CN104803425B - 一种高含硫油田采出水脱除硫化氢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高含硫油田采出水脱除硫化氢的方法，属于硫化氢脱除领域。所述方法以天然气为气源，采用气提法脱硫，首先确定含硫油田采出水中硫化氢的含量、天然气和含硫油田采出水的体积比；然后调节采出水的pH值为3‑4，使采出水中的硫以硫化氢的形式存在，最后使天然气和采出水在气提塔中逆流接触，通过气液分离作用脱除硫化氢。本发明以油田采出水处理站内的天然气为气源，采用气提法脱除含硫油田采出水中的硫，脱硫率高，与蒸汽作为气源相比，无需建设蒸汽锅炉及管网***，成本低；油田天然气气量充足，能够满足大规模油田采出水脱除硫化氢的需求；另外，脱除的硫化氢输至天然气处理站进行处理后可以综合利用，无废液排放。

Description

一种高含硫油田采出水脱除硫化氢的方法

技术领域

本发明涉及硫化氢脱除领域，特别涉及一种高含硫油田采出水脱除硫化氢的方法。

背景技术

油田采出水是在石油注水开采过程中产生的水，其中含有大量的难以降解的有机污染物和高浓度的离子，达不到回注和直接排放的标准，需要对其进行处理，直至达到排放标准。

含硫油田采出水中含有H2S，而H2S有腐蚀作用，如果直接将含硫油田采出水通入油田采出水处理装置，会造成管线和设备的腐蚀，对安全生产造成隐患。同时H2S的挥发和析出，会严重影响人身安全。因此，对含硫油田采出水进行处理之前需要脱除其中的硫，以保证安全生产。世界各地含硫油田采出水中的含硫量不同，国内油田采出水中硫的含量较低，小于20ppm，一般不进行脱硫处理。

目前，国内炼油厂含硫废水脱H2S以蒸汽为气源，采用单塔低压气提工艺，在pH值7～8、真空度0.09MPa-0.1MPa的条件下，抽提20-30分钟，处理规模较小。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

中东地区含硫油田采出水硫化氢的含量为150-600ppm，采出水中硫化氢的含量高，采用现有的脱硫工艺脱硫率低，无法满足油田采出水的后续的处理要求，给后续处理带来安全生产的隐患；同时，中东地区含硫油田采出水量大，若以蒸汽作为气源，采用气提工艺脱除硫化氢，需要的蒸汽量大，无法满足大规模油田采出水脱除硫化氢的处理；同时需要建设大规模的蒸汽锅炉及管网***，费用及能耗大；而且气提后生成大量的含硫废水，造成环境污染。

发明内容

为了解决现有技术不能满足中东地区含硫油田采出水脱除硫化氢工艺需要的问题，本发明实施例提供了一种含硫油田采出水脱除硫化氢的方法。所述技术方案如下：

一种高含硫油田采出水脱除硫化氢的方法，其特征在于，所述方法以天然气为气源，采用气提法脱硫，具体按照如下方法进行操作：

分析含硫油田采出水中氯离子的含量、含盐量，进而确定所述含硫油田采出水中硫化氢的含量；

根据所述含硫油田采出水中硫化氢的含量确定所述天然气和所述含硫油田采出水的体积比；

调节含硫油田采出水的pH值为3-4，然后将调节好pH值的含硫油田采出水从气提塔的顶部输入并向下流动，将天然气从所述气提塔的底部输入并向上流动，使所述含硫油田采出水在向下流动过程中与向上流动的天然气在所述气提塔的塔板上逆流接触，通过气液分离作用，得到含硫天然气及脱硫油田采出水，所述含硫天然气从所述气提塔的塔顶排出，所述脱硫油田采出水从气体塔的塔底排出。

具体的，所述气提法为单塔加压汽提工艺。

进一步的，所述脱硫油田采出水从气提塔的塔底排出后用碱液将其pH值调节为7-8，并进入下一步处理单元，直至达到回注或排放的标准。

进一步的，所述含硫天然气从所述气提塔的塔顶排出后，进入含硫天然气处理单元进行下一步的处理。

具体的，所述天然气和所述含硫油田采出水的体积比为（3-8）：1。

具体的，所述含硫油田采出水的温度为70℃～90℃。

具体的，所述气提塔的压力为200kpa-350kpa。

具体的，所述含硫油田采出水中硫化氢的含量为150ppm-600ppm。

具体的，所述气提塔塔径为2-3m。

具体的，所述气提塔采用适用于含油污水的立体传质塔盘。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明首先分析含硫油田采出水中氯离子的含量、含盐量，确定盐效应的对水中硫化氢含量的影响，以确定硫化氢在所述含硫油田采出水中的溶解度，进而确定盐效应对水中硫化氢含量的影响，以天然气为气源，采用气提工艺脱除含硫油田采出水中的硫，通过优化脱硫工艺条件，使气提气与高含硫油田采出水在气提塔中充分的接触，不仅脱硫率高，可以达到90%以上，而且，含硫油田采出水中的硫含量越高，脱硫率越高；同时与以蒸汽作为气源相比，无需建设蒸汽锅炉及管网***，节约成本；本发明中以油田采出水处理站内的天然气为气源，不仅气量充足，能够满足中东地区油田采出水量大，进行大规模油田采出水脱除硫化氢工艺的需求，而且气提后得到的的含有硫化氢的天然气还可以输至天然气处理站进行处理后综合利用，无废液排放，有利于环保。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的含硫油田采出水脱除硫化氢工艺流程图。

