Способ улавливания сероводородсодержащих паров из резервуаров

 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к способам улавливания сероводородсодержащего газа, и может быть использовано при улавливании резервуарного газа в условиях колеблящегося режима его заполнения жидкостью (водонефтяной эмульсией). Способ заключается в том, что отбираемые пары перед обработкой в абсорбенте разделяют на два потока, один из которых подают на обработку под давлением газового пространства резервуара, а другой в количестве не менее 0,10 объема от общего потока под давлением, превышающим на 0,002 0,01 МПа давление парового пространства резервуара, причем место ввода в абсорбент второго потока ниже места ввода первого, при этом концентрацию выделяющейся в результате реакции коллоидной серы поддерживают 0,1 4,0 г/л. 1 ил. 2 табл.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к способам улавливания сероводородсодержащего газа, и может быть использовано при улавливании резервуарного газа в условиях колеблющегося режима его заполнения жидкостью (водонефтяной эмульсией).

Известен способ очистки газа от сероводорода, включающий отбор сероводородсодержащего газа из сепаратора, подачу его в абсорбер под слой абсорбента и очистку от сероводорода [1] Данный способ обеспечивает высокую скорость окисления сероводорода и селективность по отношению к нему.

Недостатком способа является то, что при очистке газа низкого давления, например, резервуарного (избыточное давление 0,002 МПа), эффективность очистки снижается, так как взаимодействие уловленных паров с абсорбентом происходит на малой поверхности фаз или вообще не происходит, когда давление недостаточно для продавливания абсорбента, и неочищенные пары сбрасываются через дыхательный клапан резервуара в атмосферу, что приводит к ее загрязнению.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ улавливания сероводородсодержащих паров из резервуаров, включающий отбор и обработку их окислительно-восстановительным абсорбентом сероводорода, например, на основе комплекса железа с этилендиаминтетрауксусной кислотой [2] Способ позволяет очищать от сероводорода газ из резервуаров с низким давлением при наполнении резервуаров жидкостью.

Промышленные испытания этого способа показали, что при транзитном режиме работы резервуаров, т.е. когда жидкость, поступающая в резервуар, разгазируется и полностью выводится из него, выбросы газа составляют 2,5-7,0 м³/ч, а в режиме наполнения, когда откачка жидкости не производится, выбросы составляют 150-220 м³/ч. Колебания расхода ( выбросов) газа при транзитном режиме достигают 50-100% за счет газовых пробок, поступающих вместе с жидкостью в резервуар, а при режиме наполнения порядка 10% за счет неравномерности поступления и обводненности продукции скважин. В связи с тем, что режим работы резервуаров носит резко изменчивый характер, а разброс значений расходов газа при разных режимах значителен, в данном способе предусматривается лишь очистка максимального количества газа (150-220 м³/ч) при режиме наполнения. При этом газ (пары жидкости), выделяющийся из резервуара при транзитном режиме и в результате неравномерного поступления жидкости, а также газовые пробки не проходят очистку и сбрасываются в атмосферу.

Цель способа повышение качества очистки резервуарного сероводородсодержащего газа в условиях колеблющегося режима его заполнения и защита окружающей среды от загазованности.

Цель достигается предлагаемым способом улавливания сероводородсодержащих паров из резервуаров, включающим отбор и обработку их окислительно-восстановительным абсорбентом.

Новым является то, что отбираемые пары перед обработкой в абсорбенте разделяют на два потока, один из которых подают на обработку под давлением газового пространства резервуара, а другой в количестве не менее 0,10 об. от общего потока, под давлением, превышающим на 0,002-0,01 МПа давление парового пространства резервуара, причем место ввода в абсорбент второго потока ниже места ввода первого, при этом концентрацию выделяющейся в результате реакции коллоидной серы поддерживают 0,1-4,0 г/л.

На чертеже показана схема осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Сероводородсодержащие пары из резервуара 1 разделяют на два потока 2 и 3. Один поток 2 сероводородсодержащих паров под собственным давлением газового пространства резервуара подается под слой абсорбента 4 (на глубину, определяемую давлением газового пространства). Второй поток 3 в количестве не менее 0,10 об. от общего сжимают компремирующим агрегатом 5, например эжектором, до давления, на 0,002-0,01 МПа превышающего давление в газовом пространстве, и подают под слой абсорбента ниже места ввода первого потока 2. Сжатие второго потока 3 до давления, превышающего на 0,002-0,01 МПа давление в газовом пространстве резервуара (т.е. до абсолютного давления 1,002-1,012 МПа), позволяет вводить пары под слой абсорбента ниже места ввода другого потока на глубину 200-1200 мм, что обеспечивает степень очистки вводимых паров, равную 100% перемешивание абсорбента, получение пены из отрегенерированного абсорбента в месте ввода другого потока. В абсорбенте происходит окисление сероводорода, содержащегося в парах второго потока 3, до элементарной серы, очистка паров и регенерация абсорбента кислородом, содержащимся в парах.

Образующаяся в результате реакции коллоидная сера, концентрацию которой поддерживают равной 0,1-4,0 г/л, придает абсорбенту пенообразующие свойства. Поэтому в процессе барботажа жидкости резервуарным газом на поверхности абсорбента в месте ввода первого потока 2 образуется слой пены 6.

