硫化氢处理装置可行性的研究报告

油田硫化氫治理装置--可行性研究报石油工程技术公司

目录第1章公司筒介…………..2第2章项目研究背景及目的…………….22.1硫化对环境污染及人体的危害……………….…….22.2能源净化产业的机遇…………….….32.3脱硫装置现场应用获得成功……………….……….4第3章项目研发具体方案…………………..……......43.1设计基础……………….43.2设计方案……………….53.3性能保证……………….6第4章脱硫装置与工艺流程…………..74.1硫化氢处理剂简介……………….........74.2脱硫原理……………….74.3脱硫装置及工艺介绍………………….8第5章硫化氢装置试验效果评价…….125.1试验情况……………...125.2与传统硫化氢治理方法对比………...13第6章安全环保节能及人员……………146.1安全…………………...146.2消防…………………...156.3环保…………………...156.4节能…………………...156.5人员……………………..15第7章可行性研究结论与建议…………...16第8章油田业绩示范工程………………..17-1-第一章、公司简介东营市奕诺佳石油工程技术成立于2006年11月9日，是以石油大学:化学化工学院和机电工程学院为依托的集石油助剂、油田技术服务及石油机械于一体的股份制高新科技企业。位于渤海之滨的黄河三角洲、中国石油之城“胜利油田”所在地---东营市。公司主要经营产品有：糸例油田采油助剂、油田单井储油罐、大型储油罐（联合站）太阳能加热装置等。产品广泛应用于胜利、华北、大港、冀东、大港、南阳、玉门、新疆等油田。创新是奕诺佳发展之魂、诚信是奕诺佳立足之本。不断地研制开发新产品、并以优质的产品、优质的服务用是奕诺佳永恒的追求。奕诺佳将和社会各界同仁精诚合作、共图发展。第二章、项目研究背景及目的2．1硫化氢对环境污染及人体的危害在天然气、油田伴生气、合成气、沼气、煤气、煤层气等各种化工含硫物料中，硫化氢作为各种物料的主要杂质和有害组分，其能否被经济合理地脱除，直接关系到气体的开采、利用、环保等一系列问题。硫化氢腐臭气味不但引起人们身体及精神的不适，而且损害人体健康。人体吸入硫化氢可引起急性中毒和慢性损害。急性硫化氢中毒可分为三级，轻度中毒、中度中毒和重度中毒，不同程度的中毒，其临床表现有明显的差别。轻度中毒表现为畏光、流泪、眼刺痛、异物-2-感、流涕、鼻及咽喉灼热感等症状，检查可见眼结膜充血、肺部干性罗音等，此外，还可有轻度头昏、头痛、乏力症状，中度中毒表现为‧立即出现头昏、头痛、乏力、恶心、呕吐、共济失调等症状，可有短暂意识障碍，同时可引起呼吸道粘膜刺激症状和眼刺激症状，检查可见肺部干性或湿性罗音，眼结膜充血、水肿等。重度中毒表现为明显的中枢神经系统的症状，首先出现头晕、心悸、呼吸困难、行动迟钝，继而出现烦躁、意识模糊、呕吐、腹泻、腹痛和抽搐，迅速进入昏迷状态，最后可因呼吸麻痹而死亡。2．2能源净化产业的机遇随着环保法规的日趋严格和产品质量的不断提高，民用燃料、天然气化工、煤化工、石油化工等行业原料净化要求越来越高。清洁生产和降低排放成为各行业适应环保要求和可持续发展的必由之路。日前，发改委会同环保等部门编制的《节能环保产业发展规划》基本完成,近期将上报国务院。节能环保已被列为七大战略性新兴产业之首。规划将把高效节能技术和装备、高效节能产品、节能服务产业、先进环保技术和装备、环保产品与环保服务六大领域列为重点支持对象,在财政、税收、金融等方面提供政策支持。尤其是现代石油石化生产技术的发展，一方面给人类带来了大量的财富和舒适的生活环境，另一方面由于火灾、爆炸、中毒等重大事故的频频发生，不仅给企业带来了高额的经济损失，也是石油石化产业长期处于高能耗、高污染、高环境破坏的境地。-3-2．3脱硫装置现场应用获得成功2010年4月份以来，石油开发中心胜凯管理区、生产区块先后发现含有高浓度的硫化氢。