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DSH高硫容脱硫技术在石油伴生气脱硫中的应用
作者:东狮环保公司--高树建总工 发布人:dongshi888   来源:   发布时间:2020-08-13  浏览次数:194

石油伴生气是石油开采过程中伴生的气体,主要成分是烷烃类,还有少量二氧化碳、一氧化碳、氢气等;其中油田伴生气中的硫化氢含量由于油田开采地域不同,硫化氢含量变化很大,从几百PPm到10000PPm之间跨度很大,一般情况下在10005000PPm之间波动。传统的油田伴生气脱硫通常采用氧化铁干法脱硫剂或高硫容羟基氧化铁脱硫剂进行脱硫。干法脱硫剂失效后形成含硫危废,处理比较困难且处理费用高昂,甚至出现处理一吨失效脱硫剂危废的费用高于采购新脱硫剂费用的尴尬局面。由于国家环保政策及环保检查监督力度的不断加大,私自填埋危废超过三吨要承担相应的法律责任。因此,开发一种高效环保的油田气脱硫工艺势在必行,东狮公司适应市场需求,开发了DSH高硫容湿法脱硫新工艺,结合东狮多年来的脱硫专用技术产品的积累,成功的研发了一种设备小型化撬装化自动化的DSH型脱硫新装备,取得了良好的脱硫技术经济效果。下面从DSH脱硫原理、东狮脱硫专用技术产品、DSH脱硫工艺路线、脱硫效果以及DSH脱硫的适用范围等研讨。

 

石油伴生气的组份含量:参考值(油田开采地域不同气体组份有差异)

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一、DSH湿法脱硫原理:

1、催化反应原理:

1.1、吸收反应:气体中的H2S溶于脱硫液后,首先与脱硫液中的碱反应:

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1.2、催化反应:在催化剂作用下,生成的硫氢根在催化剂存在的条件下被氧化为单质硫。

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2、再生反应

为恢复溶液吸收硫化氢的能力,就必须对溶液进行再生,再生过程主要将催化剂再生为氧化态;

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3、技术特点及优势

3.1、 具有脱硫液硫容高的特点;可以降低投资及运行成本;

对于传统的脱硫装置,原料气中硫化氢含量波动较大时,会造成出口净化气的硫化氢含量波动很大,甚至超标。高硫容特性,其脱硫装置完全能自动处理以上波动情况,并不需要人为改变操作且不会影响脱硫率。

应用DSH脱硫催化剂后,脱硫液硫容显著提高,脱硫效率大幅提升,析硫速度更快,同工况条件下可降低溶液循环量3050%左右,进而降低电耗,节约运行成本。设备可以做到小型化撬装化,工程投资同比降低40%,运行成本降低30%。设备运输及现场安装方便,占地面积小。

3.2、具有抑盐的特点;脱硫催化剂选择性强,可以长期稳定运行不排污,解决环保压力;

二、典型DSH脱硫工艺流程简介

1对冲反应器脱硫+喷射器空气再生组合:

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1.1、本组合优点:对冲反应器内完成脱硫过程,文丘里喷射器内完成脱硫液的空气再生过程,结构简单。设备可以做到小型化撬装化自动化,能耗低,脱硫效率高。

1.2、对冲式管道反应器简介:专利号(2016210885277.X

1.2.1对冲式管道反应器示意图:

 

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1.2.2、对冲式管道反应器工作原理:

该设备是东狮公司研发的一种高效气液传质技术,安装于设备进气管道上,不占空间。其原理是利用气相与液相相对方向高速流动时产生的巨大冲击力,使得气体与液体变为高度泡沫化的气液混合区,气液接触面积非常大,传质效率非常高,再加上DSH脱硫液的高硫容特性,气液接触瞬间完成脱硫过程。在有些特定工况下脱硫精度几乎为零,脱硫效率非常高。由于气液连续流动不断补充,故泡沫区内气液界面不断发生变化且气液两相成湍流状态连续存在,这一脱硫过程全部在管道内完成,不需要其他任何设备。脱硫后的气液混合物仅需要一台小型的气液分离罐进行气液分离即可,可以做到脱硫设备的小型化撬装化,减少占地面积,降低设备投资。

