CN109550348A - 稠油火驱采出气中不凝气的处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及油田采出气地面工程技术领域，是一种稠油火驱采出气中不凝气的处理方法及装置，该稠油火驱采出气中不凝气的处理方法通过预处理单元、热氧化单元、余热回收单元和脱硫单元依次处理后，得到可达标排放稠油火驱采出气。本发明实施稠油火驱采出气中不凝气的处理方法的装置，其工艺简单，操作便利，适用于性强，能耗低，尤其是热氧化单元应用于稠油火驱采出气中后，得到的可达标排放采出气中，可达标排放采出气中非甲烷总烃气体含量小于50mg/m3、硫化氢或者二氧化硫含量小于15mg/m3、氮化物含量小于50mg/m3，一方面满足了稠油开发生产安全要求，另一方面余热锅炉还可以实现能量回收。

Description

稠油火驱采出气中不凝气的处理方法及装置
技术领域
本发明涉及油田采出气地面工程技术领域，是一种稠油火驱采出气中不凝气的处理方法及装置。
背景技术
在稠油火驱开采过程中，会产生大量的采出气，其中，稠油火驱采出气不凝气中含有氮气、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、氧气和非甲烷总烃气体，压力为0.1MPa至0.25MPa。火驱采出气是原油在地层下不充分燃烧的产物，其主要由注入的气体、燃烧生成的气体、烷烃、水蒸汽等组成。采出气中含有大量的硫化氢、二氧化硫、非甲烷总烃等有害气体。同时采出气具有热值低、成分复杂、波动范围大、处理难度大、能源浪费的特点。目前，国内外专门针对采出气处理工艺的研究报道较少，无成熟的处理工艺可供利用，当前处理工艺主要来自对传统工艺的借鉴，所以火驱采出气处理已经成为稠油火驱开采能否进一步推广的关键因素。
发明内容
本发明提供了一种稠油火驱采出气中不凝气的处理方法及装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有采出气中存在大量的硫化氢、二氧化硫、非甲烷总烃等有害气体不易脱除、能源浪费和采出气排放不达标的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种稠油火驱采出气中不凝气的处理方法，按照下述方法进行：第一步，稠油火驱采出气中不凝气体在预处理单元经过过滤、分离、预热和调压，得到比水的露点温度高4℃至5℃的预处理采出气；第二步，预处理采出气在热氧化单元通过620℃至950℃的高温直接氧化作用或者催化氧化作用，实现非甲烷总烃气体一次脱除，并将硫化物一次性转化为二氧化硫，得到热氧化后采出气，其中，预处理采出气中的非甲烷总烃气体转化为二氧化碳和水，预处理采出气中的硫化物转化为二氧化硫；第三步，热氧化后采出气在余热回收单元通过换热后进行余热回收，将采出气的温度降至145℃至155℃，得到降温后采出气；第四步，降温后采出气在脱硫单元，通过将二氧化硫转化为固体硫化物进行脱除后，得到可达标排放稠油火驱采出气。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
上述预处理采出气中的液滴粒径小于100μm、固体颗粒粒径小于100μm，固含量小于10mg/m3。
上述第二步中的高温温度为620℃至950℃。
上述固体硫化物为硫酸钙和硫酸铵中的一种以上。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种实施稠油火驱采出气中不凝气处理方法的装置，包括预处理单元、热氧化单元、余热回收单元和脱硫单元，预处理单元与热氧化单元之间固定连通有第一管线，热氧化单元与余热回收单元之间固定连通有第二管线，余热回收单元与脱硫单元固定连通有第三管线，脱硫单元出口固定连通有第四管线。
下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：
上述热氧化单元中的热氧化设备为废气焚烧炉、催化氧化炉和热氧化炉中的一种，余热回收单元的余热设备为热锅炉和换热器中的一种。
上述热氧化单元中的热氧化设备为热氧化炉。
上述还包括脱硝单元，脱硫单元与脱硝单元之间通过第四管线连通，脱硝单元的出口连通有第五管线，余热回收单元与第五管线之间固定连通有第六管线，脱硫单元与第五管线之间固定连通有第七管线。
本发明实施稠油火驱采出气中不凝气的处理方法的装置，其工艺简单，操作便利，适用于性强，能耗低，尤其是热氧化单元应用于稠油火驱采出气中后，得到的可达标排放采出气中，可达标排放采出气中非甲烷总烃气体含量小于50mg/m3、硫化氢或者二氧化硫含量小于15mg/m3、氮化物含量小于50mg/m3，一方面满足了稠油开发生产安全要求，另一方面余热锅炉还可以实现能量回收。
附图说明
附图1为本发明实施例7的工艺流程示意图。
