CN102225293A - 一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置，将原油挥发气先经过油气分离器进行油气的分离，分离出的残油由油气分离器下端排出；分离出的挥发气通过氧化铁脱硫剂床层，硫化氢被氧化铁吸附；脱硫后的挥发气再经过活性炭纤维吸附床层，被活性炭纤维吸附，最后通入解吸气，脱附回收油气成分，本发明脱硫容量大、选择吸附性好、吸收速度快、能耗低、回收效率高、工艺流程简单、使用寿命长、不但实现了减少油田原油储罐挥发气中硫化氢气体的排放污染，而且回收了挥发的油气。

Description

一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置

技术领域：

本发明涉及一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置，特别涉及一种用活性炭纤维吸附法脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置。

背景技术：

原油储罐通常分布在油井附近，地点分散、操作员工比较少，防火防毒要求非常高。原油和轻质油品中含有大量的轻烃组分，这些组分具有很强的挥发性，在开采、炼制、运输和储存等过程中由于工艺、技术及设备的限制，不可避免地会有一部分液态烃组分汽化而逸入大气中。经研究计算，每年由于原油挥发气造成的油品蒸发损耗是非常巨大的，且油品蒸发损耗会带来很大的危害，首先，它造成能源的极度浪费，根据资料对2000年国内油气损耗情况的分析，油气损耗占原油的0.29％左右，总量高达40万吨，按汽油出厂价4200元/吨计，每年损失16.8亿元；其次，进入大气的伴生气多数为易燃易爆以及有毒的气体，其中的硫化氢气体是一种恶臭气体，对人体毒性很大，严重地威胁人身健康，另外油气挥发到大气中在紫外线的作用下，与大气中的污染物氮氧化物发生一系列光化学反应，会生成以臭氧(占反应产物85％以上)为主的二次污染物，对环境所造成的危害更大；同时这些挥发性易燃易爆物质，易聚积，与空气形成***性混合物后，遇火极易发生***或火灾事故，造成生命和财产的重大损失。因此原油储罐油气的挥发、逸出，不仅造成严重的油品蒸发损耗，还很容易发生中毒或***事件，给国家财产和人民生命安全造成巨大的损失。原油挥发气的处理和控制也成为急需解决的安全、节能、环保难题之一，所以迫切需要推广使用油气回收技术来进一步减少油气的损耗。

发明内容：

本发明的目的在于既保障原油储罐的整体安全性问题又解决常温脱除硫化氢和回收油气挥发气的问题，而提出了一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：原油挥发气先经过油气分离器进行油气的分离，冷凝分离出的液体油和水由油气分离器下端排出；分离出的挥发气通过氧化铁脱硫剂床层，硫化氢被氧化铁吸附；脱硫后的挥发气再经过活性炭纤维吸附床层，被活性炭纤维吸附。最后通入解吸气，解附回收油气成分。该吸附法油气回收装置操作的整个循环由吸附-脱附等2个阶段组成，共有2个吸附器来完成上述循环过程。

一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置，该装置主要包括气液分离器1、硫化氢吸附塔2、鼓风机3、真空泵4、主活性炭纤维吸附塔5、辅活性炭纤维吸附塔6、阻火器7和三通阀(8、9、10)。

所述储油装置产生的原油逸出气通过管道引入气液分离器1中下部原料气进气管18，气液分离器1顶部出口排气管17通过管道与硫化氢吸附塔2下部挥发气进气管26相连；气液分离器1底部设置的排液管19直接与外界环境连通，硫化氢吸附塔2顶部排气管22通过管道与鼓风机3的入口连接；鼓风机3出口通过管道与第一三通阀8的A端连接；第一三通阀8的B端、C端分别与主活性炭纤维吸附塔5、辅活性炭纤维吸附塔6的入口相连；

所述主活性炭纤维吸附塔5、辅活性炭纤维吸附塔6的出口分别与第二三通阀10、第三三通阀10的A端相连；第二三通阀10的B端、第三三通阀10的C端与阻火器7入口连接，阻火器7与外界环境连通；第二三通阀10的C端、第三三通阀10的B端与真空泵4入口连接，真空泵4与油气集输装置相连。