石油开发中心领导高度重视，组织相关部门和单位研究防范和治理措施。由于之前油田没有成型的的治理技术和设备，仅靠配备正压式空气呼吸器等器具被动防范，不能有效根除硫化氢气体危害，现场仍存在较大安全隐患。为此，2010年5月2日，石油开发中心胜凯管理区正式成立硫化氢治理项目组，对现场进行了硫化氢治理试验。在一个多月的时间里，先后试验了氢氧化钠化学中和、二乙醇胺化学中和等方法，经过现场监测和分析，得出结论：采取传统的湿式化学中和法存在脱硫效果差、成本高、劳动强度大、产生废液无法处理、介质具有腐蚀性等问题。2010年5月下旬，胜凯管理区委托公司与石油大学化工学院、石油工程学院、机电工程学院，经过3个月的现场试验，终于取得了成功。第三章、项目研发具体方案3．1设计基础：3．1．1项目名称：气体脱硫处理装置3．1．2项目建设地点本项目建设地址为：项目单位3．1．3脱硫处理装置（不包括公用工程系统及配套设施）（1）原料量及原料性质（2）气体温度：~45℃-4-（4）气体组成：序号组成含量1H29.3%2CH42.4%3乙烷乙烯8.3%4丙烷39.8%5丙烯4.3%6异丁烷16.4%7正丁烷23.9%8正异丁烷0.4%9顺丁烯0.3%10戊烷1%11反丁烯0.1%12C50.4%13H2S15000-19000PPM3．1．4技术要求产品要求干法脱硫＜10mg/m33．2设计方案：3．2．1建设规模气体脱硫处理装置，装置为连续生产。该脱硫装置主要包括硫化氢吸收干法精脱硫装置。3．2．2规格型号：HJ-2型3．2．3产品要求干法精脱硫后＜10mg/m33．2．4工艺技术方案的选择3．2．5设备选型-5-本项目所需设备主要包括吸收塔、和高效催化剂填料夹层等。设备所用材料按GB150-1998《钢制容器》、SH3075-95《石油化工钢制容器材料选用标准》及《容器安全技术监察规程》（1999年版）及本公司设计标准要求选用。容器的焊接材料应符合JB/T4747-2002《容器用焊条订货技术条件》和JB/T4709-2002《钢制容器焊接规程》的规定。装置主要设备数量见下表主要设备数量汇总表设备类型单位数量备注塔台2填料塔填料夹层台4处理剂合计63．2．6主要设备脱硫塔：2台，Ф3．2．7自动控制（1）该工艺援用的处理介质生产成本低、运行周期长，同时工人操作安全方便。（2）处理剂饱和以后可随时进行更换，满足长期的运行要求。（3）该装置主要介质为干性介质，对人体及环境没有影响。3．3性能保证3．3．1工艺指标保证值-6-完全按要求达到各指标3．3．2产品质量指标保证净化气中硫含量＜10mg/m3第四章、脱硫装置与工艺流程硫化氢处理剂是公司与化学化工学院联合研发的高效脱除硫化氢专用处理剂，主要成份有：硅藻土、二乙醇胺、氢氧化钠和催化剂等原材料经反应釜反应后，用干燥塔喷出，该处理剂有选择性的吸附硫化氢气体、二氧化碳、氮气则不会与处理剂发生反应。高效处理剂生产成本低，运行周期长，同时工人操作安全方便，处理剂饱和以后可随时进行更换，可保持设备全年百分之百开工率，满足长期的运行的要求。。吸收液一般是弱碱水溶液。按吸收剂分为胺法和热碳酸盐法两种[2]。胺法用链烷醇胺作碱性溶剂,如单乙醇胺(MEA)、乙二醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)和三乙醇胺(TEA)等。单乙醇胺溶液(MEA)是吸收硫化氢较好的溶剂,其优点是:价格低,反应能力强,稳定性好,且易回收;缺点是:蒸气压高,溶液损失大。可采用简单的水洗法从气流中吸收蒸发的胺来加以回收。而与氧硫化碳(COS)反应而不能再生,因此,MEA法只能用于净化天然气和不含COS(或CS2)的气体。由于石油炼制含有COS一般-7-使用DEA溶剂作为吸收剂。DEA法由于投资运营费低,蒸气压低,损失比MEA法少,DEA对烃类溶解度小,用此法回收的硫化氢气体中含烃类<0.5%,净化程度高。