CN208642300U - 一种脱除油田伴、次生气中硫化氢的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于油田尾气治理领域，涉及一种脱除油田伴、次生气中硫化氢的系统，包括溶液储罐、溶液泵、氧化塔(也叫再生塔)、溶液循环泵、吸收塔、吸收液回送泵、硫浆泵、过滤机、空气压缩机、再生气吸附塔、分离器、酸气分离罐、溶液回收泵，所述系统采用双路模式，一路吸收，一路氧化再生，可根据现场实际情况设计吸收塔及再生塔的个数。该系统相较于其它传统工艺更安全环保，节省原材料，效果稳定，分离出的气体能达到外排要求，并能快速进行硫磺的富集，富集的硫磺颗粒饱满，成块大，纯度高，利用价值高。

Description

一种脱除油田伴、次生气中硫化氢的系统

技术领域

本实用新型属于油田尾气治理领域，涉及一种脱除油田伴、次生气中硫化氢的系统。

背景技术

硫化氢是一种无色恶臭的有高度刺激性的有毒气体，属于二元弱酸，微溶于水生成氢硫酸，硫化氢的存在不仅会引起设备和管道腐蚀，而且严重威胁人身安全。燃烧时,放出大量的SO_X气体，对大气造成污染，随着油气田开发技术的进步，国内对于硫化氢问题给予了高度重视并进行了相关研究。国内外吸收硫化氢气体的方法很多，主要分为干法和湿法两大类。目前市场上现有的处理硫化氢气体的装置和方法大多为干法脱硫，但干法脱硫存在废弃脱硫剂处理难度大的问题，因此逐渐将退出市场。湿式氧化法脱硫化氢作为最有前景的湿法脱硫方法之一，其具有脱硫效率高、易再生等特点，应用前景广阔。在常规的湿式氧化法中，必须要保持吸收液的pH值在8-10之间，大量的硫化氢和二氧化碳存在会造成气体酸化，吸收液消耗严重，为保证吸收液的碱性条件，需要补充大量的碱液才能维系吸收；并且由于脱硫塔运行温升变化，高浓度的重烃组分会直接影响硫磺颗粒的粒度和分散状态而导致无法收集硫磺的案例十分常见。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种脱除油田伴、次生气中硫化氢的系统及方法，尤其是一种脱除高含二氧化碳和重烃的伴、次生气中硫化氢的系统及方法。该系统及方法相较于其它传统工艺更安全环保，节省原材料，效果稳定，分离出的气体能达到外排要求，并能快速进行硫磺的富集，富集的硫磺颗粒饱满，成块大，纯度高，利用价值高。

本实用新型的技术方案如下：

一种脱除油田伴、次生气中的硫化氢的系统，包括溶液储罐(1)、溶液泵(2)、氧化塔(也叫再生塔)(3)、溶液循环泵(4)、吸收塔(5)、吸收液回送泵(6)、硫浆泵(7)、过滤机(8)、空气压缩机(9)、再生气吸附塔(10)、分离器(11)、酸气分离罐(12)、溶液回收泵(13)，所述溶液储罐(1)与氧化塔3的顶端通过溶液泵(2)进行管线连接，过滤机与氧化塔的上部之间通过溶液回收泵(13)管线连接，氧化塔的底端通过硫浆泵(7)与过滤机进行管线连接，氧化塔上部还分别管线连接有空气压缩机和再生气吸附塔，所述吸收塔的上部与氧化塔的下部通过溶液循环泵进行管线连接，所述吸收塔的底端与氧化塔的上部通过吸收液循环泵进行管线连接，所述吸收塔的顶端连接有分离器，所述吸收塔的下部连接有酸气分离罐。

所述吸收塔内由下至上分别设置有：溶液进口(501)，可拆卸式不规则气体分配盘(502)，伴生气进气管线(503)，液位计口(504)，人孔(505)，液位计口(506)，喷淋器(507)，丝网除沫器(508)，净化气出口(509)。

