CN113088322A - 海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置及方法，包括：加热器，加热器的入口与脱水后原油输送管的出口连接；气提脱硫塔，气提脱硫塔的第一入口与加热器的出口连接，气提脱硫塔的第一出口与压缩机的输入端连接；第一冷却器，第一冷却器的入口与压缩机的输出端以及油田伴生气输送管的出口连接；聚结分离器，聚结分离器的入口与第一冷却器的出口连接；脱硫塔，脱硫塔的第一入口与聚结分离器的出口连接，脱硫塔的第一出口与络合亚铁氧化还原器的入口连接，络合亚铁氧化还原器的出口与脱硫塔的第二入口连接，脱硫塔的第二出口用于输出脱硫天然气。该装置可以实现原油和伴生气联合处理，实现原油和伴生气含硫达标。

Description

海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置及方法
技术领域
本发明涉及一种海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置及方法，属于海上油田装备技术领域。
背景技术
我国部分海上油田开发存在伴生硫化氢问题，给原油和天然气处理、燃料油和燃料气的利用、设备和管线防腐、人员安全等都带来了重大挑战。在传统的无脱硫生产流程中，未经脱硫的原油和天然气进入下游流程，会造成设备和管线的防腐选材等级上升，燃料油和燃料气无法满足发电机或者锅炉用户的气质要求，腐蚀泄漏风险大幅增加。一旦发生腐蚀穿孔，也会危害海上平台操作人员安全。
发明内容
针对上述突出问题，本发明提供一种海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置及方法，该装置可以实现原油和伴生气联合处理，实现原油和伴生气含硫达标。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，包括如下部件：
加热器，所述加热器的入口与脱水后原油输送管的出口连接；
气提脱硫塔，所述气提脱硫塔的第一入口与所述加热器的出口连接，所述气提脱硫塔的第一出口与压缩机的输入端连接，所述气提脱硫塔的第二出口为脱硫原油输出口；
第一冷却器，所述第一冷却器的入口与所述压缩机的输出端以及油田伴生气输送管的出口连接；
聚结分离器，所述聚结分离器的入口与所述第一冷却器的出口连接；
脱硫塔，所述脱硫塔的第一入口与所述聚结分离器的出口连接，所述脱硫塔的第一出口与络合亚铁氧化还原器的入口连接，所述络合亚铁氧化还原器的出口与所述脱硫塔的第二入口连接，所述脱硫塔的第二出口用于输出脱硫天然气，所述脱硫塔的第二出口处还设置有分支出口用于与所述气提脱硫塔的第二入口连接。
所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，优选地，所述脱硫塔包括罐体，所述罐体的上部设置有过滤丝网，所述罐体的中部设置有若干格栅板，所述罐体的下部设置有分布管，所述过滤丝网被配置为过滤掉脱硫后天然气中的液体和硫磺颗粒，所述格栅板被配置为增大天然气与络合铁溶液的接触面积和接触时间，所述分布管被配置为将含硫天然气均匀分布到所述罐体的底部。
所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，优选地，若干所述格栅板包括多层竖直排列的第二格栅板，所述第二格栅板上设置有格栅孔，所述第二格栅板被配置为加快络合铁溶液在若干所述格栅板之间的流动分配。
所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，优选地，若干所述格栅板还包括第一格栅板，设置于所述第二格栅板的上方，所述第一格栅板上亦设置有所述格栅孔，且为水平格栅板，所述第一格栅板被配置为加快络合铁溶液的流动和脱硫后天然气的逸出。
所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，优选地，还包括增压泵过滤器、增压泵和第二冷却器，所述增压泵过滤器的入口与所述气提脱硫塔的第二出口连接，所述增压泵过滤器的出口与所述增压泵的输入端连接，所述增压泵的输出端与所述第二冷却器的入口连接，所述第二冷却器的出口与脱硫原油储罐的入口连接。
所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，优选地，还包括氮气储罐，所述氮气储罐的出口与所述气提脱硫塔的第二入口连接，二者相连接的管线上设置有气提气流量调节阀和备用氮气切换阀。