1.2.3.对冲反应器技术特性:

喷嘴不容易堵塞,系统运行稳定性好。由于石油伴生气进气压力一般在0.05~0.5MPa,甚至更高。因此,为了提高脱硫精度,对冲反应器的喷淋密度可以适当提高。

1.3、东狮PSC文丘里喷射器脱硫液空气再生技术:

1.3.1结构示意图:

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1.3.2、工作原理:喷射器利用气体与液体并流原理,脱硫液以高速度通过喷射器的喷嘴形成射流并产生负压吸引空气。此时气液两相流体立即被高速分散并处于高速湍流状态,气液接触面积大增且不断更新,再生效率高。

3.3技术特性:在络和铁脱硫液再生阶段,文丘里喷射器可以代替罗茨风机进行空气再生,降低了能耗,提高了再生效率,简化了设备配置,节省了占地面积。

 

1.4、本组合适用范围:气量小于1m3d,进口硫化氢含量小于3000PPm,进气压力大于0.1MPa,脱硫精度小于20mgm3.

1、无填料高效传质脱硫技术+喷射器再生组合:

2.1工艺流程图:

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2.2、本组合优点:采用东狮专利技术产品新型无填料高效传质脱硫塔作为吸收装置,在塔内完成原料气硫化氢吸收过程;文丘里喷射器内完成对脱硫液的空气再生过程。

2.3、新型无填料高效传质技术:专利号(201820853543.1

2.3.1、该装置示意图:

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2.3.2、技术特点:

2.3.2.1、气体均布装置:采用了模块化设计每层內件含有大量的微型气泡发生器,这些微型气泡发生器在塔盘上呈三角形对等分布,分布均匀,无死角,由于分布形式的特殊结构,液体不会通过气体通道出现气液抢道的问题,导致阻力增大的现象;并彻底解决了气泡初始分布就气泡聚合的问题。

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2.3.2.2、气液湍动装置:在持液层内增加了气液强化传质结构,采用专用破泡设计,使得气泡在上升过程中不能聚集,气泡破泡后重新组合,气液接触界面不断更新,从而极大地提高脱硫效率,或者在同样的脱硫效率下,可以降低塔盘持液层的高度,从而使得整个系统阻力下降。

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2.3.2.3汽气传质装置,可根据CO2的分压控制汽气传质区的高度,气液反应时间更短,原料气中CO2对脱硫液的影响更小,有利于脱硫液对H2S的选择性吸收。汽气传质区域的存在决定着无填料传质技术的高净化度。无填料传质技术由于特殊的结构设计气量·液量·硫化氢含量变化的操作弹性变大。

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2.4、无填料传质效率高的特点:

2.4.1气体分布状态好:设置良好的气体均布装置,气液接触经历了罩内提升,气泡气速高,所以接触时间短。

2.4.2界面更新快:首先气液在湍动区内进行强烈的碰撞、湍动、混动加速液体表面更新;运动过程中液滴界面不断地更新

2.4.3存在气液传质区:液体被分散成大量的细小液滴后在CO2分压的影响下液相界面上产生汽气传质区域效率高。

2.4.4.相界面面积大:为气液传质提供了充足的相界面,使得传质速率大大提高。

2.5、本组合适用范围:原料气压力不小于0.1MPa,适用于大气量,进口硫化氢浓度不限。气量越大进口硫化氢浓度越高,性价比越高。脱硫精度小于20mgm3.

四、典型工程案例:

1、石油伴生气对冲反应器脱硫:7000m3d,进口H2S含量30007500mgm3,脱硫精度小于10mgm3

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2、石油伴生气对冲反应器脱硫:100000m3d,进口H2S含量3000mgm3,脱硫精度小于10mgm3

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五、结束语:东狮湿法专有技术与DSH脱硫液的高硫容特性的有机结合,为油田气脱硫工程的工业化运用,提供了各种工况下的高精度脱硫的灵活选择,同时为油田气的清洁化利用提高了可靠的技术及装备保障。




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