CN111732980B - 油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田天然气脱硫化氢净化技术领域，是一种油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置及方法，前者包括湿法粗脱硫器、干法精脱硫器、硫化氢反应器、硫磺过滤器、熔硫釜、空气压缩机和加药计量装置，后者通过湿法粗脱硫器后串联干法精脱硫器，实现精脱硫，并将井口来气中的硫化氢经催化氧化后提纯制成硫磺制品，且脱硫剂可循环使用，同时运行中产生的尾气中含有微量的硫化氢经吸收反应后，达标废气排入大气。本发明装置简单，工艺简便，操作便利，在确保油田开采气中硫化氢有效脱除的情况下，不仅实现了脱硫化氢装置的小型化、撬装化，并能充分利用地层压力的能量，极大地节约了投资和运行成本，也达到了环保要求。

Description

油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置及方法

技术领域

本发明涉及油田天然气脱硫化氢净化技术领域，是一种油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置及方法。

背景技术

目前，油田大量的单井产的天然气因含有硫化氢而放空，低浓度硫化氢含量的天然气回收时普遍使用干法脱硫塔填充氧化铁类脱硫剂的工艺技术。而对于高含硫化氢的放空天然气，由于氧化铁类脱硫剂自身最高现场应用硫容8%至15%（重量比）的限制，脱硫塔组撬又限制了装料有效容积，对超过日潜硫量大于100Kg的放空天然气技术上不适用，经济上也不可行，而且废料多且遇空气易自燃，形成二次污染，很难符合环保新标准的要求。随着环保的压力，油田对放空天然气回收更加重视，对于硫化氢大于1000ppm的放空天然气，有企业做了湿法脱硫化氢的技术尝试，由于湿法脱硫工艺流程长，很难做到撬装和小型化，尤其是湿法工艺液体脱硫剂循环量太大，脱硫塔和再生脱硫磺设备尺寸大，直径3米高10多米，笨重不利于搬迁；需要用304材质，造价高，对电力、水、保温等公共工程要求高，运行费用高，目前大多数都不成功。

发明内容

本发明提供了一种油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置及方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决油田单井产天然气现有存在工艺复杂、装置体积过大以及尾气排放污染大气的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置，包括湿法粗脱硫器、干法精脱硫器、硫化氢反应器、硫磺过滤器、熔硫釜和空气压缩机，湿法粗脱硫器进气口固定连通有原料进气管线，湿法粗脱硫器第一出气口与硫化氢反应器第一进气口之间固定连通有第一气体管线，湿法粗脱硫器第二出气口与干法精脱硫器进气口之间固定连通有第二气体管线，干法精脱硫器出气口固定连通有净化天然气管线，硫化氢反应器出液口与硫磺过滤器进液口之间固定连通有第一液体管线，硫磺过滤器出液口与硫化氢反应器进液口之间固定连通有第一脱硫剂回用管线，熔硫釜出液口与第一脱硫剂回用管线之间固定连通有第二脱硫剂回用管线，熔硫釜出料口固定连通有硫磺出料管线，空气压缩机出气口与硫化氢反应器第二进气口之间固定连通有压缩空气管线，湿法粗脱硫器、干法精脱硫器、硫化氢反应器、硫磺过滤器、熔硫釜和空气压缩机均固定安装在撬座上。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述还包括液碱吸收罐、加药计量装置、尾气净化器和真空泵，硫化氢反应器出气口与液碱吸收罐第一进气口之间固定连通有第三气体管线，液碱吸收罐出气口与真空泵进口固定连通有抽真空管线，真空泵出口固定连通有排空管线，第三气体管线与尾气净化器进气口之间固定连通有尾气净化管线，尾气净化器出气口固定连通有废气排空管线，液碱吸收罐进液口与药计量装置出液口之间固定连通有药剂管线。