所述氧化塔为锥形塔底、双层塔体结构，塔内设置从下至上依次为：硫浆出口管线(301)，空气吹扫装置(302)，气体分布器(303)，空气进气管线(304)，液位计口(305)，人孔(306)，贫液出口(307)，富液进口(308)，液位计口(309)，药剂添加口(310)，喷淋器(311)，丝网除沫器(312)，再生空气出口(313)。

一种脱除油田伴、次生气中的硫化氢的方法，包括以下步骤：

系统运行前，向溶液储罐(1)内加入配好的吸收溶液，利用溶液泵(2)将溶液打入氧化塔(3)内，再利用溶液循环泵(4)将溶液输至吸收塔(5)，当吸收塔及氧化塔内溶液达到标准液位后，进气开始反应。

1)硫化氢反应步骤

来自站外的油田伴、次生气由管道进入酸气分离罐(12)，分离出气体中夹带的液滴与重烃类物质。

分离后的气体进入到吸收塔(5)内，气体从进气管线(503)进入到吸收塔(5)中，由下至上经过可拆卸式不规则布孔的气体分配盘(502)，以气泡的形式从吸收塔底部逐渐上升进入到吸收塔的内层，与吸收塔内的吸收液反应后，再与吸收塔顶部喷淋器(507)喷洒出的吸收液进行接触反应，即采用鼓泡+喷淋的吸收方式脱除硫化氢。气体中的硫化氢与吸收液反应过程中Fe³⁺被还原成Fe²⁺，同时生成硫磺泡沫。

反应后的吸收液及硫泡沫溢流入氧化塔(3)中，净化后的气体经过塔顶的丝网除沫器(508)进行液体捕集、经净化气出口(509)排出，再通过分离器(11)分离后送往后续工序。

2)吸收液再生步骤

从反应步骤流出的溶液先通过液位差自流至氧化塔(3)，或通过吸收液回送泵(6)泵入至氧化塔中，自流管线设置液位调节阀自动控制吸收塔液位维持在适宜的高度。

在氧化塔(3)内，溶液通过两台空气压缩机(9)鼓入大量空气，空气经气体分布器(303)分布均匀后，进入氧化塔(3)内层，将溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，多余的再生空气经出口进入到再生气吸附塔(10)中，通过活性炭吸附排除异味干燥后直排大气，被氧化后的Fe³⁺溶液由贫液出口(307)经溶液循环泵(4)泵入回至吸收塔(5)内继续吸收硫化氢。

硫磺颗粒沉积在氧化塔(3)底部，氧化塔(3)设计为内外双层结构，鼓入空气时，体积较轻的硫磺泡沫被空气夹带至顶部，当液位超过双层罐结构的内罐高度时，夹带硫磺泡沫的溶液即可通过夹层溢出至锥形底部，锥体部分设置环形吹扫装置(302)，通过开关阀定期吹扫塔底可防止硫磺长期沉积。

3)硫磺回收步骤

当氧化塔(3)下部锥形结构中硫磺达到一定程度时，通过硫浆泵(7)将塔底含硫磺颗粒的浆液泵入过滤机(8)，滤出纯度较高的单质硫磺，滤液由溶液回收泵(13)返回至在氧化塔(3)中。

一种用于脱除油田伴、次生气中的硫化氢的吸收液，包括螯合铁复配体、表面活性剂、稳定剂、消泡剂、杀菌剂，以去离子水为溶剂，螯合铁可选EDTA铁钠、EDTA铁铵盐、乙二胺-N'N'-2-羟基苯乙酸铁钠中的一种或几种，多元复配配体可选：氨三乙酸钠盐、山梨糖醇，磺基水杨酸、亚氨基二琥珀酸钠盐、二羟乙基甘氨酸中的一种或几种，以质量百分比计，多元螯合后的溶液Fe³⁺浓度为(0.2％-2％)，表面活性剂选自乙二醇、正辛醇、正癸醇、十二碳醇等多碳醇及聚醇类表面活性剂中的一种或者几种，表面活性剂占比为(1-5％)，稳定剂为硫代硫酸盐占比为(0.004-0.02％)，消泡剂选自有机硅型、聚醚型、聚醚改性有机硅型的消泡剂中的一种或几种复配使用，消泡剂在溶液中的占比为(0.01-0.2％)，溶剂为去离子水。

