Установка нейтрализации сероводородсодержащих выбросов из резервуара

 

Использование: в нефтяной и газовой промышленности, в частности для улавливания и очистки сероводородсодержащего газа, и при нейтрализации сероводорода в выбросах резервуарного газа в условиях колеблющегося режима заполнения резервуара жидкостью (водонефтяной эмульсией). Сущность изобретения: установка содержит подводящий трубопровод жидкости 1, дополнительный сепаратор 2, резервуар 3 с дыхательным клапаном 4, отводящий трубопровод жидкости 5, сепаратор-абсорбер 6, каплеотбойное устройство 7, патрубок сообщения верхней части сепаратора-абсорбера с атмосферой 8, диспергатор 9, газопровод 10, соединяющий диспергатор 9 с верхней частью дополнительного сепаратора 2 и с вакуумным дыхательным клапаном 11, газопровод 12, соединяющий верхнюю часть сепаратора-абсорбера 6 с газовым пространством резервуара 3. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к установкам улавливания и очистки сероводородсодержащего газа, и может быть использовано при нейтрализации сероводорода в выбросах резервуарного газа в условиях колеблющегося режима заполнения резервуара жидкостью (водонефтяной эмульсией).

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является установка нейтрализации сероводородсодержащих выбросов из резервуара, включающая резервуар, сепаратор-абсорбер, насосно-эжекторную установку, подводящие и отводящие трубопроводы жидкости и газа.

Установка позволяет очищать от сероводорода газ из резервуаров с меньшими затратами за счет исключения блока регенерации абсорбента и совмещения процессов абсорбции сероводорода окислительно-восстановительным абсорбентом и регенерации абсорбента кислородом воздуха, содержащимся в резервуарном газе, в эжекторе и сепараторе-абсорбере.

Однако недостатками известной установки остаются значительные энергетические затраты, обусловленные низким коэффициентом полезного действия эжектора и затраты на поддержание насосно-эжекторной установки в рабочем состоянии, в также низкая надежность очистки при колебаниях расхода поступающей жидкости и газа, смене режимов работы резервуара, для повышения которой требуются дополнительные затраты на увеличение производительности насосно-эжекторной установки и на средства автоматизации и регулирования.

Целью предлагаемого изобретения является сокращение материальных затрат за счет безнасосной работы и повышения надежности очистки выбросов в условиях колеблющегося режима работы резервуара.

Цель достигается описываемой установкой нейтрализации сероводородсодержащих выбросов из резервуара, содержащей резервуар, сепаратор-абсорбер, подводящие и отводящие трубопроводы жидкости и газа.

Новым является то, что установка нейтрализации сероводородсодержащих выбросов из резервуара снабжена дополнительным сепаратором, установленным на подводящем трубопроводе жидкости и соединенным газопроводом с вакуумным клапаном и диспергатором, размещенным в нижней части сепаратора-абсорбера, при этом верхняя часть сепаратора-абсорбера соединена газопроводом с газовым пространством резервуара.

Из доступных источников патентной и научно-технической литературы неизвестна заявленная совокупность отличительных признаков. Следовательно предлагаемый объект отвечает критерию "Существенные отличия".

На чертеже изображена принципиальная технологическая схема установки нейтрализации сероводородсодержащих выбросов из резервуаров.

Установка содержит подводящий трубопровод жидкости 1, дополнительный сепаратор 2, резервуар 3 с дыхательным клапаном 4, отводящий трубопровод жидкости 5, сепаратор-абсорбер 6, каплеотбойное устройство 7, патрубок сообщения верхней части сепаратора-абсорбера с атмосферой 8, диспергатор 9, газопровод 10, соединяющий диспергатор 9 с верхней частью дополнительного сепаратора 2 и с вакуумным дыхательным клапаном 11, газопровод 12, соединяющий верхнюю часть сепаратора-абсорбера 6 с газовым пространством резервуара 3.

Установка работает следующим образом.

Сероводородсодержащая жидкость (вода) по трубопроводу 1 поступает последовательно в гидравлически связанные в нижней части дополнительный сепаратор 2 и резервуар 3, где происходит выделение из жидкости свободного и растворенного газа, содержащего сероводород. По мере накопления газа или повышения уровня жидкости (когда откачка жидкости из резервуара через отводящий трубопровод 5 не ведется) повышается давление в дополнительном сепараторе и газовоздушная смесь поступает по газопроводу 10 в диспергатор 11 (патрубки с ситчатыми наконечниками, размещенные в полых цилиндрах) и барботирует через абсорбент с пенообразователем, заполняющий сепаратор-абсорбер 6, где очищается от сероводорода. При этом на поверхности абсорбента в газовом пространстве сепаратора-абсорбера 6 образуется пена. Газ из газового пространства резервуара 3 по газопроводу 12 поступает в верхнюю часть сепаратора-абсорбера 6, захватывает пену и разрушает ее. Пленка абсорбента, образующие ячейки пены и продукты ее разрушения (капли и брызги) эффективно очищают газ от сероводорода, так как одновременно с очисткой газа происходит их быстрая (из-за малых размеров) регенерация кислородом воздуха, содержащимся в резервуарном газе. Жидкость отбивается на каплеотбойном устройстве 7, задерживается на нем и стекает вниз, что также способствует очистке газовых выбросов. Очищенный газ выводится в атмосферу через патрубок 8. Образующаяся в результате реакции сера накапливается в нижней части сепаратора-абсорбера и периодически из него выводится.