Первый поток сероводородсодержащих паров 3, проходя слой пены 6 (или жидкости 4 и пены 6), создаваемой вторым потоком 3, очищается от сероводорода и совместно со вторым потоком направляется в атмосферу. Одновременно с процессом очистки происходит регенерация отработанного абсорбента кислородом, содержащимся в парах. Таким образом, производится очистка всех паров, выделяющихся из жидкости в резервуаре при любых режимах его работы.

Результаты исследования предлагаемого способа приведены в табл. 1.

Данные, приведенные в табл. 1, получены в наиболее неблагоприятных условиях эксплуатации резервуаров, т.е. когда избыточное давление в газовом пространстве резервуара близко к 0 и пары первого потока вводятся не под слой абсорбента, а в газовую фазу на границе фаз жидкость-газ.

В этом случае количество газа (второй поток), подаваемое на сжатие, должно быть не менее 0,1 об. от общего потока, исходя из необходимости обеспечения очистки паров только в пенном слое (создаваемом вторым потоком). Степень очистки паров резко возрастает до 95-100% при расходах газа, подаваемого на сжатие, в интервале 0,1-2,5 об. от общего расхода газа, что обеспечивает непревышение предельно допустимых концентраций в атмосфере рабочей зоны и населенных мест. При расходе меньше 0,1 об. уменьшается количество пены и соответственно продуктов ее разрушения (капель и брызг абсорбента), обеспечивающих очистку паров; дальнейшее увеличение количества паров, сжимаемых и подаваемых под слой абсорбента сверх 2,5 об. не приводит к существенному росту степени очистки и требует дополнительных энергетических и других затрат.

Из табл. 1 также видно, что для обеспечения высокой степени очистки паров 95-98% за счет пенного слоя при минимальном количестве газа, подаваемого на сжатие (0,1%), концентрация коллоидной серы в абсорбенте должна поддерживаться в пределах 0,1-4,0 г/л. При концентрации серы ниже 0,1 г/л ухудшаются пенообразующие свойства абсорбента, что отрицательно сказывается на качестве очистки (при концентрации 0,01 г/л степень очистки равна 40% против 95% при концентрации 0,1 г/л). При концентрации серы свыше 4,0 г/л степень очистки практически не повышается, что обусловлено уменьшением площади контакта очищаемых паров и абсорбента.

П р и м е р. В резервуар по трубопроводу 7 поступает пластовая вода, отделенная от сероводородсодержащей нефти. Пары воды в газовом пространстве резервуара содержат 10,0 об. углеводородов и 18,0 г/м³ сероводорода, остальное воздух. Объемный расход выходящих из резервуаров паров при транзитном режиме работы резервуара равен 2,5 м³/ч, максимальный при режиме наполнения 150,0 м³/ч. Производительность откачивающего (компремирующего) агрегата задана 0,15 об. от максимального потока и равна 2,25 м³/ч. Часть паров из резервуара в количестве 2,25 м³/ч, поступающих по трубопроводу 3 на компремирующий агрегат 5, сжимают до давления 0,104 МПа и подают под слой абсорбента глубиной 400 мм следующего состава, мас. этилендиаминтетрауксусная кислота 8,0; сульфат железа 1,8; тринатрийфосфат 4,0; вода остальное. Концентрацию коллоидной серы в растворе поддерживают равной 2,0 г/л путем отвода избытков серы из жидкости 4 по трубопроводу 9. Оставшуюся часть паров (0,25 м³/ч при транзитном режиме и 147,75 м³/ч при режиме наполнения) отдельным потоком под собственным давлением 0,101 МПа по трубопроводу 2 подают под слой абсорбента и пены. После очистки газ сбрасывали по трубопроводу 8 в атмосферу; одновременно замеряли концентрацию сероводорода (степень очистки) методом с использованием уксусного кадмия.

Результаты, полученные при испытании известного и предложенного способов, приведены в табл. 2.

Из табл. 2 следует, что предлагаемый способ позволяет исключить выбросы неочищенных паров сероводородсодержащей воды в атмосферу как при режиме наполнения (0 против 90 г/ч), так и при транзитном режиме (0 против 45,0 г/ч) работы резервуара, т. е. в конечном счете повысить качество очистки всего выделяющегося в резервуаре газа. При этом исключаются также выбросы, обусловленные колебаниями расхода газа вследствие попадания газовых пробок, неравномерности поступления жидкости в резервуар и т.п. что обеспечивает сокращение загрязнения атмосферы.

Кроме того, предлагаемый способ требует для своего осуществления меньшую производительность оборудования для компремирования.

Технико-экономическая эффективность предложенного способа улавливания сероводородсодержащих паров из резервуаров складывается за счет отсутствия выбросов сероводорода в окружающую среду независимо от режима и неравномерностей работы резервуаров.

Формула изобретения

СПОСОБ УЛАВЛИВАНИЯ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ ПАРОВ ИЗ РЕЗЕРВУАРОВ, включающий отбор и обработку их окислительно-восстановиельным абсорбентом, отличающийся тем, что отбираемые пары перед обработкой в абсорбенте разделяют на два потока, один из которых подают на обработку под давлением газового пространства резервуара, а другой в количестве не менее 0,1 об. от общего потока под давлением, превышающим на 0,002 0,01 МПа давление газового пространства резервуара, причем место ввода в абсорбент второго потока ниже места первого, при этом концентрацию выделяющейся в результате реакции коллоидной серы поддерживают в пределах 0,1 4,0 г/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3