所述钢制气液分离器1采用塔式结构，由塔盖11和塔体12两部分组成，二者的连接方式为普通法兰连接，法兰与筒体的连接为焊接；在塔盖11采用带法兰的上封头形式，最顶部安装有出口排气管17；塔体12分为填料分离段13、重力分离段14、储液段15和裙座16四个部分，其中前三项为同一段筒体，储液段15和裙座16之间为焊接连接；填料分离段13中填充陶瓷鲍尔环填料，重力分离段14上安装有原料气进气管18，储液段15安装有废液排放阀19，裙座16底端焊有带地脚螺栓孔的基础环。

所述硫化氢吸附塔2、主活性炭纤维吸附塔5及辅活性炭纤维吸附塔6采用相同的结构形式；所述钢制吸附塔，由塔盖20和塔体21两部分组成，二者的连接方式为普通法兰连接，法兰与筒体的连接为焊接；塔盖20采用带法兰的上封头形式，在其最顶部安装有排气管22；塔体21由筒体25、封头27及裙座28组成，连接方式为焊接；筒体25内部填装填料，并以床层限制器23固定其位置，床层限制器23与筒体间由螺栓连接，外部安有卸料口24和进气管26，连接方式均为焊接。

主活性炭纤维吸附塔5具有吸附、脱附和待机三种工作模式，其特征在于：当所述主活性炭纤维吸附塔5为吸附工作模式时，第一三通阀8的AB端连通、AC段阻塞，第二三通阀10的AB端连通、AC端阻塞，第三三通阀10的AB端连通、AC段阻塞，此时轻质气体由鼓风机经过第一三通阀8，由主活性炭纤维吸附塔5吸附其中甲乙丙烷后，剩余气体经阻火器7排入大气；当所述主活性炭纤维吸附塔5为脱附工作模式时，第一三通阀8的AC端连通、AB段阻塞，第二三通阀10的AC端连通、AB端阻塞，第三三通阀10的AC端连通、AB段阻塞，真空泵4开启，此时甲乙丙烷由主活性炭纤维吸附塔5经过第二三通阀10由真空泵4输送到油气集输装置；当所述主活性炭纤维吸附塔5为待机工作模式时，第一三通阀8的AC端连通、AB段阻塞，第二三通阀10的AC端连通、AB端阻塞，第三三通阀10的AC端连通、AB段阻塞，真空泵4关闭，此时主活性炭纤维吸附塔5无气体进出。

所述辅活性炭纤维吸附塔6具有吸附、脱附和待机三种工作模式，当所述辅活性炭纤维吸附塔6为吸附工作模式时，第一三通阀8的AC端连通、AB段阻塞，第二三通阀10的AC端连通、AB端阻塞，第三三通阀10的AC端连通、AB段阻塞，此时轻质气体由鼓风机经过第一三通阀8，由辅活性炭纤维吸附塔6吸附其中甲乙丙烷后，剩余气体经阻火器7排入大气；当所述辅活性炭纤维吸附塔6为脱附工作模式时，第一三通阀8的AB端连通、AC段阻塞，第二三通阀10的AB端连通、AC端阻塞，第三三通阀10的AB端连通、AC段阻塞，真空泵4开启，此时甲乙丙烷由辅活性炭纤维吸附塔6经过第二三通阀10由真空泵4输送到油气集输装置；当所述辅活性炭纤维吸附塔6为待机工作模式时，第一三通阀8的AB端连通、AC段阻塞，第二三通阀10的AB端连通、AC端阻塞，第三三通阀10的AB端连通、AC段阻塞，真空泵4关闭，此时辅活性炭纤维吸附塔6无气体进出。当主活性炭纤维吸附塔5处于吸附工作模式时，辅活性炭纤维吸附塔6必须处于脱附或待机模式；而当辅活性炭纤维吸附塔6处于吸附工作模式时，主活性炭纤维吸附塔5必须处于脱附或待机模式。主活性炭纤维吸附塔5和辅活性炭纤维吸附塔6交替工作吸附轻质气体。

所述脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收方法，具体步骤如下：

逸出气经原料气进气管18导入气液分离器1，在分离作用下，大部分水分及C4以下的烷烃组分(黑色)凝结成液态，从油气分离器1下端排液管19排出，收集后集中处理；分离出的挥发气从气液分离器1的顶部出口排气管17通过挥发气进气管26进入硫化氢吸附塔2，硫化氢气体被活性炭吸附，剩余主要成分为甲乙丙烷及空气混合物的轻质气体由硫化氢吸附塔2上端排气管22流出。所述的轻质气体经鼓风机3加压后通过第一三通阀8流入处于吸附工作模式的主活性炭纤维吸附塔5或辅活性炭纤维吸附塔6，轻质气体在塔内被活性炭纤维吸附，未被吸附的空气通过第二三通阀10或第三三通阀10和阻火器7被排放到大气中。

