石油和天然气提取行业.doc

石油与天然气提取目 录第1章 背景21.1 石油和天然气简介31.2 石油和天然气的能源地位51.3中国石油天然气开采业分析91.4 石油与天然气提取业的发展101.5 石油和天然气的环境影响11第2章 石油与天然气的应用现状132.1 石油与天然气132.2 石油与天然气在能源中的比重162.3 石油与天然气的污染情况18第3章 国内外现有的大气污染控制技术213.1 石油开采业大气污染控制技术213.2 天然气提取业大气污染控制技术30第4章 法规、相关技术与排放标准354.1中华人民共和国环境保护行业标准354.2 清洁生产分析内容364.3 污染物排放总量控制分析38第5章 关于石油与天然气提取业的“十二五”规划395.1 石油与天然气总量的预测405.2 石油与天然气废气排放预测425.3 石油与天然气的发展趋势435.4 节能45参考文献47第1章 背景能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。纵观人类社会发展的历史，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。能源的开发利用极大地推进了世界经济和人类社会的发展。过去100多年里，发达国家先后完成了工业化，消耗了地球上大量的自然资源，特别是能源资源。当前，一些发展中国家正在步入工业化阶段，能源消费增加是经济社会发展的客观必然。中国是当今世界上最大的发展中国家，发展经济，摆脱贫困，是中国政府和中国人民在相当长一段时间内的主要任务。中国目前是世界上第二位能源生产国和消费国。能源供应持续增长，为经济社会发展提供了重要的支撑。能源消费的快速增长，为世界能源市场创造了广阔的发展空间。中国已经成为世界能源市场不可或缺要组成部分。能源资源是能源发展的基础。新中国成立以来，不断加大能源资源勘查力度，组织开展了多次资源评价。中国能源资源有以下特点：能源资源总量比较丰富，能源资源拥有量较低，能源资源赋存分布不均衡，能源资源开发难度较大。石油和天然气作为我国的主要能源对我国的经济发展起着至关重要的作用。石油天然气开采行业是为国民经济提供重要能源的矿产采掘行业，生产对象是不可再生的油气资源，生产活动所依赖的主要是埋藏于地下的油气储量。中国为提高能源供应能力，继续实行油气并举的方针，稳定增加原油产量，努力提高天然气产量。加大石油天然气资源的勘探开发力度，重点加强渤海湾、松辽、塔里木、鄂尔多斯等主要含油气盆地勘探开发，积极探索陆地新区、新领域、新层系和重点海域勘查，切实增加可采储量。深入挖掘主要产油区的发展潜力，加强稳产改造，提高采收率，延缓老油田产量递减。在经济合理的条件下，积极开发煤层气、油页岩、油砂等非常规能源。继续加快石油和天然气管网及配套设施建设，逐步完善全国油气管网。1.1 石油和天然气简介1.1.1 石油石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，与煤一样属于化石燃料。石油主要被用来作为燃油和汽油，燃料油和汽油组成目前世界上最重要的一次能源之一。石油也是许多化学工业产品如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。石油经加工提炼可以得到的产品大致可分为四大类：石油燃料，润滑油和润滑脂，蜡、沥青和石油焦，溶剂和石油化工产品。1.1.2 天然气天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。天然气又可分为常规天然气和非常规天然气（如煤制气、煤层气、页岩气、致密气等）。天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的40%左右，产生的二氧化硫也很少。天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较于煤炭、石油等能源具有使用安全、热值高、洁净等优势。天然气的用途大致可以分为以下四类：天然气发电，天然气化工工业，城市燃气事业，压缩天然气汽车。1.1.3油气资源分布（1） 国际石油资源分布概况世界石油分布产量是极不平衡的，探明储量有1.2万亿桶，仅中东地区就占68%的可采储量。其余依次为美洲、非洲、俄罗斯和亚太地区，分别占14%、7%、4.8%和4.27%。沙特、伊拉克和科威特等中东国家都是石油的主产国，其他国家如俄罗斯、美国、挪威、中国、墨西哥和委内瑞拉等国也是石油的重要生产国。