專利名稱：一種石油伴生氣綜合利用系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種石油伴生氣綜合利用系統，尤其是一種適用于海上平臺的石油伴
生氣綜合利用系統。
背景技術：
石油伴生氣是采油過程中伴隨著從油井中選出的氣體，其主要成分為甲烷、還有 少量的乙烷、丙烷、硫化氫、二氧化碳、硫醇、氮氣、水分等，是具有較高熱值的燃料氣體。目 前大多數石油伴生氣采取放空火炬的方式直接排向大氣。不僅是資源的巨大浪費，也在一 定程度上造成了大氣污染。此外，伴生氣的溫室效應是相同體積二氧化碳的幾十倍，將其直 接排放大氣也是造成全球溫室效應的巨大隱患。 伴生氣中的雜質硫化氫是一種有害氣體，它的存在一方面會引起設備和管路的腐 蝕，另一方面則會嚴重地威脅人員安全，若直接燃燒，還會產生二氧化硫等氣體，造成酸雨 污染。石油伴生氣一般經過脫硫、脫水和脫鹽等處理后，用于制取液化氣，或作為燃機等的 燃料。 常見的脫除石油伴生氣中硫化氫的方法有很多種，分為干法和濕法兩大類。濕法 脫硫一般用于高含硫氣體粗脫，普遍存在著動力消耗大、設備體積龐大、運行費用高、控制 條件苛刻等缺點。干法脫硫它適用于低含硫氣體(含硫量約為46ppm 168卯m)處理，具 有工藝簡單、操作方便、脫硫精度高等優點，但大部分干法脫硫需要更換脫硫劑，不能連續 操作，有些脫硫劑不能再生，還會造成環境污染。 此外，常見的天然氣脫硫方法會生成硫磺等副產物，硫磺是一種較好的礦物質，然 而遠離陸地和用戶的海上平臺一般無硫磺需求，如何處置這些脫硫副產物也成為較大難 題，若處置不當，可能成為新的廢棄物堆放在平臺上，造成二次污染。 海上平臺的石油伴生氣一般因當地無用戶和遠離管輸系統等原因而長期未得到 開發利用，目前大部分都通過天然氣放空火炬燒掉，不僅極大地浪費了資源，而且嚴重污染 了油田地區的大氣。如何經濟、合理地開發利用這部分天然氣資源，減少油田地區大氣污 染，已成為我國天然氣工業亟待解決的課題。由于平臺空間有限，遠離用戶等特點，工藝流 程長、設備復雜、投資和操作費用高的常規天然氣凈化技術已不適用于海上平臺的石油伴 生氣綜合利用，必須選擇投資低、設備簡單、處理氣量小、操作方便、大修期長等的處理技術 才行。 此外，發電設備和供熱設備是海上平臺上最主要的耗能設備。在原油開采、輸送、 脫鹽、安全處理等過程中，電力和蒸汽的消耗都很大。若能將石油伴生氣充分回收利用，用 于發電或供熱，不僅能降低整個油田的開發投資和運行成本，又能減少硫化物的污染，在全 球環保要求日益嚴格的今天，具有很大的現實意義。 本發明針對當前石油伴生氣合理利用方面的缺陷及上述亟待解決的技術問題，提 出了一種全新的石油伴生氣綜合處理方法，針對含硫量較高的石油伴生氣，采用燃氣鍋爐 和海水脫硫系統相結合的方法，目的是充分燃燒伴生氣用于海上平臺的供熱，同時脫除氣體中硫化物，減少環境污染，實現伴生氣的綜合利用。
發明內容