本发明比传统的干法脱硫化氢反应器增加了油分离器装置，避免了油分上升和包裹在脱硫剂表面，阻碍脱硫的进行，降低硫容。气液分离器1在重力分离器的基础上增加了填料分离的装置，大大增加了液体的凝结表面积，从而改善了分离效果。

本发明选择吸附法处理储罐逸出气，其中利用氧化铁脱硫剂进行硫化氢脱除，具有选择吸附性好，在常温下有较好的脱硫效果的特点。活性炭纤维吸附烃类油气挥发气的吸附容量高，能耗低、回收效率高、工艺流程简单、使用寿命长、操作控制简单。不但实现了控制硫化氢气体对环境的污染，而且回收了挥发的油气。可用于油田原油储罐挥发气的脱硫及其油气回收。

附图说明：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的气液分离器结构示意图；

图3为本发明的吸附塔结构示意图。

其中：1为气液分离器；2为硫化氢吸附塔；3为鼓风机；4为真空泵；5为主活性炭纤维吸附塔；6为辅活性炭纤维吸附塔；7为阻火器；8为第一三通阀；9为第二三通阀；10为第三三通阀；11为塔盖；12为塔体；13为填料分离段；14为重力分离段；15为储液段；16为裙座；17为出口排气管；18为进气管；19为排液管；20为塔盖；21为塔体；22为排气管；23为床层限制器；24为卸料口；25为筒体；26为进气管；27为封头；28为裙座。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，本实施例的工作过程如下：

原油逸出气的脱硫及回收流程如图所示，逸出气经气液分离器1大部分水分及C4以下的烷烃组分(黑色)凝结成液态，经油气分离器1下端排出；分离出的挥发气从上端引入硫化氢吸附塔2，硫化氢气体被活性炭吸附；余下轻质气体由鼓风机3引入主活性炭纤维吸附塔5或辅活性炭纤维吸附塔6并被活性炭纤维吸附，未被吸附的空气通过阻火器7被排放到大气中。脱附时，被吸附的甲乙丙烷由辅活性炭纤维吸附塔6或主活性炭纤维吸附塔5降压脱附后通过真空泵汇集到集中处理装置。

本实施例轻烃吸附脱附的工况类型如下：

(1)主活性炭纤维吸附塔5吸附，辅活性炭纤维吸附塔6脱附。

第一三通阀8的AB端连通、AC段阻塞，第二三通阀10的AB端连通、AC端阻塞，第三三通阀10的AB端连通、AC段阻塞。此时，轻质气体由鼓风机经过第一三通阀8，由主活性炭纤维吸附塔5吸附其中甲乙丙烷后，剩余气体由阻火器7排入大气；真空泵4开启，甲乙丙烷由辅活性炭纤维吸附塔6经过第三三通阀10由真空泵4输送到油气集输装置。

(2)辅活性炭纤维吸附塔6吸附，主活性炭纤维吸附塔5脱附。

第一三通阀8的AC端连通、AB段阻塞，第二三通阀10的AC端连通、AB端阻塞，第三三通阀10的AC端连通、AB段阻塞。此时，轻质气体由鼓风机经过第一三通阀8，由辅活性炭纤维吸附塔6吸附其中甲乙丙烷后，剩余气体由阻火器7排入大气；真空泵4开启，此时甲乙丙烷由主活性炭纤维吸附塔5经过第二三通阀10由真空泵4输送到油气集输装置。

(3)主活性炭纤维吸附塔5吸附，辅活性炭纤维吸附塔6待机。

第一三通阀8的AB端连通、AC段阻塞，第二三通阀10的AB端连通、AC端阻塞，第三三通阀10的AB端连通、AC段阻塞。此时，轻质气体由鼓风机经过第一三通阀8，由主活性炭纤维吸附塔5吸附其中甲乙丙烷后，剩余气体由阻火器7排入大气；真空泵4关闭，此时辅活性炭纤维吸附塔6无气体进出。