（数据来源于石油天然气开采市场的行业研究）（2） 中国石油天然气分布我国石油资源集中分布在渤海湾、松辽、塔里木、鄂尔多斯、准格尔、珠江口、柴达木和东海陆架八大盆地，其可采资源量172亿吨，占全国的81.13%；天然气资源集中分布在塔里木、四川、鄂尔多斯、东海陆架、柴达木、松辽、莺歌海、琼东南和渤海湾九大盆地，其可采资源量18.4万亿立方米，占全国的83.64%。1.1.4石油与天然气提取业由于石油与天然气均埋藏在地下封闭的地质构造之中，其开采及提取涉及地质、环境、安全等多方面影响，因此石油与天然气提取业（有时也称为石油与天然气开采业）应运而生。所谓石油与天然气提取业，是指在陆地或海洋，对天然原油、液态或气态天然气的开采，对煤矿瓦斯气（煤层气）的开采，为运输目的所进行的天然气液化和从天然气田气体中生产液化烃的活动，还包括对含沥青的页岩或油母页岩矿的开采，以及对焦油沙矿进行的同类作业。1.2 石油和天然气的能源地位 根据国家统计局的统计数据（如表1-1和表1-2所示），1978-2008年间，原煤、原油、天然气仍是我国能源生产和消费的重要来源。表1-1能源生产总量及构成年 份能源生产总量（万吨标准煤）占能源生产总量的比重 （%）原 煤原 油天然气水电、核电、风电19786277070.323.72.93.119806373569.423.833.819858554672.820.924.3199010392274.21924.8199110484474.119.224.7199210725674.318.924.819931110597418.725.3199411872974.617.61.95.9199512903475.316.61.96.2199613261675.21725.8199713241074.117.32.16.5199812425071.918.52.57.11999125934.872.618.152.666.592000128977.971.9518.052.87.192001137445.471.817.042.938.232002143809.872.2516.593.028.142003163841.575.0714.792.847.32004187341.275.9613.412.947.68200520587676.512.623.27.7200622105676.6811.943.527.86200723541576.611.33.98.2200826000076.710.443.898.98表1-2能源消费总量及构成能源消费总量占能源消费总量的比重 （%）年 份（万吨标准煤）煤 炭石 油天然气水电、核电、风电19785714470.722.73.23.419806027572.220.73.1419857668275.817.12.24.919909870376.216.62.15.1199110378376.117.124.8199210917075.717.51.94.9199311599374.718.21.95.219941227377517.41.95.7199513117674.617.51.86.1199613894874.7181.85.5199713779871.720.41.76.2199813221469.621.52.26.7199913383169.0922.572.146.22000138552.667.7523.212.356.692001143199.266.6822.872.557.92002151797.366.3223.412.567.712003174990.368.3822.212.586.832004203226.767.9922.332.67.08200522468269.1212.87.1200624627069.420.43.037.2200726558369.519.73.57.3200828500068.6718.683.778.89 如图1-1和图1-2所示，我国原油占能源生产和消费总量的比重呈现波动趋势，但就近十年来说，已开始稳步下降，但其经济地位依然仅次于煤炭。图1-1 原油占能源生产总量的比重年度统计图图1-2 原油占能源消费总量的比重年度统计图如图1-3和图1-4所示，我国天然气占能源生产和消费总量的比重呈现逐年上升趋势，逐渐发展为替代煤炭和石油的清洁能源之一。20102015年中国燃气行业投资分析及前景预测报告显示，中国的非常规天然气资源量是常规天然气的5倍多，其中煤层气的资源量约为1700亿立方米，页岩气的资源量初步估算在30万亿立方米左右，具有巨大的开发潜力和经济效益。图1-3 天然气占能源生产总量的比重年度统计图图1-4 天然气占能源消费总量的比重年度统计图1.3中国石油天然气开采业分析作为世界主要的发展中国家之一，中国对能源的需求从来没有停止过，石油使用量与开采量更是呈逐年上升趋势。