CN111154525B - 一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理装置及方法，至少包括本体、气相入口、液相入口、气相出口、雾浴螯合腔、高压液柱腔、扰流档板、喷雾头、导流隔板、排液漏斗和液相出口；所述的本体为套筒状，内筒为高压液柱腔，外筒为雾浴螯合腔，所述的气相入口和气相出口设在雾浴螯合腔顶部，所述的液相入口设在高压液柱腔顶部，所述的雾浴螯合腔下端与排液漏斗连接，排液漏斗下端与液相出口连接，所述的导流隔板设在雾浴螯合腔与高压液柱腔之间，所述的雾浴螯合腔内壁及高压液柱腔外壁上均设有多个扰流档板。本发明解决了分散油井低气量含硫伴生气集中收集难度大，直接放空燃烧易造成大气污染和周边人员中毒的难题。
Description
技术领域
本发明属于油井硫化氢防治领域，特别涉及一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理装置及方法。
背景技术
由于油田场站分散、伴生气气量小不易收集，生产现场往往采取放空燃烧的方式处理含硫伴生气，不仅造成属地伴生气资源浪费，也会产生大气污染，随着国家和地方政府环保要求越来越严，含硫伴生气不允许放空排放，集中收集配套成本高，采取油气混输是一种经济性较高的选择，但是由于硫化氢极易造成集输管线和下游处理设备硫化氢应力腐蚀开裂，严重的降低了设备设施使用寿命，同时由于油气集输过程中无组织释放点多，伴生气无规则释放后易造成人员中毒。
国内外常用的硫化氢脱除装置主要用于气田含硫天然气净化处理，无论湿法脱硫还是干法脱硫，要求天然气气量大，能够满足脱硫塔连续性工作要求，最终硫化氢转化成单质硫回收。传统脱硫塔处理装置流程复杂、投资大，而低含硫油田伴生气气量小，集中收集性价比不高，硫化氢浓度低，介于50ppm～1000ppm之间，难以满足脱硫塔连续性工作要求，且脱硫产物单质硫易沉积，存在自燃风险。因此，必须提出一套含硫化氢油井伴生气处理装置和控制方法非常必要。
发明内容
本发明的目的是为了解决分散油井低气量含硫伴生气集中收集难度大、放空燃烧易造成大气污染和周边人员中毒的难题，本发明提供一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理装置及方法，确保含硫油井油气混输及处理时设备设施不发生硫化氢应力腐蚀开裂。本发明不再受天然气气量大、连续性运行条件的限制，雾浴螯合处理后的伴生气通过定压排气汇入集输管线，在油气密闭混输时降低了集输管线硫化氢应力腐蚀开裂和下游无组织释放点的人员中毒风险。
本发明采用的技术方案为：
一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理装置，至少包括本体、气相入口、液相入口、气相出口、雾浴螯合腔、高压液柱腔、扰流档板、喷雾头、导流隔板、排液漏斗和液相出口；所述的本体为套筒状，内筒为高压液柱腔，外筒为雾浴螯合腔，所述的气相入口和气相出口设在雾浴螯合腔顶部，所述的液相入口设在高压液柱腔顶部，所述的雾浴螯合腔下端与排液漏斗连接，排液漏斗下端与液相出口连接，所述的导流隔板设在雾浴螯合腔与高压液柱腔之间，所述的雾浴螯合腔内壁及高压液柱腔外壁上均设有多个扰流档板，所述的喷雾头为多个，均匀分布在高压液柱腔外壁上。
所述的气相入口上设有定压输气阀，所述的液相入口上设有定压输液阀，所述的气相出口上设有定压排气阀；所述的液相出口上设有电动排液阀。
所述的高压液柱腔底部悬空封闭，距离雾浴螯合腔底部1/4高度。
所述扰流档板分层均匀交替布置在雾浴螯合腔内侧和高压液柱腔外侧。
所述的导流隔板将雾浴螯合腔分隔为左右两部分，顶部封死、底部相通，所述导流隔板底部距离雾浴螯合腔底部1/4高度，所述的导流隔板与扰流档板组合形成U型波浪导流通道。
所述的气相入口设在雾浴螯合腔7顶部一侧，所述气相出口设在雾浴螯合腔顶部另一侧。
所述的排液漏斗设在雾浴螯合腔7底部，所述排液漏斗顶部距离雾浴螯合腔底部1/5高度。
一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理方法，具体步骤为：
第一步，当高压液柱腔压力达到喷雾头动作压力0.3Mpa时，喷雾头开启，向雾浴螯合腔稳定输出脱硫剂，构建雾化环境；
第二步，当喷雾头开启至少1min后，雾浴螯合腔充满雾化脱硫剂时，定压输气阀开启，进入雾浴螯合腔；
第三步，高压含硫伴生气与扰流档板碰撞实现紊流降压，使垂直流改为水平流，与雾浴流逆向混合，实现多次螯合反应吸收，增大雾浴螯合接触频率；
