属权利要求的主题。因此，该方法提供了通过经济和相对直接的方法制备和分离的新官能流体。已发现该官能流体具有许多的用途如作为电子供体、还原剂或抗氧化剂。有利地，该方法提供了一种不需要昂贵的有机化学物质的参与而制备的清除官能流体，其中该有机化学物质能产生反应副产物。由于环境因素，这种副产物的处理是困难和昂贵的。另一个优点在于该官能流体能在大气压或加压的条件下进行制备。根据本发明的第二个方面，提供了通过本发明的第一个方面的方法获得的一种官能流体，该官能流体的比重约为1.25到5，且pH为约9到约13。本发明的另一个优点在于制备和分离的官能流体具有多功能用途。例如，在石油和天然气的生产工业中，该官能流体能用作原油泵管中的H2S清除剂并可作为该管中的緩蚀剂。该流体还能进一步用于C02和冊2处理中，C0z和卯2是在精炼原油和/或原油产品的燃烧过程中产生出来的。本发明的第二个方面该官能流体可用作CO、C02或H2S清除剂。该官能流体可用作含水石油和天然气生产系统中的H2S清除剂。该官能流体可用在N0X(例如NO和N02)和S0X(例如S02和S03)气体的处理中。该官能流体可用在酸性气体的处理系统中。该官能流体可用作緩蚀剂。该官能流体可用作碳钢的抑制剂(pacifier)以降低由酸性气体引起的腐蚀速度。该官能流体可用作消泡剂。该官能流体可用于从废水或锅炉给水中去除污染物。该官能流体可用作储存氬气。根据本发明的第三个方面，提供了一种对气态烃原料进行脱硫的方法，该方法包括(i)在适于形成富硫官能流体的条件下使气态烃原料与官能流体接触，该官能流体是在第一和第二实施例中指定的；和(ii)从该富硫官能流体中回收已脱硫的气态烃原料。本发明的第三个方面的方法可进一步任选包括如下步骤(iii)硫从该富硫官能流体中充分沉淀的条件下使该富硫官能流体与絮凝剂接触；和(iv)使沉淀的硫与该流体分离以回收本发明的第一或第二方面中指定的官能流体。根据本发明的第四个方面，提供了一种从含有C02成分的气态烃原料中去除C02的方法，该方法包括如下步骤(i)在使C02充分溶解在该官能流体的条件下，使该官能流体与气态烃原料接触；(ii)使该气态烃原料与该官能流体分离；和(iii)该官能流体减压以使C02气体从该官能流体中释放出来。附图简述通过举例的方式参考下列附图会更好的理解本发明，并更加清楚的展现本发明是如何发挥作用的，其中图1是表示在大气压下制备本发明官能流体的方法的示意图2是表示在高于或低于大气压力下制备本发明官能流体的闭合系统的示意图3是表示从曱烷气体原料中去除H2S的方法的示意图4是表示在现有的脱^5克方法中再应用一个脱;s克方法作为改进的实例的示意图；和图5是表示从曱烷气体原料中去除C02的方法的示意图。发明详述通过使碱金属或其衍生物和硅的反应制备该官能流体。首先描述在该反应方法中使用的反应物。垒在本发明方法中使用的硅可以是硅单质或金属硅。金属珪以多种纯度级别存在。能够在该方法中使用的金属硅的实例是金属硅级551(Si98.5%,Fe最大含量0.5%，Ca最大含量0.10W,金属硅级553(Si98.5%,Fe最大含量0.5%,Ca最大含量0.30W，金属硅级441(Si99°/。，Fe最大含量0.5%,Ca最大含量0.10W，金属硅级442(Si99%,Fe最大含量0.4%，Ca最大含量0.20W，金属硅级4406(Si99.3%,Fe最大含量0.4%,Ca最大含量0.06W,金属硅级4403(Si98.5%,Fe最大含量0.4%,Ca最大含量0.03W，金属硅级331(Si99.3%,Fe最大含量0.3%,Ca最大含量0.10%),金属硅级3305(Si99.4%,Fe最大含量0.3%,Ca最大含量0.05%)，金属硅级3303(Si99.4%,Fe最大含量0.3%,Ca最大含量0.03%),金属硅级2204(Si99.5%，Fe最大含量0.2%,Ca最大含量0.0),金属硅级2202(Si99.5%,Fe最大含量0.2%，Ca最大含量0.02W或金属硅级1501(Si99.5%,Fe最大含量0.15%,Ca最大含量0.01°/。)。金属硅级441是制备本发明官能流体方法中使用的金属硅的优选级。硅或金属硅包括一定范围的粒度。这些颗粒能够是大块或锭(例如平均直径达到约150mm)的形式，或粉状形式。