从1981年的原油日产量2012千桶到2009年的3786千桶，开采量接近翻倍。而作为一种较为清洁的新能源，中国对天然气的重视也是与日俱增。根据表1-3的数据显示，中国天0然气产量从2000年的262亿立方米上升到2008年的761亿立方米，并且维持着逐年递增的趋势。表1-3 2000年-2009年中国原油生产量年份2000200120022003200420052006200720082009产量（千桶每日）3249330033903409348536093673372838063786变化（%）NA1.572.730.562.233.561.771.502.09-0.531.4 石油与天然气提取业的发展近年来中国的石油和天然气开采业发展迅速。2006年1-12月，中国石油天然气开采行业累计实现工业总产值759073351千元，比2005年同期增长了24.74%；累计实现产品销售收入773655604千元，比2005年同期增长了27.24%；累计实现利润总额363568825千元，比2005年同期增长了24.22%。2007年1-11月，中国石油天然气开采行业累计实现工业总产值726174178千元，比2006年同期增长了4.82%；累计实现产品销售收入767905515千元，比2006年同期增长了6.98%，累计实现利润总额334817296千元，比2006年同期下降了7.72%。2008年1-10月，中国石油和天然气开采行业累计实现工业总产值155299892千元，比2007年同期增长了46.85%；累计实现产品销售收入154189131千元，比2007年同期增长了42.07%；累计实现利润总额78834704千元，比2007年同期增长了61.23%。作为世界主要的发展中国家之一，中国对能源的需求从来没有停止过，石油使用量与开采量更是呈逐年上升趋势。从1981的原油日产量2012千桶到2009年的3786千桶，开采量接近翻倍。而作为一种较为清洁的新能源，中国对天然气的重视也是与日俱增。数据显示，中国天然气产量从2000年的262亿立方米上升到2008年的761亿立方米，并且维持着逐年递增的趋势。2010年5月13日，民营企业期盼已久的“新36条”终于出台，鼓励民资进入基础产业和基础设施，其中当然包括之前一直为国有企业的石油天然气开采行业。这一看似振奋人心的条例，实质上却并没有给民企进入石油天然气开采行业颁发通行证。目前，中石油和中石化两大巨头几乎垄断了全国的石油市场。据了解，中石油主要从事原油开采等上游业务，而中石化则以中下游业务为主。按地域划分的话，南方大部分地区归属中石化，北方大部则由中石油控制。有专家认为，目前比较好的区块都在中石油、中石化手里，如果民营企业想分一本羹的话，就可能要去找地方政府、两大石油公司拿区块，这肯定是很难实现的。矿产资源是国家的，如果发现一个新油田后进行招标，民营的实力和中石油、中石化相比肯定是小的多，当然民联的资金实力是比较大的，但是在技术能力上还很难说。面对勘测成本太高，技术要求太强，投入资本太大等难题，普通民营企业基本望而生畏。此外，从炼油业务来说，由于此前的产业调控政策，一些年炼油量低于100-200万吨的小厂都要关闭，他们或者被淘汰，或者进行合并，或者与外资合作扩大产能，因为外企有油源，这对规模较小的油厂比较现实，毕竟对于它们来说，最大的瓶颈是资源。除非国家有后续的政策出来，比如规定这些垄断企业的国有持股不能超过75%，没有强制性措施恐怕无法实现。1.5 石油和天然气的环境影响石油天然气开发行业中产生的废气按废气中污染物分类，大致可分为二大类：第一类为无机废气，废气中含有SO2、H2S、CO、NO2 等无机物，主要来自天然气脱硫、加热炉等，污染物硫化氢、氮氧化物等属高毒化合物，不仅对人呼吸道中枢神经有强烈刺激，而且可以使人呼吸麻痹，导致死亡。第二类为有机废气，废气中含非甲烷烃等有机化合物，主要来自贮存和运输等过程。1.5.1 石油图1-5 石油开采业主要污染源构成石油运输和炼制等过程中对环境的危害一直都是环境学家们关注的对象，然而在石油开采过程中的环境影响却研究甚少。对水环境，近海海底油田的开发是最常见的石油污染来源之一；对土壤环境，油田开采过程中的原油泄漏往往造成难以修复的伤害；对大气环境，除了水和土壤表层的油膜中挥发性物质的污染外，开采过程中的各种突发事故如油井大火等，造成大气突发性污染非常严重。1.5.2 天然气与石油和煤炭等资源相比，天然气是一种相对较为清洁的能源和化工原料，优越性非常明显。一是清洁，天然气造成的污染大体为石油的1/40，为煤炭的1/80。二是经济，按照相同热值计算，国际天然气价格仅为石油的80写左右。