本实用新型的优点在于：

1、不仅能处理一般的含硫化氢的油田伴、次生气体，对高含二氧化碳、重烃的油田伴、次生气中的硫化氢处理效果也十分理想。具体表现为：

1)、不需要补充碱液。常规的湿式氧化法中，大量的硫化氢和二氧化碳存在会造成气体酸化，吸收液消耗严重。为保证吸收液的碱性条件，需要补充大量的碱液才能维系吸收，本实用新型中使用的吸收液解决了以上难点，即使在不补充碱液的条件下也能保证脱硫效果。

2)、常规的湿式氧化法脱硫技术中，必须要保持系统pH 8-10之间，本实用新型中使用的吸收液不仅在pH 8-10之间时可以完成吸收，在pH 7-8时也可以有效的进行吸收反应，不影响吸收效果。

3)、常规湿式氧化法，由于脱硫塔运行温升变化，高浓度的重烃组分会直接影响硫磺颗粒的粒度和分散状态导致无法收集硫磺的案例十分常见。本实用新型中使用的吸收液突破这一难题，通过本实用新型处理油田伴、次生气所获得的硫磺颗粒饱满不分散，便于回收。

2、本实用新型中涉及到的反应，无副反应，反应彻底无副盐产生。

3、本实用新型对来气气量要求低，适用气量范围广，且气量波动大时，不影响脱硫效果。操作弹性大，应用范围广。无论是撬装化还是工业化建设均可实现。

4、吸收塔与氧化塔均设有人孔，人孔的设置便于塔内的维修与维护。

5、吸收塔底部的气体分布盘，为可拆卸式，且分布盘上的孔径可伸缩，当来气性质发生变化，分布盘上的孔径不满足要求时，可根据计算，将分布盘上的孔径调节至合适大小，使其能够满足运行需求。

6、氧化塔塔内双层结构的设置，有效地解决了体积较轻的硫磺泡沫被空气夹带至顶部，而不易沉积的问题，当液位超过双层罐结构的内罐高度时，夹带硫磺泡沫的溶液即可通过夹层溢出至锥形底部，便于硫磺的回收。

7、氧化塔底部设置为锥形结构，设有旋转吹扫装置，旋转吹扫的设计能够保证全方位的吹扫防止硫磺长期沉积。

附图说明

图1为本实用新型的工艺流程示意图。

图2为本实用新型的吸收塔的结构示意图。

图3为本实用新型的氧化塔的结构示意图。

1、溶液储罐，2、溶液泵，3、氧化塔(也叫再生塔)，4、溶液循环泵，5、吸收塔，6、吸收液回送泵，7、硫浆泵，8、过滤机，9、空气压缩机，10、再生气吸附塔，11、分离器，12、酸气分离罐13、溶液回收泵。

301、硫浆出口管线，302、空气吹扫装置，303、气体分布器，304、空气进气管线，305、液位计口，306、人孔，307、贫液出口，308、富液进口，309、液位计口，310、药剂添加口，311、喷淋器，312、丝网除沫器，313、再生空气出口。