图中各符号的含义如下：

1气提塔，2塔板，3含硫油田采出水，4天然气，5含硫天然气，6脱硫采出水，7酸液，8碱液。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，本发明实施例提供了一种含硫油田采出水脱除硫化氢的方法，该方法包括：

所述方法以天然气为气源，采用气提法脱硫。具体按照如下步骤进行操作：

首先分析含硫油田采出水3中含盐量和硫化氢的含量，确定所述天然气4和所述含硫油田采出水3的体积比；在其他条件都相同的条件下，采出水中含盐量不同时，硫化氢的溶解度也将不同，因此，在确定天然气4与含硫油田采出水3的体积比之前应首先确定含硫油田采出水3的含盐量，才能正确模拟采出水的硫化氢含量，进而确定天然气4与含硫油田采出水3的体积比，以便提高硫化氢的脱除效率。

目前，各种水中脱除H2S并未考虑到水中离子即盐效应含量对于脱除硫化氢的具体影响。

具体的，所述含硫油田采出水3中硫化氢的含量为150ppm-600ppm。

具体的，所述天然气4和所述含硫油田采出水3的体积比为（3-8）：1，在气提工艺中，是利用气液分离原理将液相中的硫化氢转移到气相中，因此，需要的气相的量比较大，当气液体积比为（3-8）：1时，硫化氢的脱除率最高。

然后，用酸液7调节含硫油田采出水3的pH值为3-4，使含硫油田采出水3中的硫以硫化氢的形式溶解在采出水中；

最后将上述调节好pH值的含硫油田采出水3从气提塔1的顶部进入气提塔1并向下流动，天然气从气提塔1的底部进入气提塔1并向上流动，含硫油田采出水3在向下流动过程中与向上流动的天然气4在气提塔1的塔板2上逆流接触，通过气液分离作用，分别得到含硫天然气5及脱硫油田采出水6，所述含硫天然气5从气提塔1的塔顶排出，进入含硫天然气处理单元脱除硫化氢，脱除的硫化氢可以进行综合利用，有利于环保；脱硫油田采出水6从气体塔1的塔底排出。按照GB26983-2011-T《原油硫化氢、甲基硫醇和乙基硫醇的测定》标准的规定，采用色谱法检测脱硫油田采出水6中硫化氢的含量，当脱硫油田采出水中硫化氢的含量在20ppm以下时，脱硫油田采出水6中的硫化氢不会从水中溢出，也不会对设备和管线造成明显腐蚀，能够满足油田采出水处理工艺需要。因此，用碱液8将脱硫油田采出水6的pH值调整为7-8后，将脱硫油田采出水6进行下一步处理，直至达到回注或排放标准。

气提法相当于减压蒸馏，由于加入的气提气--天然气在气相中的含硫组分分压很低，在总压不变的情况下等效于降低了气相中含硫组分的分压，有利于含硫组分从液相向气相的传质。含硫油田采出水气提脱硫工艺的特点是随着采出水的PH值值降低，含硫组分均以H2S的形式存在，气提气在塔内向上流动过程中与向下流动的采出水在塔板上逆流接触，由于气相内的H2S分压很低，液相内H2S的含量高，在浓度差的作用下液相的H2S进入气相，从而实现含硫油田采出水脱除硫化氢的目的。

本发明提供的实施例直接利用油田采出水处理站内的天然气为气源，采用气提工艺脱除含硫油田采出水中的硫，与蒸汽作为气源相比，无需建设蒸汽锅炉及管网***，节约了投资成本及能源成本，同时油田天然气气量充足，能够满足大规模油田采出水脱除硫化氢的需求；另外，脱除的硫化氢输至天然气处理站进行处理后可以综合利用，无废液排放，有利于环保。与现有技术相比，本发明实施例提供的含硫油田采出水脱除硫化氢的方法具有料想不到的效果。

具体的，所述含硫油田采出水3的温度为60℃～80℃。温度越高硫化氢在水中的溶解度越低，因此可以通过提高含硫油田采出水3温度的方法降低水中硫化氢的含量，但是当温度高于60℃～80℃时，继续升高温度对硫化氢的脱除效果影响不大，因此从升温耗能增加成本的角度考虑，在气提过程中，选择含硫油田采出水的温度为60℃～80℃。

具体的，所述气提塔的压力为200kpa-350kpa。气压越低脱硫效率越高，但降低气压需要消耗大量的能量，因此在兼顾脱硫效率和能耗两个因素时，本发明实施例选择气提压力为200kpa-350kpa。