三是方便，不管从储运还是从使用上来讲，管输天然气比石油更为方便。四是用途广泛，天然气可广泛应用于化工、发电、工业和城市商业、民用等各个方面。从今后我国的经济和社会发展看，加快天然气的开发利用，对改善能源结构，保护生态环境、提高人民生活质量，具有十分重要的战略意义。第2章 石油与天然气的应用现状2.1 石油与天然气世界主要炼油国家油品消费结构中，以汽油、柴油和燃料油的消费量最大。日本和西欧的一些国家因煤和天然气短缺，电站锅炉和工业窑炉大量使用原油常减压蒸馏的渣油作为燃料油，因而炼油厂的加工深度较浅,催化裂化、石油焦化、加氢裂化等装置所占的比例较小。而美国等因煤和天然气较多，可用作锅炉燃料，还由于汽油需用量很大，故炼油厂多为深度加工，大部分渣油被加工转化为汽油。 中国是最早发现和利用石油的国家之一，但近代石油炼制工业是在中华人民共和国成立后，随着大庆油田的开发和原油产量的增长才得到迅速发展的。1983年原油加工能力已超过100kt，1984年居世界第7位。而且加工手段和石油产品品种比较齐全,装置具有相当规模和一定技术水平,已成为一个能基本满足国内需要，并有部分出口的加工行业。 2.1.1 油田开发通过地质勘探，发现有工业价值的油田以后，就可以着手准备开发油田的工作。任何一个矿藏的开发，都要讲究其经济有效性。即要能够实现投入少（即少花钱），产出多（即多采矿），最终采收率高。作为对一个油田的开发来说，讲究其有效性的目标，就是尽可能地延长油田高产稳产期，使得油田最终能采出最多的原油，有一个高的最终采收率及好的经济效果，但是实现这个目标很不容易。总的来说，油田开发的过程是一个不断认识、不断调整的过程，需要人们具有先进的认识方法和改造技术，才能实现对它有效开发。下面对油田开发的基本工作内容作一介绍。（一） 搞清油藏类型、选择开发方式，是有效开发油田的前提条件 油藏类型是决定油田开发方式的基础和依据，而开发方式不仅要适应油藏的不同特点，而且要随着开发进程的变化而变化的。因此，一个油田投入开发之前，必须认真对待这两个问题。（2） 各式各样的油田开发方式及方法由于油藏的多样性，决定了油田开发方式的多样性。人们通过长期的实践和科学的探索，目前对油田实行有效开发的方式、方法是很多的。归纳起来大体有下列四个方面的开发方式：一是保持和改善油层驱油条件的开发方式；二是优化井网有效应用采油技术的开发方式；三是特殊油藏的特殊开发方式；四是提高采收率的强化开发方式。具体的又可分为：利用天然油层能量的开发方式；保持和改善油层能量的开发方式；自喷井采油开发方式；机械采油开发方式；热力采油开发方式；强化开发方式。随着油田开发时间的增长，油田产量进入递减期，有的老油田进入油田开发的中、晚期。许多专家和学者针对油田具体情况经过大量的理论、实验研究，研究出了水力振动采油、聚合物驱、高能气体压裂、微生物采油等多种新工艺、新方法。这些方法在各油田得到了广泛应用，收到了较好的增产效果。最后还要谈及的是天然气藏的地质类型，大体与油藏一样，同样需要补充能量来开发。但气的组份再有变化，也不致于会影响开采，因此，对天然气藏开采，既没有机械采气之谈，也没有热力采气之说，其开发方式相比油田（或油藏）来说，要简单的多。总之，一个油田采收率的高低，反映了该油田的开发技术和工艺水平。开发方式越符合油田的客观实际，采油工艺技术水平越高，所获得的采收率就越高。在油藏开发中，根据驱油能量的来源将采油方式划分为一次采油、二次采油和三次采油。在油藏开发中，完全依靠油藏的天然能量将原油驱动到生产井的采油方式称为一次采油，一次采油采收率较低。随着开采时间的增长，地层能量不断下降，需要人工给地层补充能量。当采用人工注水或注气的方法来提高地层压力，将原油驱向生产井的采油方法称为二次采油，二次采油的采收率较高。经过一次采油和二次采油之后，还有相当一部分（大约50% ）原油 残留在地下，用物理、化学等先进的工艺技术措施采出这部分残留油的方法称为三次采油。油藏在开发过程中，对这三个阶段的划分并不明显，使用的方法也不受人为划分的限制。例如，一次采油中在天然能量没有枯竭的情况下，采用人工补充能量。2.1.2 气田开发结合环境发展，气田开发工艺有以下几种工艺：含水气井泡沫排水采气工艺设计：在气田开发后期，多数气井因积水而导致减产、停产。如何排水就成了气田面临的大问题。泡沫排水具有施工容易、收效快、成本低、不影响日常生产等优点，成为产水气田开发的有效增产措施。气井酸处理工艺：在钻开生产层和完井过程中由于发生不同程度的固一固、固一液、液一液的物理一化学变化，致使井壁淤塞，储层天然渗透率下降，结果影响气井的生产能力。盐酸浴能清除井底附近地带污染。