上述第一气体管线与液碱吸收罐第二进气口之间固定连通有第四气体管线。

上述加药计量装置包括加药泵和称量罐，液碱吸收罐进液口与称量罐出液口之间固定连通有药剂管线，药剂管线上固定安装有加药泵。

上述第一液体管线上固定安装有输送泵，第二脱硫剂回用管线出口与硫化氢反应器进液口之间的第一脱硫剂回用管线上固定安装有脱硫剂循环泵。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种实施油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置的方法，按照下述步骤进行：第一步，井口来气进入湿法粗脱硫器后，解析出粗天然气和高浓度的酸气；第二步，粗天然气进入干法精脱硫器内，经活性炭干法精脱硫后得到的纯净天然气，排出进入后续脱水脱烃工序，高浓度的酸气进入硫化氢反应器内，与硫化氢反应器内的络合铁液体脱硫剂、空气压缩机输送过来的高浓度氧气均匀混合后，得到由硫磺颗粒和络合铁液体脱硫剂组成的混合流体；第三步，混合流体中硫磺颗粒絮凝聚结后在重力作用下沉入硫化氢反应器底部，与络合铁液体脱硫剂被一起输送至硫磺过滤器制成滤饼；第四步，硫磺过滤器内的滤饼送入熔硫釜内经提纯后得到硫磺制品，滤液和熔硫釜内的液体收集后送回至硫化氢反应器内循环使用。

本发明装置简单，工艺简便，操作便利，在确保油田开采气中硫化氢有效脱除的情况下，不仅实现了脱硫化氢装置的小型化、撬装化，并能充分利用地层压力的能量，极大地节约了投资和运行成本，也达到了环保要求。

附图说明

附图1为本发明实施例1的工艺流程示意图。

附图中的编码分别为：1为湿法粗脱硫器，2为干法精脱硫器，3为硫化氢反应器，4为液碱吸收罐，5为硫磺过滤器，6为熔硫釜，7为尾气净化器，8为称量罐，9为空气压缩机，10为真空泵，11为加药泵，12为脱硫剂循环泵，13为第一气体管线，14为第二气体管线，15为第三气体管线，16为第四气体管线，17为净化天然气管线，18为原料进气管线，19为第一液体管线，20为第一脱硫剂回用管线，21为第二脱硫剂回用管线，22为硫磺出料管线，23为尾气净化管线，24为废气排空管线，25为药剂管线，26为抽真空管线，27为排空管线，28为压缩空气管线，29为输送泵。

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。

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，该油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置，包括湿法粗脱硫器1、干法精脱硫器2、硫化氢反应器3、硫磺过滤器5、熔硫釜6和空气压缩机9，湿法粗脱硫器1进气口固定连通有原料进气管线18，湿法粗脱硫器1第一出气口与硫化氢反应器3第一进气口之间固定连通有第一气体管线13，湿法粗脱硫器1第二出气口与干法精脱硫器2进气口之间固定连通有第二气体管线14，干法精脱硫器2出气口固定连通有净化天然气管线17，硫化氢反应器3出液口与硫磺过滤器5进液口之间固定连通有第一液体管线19，硫磺过滤器5出液口与硫化氢反应器3进液口之间固定连通有第一脱硫剂回用管线20，熔硫釜6出液口与第一脱硫剂回用管线20之间固定连通有第二脱硫剂回用管线21，熔硫釜6出料口固定连通有硫磺出料管线22，空气压缩机9出气口与硫化氢反应器3第二进气口之间固定连通有压缩空气管线28，湿法粗脱硫器1、干法精脱硫器2、硫化氢反应器3、硫磺过滤器5、熔硫釜6和空气压缩机9均固定安装在撬座上。