在一个实施例中，硅或金属硅包括平均颗粒直径约为lmm和约150mm之间的颗粒。在另一个实施例中，硅或金属硅包括平均颗粒直径约为24mm和150咖之间的颗粒。在又一个实施例中，平均颗粒直径大于约10um,例如大于100iam,例如大于500ium。平均颗粒直径也可以小于10mm，例如小于5mm,例如小于2mm或小于lmni。当该颗粒是非球形的时候，术语"直径"指的是该颗粒的最大尺寸。有一些个别的颗粒的直径可能超出所指定的值。但是，优选至少50%,例如至少95%,例如99%的颗粒的直径在该指定的值的范围内。在一个实施例中，基本上所有的颗粒的直径都是在该指定的范围内。碱金属氬氧化物在本方法中使用的碱金属氢氧化物包括氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾。在一个实施例中，使用的是氢氧化钠。也可以将氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾的组合物使用在本方法中。该碱金属氢氧化物(例如氢氧化钠)可以以固体形式或以碱金属氢氧化物制备的水溶液的形式使用。碱金属氬氧化物的固体形式可以是片状、球状或粉状形式。或者，该碱金属氬氧化物可以被其他的碱金属和碱土金属的氢氧化物例如氢氧化铷、氢氧化铍、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化锶或氢氧化钡代替。水和氯的溶液在本方法中使用的水和氯的溶液包括水，优选蒸馏水，和氯源。该氯源可以是随后能溶解在水中的氯气。在一个优选的实施例中，该氯源是液氯，也称为次氯酸钠(NaOCl)。水(优选蒸馏水)和液氯以约10:1至约30:1的体积比(水液氯)的比例混合，例如约15:1和约25:1之间。在一个实施例中，水与氯的比例约为20:1。水和液氯可在加入含有硅和碱金属氢氧化物的反应容器之前进行混合，或在现场将水和氯分别加入。方法和所得到的官能流体正如如下所描述的，本发明的第一个方面的方法的持续时间取决于例如反应温度和反应物颗粒的大小(这是由于考虑到颗粒的大小对表面积的影响)这些因素。当使用较小的颗粒的时候反应的持续时间将较短，而当使用较大颗粒的时候反应的持续时间会较长。在多数的实施例中，反应的持续时间将长于约1小时，例如长于约3小时，例如长于约6小时。反应的持续时间也可少于约3天，例如少于约2天，例如少于约1天，例如少于约12个小时。由于该反应是》文热，因此控制反应物的颗粒大小就提供了一种将反应速度和反应温度控制在一定程度的方法，其中该反应温度是指本发明的第一个方面的方法中反应容器需要冷却到的温度。该反应容器的温度应当保持在约93°C以下的温度。由于这种限制，在一些实施例中，反应温度保持在高于约60°C,例如高于约70。C。在一个实施例中，反应温度保持在约80。C的值。通过举例的方式，下面的讨论限于包括金属硅级441和氢氧化钠的方法。也包括参考附图中的图1和2将有助于理解本发明的方法。然而，这些都是非限制性的，并且本领域的技术人员明白下面的讨论对上面描述的大量的可替换系统具有代表性。典型地，将金属硅级441和碱金属氢氧化物在一个反应容器中进行混合。图l表示的是在大气压下制备本发明的官能流体的间歇过程。优选由不锈钢制造的敞口反应容器1中盛有具有平均直径在24mm到150咖范围内的粒度分布的硅(金属硅级441)2。将硅2加入到等于反应容器容积的30°/。的高度，该反应容器容积包括硅颗粒2间的空隙度。将氢氧化钠3(片状形式)加入到反应容器1中的硅2中，加入的量约等于硅2中可利用的空隙度，以使反应容器中固体的水平面基本上没有变化。这可以通过充分搅拌硅2和氢氧化钠3来实现。硅与氢氧化钠的量一般约为体积比1:1。本领域的技术人员应当清楚所使用的硅颗粒的大小将会影响由硅颗粒的表面积所决定的反应速度(即一旦加入氯水溶液)。在加入反应容器1之前，将液氯5例如以水与液氯约为体积比20:1的比例滴入蒸馏水4中，并且成分之间开始反应。将氯水溶液加入到至少等于或高于硅/氢氧化钠混合物的水平面(图1中的水平面6),这样硅/氢氧化钠完全浸没在氯水溶液中。一般情况下，在注意到反应发生之前有一个时间间隔。时间间隔取决于所使用的反应物的量(即硅与氢氧化钠的体积比)，和硅2与氬氧化钠3的颗粒大小。随后放热反应开始冒泡并释放出氢气7和蒸汽8。