2.2 石油与天然气在能源中的比重本部分的行业分析采用了国家统计数据库的数据，展现了1978年到2008年来的能源生产及消耗总量，各部分能源在总量及消耗量中所占的比重。表2-1 1978-2008年全国能源生产总量及构成1978-2008年全国能源生产总量及构成指标能源生产总量(万吨标准煤)占能源生产总量的比重原煤(%)原油(%)天然气(%)水电、核电、风电(%)1978年6277070.323.72.93.11979年6456270.223.533.31980年6373569.423.833.81981年6322770.222.92.74.21982年6677871.321.82.44.51983年7127071.621.32.34.81984年7785572.4212.14.51985年8554672.820.924.31986年8812472.421.22.14.31987年9126672.62124.41988年9580173.120.424.51989年10163974.119.324.61990年10392274.21924.81991年10484474.119.224.71992年10725674.318.924.81993年1110597418.725.31994年11872974.617.61.95.91995年12903475.316.61.96.21996年13261675.21725.81997年13241074.117.32.16.51998年12425071.918.52.57.11999年12593572.618.22.76.62000年1289787218.12.87.22001年13744571.8172.98.22002年14381072.316.638.12003年16384275.114.82.87.32004年1873417613.42.97.72005年20587676.512.63.27.72006年22105676.711.93.57.92007年23544576.611.33.98.22008年26000076.710.443.898.98注：电力折算标准煤的系数根据当年平均发电煤耗计算。表2-2 1978-2008年全国能源消费总量及构成 1978-2008年历年全国能源消费总量及构成指标能源消费总量(万吨标准煤)占能源消费总量的比重煤炭(%)石油(%)天然气(%)水电、核电、风电(%)1978年5714470.722.73.23.41979年5858871.321.83.33.61980年6027572.220.73.141981年5944772.7202.84.51982年6206773.718.92.54.91983年6604074.218.12.45.31984年7090475.317.42.44.91985年7668275.817.12.24.91986年8085075.817.22.34.71987年8663276.2172.14.71988年9299776.2172.14.71989年9693476.117.12.14.71990年9870376.216.62.15.11991年10378376.117.124.81992年10917075.717.51.94.91993年11599374.718.21.95.21994年1227377517.41.95.71995年13117674.617.51.86.11996年13894874.7181.85.51997年13817371.720.41.76.21998年13221469.621.52.26.71999年13011969.122.62.16.22000年13855367.823.22.46.72001年143199.366.722.92.67.92002年151796.5966.323.42.67.72003年17499068.422.22.66.82004年2032276822.32.67.12005年22468269.1212.87.12006年246270.1569.420.437.22007年26558369.519.73.57.32008年28500068.6718.683.778.89注：电力折算标准煤的系数根据当年平均发电煤耗计算。2.3 石油与天然气的污染情况石油开采所产生污染主要是大气污染。在石油天然气开采过程中，在地层中的微量放射性元素（钾、钍、铀等）可能被石油或水溶解并带出而沉积在石油管道的内壁上，也可能产生放射性污染。 对于油田开发所处的工业城市, 气相烃类有机物( 碳氢化合物) 更是这些特殊工业城市的主要大气污染物。其一次污染物是烯烃、烷、醇、羰基化合物等, 二次污染物主要是臭氧、氢氧基、过氧氢基等自由基以及醛、酮和过氧乙酰硝酸酯( PAN) 。