501、溶液进口，502、可拆卸式不规则气体分配盘，503、伴生气进气管线，504液位计口，505人孔，506液位计口，507喷淋器，508丝网除沫器，509净化气出口。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的脱除油田伴、次生气中的硫化氢的系统，采用双路模式，一路吸收，一路氧化再生，可根据现场实际情况设计吸收塔及再生塔的个数。整套装置包括：溶液储罐1、溶液泵2、氧化塔(也叫再生塔)3、溶液循环泵4、吸收塔5、吸收液回送泵6、硫浆泵7、过滤机8、空气压缩机9、再生气吸附塔10、分离器11、酸气分离罐12、溶液回收泵13。

首先制备以螯合铁作为催化剂的多元复配螯合溶液，再经过反应回收系统进行吸收、再生、及硫磺的回收。

其中溶液以去离子水为溶剂，螯合铁可选EDTA铁钠、EDTA铁铵盐、乙二胺-N'N'-2-羟基苯乙酸铁钠中的一种或几种；多元复配配体可选：氨三乙酸钠盐、山梨糖醇，磺基水杨酸、亚氨基二琥珀酸钠盐、二羟乙基甘氨酸中的一种或几种，以质量百分比计，多元螯合后的溶液Fe³⁺浓度为(0.2％-2％)。同时在溶液中应添加一定比例的表面活性剂、稳定剂、消泡剂、杀菌剂。表面活性剂可在乙二醇、正辛醇、正癸醇、十二碳醇等多碳醇及聚醇类表面活性剂中选择一种或者几种，表面活性剂占比为(1-5％)，稳定剂选用硫代硫酸盐占比为(0.004-0.02％)、消泡剂可在有机硅型、聚醚型、聚醚改性有机硅型的消泡剂中选择一种或复配使用，消泡剂在溶液中的占比为(0.01-0.2％)，在溶液使用过程中，为抑制硫酸盐还原菌的形成，需要定期在溶液系统中补入杀菌剂，杀菌剂可选用双季胺盐或季胺盐类和杂环化合物的复配物。

系统运行前，向溶液储罐1内加入配好的吸收溶液，利用溶液泵2将溶液打入氧化塔3内，再利用溶液循环泵4将溶液输至吸收塔5，当吸收塔及氧化塔内溶液达到标准液位后，进气开始反应。

反应共分为三个单元，分别为：硫化氢反应单元、吸收液再生单元、硫磺回收单元。

1、硫化氢反应单元：

反应原理：

H₂S(g)+2Fe³⁺→2H⁺+S°+2Fe²⁺

反应过程：

①来自站外的油田伴(次)生气由管道进入酸气分离罐12，分离出气体中夹带的液滴与重烃类物质。

②分离后的气体进入到吸收塔5内，吸收塔内设置由下至上分别为：溶液进口501，可拆卸式不规则气体分配盘502，伴生气进气管线503，液位计口504，人孔505，液位计口506，喷淋器507，丝网除沫器508，净化气出口509。

气体从伴生气进气管线503进入到吸收塔5中，由下至上经过可拆卸式不规则布孔的气体分配盘502，以气泡的形式从吸收塔底部逐渐上升进入到吸收塔的内层，与吸收塔内的吸收液反应后，再与吸收塔顶部喷淋器507喷洒出的吸收液进行接触反应，即采用鼓泡+喷淋的吸收方式脱除硫化氢。气体中的硫化氢与吸收液反应过程中Fe³⁺被还原成Fe²⁺，同时生成硫磺泡沫。

③反应后的吸收液及硫泡沫溢流入氧化塔3中，净化后的气体经过塔顶的丝网除沫器508进行液体捕集、经净化气出口509排出，再通过分离器11分离后送往后续工序。

2、吸收液再生单元：

再生原理：

1/2O₂(g)+H₂O+2Fe²⁺→2OH^-+2Fe³⁺

再生过程：

④从反应单元流出的溶液先通过液位差自流至氧化塔3，(也可以通过吸收液回送泵6泵入至氧化塔中)，自流管线设置液位调节阀自动控制吸收塔液位维持在适宜的高度。

氧化塔为锥形塔底、双层塔体结构，塔内设置从下至上依次为：硫浆出口管线301，空气吹扫装置302，气体分布器303，空气进气管线1，液位计口305，人孔306，贫液出口307，富液进口308，液位计口309，药剂添加口310，喷淋器311，丝网除沫器312，再生空气出口313。