因此需要使用适当的安全措施。保持反应温度使之不超过约200°F(93°C)，并且优选保持在约175。F(80。C)以下。使用外部加热/冷却装置10,例如使用加热/冷却套维持反应温度。为了使溶液的水平面维持在硅/氢氧化钠之上，在反应进行的过程中要加入额外的水和/或氯水溶液(即与由于氬气和蒸汽的流失而造成的减少相匹配)。在上述的条件下，该反应一般持续6个小时，之后冒泡程度开始减弱，这样获得的官能流体可以通过一个合适的过滤介质从出口9倾倒出来，该过滤介质可以去除所有不想要的还可继续参加反应的颗粒。然后将最终的化学制品储存在密封的桶中备用。图2表示的是封闭或加压系统设备的实例，该设备可在高于或低于大气压的条件下工作。对于指定的批量大小，将与图1所描述的相同数量和品质的硅21和氢氧化钠20装入漏斗33中。然而，在实践中发现在例如图2中所描迷的封闭的系统中可以使用颗粒粒度分布相当小的低至lmra的硅，从而使硅的接触表面积显著提高。这样，在通过压力控制装置29控制容器内的压力的共同作用下，反应得到进一步控制，并由此降低硅通过反应产生所需要的化学制品所需要的时间。通过阀装置28的控制使硅21和氢氧化钠20从漏斗33加入到反应压力容器27中。然后关闭阀装置28，并打开泵24，其中泵24中装有水23和氯22的混合物。该混合物通过阀装置25到达位于该压力容器27中的旋涡发生器31。然后反应开始并通过该旋涡内的离心力对颗粒20和21和液体22和23的均匀的内部混合使反应加速。该反应所产生的氢气和蒸汽聚集在压力容器27的上部，并由压力传感器、调节器和压力控制阀29将该压力容器27内的压力控制到需要的设定点。将从该压力容器27中逸出的气体引导到阻火器30中和或洗涂器/冷凝器37中，如果需要可将氢气依次再引导到该压力容器27中，这时不含有反应产生的相伴的水蒸汽。因此氢气可再次被吸收以进一步富集化学制品，或者，如果不需要可将氢气储存起来或燃烧处理。该方法进一步要求该压力容器27内的液面保持在所要求的水平面限度内。因此，料面指示器26具有运行泵24并开动阀装置25以加入所需要的补充水的能力。当泵24处于未运行状态，但需要维持压力容器27内漩涡的时候，将泵40启动并使化学产品根据需要通过旋涡发生器31再循环以使固体20和21保持悬浮状态。冷却套41中装有冷却介质以便通过与温度控制器32的相互作用将反应温度调节到需要的限度内。如果需要，可以在蒸汽出口29上使用真空，这样在某些条件下提高化学制品的产率。当化学反应结束时，停止泵40并关闭阀装置39。打开阀装置34并使化学产品进入过滤器35,然后进入储存容器36中。在该反应中液氯的作用并没有被完全理解，但不希望受到认为氯充当该反应的电子穴理论的限制。如果没有使用液氯，那么将生成的是硅酸钠盐而非官能流体。如果使用氢氧化钠的水溶液，那么由于在加入氯水溶液之前液体水的存在而使时间间隔更加缩短在这些情况下，应当在冒泡之前加入液氯以使硅酸盐生成的最少。由上述反应所制备的官能流体一般是清澈和透明的，它是比重约为1.25到5的粘性液体，例如约5，并且pH的范围约为9到约13，例如约9到约12。然而，该官能流体有时是半透明的。所制备的官能流体可以直接使用，或以稀释的形式使用；例如，在使用之前可以将官能流体稀释到比重约1.25。本发明官能流体的特征并不完全理解官能流体中的精确成分和形态，但相信硅和石咸金属离子一旦与氯水溶液反应就生成了水溶性的单体无机复合物。不清楚可能以氯离子形式存在的氯是否构成了该无机复合物的一部分。发现所得到的含有硅-碱金属复合物的官能流体富含电子(可能含有自由电子)，并在其他化学制品存在的情况下很容易作为还原剂将这些化学制品转化成水溶性的盐，或甚至是元素化合物。例如，该官能流体与H2S—旦发生反应，就能生成元素碌"因此，本发明的官能流体具有从任何碳基液流中选择性去除目标污染物的能力。本发明的官能流体的应用本发明的官能流体在4艮多应用中都具有实用性，例如*作为"2清除剂*作为H2S清除剂*在N0X(例如NO和N02)和S0X(例如S02和S03)气体的处理中*作为緩蚀剂文善现有酸性气体处理系统如胺厂.从水中去除污染物，例如锅炉给水的预处理和挥发性有机化合物(V0C)和曱基叔丁基醚(MTBE)的废水处理和消灭很多形式的细菌如羊乳酪大肠杆菌(fetacoli)形式、隐孑包子虫(Cryptosporidium)和军团菌。