(4)主活性炭纤维吸附塔5待机，辅活性炭纤维吸附塔6吸附。

第一三通阀8的AC端连通、AB段阻塞，第二三通阀10的AC端连通、AB端阻塞，第三三通阀10的AC端连通、AB段阻塞。此时，轻质气体由鼓风机经过第一三通阀8，由辅活性炭纤维吸附塔6吸附其中甲乙丙烷后，剩余气体有阻火器7排入大气；真空泵4关闭，此时主活性炭纤维吸附塔5无气体进出。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (9)

1.一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置，其特征在于：该装置主要包括气液分离器(1)、硫化氢吸附塔(2)、鼓风机(3)、真空泵(4)、主活性炭纤维吸附塔(5)、辅活性炭纤维吸附塔(6)、阻火器(7)、第一三通阀(8)、第二三通阀(10)和第三三通阀(10)；所述气液分离器与管道与硫化氢吸附塔相连；硫化氢吸附塔与鼓风机(3)的入口连接；鼓风机(3)出口与第一三通阀(8)的A端连接；第一三通阀(8)的B端与主活性炭纤维吸附塔(5)的入口相连、第一三通阀(8)的C端辅活性炭纤维吸附塔(6)的入口相连；主活性炭纤维吸附塔(5)的出口与第二三通阀(10)的A端相连、辅活性炭纤维吸附塔(6)的出口与第三三通阀(10)的A端相连；第二三通阀(10)的B端、第三三通阀(10)的C端同时与阻火器(7)入口连接，阻火器(7)与外界环境连通；第二三通阀(10)的C端、第三三通阀(10)的B端同时与真空泵(4)入口连接，真空泵(4)与油气集输装置相连。

2.根据权利要求1所述的一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置，其特征在于：所述储油装置产生的原油逸出气通过管道引入气液分离器(1)中下部原料气进气管(18)；气液分离器(1)顶部出口排气管(17)通过管道与硫化氢吸附塔(2)下部挥发气进气管(26)相连；气液分离器(1)底部设置的排液管(20)直接与外界环境连通；硫化氢吸附塔(2)顶部排气管(22)通过管道与鼓风机(3)的入口连接；鼓风机(3)出口通过管道与第一三通阀(8)的A端连接；第一三通阀(8)的B端、C端分别与主活性炭纤维吸附塔(5)、辅活性炭纤维吸附塔(6)的入口相连；主活性炭纤维吸附塔(5)、辅活性炭纤维吸附塔(6)的出口分别与第二三通阀(10)、第三三通阀(10)的A端相连；第二三通阀(10)的B端、第三三通阀(10)的C端与阻火器(7)入口连接，阻火器(7)与外界环境连通；第二三通阀(10)的C端、第三三通阀(10)的B端与真空泵(4)入口连接，真空泵(4)与油气集输装置相连。

3.根据权利要求1所述的一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置，其特征在于：所述钢制气液分离器(1)采用塔式结构，由塔盖(11)和塔体(12)两部分组成，二者的连接方式为普通法兰连接，法兰与筒体为焊接连接；塔盖(11)采用带法兰的上封头形式，在塔盖(11)的最顶部安装有出口排气管(17)；塔体(12)由填料分离段(13)、重力分离段(14)、储液段(15)和裙座(16)四个部分组成，其中前三部分为同一段筒体，储液段(15)和裙座(16)之间为焊接连接；填料分离段(13)中的填料为陶瓷鲍尔环，重力分离段(14)上安装有原料气入口管(18)，储液段(15)安装有废液排放阀(19)，裙座(16)底端焊有带地脚螺栓孔的基础环。

4.根据权利要求1所述的一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置，其特征在于：所述硫化氢吸附塔(2)、主活性炭纤维吸附塔(5)及辅活性炭纤维吸附塔(6)采用相同的结构形式；所述钢制吸附塔，由塔盖(20)和塔体(21)两部分组成，二者的连接方式为普通法兰连接，法兰与筒体的连接为焊接；在塔盖(20)采用带法兰的上封头形式，最顶部安装有排气管(22)；塔体(21)由筒体(25)、封头(27)及裙座(28)组成，连接方式为焊接；筒体(25)内部填装填料，并以床层限制器(23)固定其位置，床层限制器(23)与筒体间由螺栓连接，外部安有卸料口(24)和进气管(25)，连接方式均为焊接。