它们不仅恶化环境、直接危害人体健康, 而且是光化学烟雾的主要因素之一。因此, 研究并治理油田大气污染有着重要的意义。2.2.1 大气污染源 油田开发工程的大气污染源较多, 除遍布整个油区的钻井井场、采油井外, 原油接转站、联合站、注水站和油田开发辅助工程及运输车辆也都是油田开发大气污染源的组成部分。单井可看作一个小污染源,由众多油井组成的油区则是一个面源, 一个油田可能由多个这样的油区组成。对大气环境的影响主要来源于原油中挥发出来的烃类气体及燃烧原油伴生气所产生的烟气 。因此, 油气田开发过程中的大气污染源, 既有大范围的面源, 又有单个点源。（1）伴生气 我国油田地质情况比较复杂, 地面工程节能降耗环保的工艺、流程和设备开发较少, 对于伴生气的回收利用能力较弱。这一方面是由于气体收集难、发电设备昂贵、不能直接利用；另一方面是由于电力供应不足。只有少量的伴生气用于燃烧加热, 大量零散的伴生气只能放空, 给环境带来了污染, 同时也浪费了资源。（2）总烃的排放来源及其危害 总烃是油气田大气的特征污染物,也是油气田大气中的主要污染物。其主要产生源有以下几种:一是采油(气) 和油气集输,包括井口挥发、储罐的大小/ 呼吸0以及管线泄漏,二是机动车辆尾气,三是钻井部门的柴油机排气,物探、井下作业等的动力设备也有少量的总烃产生。采油(气) 部门的总烃排放量占总烃排放总量的94% (全国油田平均水平),是主要的总烃排放部门。油气田开发过程中排放的总烃是资源流失的渠道之一。根据全国油气田污染源调查的数据,在调查总烃、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和总悬浮颗粒物五种废气污染物中,总烃排放量占61.9% ,是排放量最多的污染物。这与油气田的生产特点有关系,在勘探开发油气资源过程中,由于油类的蒸发及油罐的大小,造成烃类挥发,从而使大气中总烃的浓度较高。大气环境中的总烃(特别是非甲烷烃)的最大危害是造成二次污染,非甲烷烃与油气田大气环境中的另一种污染物NOx具有联合环境效应,光化学烟雾的形成就是以这两种污染物为必要条件的。所以,减少总烃的排放,既减少了资源的流失,同时也控制了非甲烷对大气环境的污染。（3）其他来源 各生产装置和污水处理场的敞口池表面的挥发,也是烃污染的一个来源。如炼油厂净化水车间的隔油池、浮选池、曝气池等的表面挥发。2.2.2 废气排放情况 油气田开发过程中产生的废气主要为生产工艺废气，其污染物排放量约占油气田开发所产生的大气污染物总量的74%(全国油田平均水平),其主要污染物为总烃和一氧化碳。生产工艺废气的排放源包括油井、气井和计量站、接转站、联合站的储油罐, 另外, 机动车辆排放的尾气也计入生产工艺废气。生产工艺废气排放量最多的生产部门是采油(气) 部门, 其排放的污染物约占总量的67.3%(全国油田平均水平)，其主要污染物为总烃。表2-3 石油和天然气提取业废气排放及处理情况年份20042005200620072008废气治理设施数（套）476.0 437.0 457.0 375.0 工业废气排放量（亿标立方米）791.0 963.0 1000.0 981.4 894.0 燃料燃烧过程中废气排放量（亿标立方米）748.0 926.0 846.0 858.6 858.0 生产工艺过程中废气排放量（亿标立方米）44.0 37.0 154.0 122.8 35.0 工业二氧化硫排放量（万吨）2.5 3.2 3.0 3.0 3.1 工业二氧化硫去除量（万吨）9.3 11.6 7.0 9.7 4.9 工业二氧化硫去除率（%）78.8 78.4 70.0 76.4 61.3 工业烟尘排放量（万吨）1.3 1.4 1.0 1.0 1.1 工业烟尘去除量（万吨）4.6 9.9 9.9 3.2 4.8 工业烟尘去除率（%）78.0 87.6 90.8 76.2 81.4 工业粉尘排放量（万吨）0.2 0.1 0.3 0.3 0.0 工业粉尘去除量（万吨）0.2 0.1 0.4 0.6 0.0 工业粉尘去除率（%）50.0 50.0 57.1 66.7 伴生气的控制与治理对于边远零散井,应尽量采用可利用伴生气资源的集输工艺。例如采用多功能罐集油, 或者采用浅冷工艺(氨冷或丙烷制冷)在井场上建设一套撬装式轻烃装置,将伴生气分离出来作为集油加热燃料,采用节能环保型燃气发动机作为采油动力。一般复杂小断块油田没有天然气管网,不能将回收的伴生气送入管网综合利用,作为零散气只能做锅炉燃料或做他用,利用难度较大。第3章 国内外现有的大气污染控制技术3.1 石油开采业大气污染控制技术图3-1 VOCs末端处理技术在原油开采过程中，蒸发油气（其成分主要为挥发性有机污染物）进入大气，造成严重的环境污染。