*从亲油固体(oilwettedsolids)中去除烃，例如在石油流过的紧密的岩层中，使官能流体湿润生产地区并被吸附到岩层上，从而迫使石油脱离岩石，降低石油的阻力并提高石油的流速'去除所有类型的含硫物质，特别是氧硫化碳(COS),已知它遇水分解形成H2S、S、*作为消泡剂'作为阻燃剂*作为抗氧化緩蚀剂，例如，当将该化学制品注入到由碳钢制造的管道或容器中时，它具有防止管道和容器被腐蚀的能力。*作为药物或在制备例如用于治疗昆虫叮咬、病毒和/或血液疾病的药用物中气态烃原料脱碌i^的方法在本发明的第三个方面，可以将气态烃原料(例如可以是天然曱烷气体)与本发明的官能流体接触，使用为此目的在本领域中众所周知的任何合适的设备。例如，可以使用串联式混合器/接触器或逆流汽提塔。通过与现有技术中的脱硫单元如胺系统的比较，该第三方面的方法不需要锅炉、加热器、脱酸或再注入"t桑作单元。因此该第三方面的方法可以在环境温度下进行，例如高于约5。C，例如高于1(TC或高于约15。C。该方法的温度可以低于约60。C,例如低于约40°C,例如低于30°C。因此该方法特别适用于海上液化天然气(LNG)工广加工之前预处理天然曱烷气体，热源紧靠低温单元和冷却盒是危险作业。本发明的第三个方面的方法可进一步任选包括以下的步骤(iii)使富集了硫的官能流体与絮凝剂在足以使硫从富含碌u的官能流体中沉淀下来的条件下接触；和(iv)使沉淀下来的硫与该流体分离以回收本发明第一或第二方面的该官能流体。该絮凝剂可以是任何已知的能导致硫在官能流体的碱性环境中沉淀下来的絮凝剂。例如，该絮凝剂可以是碱金属卣化物，优选氯化钠。该沉淀下来的硫可通过任何合适的分离工艺分离出来。例如可以使用板式压滤机。已发现使用板式压滤机可以得到相当干燥的固体，适于从现场分批处理(skipdisposal)。到目前为止的试验已经表明通过该方法得到的固体适于农业生产并对环境产生最小的影响。已经发现根据本发明的第三个方面的方法能够将天然曱烷气体中的硫化氢的水平从10,OOOppm范围内的水平降低到少于lppm的水平。该方法还可以包括使回收的官能流体再循环用于本发明的第三个方面的步骤(i)中的步骤。在循环利用之前，可将所回收的官能流体的pH调节到高于约12,例如约pH13。这可以通过加入碱金属氢氧化物，例如氢氧化钠实现。气态烃原料可以是任何气态烃原料但最典型的是主要含有曱烷如天然气的原料。现在通过参考从曱烷原料中去除H2S的方法来说明本发明的第三个方面。还包括参考附图中的图3和4以帮助理解本发明的方法。但是，这些是非限制性的，并且本领域的技术人员将意识到下面的讨论对上述大量可替换系统具有代表性。图3表示的三步法作为本发明第三个方面的例子。将待处理气体输入到步骤l的接触器中，其中在该接触器中使官能流体(指定为单体化学(MonoChem))和酸性气体彼此接触。官能流体将H2S解析出来并释放出曱烷气体。然后脱硫(sweetenedgas)合格(onspec)的气体离开步骤1的接触器并导向三级精制系统，或如果气体条件可以接受，就将其导入气体输出管道以备用。如果使用接触塔要在液面控制的条件下，然后将步骤1的接触器中的富集了H2S的官能流体导向步骤2的较小的二级混合器/接触器中，作为展开罐(devel叩menttank)要有充分的停留时间。将絮凝剂通过展开罐入口加入到单体化学液流中以使硫发生絮凝作用并发展成固体。然后将步骤2的液体和固体混合物导向步骤3，这里可以是任何形式的液体/固体过滤或净化。在实践中，已证实板式压滤机能足以完成此目的，得到合理干燥的固体，适于从现场分批处理。到目前为止的试验已经表明通过该方法得到的固体适于农业生产并对环境产生最小的影响。将步骤3的液体滤液再循环到步骤1,用于再利用到该方法中。根据被循环的官能流体的pH和其比重，对pH的校正可加入化学制品以使官能流体的pH维持在约13。在图3中，在该系统中本发明的官能流体以一定的流速再循环，其中流速由从气体流中待去除的H2S的量决定。在一个实施例中，10美加仑/分钟(37.85升/分钟)足以将700，000标准立方英尺/天(SCFD)(19，822立方米/天)的天然气中高达10，000ppm的H2S去除。还已证实上述方法可用于去除C02。已证实一旦单体化学的压力下降，C02能再次闪蒸到气相。