具体的，所述气提塔1塔径为2-3m。塔径主要依据含硫油田采出水3的处理量确定，同时考虑运输条件的限制，将气提塔的塔径选择为2-3米较合适。

具体的，所述气提塔1采用适用于含油污水的立体传质塔盘。立体传质塔盘具有通量大，分离效率高，抗堵塞等优点，适用于大规模含油污水脱除硫化氢。

实施例1

参见图1，本发明实施例以油气处理站内的天然气为气源，采用气提法脱除含硫油田采出水的硫化氢。

气提工艺流程如下：首先分析温度为65℃的含硫油田采出水3中各项离子的含量和硫化氢的含量，其中盐含量190,000ppm，Cl-含量130,000ppm，硫化氢含量550ppm，含硫油田采出水3中硫含量高，腐蚀性大；向pH值6.5的含硫油田采出水3中加入酸液7，调整其pH值，当含硫油田采出水的pH值为3时，将含硫油田采出水3按照200T/h的流量从气提塔1的顶部注入并使其向下流动。同时，40℃的天然气4以1600Nm3/h的流量从气提塔1的底部注入并向上流动，气提塔1选用双相钢材质，塔径2.0m，塔高12m，塔内安装12块塔板2，气提压力300kpa。含硫油田采出水3在向下流动过程中与向上流动的天然气4在气提塔1的塔板2上逆流接触，通过气液分离作用，分别得到含硫天然气5及脱硫油田采出水10，所述含硫天然气5从气提塔1的塔顶排出，进入含硫天然气处理单元进行下一步的处理，脱除的硫化氢进行综合利用，利于环保；脱硫油田采出水6从气提塔1的塔底排出，按照GB26983-2011-T《原油硫化氢、甲基硫醇和乙基硫醇的测定》标准的规定，采用色谱法检测脱硫油田采出水6中硫化氢的含量为18ppm；最后，用碱液8将脱硫油田采出水6的pH值调整为7后，对脱硫油田采出水6进行下一步处理，直至达到回注或排放标准。

实施例2

参见图1，本发明实施例以油气处理站内的天然气为气源，采用气提法脱除含硫油田采出水的硫化氢。

气提工艺流程如下：首先分析温度为75℃的含硫油田采出水3中各项离子的含量和硫化氢的含量，其中盐含量100,000ppm，Cl-含量60,000ppm，硫化氢含量150ppm，含硫油田采出水3中硫含量较高，腐蚀性较大；向pH值6的含硫油田采出水3中加入酸液7，调整其pH值，当含硫油田采出水的pH值为3.5时，将含硫油田采出水3按照500T/h的流量从气提塔1的顶部注入并使其向下流动。同时，40℃的天然气4以2500Nm3/h的流量从气提塔1的底部注入并向上流动，气提塔1选用双相钢材质，塔径2.4m，塔高16m，塔内安装15块塔板2，气提压力350kpa。含硫油田采出水3在向下流动过程中与向上流动的天然气4在气提塔1的塔板2上逆流接触，通过气液分离作用，分别得到含硫天然气5及脱硫油田采出水10，所述含硫天然气5从气提塔1的塔顶排出，进入含硫天然气处理单元进行下一步的处理，脱除的硫化氢进行综合利用，利于环保；脱硫油田采出水6从气提塔1的塔底排出，按照GB26983-2011-T《原油硫化氢、甲基硫醇和乙基硫醇的测定》标准的规定，采用色谱法检测脱硫油田采出水6中硫化氢的含量为13ppm；最后，用碱液8将脱硫油田采出水6的pH值调整为8后，对脱硫油田采出水6进行下一步处理，直至达到回注或排放标准。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高含硫油田采出水脱除硫化氢的方法，其特征在于，所述含硫油田采出水中硫化氢的含量为150ppm-600ppm；

所述方法以天然气为气源，采用气提法脱硫，具体按照如下方法进行操作：

分析含硫油田采出水中氯离子的含量、含盐量，进而确定所述含硫油田采出水中硫化氢的含量；

根据所述含硫油田采出水中硫化氢的含量确定所述天然气和所述含硫油田采出水的体积比；

调节含硫油田采出水的pH值为3-4，然后将调节好pH值的含硫油田采出水从气提塔的顶部输入并向下流动，将天然气从所述气提塔的底部输入并向上流动，使所述含硫油田采出水在向下流动过程中与向上流动的天然气在所述气提塔的塔板上逆流接触，通过气液分离作用，得到含硫天然气及脱硫油田采出水，所述含硫天然气从所述气提塔的塔顶排出，所述脱硫油田采出水从气体塔的塔底排出；

所述天然气和所述含硫油田采出水的体积比为(3-8)：1；

所述含硫油田采出水的温度为60℃～80℃，所述天然气的温度为40℃，所述天然气的流量为1600Nm³/h或者2500Nm³/h；

所述气提塔的压力为300kPa-350kPa；

所述气提塔塔径为2-3m。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气提法为单塔加压汽提工艺。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱硫油田采出水从气提塔的塔底排出后用碱液将其pH值调节为7-8，并进入下一步处理单元，直至达到回注或排放的标准。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含硫天然气从所述气提塔的塔顶排出后，进入含硫天然气处理单元进行下一步的处理。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气提塔采用适用于含油污水的立体传质塔盘。