所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，优选地，络合亚铁氧化还原器还包括络合铁溶液喷头，设置于所述脱硫塔内，且位于所述第一格栅板的上方。
所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，优选地，所述格栅孔的直径为3～5cm。
所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，优选地，相邻所述第二格栅板之间的间距为12～15cm。
基于上述海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，本发明还提供该装置的处理方法，包括如下步骤：
脱水后原油通过所述加热器提升温度后，进入所述气提脱硫塔，所述气提脱硫塔闪蒸出溶解在原油中的硫化氢得到脱硫原油，脱硫原油从所述气提脱硫塔的第二出口排出经过所述增压泵过滤器过滤杂质后，利用所述增压泵提升压力，通过所述第二冷却器控制温度后，输送到下游合格原油输送流程；所述气提脱硫塔从原油中闪蒸出含硫化氢的气体从其第一出口排出，经过所述压缩机增压后，与所述油田伴生气输送管输送的含硫伴生气汇合后经过所述第一冷却器控制温度后进入所述聚结分离器以脱除天然气中的液滴，含硫天然气进入所述脱硫塔与络合铁溶液接触，脱硫后的天然气大部分通过所述脱硫塔的第二出口排出至下游合格气输送流程，小部分不含硫天然气被用作气提气循环再次进入所述气提脱硫塔。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明装置可以实现原油和伴生气联合处理，实现原油和伴生气含硫达标。
2、本发明装置为全密闭流程，原油中脱除的高浓度硫化氢进入天然气脱硫处理，无硫化氢气体火炬放空。
3、本发明中气提气循环利用，脱硫处理合格后的天然气用于原油气体脱硫塔的气体气，经回收利用脱除硫化氢后可再次循环利用。
4、本发明利用氮气进行气体气源备用，在装置启动或者脱硫伴生气不足时，可利用氮气补充气体气量。
5、本发明中的天然气脱硫塔利用络合铁溶液氧化还原特性，硫化氢被氧化生成单质硫后脱除外运，硫化氢的毒性和腐蚀性被完全消除。因此，本发明可以广泛应用于海上油田原油和伴生气脱硫处理技术领域中。
6、本发明通过在脱硫塔内设置格栅板，使得天然气气泡与格栅板之间能够发生碰撞而破碎，进一步增加了天然气与络合铁溶液的接触面积和接触时间；另外通过多层垂直排列的格栅板与水平格栅板之间的配合作用，有效抑制脱硫塔内液位的大幅倾斜和波动；通过在脱硫塔内设置过滤丝网，可以滤掉脱硫后天然气中的液体和硫磺颗粒，避免脱硫天然气输送管道的堵塞；通过在脱硫塔的底部设置天然气分布管，使天然气气泡均匀分布在罐体底部，增大了与溶液的接触面积。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置的结构示意图；
图2为本发明该实施例提供的天然气脱硫塔的结构示意图；
图3为本发明该实施例提供的天然气脱硫塔中水平格栅板的俯视图；
图4为本发明该实施例提供的天然气脱硫塔中竖直格栅板的俯视图；
图中各标记如下：
1-加热器；2-气提脱硫塔；3-压缩机；4-第一冷却器；5-聚结分离器；6-脱硫塔，601-罐体，602-过滤丝网，603-第一冲洗喷头，604-第二冲洗喷头，605-第一格栅板，606-第二格栅板，607-分布管；7-增压泵过滤器；8-增压泵；9-第二冷却器；10-液位调节阀；11-气提气流量调节阀；12-备用氮气切换阀；13-脱水后原油输送管；14-油田伴生气输送管；15-氮气储罐；16-络合亚铁氧化还原器，1601-络合铁溶液喷头；17-脱硫天然气储罐；18-脱硫原油储罐。
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，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
如图1所示，本发明提供一种海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，包括如下部件：