到目前为止，在曱烷气体流中水平达到10,000ppm的C02和10,000ppm的H2S已被同时去除。本发明第三个方面的方法的改进应用在实践中，现有的天然气加工处理厂，如胺和克劳斯单元(Clausunits)是系统内的瓶颈，任何原因都会使入口条件发生变化，例如*天然气体积的增加*压力下降H2S体积的增加*入口温度的变化胺系统入口的这类变化能扰乱运行并需要系统改变，在大多数情况下，这些变化一旦发生就造成工厂运行中的连锁反应从而造成较大的麻烦。由于单体化学官能流体系统的简单化，现在可以提供一个处理步骤，将其应用到现有天然气脱硫装置的上游以有效的消除该工艺中的瓶颈，或显著降低保养费用，因为现有的系统都是吸收类型，而这需要消耗要被去除和要替换的材料。图4表示了一个系统。在图4中，将小型官能流体接触器系统置于现有天然气处理装置的前端。该小型官能流体接触器可任选作为支路或对待被处理的天然气总流量的一定比例进行处理。被处理的天然气的比例可足够大以便当它与未被处理的天然气再次混合时，在系统中剩余的H2S的ppm水平由现有的天然气处理装置可操控。在图4中，依次使用了几个串联式混合器/接触器，其中每一个单元都含有注入其内的单体化学。每一个单元最多能使天然气入口处H,S体积的50%去除，这描述在下面的表l中。这是说明本方法的一个实例。每一步的去除效率取决于多种因素，如每一步骤官能流体的条件和在该步骤中原料内存在的污染物的水平表l<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>通常情况下，应当说使用的单元越多，那么H2S去除的效果越好，但是有一点，在该点由额外的单元获得的利益最小。该改进系统一般设计成获得达到95%的总的去除水平，余下的最后的HaS在现有设备中去除。这样的改进系统对处理装置的执行者提供了多种好处，如-通过使用热帽(hotta卯ing)进入现有装置的进口管道中，这种改变不必关闭装置。-如果所需要的现有胺塔能被快速转化成使用单体化学的系统，其中将单体化学引入展开罐并且所使用的过滤单元使单体化学从管道接触器回收。-这样使胺厂下游单元显得多余，因而实质上降低了现场的排放量。-由于没有形成液体酸，因而就不需要在现场排放液体酸。-可以将硫固体转化成肥料用于商业。从包括C02和硫成分的气态烃原料中选择性去除C02根据本发明的第四个方面，提供了一种从含有C02成分的气态烃原料中去除C02的方法，该方法包括以下步骤(i)在足以使C02溶解在官能流体中的条件下使官能流体与气态烃原料接触；(ii)使气态烃原料与官能流体分离；和(iii)使官能流体减压导致C02气体从官能流体中释放出来。在本发明的该方面中，使用本领域中用于此目的的已知的任何适合的设备使气态烃原料(例如可以是天然甲烷气体)与本发明的官能流体接触。例如可以使用串联式混合器/接触器或逆流汽提塔。官能流体和气态烃原料接触的压力取决于从所需要的原料中去除C02的程度。在较高压力的条件下，将有更多的C02溶解在官能流体中。一般的，系统的压力高于l个大气压，例如高于5个大气压，例如高于10个大气压。一般的，压力小于30个大气压，例如小于20个大气压。在另一个实施例中，官能流体和气态烃原料可在环境压力或甚至低于环境压力的条件下接触，如果这样，在上述步骤(ii)(将气态烃原料与官能流体分离)之后，进一步降低压力使C02从官能流体中释放出来。在官能流体中C02的溶解度被认为是与流体温度成反比的。因此，为了提高C02在官能流体中的溶解度，在降低的温度下提供官能流体。原则上提供的官能流体的温度要高于其凝固点，这样在最低的温度C02的溶解度最大。然而，出于与冷却官能流体所带来的经济考虑因此在一些实施例中，提供的官能流体的温度较高。在一些实施例中，所提供的官能流体的温度在低于约50°C的温度，例如低于约40°C或低于约30°C。也可以在低于约20°C,例如低于约10°C的温度下提供官能流体。在一个优选的实施例中，所提供的官能流体的温度低于约5°C,例如在约1-3°C的范围内，例如约2°C。该方法可进一步包括将在本方法中步骤(iii)得到的被分离出来的C02气体进行液化的步骤。因此，该方法的优越性在于能收集C02进行商业利用，不只是防止它逃逸到环境中。在下列领域液化的C02具有良好的市场前景(a)井下分馏(C02分流(fracs))。