При откачке жидкости из резервуара снижается уровень в дополнительном сепараторе 2 и резервуаре 3, давление в них падает и через вакуумный дыхательный клапан 11 и дыхательный клапан 4 соответственно в их газовые пространства поступает атмосферный воздух. После прекращения откачки жидкости работа установки продолжается в ранее описанной последовательности.

В резервуар поступала пластовая вода, отделенная от сероводородсодержащей нефти, с расходом 3600 м³/сут. Пары воды в газовом пространстве резервуара содержали 10,0 об.% углеводородов, 18,0 г/м³ сероводорода, воздух и влага остальное. В качестве абсорбента использовался раствор: этилендиаминтетрауксусная кислота 8,0 мас.%, сульфат железа 1,8 мас.% тринатрийфосфат 4,0 мас. % , сульфонол (пенообразователь) 0,5%, вода остальное. Резервуар работал в трех режимах: транзитном, наполнения и режиме наполнения с колебаниями расхода газа, вызванными колебаниями расхода пластовой воды. Объемный расход паров при транзитном режиме работы резервуара равен 2,5 м³/ч, при режиме наполнения - 150,0 м³/ч, при режиме наполнения с увеличенным расходом газа - 165 м³/ч. При транзитном режиме практически весь газ (2,0-2,25 м³/ч) поступал в сепаратор-абсорбер объемом 1,5 м куб через диспергатор из дополнительного сепаратора диаметром 1000 мм под давлением 600 мм вод.ст., что обеспечивало перемешивание абсорбента, очистку газа от сероводорода, регенерацию абсорбента и создание пенного слоя; часть газа (0,25-0,5 м³/ч) под давлением газового пространства 50 мм вод.ст. поступала из резервуара в верхнюю часть сепаратора-абсорбера и проходила очистку в пенном слое. При режиме наполнения из дополнительного сепаратора поступал газ в количестве 3,5 м³/ч, а из резервуара на очистку в пенном слое 150 м³/ч при тех же давлениях. При работе резервуара в режиме наполнения с колебаниями расхода газа (вызванными колебаниями расхода пластовой воды) в диспергатор поступало 3,6 м³/ч газа, а на очистку в пенном слое - 165 м³/ч.

После очистки газ сбрасывали в атмосферу: одновременно замеряли концентрацию сероводорода (степень очистки) методом с использованием уксуснокислого кадмия.

Результаты, полученные при испытании известной и предлагаемой установок, приведены в таблице.

Из таблицы следует, что при практически одинаковом качестве очистки (0-следы) выбросов от сероводорода предлагаемой установкой и известной при транзитном режиме и режиме наполнения энергетические затраты на откачку газа эжектором в предлагаемой установке отсутствуют (0 против 0,6 кВт˙ ч/м³). Предлагаемая установка имеет более высокую надежность очистки при колебаниях объемов газовых выбросов (концентрация сероводорода в выбросах 0-следы против 1,8 г/м³), так как на очистку в пенный слой поступает весь газ из резервуара 165 м³ куб, в отличие от известной установки, в которой количества газа, поступающее на очистку ограничивается производительностью эжектора 150 м³/ч, а оставшиеся 15 м³/ч выбрасываются через дыхательный клапан в атмосферу. Материальные затраты на предлагаемую установку меньше, чем на известную, в основном за счет исключения эксплуатационных затрат на обслуживание насосно-эжекторной установки и отсутствия средств автоматики и регулирования.

Технико-экономическая эффективность предлагаемой установки нейтрализации сероводородсодержащих выбросов из резервуаров складывается за счет сокращения материальных (приведенных) затрат в 5,4 раз.

Формула изобретения

УСТАНОВКА НЕЙТРАЛИЗАЦИИ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ ВЫБРОСОВ ИЗ РЕЗЕРВУАРА, включающая резервуар, сепаратор-абсорбер, подводящие и отводящие трубопроводы жидкости и газопроводы, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительным сепаратором, установленным на подводящем к резервуару трубопроводе жидкости и соединенным газопроводом с вакуумным клапаном и диспергатором, размещенным в нижней части сепаратора-абсорбера, при этом верхняя часть сепаратора-абсорбера соединена газопроводом с газовым пространством резервуара.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3