目前，挥发性有机污染物（VOCs）治理的方法如图所示，而应用与石油开采业的废气污染控制技术则主要有吸收、吸附、冷凝手段加以回收和热氧化处理等。自03年来，生物控制技术以其工艺简单、能耗低、无二次污染等优点，越来越受人们的重视，逐渐成为研究的热点。德国、荷兰等国已在低浓度挥发性有机污染物（VOCs）的治理方面取得了显著成果。国内学者也在该领域展开了深入的研究。3.1.1 吸收吸收法是采用低挥发或不挥发溶剂对VOCs进行吸收，利用有机分子和吸收剂物理性质的差异进行分离的VOCs控制技术。该法适用于浓度较高、温度较低和压力较高的VOCs处理，吸收效果主要取决于吸收剂的吸收性能和吸收设备的结构特征。但该法对吸收剂和吸收设备的要求较高，而且吸收剂需要定期更换，过程较复杂，费用较高。3.1.2 吸附在用多孔性固体物质处理流体混合物时，流体中的某一组分或某些组分可被吸引到固体表面并浓集其上，此现象称为吸附。常用的商业化的吸附剂有粒状活性炭和活性炭纤维两种，其它的吸附剂，如沸石、分子筛、多孔粘土矿石、活性氧化铝、硅胶和高聚物吸附树脂等，因费用较高而限制了对它们的广泛使用。活性炭吸附法最适于处理VOCs浓度为30010-6-500010-6的有机废气，主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酯类等；活性炭纤维吸附低浓度以至痕量的吸附质时更有效，可用于回收苯乙烯和丙烯腈等，费用较活性炭吸附法高得多。有机废气活性炭吸附及回收技术以活性炭纤维、活性炭颗粒为吸附剂，实现工艺过程中吸附、脱附工序与吸附床干燥工序相结合。对有机废气回收可达90%以上，回收的溶剂可直接用于生产。3.1.3 催化净化催化法净化气态污染物是利用催化剂的催化作用，将废气中的气体有害物质转变为无害物质或转化为易于去除的物质的一种废气治理技术。催化法与吸收、吸附法不同，应用催化法治理污染物过程中，无需将污染物与主气流分离，可直接将有害物转变为无害物，这不仅可避免产生二次污染，而且可简化操作过程。此外，由于所处理的气态污染物的初始浓度都很低，反应的热效应不大，一般可以不考虑催化床层的传热问题，从而大大简化了催化反应器的结构。3.1.4 冷凝回收冷凝法的原理是通过将操作温度控制在VOCs的沸点以下而将VOCs冷凝下来，从而达到回收VOCs的目的。冷凝法对沸点在60 以下的VOCs去除率在80-90之间。在回收含有价值成分的废气时，由于废气中VOCs的含量常常处于“爆炸极限”的浓度范围内，因此对运行的设备要求高。冷凝法对高沸点VOCs的回收效果较好，对中等和高挥发性VOCs的回收效果不好。该法适用于VOCs浓度大于5的情况，不适宜处理低浓度的有机气体，并需低温和高压，设备费用和操作费用高，且回收率不高，故很少单独使用，常与其它方法如吸附法、焚烧法和使用溶剂吸收等联合使用，可以降低运行成本。压缩冷凝式油气回收技术在装油时将油气从油罐（汽车油罐、火车油罐）中置换出来，通过油气集输管线进入液环压缩机，恒温压缩后，进入第一级冷箱冷却，将油气中水和重组分冷凝成液体，流入油水分离器，剩余油气进入第二级冷箱冷却，此时油气已约90%被冷凝成液体进入集油箱，剩余油气进入第三级冷箱冷却，排放油气浓度25g/m3。3.1.5 热氧化处理热氧化处理即对含有可燃有害组分的混合气体进行氧化燃烧或高温分解，从而使这些有害组分转化为无害物质的方法，主要用于碳氢化合物、CO、恶臭等有害物质的净化治理。蓄热式热力焚化技术将待处理的有机废气引入蓄热室的陶瓷介质层，吸热升温后进入氧化室，使废气中的VOC氧化分解成为CO2和H2O，并将热量“贮存”到蓄热体后排放。VOC净化率9599%。3.1.6 生物处理生物降解技术最早应用于脱臭，近年来逐渐发展成为VOCs的新型污染控制技术。它的流程是：含有VOCs的废气首先进入湿度控制器进行加湿处理，经加湿后的废气通过生物滤床的布气板，沿滤料均匀向上移动，在停留时间内，气相物质通过平流效应、扩散效应、吸附等综合作用，进入包围在滤料表面的活性生物层，与生物层内的微生物发生好氧反应，进行生物降解，最终生成CO2和H20。目前用于净化挥发性有机废气的生物技术性能比较如下表所示。表3-1 生物技术净化挥发性有机废气的性能比较工艺特性适应条件运行特性缺点生物滤池单一反应器；微生物固定；液相流动适于处理气量大，浓度低的VOCs处理能力大，操作方便，工艺简单，能耗少，运行费用低，具有较强缓冲能力。不适于处理降解过程中产酸，降解产物或中间产物对微生物有抑制作用的VOCs。生物滴滤塔单一反应器；微生物固定；液相流动适于处理气量大、浓度低、有机负荷高、降解过程产酸或产能较大的VOCs。处理能力大，工况易调节，不易堵塞，使用寿命长，菌种易随流动相流失。