(b)二次或三次采油岩层驱油(SecondaryorEnhancedOilRecovery(EOR)formationflooding)。(c)对闲置天然气的PLM和NGL处理。(d)C02的很多其他商业和工业应用。在一个可选择的实施例中，目前看来次优选的，在将C02溶解在官能流体之后，可以破坏C02和官能流体之间的键从而使碳成分作为固体被过滤出来，典型的是碳酸氢钠，同时有02释放到系统中。在这个实施例中，官能流体作为清除剂被分解因而导致官能流体被消耗掉。在本发明的第四个方面的一个实施例中，除了所说的C02成分外，烃原料中包括含硫的化合物(如H2S)。已经惊讶的发现通过提供低温的官能流体，可以将C02从烃原料中选择性的分离出来同时没有去除H2S成分。在本发明的这个实施例中，所提供的官能流体的温度^/f约5°C，优选在约1-3°C的范围内，例如约2"C。该方法还进一步包括使用本发明的第三个方面该方法从被分离出来的气体原料中去除硫化合物。本发明的第四个方面将通过参考从含有C02和H2S的甲烷原料中去除C02的方法进行说明。还包括参考附图中的图5以帮助理解本发明的方法。但是，对该图的参考是非限制性的，并且本领域的技术人员将会意识到下面的讨论对上述大量的可选择的系统具有代表性。下面的图5表示了当曱烷天然气流体中共同存在C02和H2S,并且需要从该天然气流体中选择性的去除C02时使用的典型系统。为了从天然甲烷气体流体中去除C02,将加压的曱烷气体和相伴的0)2导向接触器TlOl，在该接触器TIOI内将本发明的官能流体(M)的液流在约1到2°C的温度下特别是分布在逆流汽提塔内的散堆填料上。气体与官能流体接触，此时与天然气在一起的C02优先溶于官能流体中。官能流体释放出甲烷气体，随后甲烷气体离开接触器。水位调节阀(L)允许在溶液中含有C02的官能流体离开接触器并通过一排喷雾嘴将其导向C02萃取容器T102。降低容器T102中的压力以及喷雾嘴产生的搅拌使得C02逸出溶液。通过除雾器C02离开萃:f又容器T102的顶部。才艮据该方法和当地环境的规定，随后将C02燃烧或液化以用于涌灭(flooding)或用于其他领域。不含C02的官能流体离开T102的底部并泵入一个制冷的热交换器使之冷却到所需的1到2。C。官能流体离开热交换器并通过喷雾嘴导向接触器TIOI,该喷雾嘴浸泡接触器填料并重复此过程。在这个方法中仅消耗很少的单体化学或没有消耗；任何损失可通过单体化学补充系统进行补充。使用的实例官能流体的制备和实验如下以燃烧天然气的燃气轮机排出的废气对本发明的官能流体进行试验，转速为约720rpm。对N0K,CO,02和0)2水平监测超过1小时。结果表示在表1A和1B中。在C-1A，C-2A和C-3A试验中，废气中气体水平监测超过1小时。在C-1B，C-2B和C-3B试验中，将废气通过接触容器中的官能流体，在通过官能流体后废气中的气体水平监测1小时。表1A试验C-1AC-IBC-2AC-2B环境条件(Hg英寸)29.8629.8629.7929.79温度(。F干燥)51525252温度(。F湿)46484848湿度(lbx/lb空气)0.00540.00610.00610.0061发动机转速(rpm)720722721722排放破坏率(％)破坏率(％)N0X(卯mvd)221713094.1222413494.0C0(ppmvd)602544692.6573652890.802(%)0.219.40.1419.2C02(%)11.90.4211.90.5表1B试验C-3AC-3B环境^f牛(Hg英寸)29.8229.82温度(。F干燥)5151温度(。F湿)4747湿度(lbx/lb空气)0.00590.0059发动机转速(rpm)721720排放破坏率(％)N0X(ppmvd)21019195.7CO(ppmvd)631654891.302(%)0.1419.1C02(o/0)11.70.5权利要求1.一种制备官能流体的方法，所述方法包括使硅、碱金属氢氧化物和含有水和氯源的溶液在不高于约200℉(95℃)的温度下在反应容器中发生反应。2.根据权利要求1所述的方法，其中在加入所述含有水和氯源的溶液之前将所述的硅和碱金属氢氧化物加入到所述的反应容器中。