第四步，高压含硫伴生气沿着U型导流通道运移，在扰流档板和导流隔板共同作用下，固化上进上出雾浴螯合反应吸收路径的同时增大了雾浴螯合停留时间；
第五步，当雾浴螯合腔内部伴生气压力≥0.25Mpa时，定压排气阀开启，脱硫伴生气进入集输管线。
所述排液漏斗收集脱硫剂雾浴螯合反应凝聚而成的液滴，其具体步骤为：
第一步，当凝液高度达到雾浴螯合腔底部1/4高度时，上游定压输气阀关闭；
第二步，当上游定压输气阀关闭时，上游定压输液阀关闭，待高压液柱腔压力＜0.3Mpa时，喷雾头关闭，停止向雾浴螯合腔供液；
第三步，当喷雾头关闭，静置至少10min后开启电动排液阀，待排液漏斗液面下降至雾浴螯合腔底部1/10高度时关闭电动排液阀，再次开启定压输液阀，开启喷雾头，开启定压输气阀。
本发明的有益效果为：
本发明解决了分散油井低气量含硫伴生气集中收集难度大，直接放空燃烧易造成大气污染和周边人员中毒的难题，与传统天然气脱硫塔处理装置相比，不再受天然气气量大、连续性运行条件的限制，雾浴螯合处理后的伴生气通过定压排气汇入集输管线，在油气密闭混输时降低了集输管线硫化氢应力腐蚀开裂和下游无组织释放点的人员中毒风险。
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
图1为本发明实施例提供的雾浴螯合处理装置结构示意图。
图2为本发明实施例提供的雾浴螯合处理装置俯视图。
图中，附图标记为：1、定压输液阀；2、定压排气阀；3、定压输气阀；4、气相入口；5、液相入口；6、气相出口；7、雾浴螯合腔；8、高压液柱腔；9、扰流档板；10、喷雾头；11、导流隔板；12、排液漏斗；13、液相出口；14、电动排液阀。
具体实施方式
实施例1：
本发明的目的是为了解决分散油井低气量含硫伴生气集中收集难度大、放空燃烧易造成大气污染和周边人员中毒的难题，本发明提供如图1和2所示的一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理装置及方法，确保含硫油井油气混输及处理时设备设施不发生硫化氢应力腐蚀开裂。本发明不再受天然气气量大、连续性运行条件的限制，雾浴螯合处理后的伴生气通过定压排气汇入集输管线，在油气密闭混输时降低了集输管线硫化氢应力腐蚀开裂和下游无组织释放点的人员中毒风险。
一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理装置，至少包括本体、气相入口4、液相入口5、气相出口6、雾浴螯合腔7、高压液柱腔8、扰流档板9、喷雾头10、导流隔板11、排液漏斗12和液相出口13；所述的本体为套筒状，内筒为高压液柱腔8，外筒为雾浴螯合腔7，所述的气相入口4和气相出口6设在雾浴螯合腔7顶部，所述的液相入口5设在高压液柱腔8顶部，所述的雾浴螯合腔7下端与排液漏斗12连接，排液漏斗12下端与液相出口13连接，所述的导流隔板11设在雾浴螯合腔7与高压液柱腔8之间，所述的雾浴螯合腔7内壁及高压液柱腔8外壁上均设有多个扰流档板9，所述的喷雾头10为多个，均匀分布在高压液柱腔8外壁上。
本发明适用于低含硫原油伴生气原位净化处理后，伴生气通过定压排气汇入集输管线，降低油气密闭混输时集输管线硫化氢应力腐蚀开裂和下游无组织释放点的人员中毒风险。
本发明解决了分散油井低气量含硫伴生气集中收集难度大，直接放空燃烧易造成大气污染和周边人员中毒的难题，与传统天然气脱硫塔处理装置相比，不再受天然气气量大、连续性运行条件的限制，雾浴螯合处理后的伴生气通过定压排气汇入集输管线，在油气密闭混输时降低了集输管线硫化氢应力腐蚀开裂和下游无组织释放点的人员中毒风险。本发明通过雾浴螯合处理装置内部伴生气压力升降以及底部排液漏斗液位高低的实时信号变化，实现装置闭环反馈控制，处理后硫化氢含量≤10mg/m3。
实施例2：
基于实施例1的基础上，本实施例中，所述的气相入口4上设有定压输气阀3，所述的液相入口5上设有定压输液阀1，所述的气相出口6上设有定压排气阀2；所述的液相出口13上设有电动排液阀14。
所述的高压液柱腔8底部悬空封闭，距离雾浴螯合腔7底部1/4高度。
所述扰流档板9分层均匀交替布置在雾浴螯合腔7内侧和高压液柱腔8外侧。
所述的导流隔板11将雾浴螯合腔7分隔为左右两部分，顶部封死、底部相通，所述导流隔板11底部距离雾浴螯合腔7底部1/4高度，所述的导流隔板11与扰流档板9组合形成U型波浪导流通道。
所述的气相入口4设在雾浴螯合腔7顶部一侧，所述气相出口6设在雾浴螯合腔7顶部另一侧。
所述的排液漏斗12设在雾浴螯合腔7底部，所述排液漏斗12顶部距离雾浴螯合腔7底部1/5高度。