加热器1，加热器1的入口与脱水后原油输送管13的出口连接；气提脱硫塔2，气提脱硫塔2的第一入口与加热器1的出口连接，气提脱硫塔2的第一出口与压缩机3的输入端连接，气提脱硫塔2的第二出口为脱硫原油输出口；第一冷却器4，第一冷却器4的入口与压缩机3的输出端以及油田伴生气输送管14的出口连接；聚结分离器5，聚结分离器5的入口与第一冷却器4的出口连接；脱硫塔6，脱硫塔6的第一入口与聚结分离器5的出口连接，脱硫塔6的第一出口与络合亚铁氧化还原器16的入口连接，络合亚铁氧化还原器16的出口与脱硫塔6的第二入口连接，脱硫塔6的第二出口用于输出脱硫天然气，脱硫塔6的第二出口处还设置有分支出口用于与气提脱硫塔2的第二入口连接。本发明装置可以实现原油和伴生气联合处理，实现原油和伴生气含硫达标。
在本实施方案中，气提脱硫塔2的操作压力30kPaG，操作温度120～150℃，脱硫后原油中硫化氢的含量达到≤2ppm。
在本实施方案中，脱硫塔6的操作压力400～600kPaG，操作温度40～50℃，脱硫后天然气中硫化氢的含量达到≤20ppm。
在本发明一个优选的实施方案中，脱硫塔6包括罐体601，罐体601的上部设置有过滤丝网602，罐体601的中部设置有若干格栅板，罐体601的下部设置有分布管607，过滤丝网602被配置为过滤掉脱硫后天然气中的液体和硫磺颗粒，格栅板被配置为增大天然气与络合铁溶液的接触面积和接触时间，分布管607被配置为将含硫天然气均匀分布到罐体601的底部。
在本发明一个优选的实施方案中，若干格栅板包括多层竖直排列的第二格栅板606，第二格栅板606上设置有格栅孔，第二格栅板606被配置为加快络合铁溶液在若干格栅板之间的流动分配。
在本发明一个优选的实施方案中，若干格栅板还包括第一格栅板605，设置于第二格栅板606的上方，第一格栅板605上亦设置有格栅孔，且为水平格栅板，第一格栅板605被配置为加快络合铁溶液的流动和脱硫后天然气的逸出。
在本发明一个优选的实施方案中，还包括增压泵过滤器7、增压泵8和第二冷却器9，增压泵过滤器7的入口与气提脱硫塔2的第二出口连接，增压泵过滤器7的出口与增压泵8的输入端连接，增压泵8的输出端与第二冷却器9的入口连接，第二冷却器9的出口与脱硫原油储罐18的入口连接。
在本发明一个优选的实施方案中，还包括氮气储罐15，氮气储罐15的出口与气提脱硫塔2的第二入口连接，二者相连接的管线上设置有气提气流量调节阀11和备用氮气切换阀12。
在本发明一个优选的实施方案中，络合亚铁氧化还原器16还包括络合铁溶液喷头1601，设置于脱硫塔6内，且位于第一格栅板605的上方。
在本发明一个优选的实施方案中，格栅孔的直径为3～5cm。
在本发明一个优选的实施方案中，相邻第二格栅板606之间的间距为12～15cm。
基于上述海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，本发明还提供该装置的处理方法，包括如下步骤：
脱水后原油通过加热器1提升温度后，进入气提脱硫塔2，气提脱硫塔2利用高温、低压和气提作用，闪蒸出溶解在原油中的硫化氢得到脱硫原油，脱硫原油从气提脱硫塔2的第二出口排出经过增压泵过滤器7过滤杂质后，利用增压泵8提升压力，通过第二冷却器9控制温度后，输送到下游合格原油输送流程(气提脱硫塔2的液位通过第二冷却器9出口管线上的液位调节阀10进行控制)；气提脱硫塔2从原油中闪蒸出含硫化氢的气体从其第一出口排出，经过压缩机3(具体为低压气回收压缩机)增压后，与油田伴生气输送管14输送的含硫伴生气汇合后经过第一冷却器4控制温度后进入聚结分离器5以脱除天然气中的液滴，含硫天然气进入脱硫塔6与络合铁溶液接触，脱硫后天然气的硫化氢含量达到≤20ppm；脱硫后的天然气大部分通过脱硫塔6的第二出口排出至下游合格气输送流程，小部分不含硫天然气被用作气提气循环再次进入气提脱硫塔2。在装置启动初期或者脱硫伴生气量不足时，需要启动氮气气源补充气提气量。气提气流量通过流量调节阀进行控制。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，其特征在于，包括如下部件：
加热器(1)，所述加热器(1)的入口与脱水后原油输送管(13)的出口连接；
气提脱硫塔(2)，所述气提脱硫塔(2)的第一入口与所述加热器(1)的出口连接，所述气提脱硫塔(2)的第一出口与压缩机(3)的输入端连接，所述气提脱硫塔(2)的第二出口为脱硫原油输出口；
第一冷却器(4)，所述第一冷却器(4)的入口与所述压缩机(3)的输出端以及油田伴生气输送管(14)的出口连接；
聚结分离器(5)，所述聚结分离器(5)的入口与所述第一冷却器(4)的出口连接；