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述的氯源是氯气或液氯。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述的氯源是液氯。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述的水和氯源的体积比为约10:1至约30:1。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述的水和液氯的体积比为约20:1。7.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其中所述硅与碱金属氢氧化物的量是体积比约1:5到约5:1。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述硅与碱金属氢氧化物的量是体积比约1:1。9.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其中以足以维持反应的速度加入额外的含有水和液氯的溶液直到一种或多种金属硅或氲氧化钠被消耗掉。10.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其中所述的反应温度不高于约175°F(80。C)。11.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其中所述的碱金属氢氧化物中的金属是锂、钠或钾。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述的金属是钠。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述的氢氧化钠是固体形式。14.根据权利要求12所述的方法，其中所述的氢氧化钠是水溶液形式。15.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其中所迷的硅是金属硅级441。16.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其中所述的硅包括平均颗粒直径在约lmm到约15Omm的范围内的颗粒。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述的硅包括平均颗粒直径在约24腿到约150mm的范围内的颗3l(i。18.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其中所迷的水是蒸馏水。19.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其中所迷的反应容器与大气相通。20.根据权利要求1-18中任何一项权利要求所述的方法，其中所述的反应容器与大气隔绝。21.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其中在加入含有水和液氯的溶液之前将所述的硅和固体形式的氬氧化钠装入到等于所述反应容器体积的约30%的高度。22.通过权利要求1-21中任意一项权利要求所述的方法获得的一种官能流体，所述的官能流体的比重约为1.25至5，并且pH为约9到约13。23.根据权利要求22所述的通过权利要求1-21中任意一项权利要求所述的方法获得的官能流体，所述的官能流体的比重约为5，并且pH为约9到约12。24.根据权利要求22或23所述的官能流体，其中所述的碱金属氢氧化物是氢氧化钠。25.根据权利要求22-24中任何一项权利要求所述的官能流体，其中所述的硅是金属硅级441。26.权利要求22-25中任何一项权利要求所述的官能流体作为CO,0)2或H2S清除剂的用途。27.权利要求22-25中任何一项权利要求所述的官能流体作为含水石油和气体生产系统中H2S清除剂的用途。28.权利要求22-25中任何一项权利要求所述的官能流体在N0x和S0,气体处理中的用途。29.权利要求22-25中任何一项权利要求所述的官能流体在酸性气体处理系统中的用途。30.权利要求22-25中任何一项权利要求所述的官能流体作为緩蚀剂的用途。31.