5.根据权利要求1所述的一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置，其特征在于：逸出气经原料气进气管(18)导入气液分离器(1)，在分离作用下，大部分水分及C4以下的烷烃组分凝结成液态，油气分离器(1)下端排液管(19)排出，收集后集中处理；分离出的挥发气从气液分离器(1)的顶部出口排气管(17)通过挥发气进气管(26)进入硫化氢吸附塔(2)，硫化氢气体被活性炭吸附，剩余主要成分为甲乙丙烷及空气混合物的轻质气体由硫化氢吸附塔(2)上端出口管(22)流出。

6.根据权利要求1所述的一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的方法及油气回收反应器装置，其特征在于：所述的轻质气体在鼓风机(3)加压后通过第一三通阀(8)流入处于吸附工作模式的主活性炭纤维吸附塔(5)或辅活性炭纤维吸附塔(6)，轻质气体在塔内被活性炭纤维吸附，未被吸附的空气通过第二三通阀(10)或第三三通阀(10)和阻火器(6)被排放到大气中。

7.根据权利要求1所述的一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置，其特征在于：主活性炭纤维吸附塔(5)具有吸附、脱附和待机三种工作模式，当所述主活性炭纤维吸附塔(5)为吸附工作模式时，第一三通阀(8)的AB端连通、AC段阻塞，第二三通阀(10)的AB端连通、AC端阻塞，第三三通阀(10)的AB端连通、AC段阻塞，此时轻质气体由鼓风机经过第一三通阀(8)，由主活性炭纤维吸附塔(5)吸附其中甲乙丙烷后，剩余气体由阻火器(7)排入大气；当所述主活性炭纤维吸附塔(5)为脱附工作模式时，第一三通阀(8)的AC端连通、AB段阻塞，第二三通阀(10)的AC端连通、AB端阻塞，第三三通阀(10)的AC端连通、AB段阻塞，真空泵(4)开启，此时甲乙丙烷由主活性炭纤维吸附塔(5)经过第二三通阀(10)由真空泵(4)输送到油气集输装置；当所述主活性炭纤维吸附塔(5)为待机工作模式时，第一三通阀(8)的AC端连通、AB段阻塞，第二三通阀(10)的AC端连通、AB端阻塞，第三三通阀(10)的AC端连通、AB段阻塞，真空泵(4)关闭，此时主活性炭纤维吸附塔(5)无气体进出。

8.根据权利要求1所述的一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置，其特征在于：辅活性炭纤维吸附塔(6)也具有吸附、脱附和待机三种工作模式，当所述辅活性炭纤维吸附塔(6)为吸附工作模式时，第一三通阀(8)的AC端连通、AB段阻塞，第二三通阀(10)的AC端连通、AB端阻塞，第三三通阀(10)的AC端连通、AB段阻塞，此时轻质气体由鼓风机经过第一三通阀(8)，由辅活性炭纤维吸附塔(6)吸附其中甲乙丙烷后，剩余气体由阻火器(7)排入大气；当所述辅活性炭纤维吸附塔(6)为脱附工作模式时，第一三通阀(8)的AB端连通、AC段阻塞，第二三通阀(10)的AB端连通、AC端阻塞，第三三通阀(10)的AB端连通、AC段阻塞，真空泵(4)开启，此时甲乙丙烷由辅活性炭纤维吸附塔(6)经过第二三通阀(10)由真空泵(4)输送到油气集输装置；当所述辅活性炭纤维吸附塔(6)为待机工作模式时，第一三通阀(8)的AB端连通、AC段阻塞，第二三通阀(10)的AB端连通、AC端阻塞，第三三通阀(10)的AB端连通、AC段阻塞，真空泵(4)关闭，此时辅活性炭纤维吸附塔(6)无气体进出。

9.根据权利要求1所述的一种脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置，其特征在于：当主活性炭纤维吸附塔(5)处于吸附工作模式时，辅活性炭纤维吸附塔(6)必须处于脱附或待机模式；而当辅活性炭纤维吸附塔(6)处于吸附工作模式时，主活性炭纤维吸附塔(5)必须处于脱附或待机模式，主活性炭纤维吸附塔(5)和辅活性炭纤维吸附塔(6)交替工作吸附轻质气体。

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