一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理方法，具体步骤为：
第一步，当高压液柱腔8压力达到喷雾头10动作压力0.3Mpa时，喷雾头10开启，向雾浴螯合腔7稳定输出脱硫剂，构建雾化环境；
第二步，当喷雾头10开启至少1min后，雾浴螯合腔7充满雾化脱硫剂时，定压输气阀3开启，进入雾浴螯合腔7；
第三步，高压含硫伴生气与扰流档板9碰撞实现紊流降压，使垂直流改为水平流，与雾浴流逆向混合，实现多次螯合反应吸收，增大雾浴螯合接触频率；
第四步，高压含硫伴生气沿着U型导流通道运移，在扰流档板9和导流隔板11共同作用下，固化上进上出雾浴螯合反应吸收路径的同时增大了雾浴螯合停留时间；
第五步，当雾浴螯合腔7内部伴生气压力≥0.25Mpa时，定压排气阀2开启，脱硫伴生气进入集输管线。
所述排液漏斗12收集脱硫剂雾浴螯合反应凝聚而成的液滴，其具体步骤为：
第一步，当凝液高度达到雾浴螯合腔7底部1/4高度时，上游定压输气阀3关闭；
第二步，当上游定压输气阀3关闭时，上游定压输液阀1关闭，待高压液柱腔8压力＜0.3Mpa时，喷雾头10关闭，停止向雾浴螯合腔7供液；
第三步，当喷雾头10关闭，静置至少10min后开启电动排液阀14，待排液漏斗12液面下降至雾浴螯合腔7底部1/10高度时关闭电动排液阀14，再次开启定压输液阀1，开启喷雾头10，开启定压输气阀3。
所述排液漏斗12主要收集脱硫剂雾浴螯合反应凝聚而成的液滴，防止凝液液位过高淹没导流隔板11影响气流通道。
本发明通过雾浴螯合处理装置内部伴生气压力升降以及底部排液漏斗12液位高低的实时信号变化，实现装置闭环反馈控制，处理后硫化氢含量≤10mg/m3。
所述雾浴螯合处理装置设为套筒状，内液外气，环空雾浴脱硫，内筒为高压液柱腔8，外筒为雾浴螯合腔7，所述喷雾头10均匀布置于所述高压液柱腔8外壁，所述高压液柱腔8底部悬空封闭，距离所述雾浴螯合腔7底部1/4高度。所述定压输液阀1与液相入口5相连，所述液相入口5设置在高压液柱腔8顶部，所述定压输气阀3与气相入口4相连，所述气相入口4设置在雾浴螯合腔7左侧顶部，所述气相出口6设置在雾浴螯合腔7右侧顶部，含硫化氢伴生气上进上出，所述气相出口6通过定压排气阀2与集输管线相连。
本发明解决了分散油井低气量含硫伴生气集中收集难度大，直接放空燃烧易造成大气污染和周边人员中毒的难题，与传统天然气脱硫塔处理装置相比，不再受天然气气量大、连续性运行条件的限制，雾浴螯合处理后的伴生气通过定压排气汇入集输管线，在油气密闭混输时降低了集输管线硫化氢应力腐蚀开裂和下游无组织释放点的人员中毒风险。
本发明通过所述雾浴螯合处理装置内部伴生气压力升降以及底部排液漏斗液位高低的实时信号变化，实现装置闭环反馈控制。
实施例3：
基于实施例1和2的基础上，本实施例中在BQ含硫区块、PY含硫区块开展含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理装置现场应用。BQ区块油井气油比70～98m3/t，单井产量0.9～1.5t/d，硫化氢浓度不超过500mg/m3，按照上述实施例的处理装置和控制方法，处理后硫化氢浓度如下表所示。
PY区块油井气油比90～110m3/t，单井产量2.2～3.9t/d，硫化氢浓度不超过1000mg/m3，净化后硫化氢浓度如下表所示。
BQ含硫区块、PY含硫区块净化后的油井伴生气硫化氢浓度≤10mg/m3，满足GBZ2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值要求。
所述的含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理装置及控制方法，解决了分散油井低气量含硫伴生气集中收集难度大，直接放空燃烧易造成大气污染和周边人员中毒的难题，与传统天然气脱硫塔处理装置相比，不再受天然气气量大、连续性运行条件的限制，雾浴螯合处理后的伴生气通过定压排气汇入集输管线，在油气密闭混输时降低了集输管线硫化氢应力腐蚀开裂和下游无组织释放点的人员中毒风险。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本发明中未详细描述的装置结构及其方法步骤均为现有技术，本发明中将不再进行进一步的说明。
Claims (8)
1.一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理方法，其特征在于：采用含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理装置进行处理，其具体步骤为：