本发明适用于油田单井现场的撬装化、小型化的脱硫化氢系统，可以在中高压6.0MPa天然气中脱体积百分比含量为5000ppm的硫化氢。

本发明中硫化氢反应器3为本领域公知公用的喷射反应硫化氢反应器，充分利用其中的喷射反应高效传质的原理，使脱硫塔小型化，利用单井开采初期地层压力高的特点，采用中高压井口天然气作为工作流体，使喷射反应引射的液体脱硫剂被碰撞、破碎、凝结聚集，再碰撞、破碎，从而完成硫化氢与液体脱硫的高效传质。这样既减少了液体脱硫剂的循环量，也取消了大排量高扬程的液体脱硫剂增压泵，还取消了脱硫后净化天然气压缩机，同样也减少了单井的发电机组；另外硫化氢反应器3设备很小，还取消了体积庞大的湿法脱硫塔，实现湿法粗脱硫器1和干法精脱硫器2、硫化氢反应器3元的撬装化和小型化。同时，净化后的天然气从0.3MPa升压到4.5MPa,以利于后序的天然气脱水脱烃，以5万m³/d单井含硫化氢体积百分比含量为5000ppm装置为例，可以减少近500KW的电力供应，使整个天然气回收项目节约投资近200万元。

实施例2：如附图1所示，作为上述实施例的优化，还包括液碱吸收罐4、加药计量装置、尾气净化器7和真空泵10，硫化氢反应器3出气口与液碱吸收罐4第一进气口之间固定连通有第三气体管线15，液碱吸收罐4出气口与真空泵10进口固定连通有抽真空管线26，真空泵10出口固定连通有排空管线27，第三气体管线15与尾气净化器7进气口之间固定连通有尾气净化管线23，尾气净化器7出气口固定连通有废气排空管线2，液碱吸收罐4进液口与药计量装置8出液口之间固定连通有药剂管线25。

在正常生产运行时，硫化氢反应器3排出的尾气含有微量的硫化氢，进入尾气净化器7后，吸收反应掉残余的硫化氢，达标的废气可直接排入大气。

实施例3：如附图1所示，作为上述实施例的优化，第一气体管线13与液碱吸收罐4第二进气口之间固定连通有第四气体管线16。

湿法粗脱硫器1解析出的酸气中硫化氢含量15%至35%，具有很大的危险性，根据需要，当装置停电或故障紧急停车时，站控自动化系统可自动切换阀门，将高浓度硫化氢通过抽真空状态，经第四气体管线16被负压抽吸到液碱吸收罐4内。

实施例4：如附图1所示，作为上述实施例的优化，加药计量装置包括加药泵11和称量罐8，液碱吸收罐4进液口与称量罐8出液口之间固定连通有药剂管线25，药剂管线25上固定安装有加药泵11。

实施例5：如附图1所示，作为上述实施例的优化，第一液体管线19上固定安装有输送泵29，第二脱硫剂回用管线21出口与硫化氢反应器3进液口之间的第一脱硫剂回用管线20上固定安装有脱硫剂循环泵12。

硫磺过滤器5内的滤液和熔硫釜6内的液体被收集后，经脱硫剂循环泵12返回至硫化氢反应器3内循环使用。

本发明中，湿法粗脱硫器1、干法精脱硫器2和硫化氢反应器3实现小型化，使单井撬装脱硫系统装置整体造价下降30%以上。

实施例6：如附图1所示，该实施上述实施例所述的油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置的方法，按照下述步骤进行：第一步，井口来气进入湿法粗脱硫器1后，解析出粗天然气和高浓度的酸气；第二步，粗天然气进入干法精脱硫器2内，经活性炭干法精脱硫后得到的纯净天然气，排出进入后续脱水脱烃工序，高浓度的酸气进入硫化氢反应器3内，与硫化氢反应器3内的络合铁液体脱硫剂、空气压缩机9输送过来的高浓度氧气均匀混合后，得到由硫磺颗粒和络合铁液体脱硫剂组成的混合流体；第三步，混合流体中硫磺颗粒絮凝聚结后在重力作用下沉入硫化氢反应器3底部，与络合铁液体脱硫剂被一起输送至硫磺过滤器5内制成滤饼；第四步，硫磺过滤器5内的滤饼送入熔硫釜6内经提纯后得到硫磺制品，滤液和熔硫釜6内的液体收集后送回至硫化氢反应器3内循环使用。