附图中的编码分别为：1为预处理单元，2为第一管线，3为热氧化单元，4为第二管线，5为余热回收单元，6为第三管线，7为脱硫单元，8为第四管线,9为脱硝单元，10为第五管线,11为第六管线,12为第七管线。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明，均为现有技术中公知公用的化学试剂和化学用品；本发明中的百分数如没有特殊说明，均为质量百分数；本发明中的溶液若没有特殊说明，均为溶剂为水的水溶液，例如，盐酸溶液即为盐酸水溶液；本发明中的常温、室温一般指15℃到25℃的温度，一般定义为25℃。
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：如附图1所示，该稠油火驱采出气中不凝气处理方法，按照下述方法进行：第一步，稠油火驱采出气中不凝气体在预处理单元1经过过滤、分离、预热和调压，得到比水的露点温度高4℃至5℃的预处理采出气；第二步，预处理采出气在热氧化单元3通过620℃至950℃的高温直接氧化作用或者催化氧化作用，实现非甲烷总烃气体一次脱除，并将硫化物一次性转化为二氧化硫，得到热氧化后采出气，其中，预处理采出气中的非甲烷总烃气体转化为二氧化碳和水，预处理采出气中的硫化物转化为二氧化硫；第三步，热氧化后采出气在余热回收单元5通过换热后进行余热回收，将采出气的温度降至145℃至155℃，得到降温后采出气；第四步，降温后采出气在脱硫单元7，通过将二氧化硫转化为固体硫化物进行脱除后，得到可达标排放稠油火驱采出气。
本发明稠油火驱采出气中不凝气处理方法基于热氧化法，通过预处理单元1、热氧化单元3、余热回收单元5和脱硫单元7对接组合，将稠油火驱采出气中所含的非甲烷总烃和硫化物进行一次脱除，从而实现稠油火驱采出气达标排放，满足稠油开发生产的安全环保要求。
实施例2：如附图1所示，该稠油火驱采出气中不凝气处理方法，按照下述方法进行：第一步，稠油火驱采出气中不凝气体在预处理单元1经过过滤、分离、预热和调压，得到比水的露点温度高4℃或5℃的预处理采出气；第二步，预处理采出气在热氧化单元3通过高温直接氧化作用或者催化氧化作用实现非甲烷总烃气体一次脱除，并将硫化物一次性转化为二氧化硫，得到热氧化后采出气，其中，预处理采出气中的非甲烷总烃气体转化为二氧化碳和水，预处理采出气中的硫化物转化为二氧化硫；第三步，热氧化后采出气在余热回收单元5通过换热后进行余热回收，将采出气的温度降至145℃或155℃，得到降温后采出气；第四步，降温后采出气在脱硫单元7，通过将二氧化硫转化为固体硫化物进行脱除后，得到可达标排放稠油火驱采出气。
实施例3：作为上述实施例的优化，预处理采出气中的液滴粒径小于100μm、固体颗粒粒径小于100μm，固含量小于10mg/m3。
实施例4：作为上述实施例的优化，固体硫化物为硫酸钙和硫酸铵中的一种以上。
本发明中脱硫单元7选择公知的常规FGD脱硫技术即石灰石石膏法，通过化学反应，将稠油火驱采出气中不凝气中的二氧化硫转化为其他形式的硫化物进行脱除。
本发明稠油火驱采出气中不凝气处理方法得到的可达标排放采出气中，非甲烷总烃气体含量小于50mg/m3，未检测出硫化氢气体，氮氧化物含量小于50mg/m3，将采出气中不凝气中的非甲烷总烃含量降至最低，不仅仅符合环保要求，同时在余热回收单元5中，将热氧化后采出气中的部分净化气体可以送至热氧化单元3作为热源，实现了能源有效利用。
实施例5：如附图1所示，该实施上述实施例所述稠油火驱采出气中不凝气处理方法的装置，包括预处理单元1、热氧化单元3、余热回收单元5和脱硫单元7，预处理单元1与热氧化单元3之间固定连通有第一管线2，热氧化单元3与余热回收单元5之间固定连通有第二管线4，余热回收单元5与脱硫单元7固定连通有第三管线6，脱硫单元7出口固定连通有第四管线8。
如附图1所示，热氧化单元3中的热氧化设备为废气焚烧炉、催化氧化炉和热氧化炉中的一种，余热回收单元5的余热设备为热锅炉和换热器中的一种。
根据需要，余热回收单元5回收的热量用于生产需要的蒸汽、采暖和复热等，产生部分经济效益，将稠油火驱采出气的能量最大化利用，实现能源合理回用。
如附图1所示，热氧化单元3中的热氧化设备为热氧化炉。
根据需要，热氧化炉氧化过程中对采出气中烷烃浓度要求低。当烷烃浓度大于1.5g/Nm3时，热氧化炉将自动进行自热运转；同时热氧化炉氧蓄热能力更强，出口温度高，可将多余热量转化为其他形式的热能以便利用；热氧化炉热氧化效率更高，挥发性有机物分解能够达到99%以上；热氧化炉采用蓄热式氧化，氮氧化物生成含量小于50 mg/Nm3（不含有机氮化物）。
如附图1所示，还包括脱硝单元9，脱硫单元7与脱硝单元9之间通过第四管线8连通，脱硝单元9的出口连通有第五管线10，余热回收单元5与第五管线10之间固定连通有第六管线11，脱硫单元7与第五管线10之间固定连通有第七管线12。