脱硫塔(6)，所述脱硫塔(6)的第一入口与所述聚结分离器(5)的出口连接，所述脱硫塔(6)的第一出口与络合亚铁氧化还原器(16)的入口连接，所述络合亚铁氧化还原器(16)的出口与所述脱硫塔(6)的第二入口连接，所述脱硫塔(6)的第二出口用于输出脱硫天然气，所述脱硫塔(6)的第二出口处还设置有分支出口用于与所述气提脱硫塔(2)的第二入口连接。
2.根据权利要求1所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，其特征在于，所述脱硫塔(6)包括罐体(601)，所述罐体(601)的上部设置有过滤丝网(602)，所述罐体(601)的中部设置有若干格栅板，所述罐体(601)的下部设置有分布管(607)，所述过滤丝网(602)被配置为过滤掉脱硫后天然气中的液体和硫磺颗粒，所述格栅板被配置为增大天然气与络合铁溶液的接触面积和接触时间，所述分布管(607)被配置为将含硫天然气均匀分布到所述罐体(601)的底部。
3.根据权利要求2所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，其特征在于，若干所述格栅板包括多层竖直排列的第二格栅板(606)，所述第二格栅板(606)上设置有格栅孔，所述第二格栅板(606)被配置为加快络合铁溶液在若干所述格栅板之间的流动分配。
4.根据权利要求3所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，其特征在于，若干所述格栅板还包括第一格栅板(605)，设置于所述第二格栅板(606)的上方，所述第一格栅板(605)上亦设置有所述格栅孔，且为水平格栅板，所述第一格栅板(605)被配置为加快络合铁溶液的流动和脱硫后天然气的逸出。
5.根据权利要求1所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，其特征在于，还包括增压泵过滤器(7)、增压泵(8)和第二冷却器(9)，所述增压泵过滤器(7)的入口与所述气提脱硫塔(2)的第二出口连接，所述增压泵过滤器(7)的出口与所述增压泵(8)的输入端连接，所述增压泵(8)的输出端与所述第二冷却器(9)的入口连接，所述第二冷却器(9)的出口与脱硫原油储罐(18)的入口连接。
6.根据权利要求1所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，其特征在于，还包括氮气储罐(15)，所述氮气储罐(15)的出口与所述气提脱硫塔(2)的第二入口连接，二者相连接的管线上设置有气提气流量调节阀(11)和备用氮气切换阀(12)。
7.根据权利要求4所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，其特征在于，络合亚铁氧化还原器(16)还包括络合铁溶液喷头(1601)，设置于所述脱硫塔(6)内，且位于所述第一格栅板(605)的上方。
8.根据权利要求3或4所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，其特征在于，所述格栅孔的直径为3～5cm。
9.根据权利要求3所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置，其特征在于，相邻所述第二格栅板(606)之间的间距为12～15cm。
10.根据权利要求5所述的海上油田原油和伴生气联合脱硫处理装置的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
脱水后原油通过所述加热器(1)提升温度后，进入所述气提脱硫塔(2)，所述气提脱硫塔(2)闪蒸出溶解在原油中的硫化氢得到脱硫原油，脱硫原油从所述气提脱硫塔(2)的第二出口排出经过所述增压泵过滤器(7)过滤杂质后，利用所述增压泵(8)提升压力，通过所述第二冷却器(9)控制温度后，输送到下游合格原油输送流程；所述气提脱硫塔(2)从原油中闪蒸出含硫化氢的气体从其第一出口排出，经过所述压缩机(3)增压后，与所述油田伴生气输送管(14)输送的含硫伴生气汇合后经过所述第一冷却器(4)控制温度后进入所述聚结分离器(5)以脱除天然气中的液滴，含硫天然气进入所述脱硫塔(6)与络合铁溶液接触，脱硫后的天然气大部分通过所述脱硫塔(6)的第二出口排出至下游合格气输送流程，小部分不含硫天然气被用作气提气循环再次进入所述气提脱硫塔(2)。
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