对于含硫化氢、CO2和COS的烟气,常采用二异丙醇胺(DIPA)30%40%的水溶液进行吸收,称DIPA法。热碳酸盐法的吸收液是加活化剂的碳酸盐水溶液。碳酸盐多用碳酸钾,也有用碳酸钠的。活化剂为胺-硼酸盐、三氧化二砷或甘氨酸。该法已成功地用于从气体中脱除大量CO2,也已用来脱除含CO2和硫化氢的天然气中的酸性气体。缺点是不适于用来脱除不含CO2或含少量CO2的混合气的酸性组分。硫化氢被空气中的氧氧化成SO2和水,当氧不足时或温度较低时,则生成硫和水。硫化氢与氢氧化钠等碱作用,生成可溶性硫化钠。当硫化氢过量时,则生产硫氢化钠,硫氢化钠再加碱调整,又转变成硫化钠:H2S+2NaOH→Na2S+2H2OH2S+NaOH→NaHS+H2ONaHS+NaOH→Na2S+H2O脱硫装置：HJ-1型该套脱硫装置，是我公司与石油大学化工学院、石油工程学院联合研发的高效脱硫专用设备，该设备分三个阶段进行脱除硫化氢气体，-8-详见下表示意图：检测口检测口分体罐H2S专用处理剂Ⅰ号罐H2S专用处理剂Ⅲ号罐H2S专用处理剂Ⅱ号罐硫化氢处理装置流程示意图普滴管出水孔规格型号：HJ-1型上图为HJ-1型单井用硫化氢治理装置，该装置可日最大处理气量500-600m3，具体脱硫工艺如下：将分体罐内原油伴生气体引入普滴管罐中，由于伴生气体内含有大量水蒸气，通过普滴管的接触面的增大，使得伴生气体内水蒸气脱离气体，水从罐底部出水孔排出，伴生气体则继续进入Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三级反应罐中，通过罐底部滤板夹层中的催化剂的作用，使得伴生气体中的硫化氢气体迅速与处理剂充分反应，二氧化碳，氮气等则不和处理剂发生反应，通三级吸附硫化氢气体最终实现彻底吸附的目的。硫化氢装置示意图：-9-本装置采用6mm厚的热轧碳素钢板，外部采用喷射除锈（石英砂）设备Ф300mm以下，内部为HP-67环氧玻璃鳞片防腐，滤板为不锈钢材质，中间夹层为催化剂，该装置第一级反应管内的普滴管可长期使用，硫化氢处理剂和催化剂则需更换，硫化氢处理剂经出口检测，饱合以后可重新更换，饱合后的处理剂需经专业的密壁设备，温度加热至450度以上，可将硫化氢气体从处理剂中脱出，但是由于硫化氢气体不容易回收，我公司暂不将其重复利用。常温下，处理剂不会释放出硫化氢，对环境、人员不会产生毒害作用。连接管道的处理：目前和大罐连接的管线采用Ф73的油管，外部采用喷射除锈，我单位将定期对硫化氢处理装置和连接管线进行防锈处理，可保证生产运行安全。-10-该装置可全年365天工作，无需用电，符合国家倡导的节能降耗政策，目前，我公司已在胜凯管理区采油一队郑411-P7井现场实验，大罐出口硫化氢浓度为2000ppm，处理后出口浓度为0ppm，实验证明该装置可操作性强，有效期长，安全环保等特点。脱硫装置:HJ-2规格型号：HJ-2型HJ-2型硫化氢治理装置具体脱硫工艺如下：将所需处理气体引入硫化氢处理装置中，由于处理剂的主要用途用于含有硫化氢的水性体系中，该处理剂所包含的主要成分是低分子聚合物，它与硫化氢气体相互结合；并在该装置夹层中催化剂的促使下，使得硫化氢气体与处理剂迅速发生反应，使得硫化氢气体被充分吸附，有效的保持气体的稳定性，最终实现硫化氢零排放。该装置日最大处理气量约1200m3，可处理含量≤5000mg/m3硫化氢，此设备可以并联也可以串联，当气体压力小，硫化氢含量低时，可以仅使用设备中其中一套进行硫化氢处理，当气压大，硫化氢含量-11-高时，使其装置并联进行硫化氢的处理工作，该装置中硫化氢处理剂使用期限大约为4-5个月，硫化氢出口含量≤10mg/m（处理剂储存量6吨）。五、硫化氢装置试验效果评价2010年5月2日，石油开发中心胜凯管理区正式成立硫化氢治理项目组，对现场进行了硫化氢治理试验。