本发明实施稠油火驱采出气中不凝气处理方法的装置，可满足不同类型气体处理需要。
当稠油火驱采出气中不凝气不含有硫化物时，可经过热氧化单元3和和余热回收单元5后即可实现达标排放；
当稠油火驱采出气中不凝气降温后采出气，在脱硫单元7进行脱硫后的采出气中含有氮化物时，在脱硫单元7后面设置脱硝单元9，可以脱除氮化物，实现稠油火驱采出气达标排放。
综上所述，本发明实施稠油火驱采出气中不凝气的处理方法的装置，其工艺简单，操作便利，适用于性强，能耗低，尤其是热氧化单元应用于稠油火驱采出气中后，可达标排放采出气中非甲烷总烃气体含量小于50mg/m3、硫化氢或者二氧化硫含量小于15mg/m3、氮化物含量小于50mg/m3，一方面满足了稠油开发生产安全要求，另一方面余热锅炉还可以实现能量回收。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
实施例7所述实施稠油火驱采出气中不凝气处理方法的装置的运行方法：稠油火驱采出气中不凝气体在预处理单元1经过过滤、分离、预热和调压，得到比水的露点温度高4℃至5℃的预处理采出气，预处理采出气通过第一管线2进入热氧化单元3，预处理采出气在热氧化单元3通过高温作用或者催化氧化作用实现非甲烷总烃气体一次脱除，，得到热氧化后采出气，其中，预处理采出气中的非甲烷总烃气体转化为二氧化碳和水，预处理采出气中的硫化物转化为二氧化硫，热氧化后采出气通过第二管线4进入余热单元，热氧化后采出气在余热回收单元5通过换热后进行余热回收，将采出气的温度降至145℃至155℃，得到降温后采出气，当降温后采出气中不含有硫化物时，降温后采出气通过第六管线11排出；当降温后采出气中含有硫化物、不含氮化物时，降温后采出气通过第三管线6进入脱硫单元7，降温后采出气在脱硫单元7将二氧化硫转化为固体硫化物进行脱除后，通过第七管线12排出；当降温后采出气中含有硫化物和氮化物时，降温后采出气通过第三管线6进入脱硫单元7，降温后采出气在脱硫单元7将二氧化硫转化为固体硫化物进行脱除后，经过第四管线8进入脱硝单元脱除氮化物后，得到的达标排放稠油火驱采出气通过第五管线10排出。

Claims (8)

1.一种稠油火驱采出气中不凝气的处理方法，其特征在于按照下述方法进行：第一步，稠油火驱采出气中不凝气体在预处理单元经过过滤、分离、预热和调压，得到比水的露点温度高4℃至5℃的预处理采出气；第二步，预处理采出气在热氧化单元通过620℃至950℃的高温直接氧化作用或者催化氧化作用，实现非甲烷总烃气体一次脱除，并将硫化物一次性转化为二氧化硫，得到热氧化后采出气，其中，预处理采出气中的非甲烷总烃气体转化为二氧化碳和水，预处理采出气中的硫化物转化为二氧化硫；第三步，热氧化后采出气在余热回收单元通过换热后进行余热回收，将采出气的温度降至145℃至155℃，得到降温后采出气；第四步，降温后采出气在脱硫单元，通过将二氧化硫转化为固体硫化物进行脱除后，得到可达标排放稠油火驱采出气。
2.根据权利要求1所述的稠油火驱采出气中不凝气的处理方法，其特征在于预处理采出气中的液滴粒径小于100μm、固体颗粒粒径小于100μm，固含量小于10mg/m3。
3.根据权利要求1或2所述的稠油火驱采出气中不凝气的处理方法，其特征在于固体硫化物为硫酸钙和硫酸铵中的一种以上。
4.一种实施根据权利要求1至3任意一项所述的稠油火驱采出气中不凝气的处理方法的装置，其特征在于包括预处理单元、热氧化单元、余热回收单元和脱硫单元，预处理单元与热氧化单元之间固定连通有第一管线，热氧化单元与余热回收单元之间固定连通有第二管线，余热回收单元与脱硫单元固定连通有第三管线，脱硫单元出口固定连通有第四管线。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于热氧化单元中的热氧化设备为废气焚烧炉、催化氧化炉和热氧化炉中的一种，余热回收单元的余热设备为热锅炉和换热器中的一种。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于热氧化单元中的热氧化设备为热氧化炉。
7.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于还包括脱硝单元，脱硫单元与脱硝单元之间固定连通有第五管线，余热回收单元与第五管线之间固定连通有第六管线，脱硫单元与第五管线之间固定连通有第七管线。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于还包括脱硝单元，脱硫单元,与脱硝单元之间通过第四管线连通，脱硝单元的出口连通有第五管线，余热回收单元与第五管线之间固定连通有第六管线，脱硫单元与第五管线之间固定连通有第七管线。
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