权利要求22-25中任何一项权利要求所述的官能流体作为碳钢抑制剂以降低与酸性气体有关的腐蚀速度的用途。32.权利要求22-25中任何一项权利要求所述的官能流体作为消泡剂的用途。33.权利要求22-25中任何一项权利要求所述的官能流体从废水或锅炉给水中去除污染物的用途。34.—种对气态烃原料进行脱碗的方法，包括(i)在适于形成富疏官能流体的条件下，使气态烃原料与权利要求1-24中任何一项权利要求所述的官能流体接触；和(j)从所述富硫官能流体中回收已脱硫的气态烃原料。35.根据权利要求34所迷的方法，所述的方法进一步包括下列步骤(iii)在足以使硫从所述富硫官能流体中沉淀下来的条件下，使所述富硫官能流体与絮凝剂接触；和Uv)使沉淀下来的硫与所述的官能流体分离以回收权利要求1-24中任何一项权利要求所迷的官能流体。36.根据权利要求35所述的方法，进一步包括使所述的官能流体循环用于权利要求34中的步骤(i)的步骤。37.根据权利要求36所述的方法，其中将所述的循环使用的官能流体的pH调节到高于约12。38.根据权利要求37所述的方法，其中将所述的循环使用的官能流体的pH调节到高于约13。39.根据权利要求34所述的方法，其中所述的气态烃原料主要是天然甲烷气体。40.根据权利要求34所述的方法，其中所述的方法的条件是使C02也从所述的烃原料中去除。41.从含有C02成分的气态烃原料中去除C02的方法，包括下列步骤(i)在提高压力使C02能溶解在所述的官能流体中的条件下使所迷的官能流体与气态烃原料接触；(ii)使所述气态烃原料与所述的官能流体分离；(iii)所述官能流体减压使C02气体从所述的官能流体中释放出来。42.根据权利要求41所述的方法，其中所述的气态烃原料还包括含硫化合物。43.根据权利要求41或权利要求42所述的方法，其中所述的官能流体的温度小于50C。44.根据权利要求43所述的方法，其中所述的官能流体的温度在约1°C到约3°C的范围内。45.根据权利要求44所述的方法，其中所述的官能流体的温度为约2°C。46.根据权利要求41所述的方法，进一步包括使分离的C02气体进行液化的步骤。47.根据权利要求41所述的方法，进一步包括使用权利要求34所迷的方法，对权利要求41的步骤(ii)中获得的气态烃原料进行脱硫的步骤。48.权利要求34-40中任意一项权利要求所述的方法中使用的设备，包括第一接触器、位于所述第一接触器下游的第二接触器、和位于所述的第二接触器下游的分离器，所述的分离器基本上将固体与液体分离。49.根据权利要求48所述的设备，其中所述的分离器是板式压滤机。50.根据权利要求48或权利要求49所述的设备，当被改进到气体处理装置上时可用于部分处理气体原料。51.在权利要求41-47中任意一项权利要求所述的方法中使用的设备，包括接触器和减压容器，所述的减压容器位于所述接触器的下游。52.权利要求22-25中任何一项权利要求所述的官能流体用作药物。53.权利要求22-25中任何一项权利要求所迷的官能流体在治疗昆虫叮咬或在制备用于治疗昆虫叮咬的药物中的用途。54.权利要求22-25中任何一项权利要求所迷的官能流体作为生物杀虫剂或在制备生物杀虫剂中的用途。55.权利要求22-25中任何一项权利要求所述的官能流体在治疗病毒和/或血液疾病或在制备用于治疗病毒和/或血液疾病的药物中的用途。56.治疗昆虫叮咬的方法，包括施用含有权利要求22-25中任何一项权利要求所述的官能流体的药物的步骤。57.治疗病毒和/或血液疾病的方法，包括施用含有权利要求22-25中任何一项权利要求所述的官能流体的药物的步骤。58.—种药物组合物，所述的药物组合物包括权利要求22-25中任何一项权利要求所述的官能流体。全文摘要本发明涉及用于去除例如但不限于，气体中致酸的成分、液流中的硫成分和碳氧化物，以及从燃烧后的排放物中去除和处理NO_x和SO_x的污染物的新官能流体。同时还描述了制备该官能流体的制备方法，即在大气压下的间歇过程系统和在高于或低于大气压条件下能工作的封闭系统。文档编号B01D53/14GK101304798SQ200680041618公开日2008年11月12日申请日期2006年11月7日优先权日2005年11月7日发明者凯文·E.·科利尔,大卫·约翰·帕金森,西奥多·埃利奥特·迪克森申请人:专业处理技术有限公司