传质表面积低，需处理剩余污泥；运行费用高。生物洗涤器两个反应器；微生物悬浮于液体中；液相流动。适于处理气量小、浓度高、易溶且生物代谢速率较低的VOCs。压降较大、菌种易随液相流出；对较难溶的气体可采用鼓泡塔、多孔板式塔。传质表面积低；需大量提供氧才能维持高降解率；处理剩余污泥；投资、运行费用高。3.1.7 膜技术目前用于气体分离的膜种类繁多，根据结构的差异将其分为2类：多孔膜和高分子致密膜（也称非多孔膜）。不同结构的膜分离机理不同。1）气体在多孔膜中的分离机理：当气体通过多孔膜时，其传递机理可分为分子扩散、Knudsen扩散、表面扩散、毛细管冷凝及微孔扩散。气体透过多孔膜的过程，有的可以用一种机理来解释，有的可能同时存在两种以上的机理，这取决于膜对气体的分离性能，与气体性质及膜孔径大小有关。2）气体在高分子致密膜中的分离机理：在高分子致密膜中，普遍被认可的是“溶解-扩散”机理。整个过程可分为三步：首先气体分子被吸附在膜表面，接着在浓度梯度的作用下，气体分子扩散通过膜，然后在膜的另一侧解吸，达到分离的目的。该法是一种新型高效分离技术，装置的中心部分为膜元件，常用的膜元件为平板膜、中空纤维膜和卷式膜，又可分为气体分离膜和液体分离膜等。以气体膜分离技术为例，其原理是：利用有机蒸气与空气透过膜的能力不同，使二者分开。其过程分两步：首先压缩和冷凝有机废气，而后进行膜蒸气分离。3.1.8 组合工艺（1）固定床吸附-热气流（空气或烟气）吹扫再生-催化燃烧工艺如图，废气经预处理后进入吸附器吸附后排放入大气，吸附浓集的污染物经脱附后进入催化燃烧器进行催化燃烧，其产生的热量随热气流（空气或烟气）吹扫吸附剂使其再生。图3-2 固定床吸附-热气流（空气或烟气）吹扫再生-催化燃烧工艺（2）固定床吸附，水蒸气再生冷凝回收工艺 如图，废气经预处理后进入吸附器吸附后排放入大气，吸附浓集的污染物进入冷凝器冷凝成油进入储液器，冷凝废水则进入处理系统。图3-3 固定床吸附-水蒸气再生冷凝回收工艺 3.1.9 油气回收技术图3-4 油气回收处理模式目前国内油气回收工艺主要有：吸收法、吸附法、冷凝法与膜分离法。（1）吸收法：通过特殊吸收剂吸收油气，实现空气与油气的分离。当空气被排放后，吸收剂会真空解析出油气，而解析出的油气又再被吸收。流程为：吸收-解析-再吸收，流程较为复杂，操作难度大。其难点为吸收剂，需要开发吸收油气量大，分离油气方法简易的吸收剂。吸收剂性能的优劣对于油气吸收回收操作来说很重要。油气吸收回收宜采用物理吸收为主。下表为几种不同吸收剂静态吸收效果的综合评价。其中ABS-1为进口吸收剂（即Soval液），ABS-2为AbsFOV-97。可见，AbsFOV-97为较理想的吸收剂。表3-2 吸收剂吸收效果综合评价评价项目煤油柴油机油ABS-1ABS-2真空泵油角鲨烷丙二酸二己酯参考内容（指标）挥发性356897105相对分子质量，闪点，沸点等静态吸收效果78810108108静态试验结果及亨利常数吸收热效应55555555相应试验结果解吸难易程度98777658相应试验结果自身损耗率467998106相应试验结果粘温特性87655427粘度，粘温特性导电率34489545电导率危险等级345897106闪点合计4247486063505650注：各单项满分为10分计；确定分值时适当考虑各自的重要性而定权重（2）吸附法：采用活性碳吸附油气，其解析过程中的热量释放，由于有空气的存在，活性碳会出现燃烧现象。其难点为吸附剂(活性碳)，需要初始钝化容易、脱附效率高、使用寿命长的活性碳。（3）冷凝法：采用超低温冷冻来实现油气的回收，通常冷冻温度达到-180。 但由于装车的间歇性及不连续性，装置的运行成本较高。其难点为冷却器，需要适合油气动态特性。图3-5 油气吸收回收工艺流程1-密闭装车鹤管；2-铁路油罐车；3-吸收塔；4-容积泵；5-解吸卧罐；6-缓冲罐；7-真空泵；8-气液分离罐；9-回收塔；10-富汽油泵；11-贫气油泵；12-油罐；13-吸收塔排放管（4）膜分离法：利用高分子膜在一定压力下对油气具有选择透过性的特点，油气与空气混合气在压差推动下，经过膜的“过滤”，使油气分子有限透过，而空气分子被截留。工业应用中，将油气压缩，以汽油为吸收剂进行吸收，未吸收的油气通过膜过滤实现空气与油气的分离。过滤后达到排放浓度以下的空气排放，油气则返回压缩系统。其难点为膜组件，需要改进国产化膜材料的质量，提高其使用寿命，打破对进口膜的依赖。图3-6 气体膜分离集成过程的一般流程VOCs的回收实质是分离VOCs/N或VOC空气的过程。常用的VOCs膜分离工艺有单级气体膜分离、蒸气渗透、膜接触器等。由于单级气体膜分离不能将VOCs 完全从废气中分离出