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。

Claims (6)

1.一种油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置的实施方法，其特征在于包括湿法粗脱硫器、干法精脱硫器、硫化氢反应器、硫磺过滤器、熔硫釜和空气压缩机，湿法粗脱硫器进气口固定连通有原料进气管线，湿法粗脱硫器第一出气口与硫化氢反应器第一进气口之间固定连通有第一气体管线，湿法粗脱硫器第二出气口与干法精脱硫器进气口之间固定连通有第二气体管线，干法精脱硫器出气口固定连通有净化天然气管线，硫化氢反应器出液口与硫磺过滤器进液口之间固定连通有第一液体管线，硫磺过滤器出液口与硫化氢反应器进液口之间固定连通有第一脱硫剂回用管线，熔硫釜出液口与第一脱硫剂回用管线之间固定连通有第二脱硫剂回用管线，熔硫釜出料口固定连通有硫磺出料管线，空气压缩机出气口与硫化氢反应器第二进气口之间固定连通有压缩空气管线，湿法粗脱硫器、干法精脱硫器、硫化氢反应器、硫磺过滤器、熔硫釜和空气压缩机均固定安装在撬座上，按照下述步骤进行：第一步，井口来气进入湿法粗脱硫器后，解析出粗天然气和高浓度的酸气；第二步，粗天然气进入干法精脱硫器内，经活性炭干法精脱硫后得到的纯净天然气，排出进入后续脱水脱烃工序，高浓度的酸气进入硫化氢反应器内，与硫化氢反应器内的络合铁液体脱硫剂、空气压缩机输送过来的高浓度氧气均匀混合后，得到由硫磺颗粒和络合铁液体脱硫剂组成的混合流体；第三步，混合流体中硫磺颗粒絮凝聚结后在重力作用下沉入硫化氢反应器底部，与络合铁液体脱硫剂被一起输送至硫磺过滤器制成滤饼；第四步，硫磺过滤器内的滤饼送入熔硫釜内经提纯后得到硫磺制品，滤液和熔硫釜内的液体收集后送回至硫化氢反应器内循环使用。

2.根据权利要求1所述的油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置的实施方法，其特征在于还包括液碱吸收罐、加药计量装置、尾气净化器和真空泵，硫化氢反应器出气口与液碱吸收罐第一进气口之间固定连通有第三气体管线，液碱吸收罐出气口与真空泵进口固定连通有抽真空管线，真空泵出口固定连通有排空管线，第三气体管线与尾气净化器进气口之间固定连通有尾气净化管线，尾气净化器出气口固定连通有废气排空管线，液碱吸收罐进液口与药计量装置出液口之间固定连通有药剂管线。

3.根据权利要求2所述的油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置的实施方法，其特征在于第一气体管线与液碱吸收罐第二进气口之间固定连通有第四气体管线。

4.根据权利要求2或3所述的油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置的实施方法，其特征在于加药计量装置包括加药泵和称量罐，液碱吸收罐进液口与称量罐出液口之间固定连通有药剂管线，药剂管线上固定安装有加药泵。

5.根据权利要求1或2或3所述的油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置的实施方法，其特征在于第一液体管线上固定安装有输送泵，第二脱硫剂回用管线出口与硫化氢反应器进液口之间的第一脱硫剂回用管线上固定安装有脱硫剂循环泵。

6.根据权利要求4所述的油田单井用撬装小型化脱硫化氢装置的实施方法，其特征在于第一液体管线上固定安装有输送泵，第二脱硫剂回用管线出口与硫化氢反应器进液口之间的第一脱硫剂回用管线上固定安装有脱硫剂循环泵。

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