⑤在氧化塔3内，溶液通过两台空气压缩机9鼓入大量空气，空气经气体分布器303分布均匀后，进入氧化塔3内层，将溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，多余的再生空气经出口进入到再生气吸附塔10中，通过活性炭吸附排除异味干燥后直排大气，被氧化后的Fe³⁺溶液由贫液出口,307经溶液循环泵4泵入回至吸收塔5内继续吸收硫化氢。

⑥硫磺颗粒沉积在氧化塔3底部，氧化塔3设计为内外双层结构。鼓入空气时，体积较轻的硫磺泡沫被空气夹带至顶部，当液位超过双层罐结构的内罐高度时，夹带硫磺泡沫的溶液即可通过夹层溢出至锥形底部，锥体部分设置环形吹扫装置302，通过开关阀定期吹扫塔底可防止硫磺长期沉积。

硫磺回收单元：

⑦当氧化塔3下部锥形结构中硫磺达到一定程度时，通过硫浆泵7将塔底含硫磺颗粒的浆液泵入过滤机8，滤出纯度较高的单质硫磺，滤液由溶液回收泵13返回至在氧化塔3中。

实施例

本实用新型中涉及到的硫化氢脱除系统及方法已经在辽河油油田欢喜岭采油厂进行实践。欢喜岭采油厂齐40块30号站蒸汽驱次生气中含硫化氢的浓度范围为0.15％-1.2％，二氧化碳含量＞80％，重烃0.8-1.5％，气量260m³/d—5500m³/d；经本实用新型脱除硫化氢的系统及方法后，H₂S浓度在10ppm以下，具有较大的经济和环保效益。

Claims (3)

1.一种脱除油田伴、次生气中硫化氢的系统，其特征在于，包括溶液储罐(1)、溶液泵(2)、氧化塔(也叫再生塔)(3)、溶液循环泵(4)、吸收塔(5)、吸收液回送泵(6)、硫浆泵(7)、过滤机(8)、空气压缩机(9)、再生气吸附塔(10)、分离器(11)、酸气分离罐(12)、溶液回收泵(13)，所述溶液储罐(1)与氧化塔(3)的顶端通过溶液泵(2)进行管线连接，过滤机与氧化塔的上部之间通过溶液回收泵(13)管线连接，氧化塔的底端通过硫浆泵(7)与过滤机进行管线连接，氧化塔上部还分别管线连接有空气压缩机和再生气吸附塔，所述吸收塔的上部与氧化塔的下部通过溶液循环泵进行管线连接，所述吸收塔的底端与氧化塔的上部通过吸收液循环泵进行管线连接，所述吸收塔的顶端连接有分离器，所述吸收塔的下部连接有酸气分离罐。

2.如权利要求1所述的一种脱除油田伴、次生气中硫化氢的系统，其特征在于，所述吸收塔内由下至上分别设置有：溶液进口(501)，可拆卸式不规则气体分配盘(502)，伴生气进气管线(503)，液位计口(504)，人孔(505)，液位计口(506)，喷淋器(507)，丝网除沫器(508)，净化气出口(509)。

3.如权利要求2所述的一种脱除油田伴、次生气中硫化氢的系统，其特征在于，所述氧化塔为锥形塔底、双层塔体结构，塔内设置从下至上依次为：硫浆出口管线(301)，空气吹扫装置(302)，气体分布器(303)，空气进气管线(304)，液位计口(305)，人孔(306)，贫液出口(307)，富液进口(308)，液位计口(309)，药剂添加口(310)，喷淋器(311)，丝网除沫器(312)，再生空气出口(313)。