第一步，当高压液柱腔（8）压力达到喷雾头（10）动作压力0.3Mpa时，喷雾头（10）开启，向雾浴螯合腔（7）稳定输出脱硫剂，构建雾化环境；
第二步，当喷雾头（10）开启至少1min后，雾浴螯合腔（7）充满雾化脱硫剂时，定压输气阀（3）开启，进入雾浴螯合腔（7）；
第三步，高压含硫伴生气与扰流档板（9）碰撞实现紊流降压，使垂直流改为水平流，与雾浴流逆向混合，实现多次螯合反应吸收，增大雾浴螯合接触频率；
第四步，高压含硫伴生气沿着U型导流通道运移，在扰流档板（9）和高压液柱腔（8）共同作用下，固化上进上出雾浴螯合反应吸收路径的同时增大了雾浴螯合停留时间；
第五步，当雾浴螯合腔（7）内部伴生气压力≥0.25Mpa时，定压排气阀（2）开启，脱硫伴生气进入集输管线；
其中，含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理装置，至少包括本体、气相入口（4）、液相入口（5）、气相出口（6）、雾浴螯合腔（7）、高压液柱腔（8）、扰流档板（9）、喷雾头（10）、导流隔板（11）、排液漏斗（12）和液相出口（13）；所述的本体为套筒状，内筒为高压液柱腔（8），外筒为雾浴螯合腔（7），所述的气相入口（4）和气相出口（6）设在雾浴螯合腔（7）顶部，所述的液相入口（5）设在高压液柱腔（8）顶部，所述的雾浴螯合腔（7）下端与排液漏斗（12）连接，排液漏斗（12）下端与液相出口（13）连接，所述的导流隔板（11）设在高压液柱腔（8）内，所述的雾浴螯合腔（7）内壁及高压液柱腔（8）外壁上均设有多个扰流档板（9），所述的喷雾头（10）为多个，均匀分布在高压液柱腔（8）外壁上。
2.根据权利要求1所述的一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理方法，其特征在于：所述的气相入口（4）上设有定压输气阀（3），所述的液相入口（5）上设有定压输液阀（1），所述的气相出口（6）上设有定压排气阀（2）；所述的液相出口（13）上设有电动排液阀（14）。
3.根据权利要求1所述的一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理方法，其特征在于：所述的高压液柱腔（8）底部悬空封闭，距离雾浴螯合腔（7）底部1/4高度。
4.根据权利要求1所述的一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理方法，其特征在于：所述扰流档板（9）分层均匀交替布置在雾浴螯合腔（7）内侧和高压液柱腔（8）外侧。
5.根据权利要求1所述的一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理方法，其特征在于：所述的高压液柱腔（8）将雾浴螯合腔（7）分隔为左右两部分，顶部封死、底部相通，所述高压液柱腔（8）底部距离雾浴螯合腔（7）底部1/4高度，所述的高压液柱腔（8）与扰流档板（9）组合形成U型波浪导流通道。
6.根据权利要求1所述的一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理方法，其特征在于：所述的气相入口（4）设在雾浴螯合腔（7）顶部一侧，所述气相出口（6）设在雾浴螯合腔（7）顶部另一侧。
7.根据权利要求1所述的一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理方法，其特征在于：所述的排液漏斗（12）设在雾浴螯合腔（7）底部，所述排液漏斗（12）顶部距离雾浴螯合腔（7）底部1/5高度。
8.根据权利要求1所述的一种含硫化氢油井伴生气雾浴螯合处理方法，其特征在于：所述排液漏斗（12）收集脱硫剂雾浴螯合反应凝聚而成的液滴，其具体步骤为：
第一步，当凝液高度达到雾浴螯合腔（7）底部1/4高度时，上游定压输气阀（3）关闭；
第二步，当上游定压输气阀（3）关闭时，上游定压输液阀（1）关闭，待高压液柱腔（8）压力＜0.3Mpa时，喷雾头（10）关闭，停止向雾浴螯合腔（7）供液；
第三步，当喷雾头（10）关闭，静置至少10min后开启电动排液阀（14），待排液漏斗（12）液面下降至雾浴螯合腔（7）底部1/10高度时关闭电动排液阀（14），再次开启定压输液阀（1），开启喷雾头（10），开启定压输气阀（3）。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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