在一个多月的时间里，先后试验了氢氧化钠化学中和、二乙醇胺化学中和等方法，经过现场监测和分析，项目组认为采取传统的湿式化学中和法存在脱硫效果差、成本高、劳动强度大、产生废液无法处理、介质具有腐蚀性等问题。为此，项目组成员在总结经验的基础上，在郑411-P7井与东营海嘉公司合作进行了五级干式反应装置试验，该装置取得了成功（具体试验数据见附件1）。从试验情况看，该装置的反应深度大，硫化氢的吸收率高，能有效的消除硫化氢造成的环境污染，此装置在脱除硫化氢过程中气性良好，无污染气体排出，硫化氢气体被全部吸收，最终排出到大气的气体无污染，符合环保政策。在试验成功的基础上，又先后在郑411-P43井、义28-平1井、义四站等高含硫化氢区块生产现场安装，从现场应用的情况来看，效果较好。如：义28-平1井，该井经胜利油田技术检测中心现场检测，硫化氢含量高达12000mg/m3，已不具备安全生产条件，如果不采取措施，只能被迫关井。安装后，经胜利油田技术检测中心现场检测，出口硫化氢含量-12-降为0mg/m3。通过试验对比，该装置采取密闭系统干式处理法与传统的湿式处理法相比具有以下显著优点：5.2.1降低劳动成本（a）传统的湿式反应处理法；由于碱性溶剂饱和速度较快，所以每隔几个小时就要加药，同时隔几天就要更换反应液，工作人员工作量及劳动强度都非常大。(b)新型干式硫化氢处理法:该装置内部硫化氢处埋理剂一次性使用90天的更换周期时长，待处理剂饱和以后进行更换，大大降低了工作人员的工作量及劳动强度。同时降低了劳动成本。5.2.2节能降耗安全环保(a)传统的湿式反应处理法:由于要接触大量氢氧化钠等腐蚀性介质，对员工身体健康及安全影响较大，同时药剂及其生成物（废液、废渣等）对土壤有较严重污染。（b）新型干式硫化氢处理法:该装置内部反应介质为固体颗粒，对人体健康及环境无任何影响，处理剂饱和后常温下不会挥发出来，对环境、人本无影响，同时该装置运行不需动力及电源，完全符合国家倡导的节能.环保.低炭.安全等政策。（a）传统湿式氢氧化钠反应法:每次加入50公斤氢氧化钠仅能-13-维持运行两个小时左右（不超过10PPM），每公斤氢氧化钠价格为2.8元，每天仅药剂费用约需1600元，年运行费用约60万元，成本很高。（b）新型干式硫化氢处理法:药剂费用：硫化氢处理装置内部加入2吨处理剂，每吨价格约2.65万元，共计5.3万元，运行90天更换一次，年运行费用约21.2万元，通过98天的现场试验，证明该装置具有可操作性强，有效期长，安全环保.可观的节支效益等特点，处理剂饱和以后可现场进行更换，不耽误生产运行，可保持设图示全年百分之百开工率，满足长期运行的要求公司，可根据出气量的不同生产不同型号硫化氢的装置满足生产运行需要，是消除单井硫化氢排放的理想配套装置。六、安全环保节能及人员该装置无任何机械动作，无噪音，无需通电。内部处理剂所包含的主要成分是低分子聚合物，它与硫化氢气体相互结合；并在该装置夹层系将所需处理气体引入硫化氢处理装置中，由于处理剂的主要用途用于含有硫化氢的水性中催化剂的促使下，使得硫化氢气体与处理剂迅速发生反应，使得硫化氢气体被充分吸附，有效的保持气体的稳定性，最终实现硫化氢零排放。-14-主要防火措施：（1）在总图布置上各生产设施、储罐、散发明火地点之间的距离及相对位置严格遵守《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004。（2）尽量采用密闭集输流程，并选用密封性能好的管阀、设备、杜绝硫化氢泄漏。（3）加强管线、设备防腐设计，以防腐蚀穿孔造成原油泄漏。（4）各设备选用防爆设备；甲类设备设置避雷针；管线、设备进行静电接地设计。该装置的反应深度大，硫化氢的吸收率高，能有效的消除硫化氢造成的环境污染，此装置在脱除硫化氢过程中气性良好，无污染气体排出，硫化氢气体被全部吸收，最终排出到大气的气体无污染，符合环保政策。该装置可全年365天连续工作，不需电力供应，符合国家倡