為了實現上述目的，本發明提供一種石油伴生氣綜合利用系統，特別是一種適合 于海上平臺的石油伴生氣綜合利用系統。該系統設置有原油處理裝置、壓縮機、穩壓罐、燃 氣鍋爐、海水脫硫系統、引風機等。該原油處理裝置包括將石油伴生氣從開采出的原油中分 離出來的油氣分離器和用于加熱分離出的油以便對原油進行脫水的加熱器。壓縮機和穩 壓罐將原油處理裝置中匯集的石油伴生氣進行升壓及穩壓，以保證燃氣鍋爐燃燒時穩定的 伴生氣來源。經燃氣鍋爐燃燒后產生的飽和蒸汽進入平臺上原有蒸汽網管中，用于原油處 理供熱所需，可取代部分平臺上已有的燃油鍋爐或減少已有燃油鍋爐負荷，從而降低原油 消耗，并減少環境污染。經燃氣鍋爐出來的廢煙氣進入海水脫硫系統，海水脫硫系統包括 GGH(氣-氣換熱器)、脫硫吸收塔、海水升壓泵和海水恢復系統。在脫硫吸收塔內，經海水 升壓泵抽上來的新鮮海水直接進入噴淋母管，經連接在噴淋母管上的噴嘴霧化成小液滴。 經噴嘴霧化后的新鮮海水向下噴淋，與來自脫硫吸收塔底部的煙氣逆流接觸，海水有效地 吸收煙氣中的S(^氣體，并反應生成各種亞硫酸鹽和硫酸鹽。脫硫吸收塔頂部設有一除霧 器，用于除去煙氣中攜帶的過量水滴。凈化后的煙氣再次進入GGH(氣-氣換熱器)換熱升 溫，經引風機由煙囪排向大氣。而經脫硫吸收后的海水進入海水恢復系統，與新鮮海水混合 并通過曝氣風機鼓入一定量的空氣，亞硫酸根S032—氧化為硫酸根S042—，同時海水的PH值升 高，達到海水排放指標后排入大海。 所述石油伴生氣綜合利用系統適合海上平臺或生產油輪。
所述壓縮機用于提高所收集的石油伴生氣壓力。 所述穩壓罐用于保證進入燃氣鍋爐的伴生氣壓力的穩定。當穩壓罐內伴生氣的壓
力較低，不能有效地送入燃氣鍋爐中燃燒時，通往火炬管道上的控制閥將開啟，火炬點燃，
同時燃氣鍋爐供應伴生氣管道上的控制閥關閉，以保障整個系統的安全。 所述引風機用于克服凈化后的煙氣在煙道和脫硫吸收塔內的壓力損失，使煙氣能
順利通過煙囪排出。 如上所述構造的石油伴生氣綜合利用系統具有以下優勢 1、經收集、穩壓后的石油伴生氣進入燃氣鍋爐充分燃燒，產生的飽和蒸汽能直接 送入海上平臺已有的蒸汽網管中，用于原油處理。這可以替代部分平臺上已有的燃油鍋爐， 或降低原有燃油鍋爐的負荷，減少原油消耗。 2、當原油處理裝置中收集的石油伴生氣壓力較低或不夠穩定時，通往火炬的控制 閥將打開，石油伴生氣將直接通過火炬燃燒，保障了整個系統的安全。 3、采用海水脫硫法脫除煙氣中的硫化物，吸收劑海水可就地選取，脫硫排放的廢 水也可經過簡單的曝氣處理，達到排放指標后再排放到大海中去，很方便的解決了常用天 然氣脫硫方法中脫硫劑不能再生、工藝流程繁瑣和副產物硫磺的處置較難等問題。
圖1為本發明的石油伴生氣綜合利用系統的示意框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖描述本發明的實施例。 海上平臺通常安裝有原油處理裝置，用于對開采出的原油進行脫氣、脫水、脫鹽等 預處理。本發明中，在海上平臺安裝有原油處理裝置l，該原油處理裝置通常包括油氣分離 器2和加熱器3。油氣分離器2用于將原油中含有的伴生氣與液態石油分離，加熱器3用于 加熱分離出的原油以便于對原油進行脫水處理。在原油開采、輸送、脫氣、脫水、脫鹽等過程 中，電力和蒸汽消耗都很大。海上平臺一般采用燃油鍋爐產生飽和蒸汽對原油進行加熱分 離脫水，而一般采用多臺燃用原油或柴油的發電機組進行供電。 本發明中，經過脫氣和脫水后的石油在原油處理裝置1的出口處排出，以便于經 過進一步處理而制成最終石油產品。 本發明中，原油處理裝置1匯集后的石油伴生氣通過控制閥被引入壓縮機4，經過 升壓后進入穩壓罐5，然后以一定的壓力進入燃氣鍋爐6的燃燒器中進行燃燒。燃氣鍋爐產 生的飽和蒸汽直接送入海上平臺的蒸汽網管，用于對開采出來的原油進行脫氣脫水處理。 當穩壓罐5內伴生氣的壓力較低，不能有效地將伴生氣送入燃氣鍋爐中燃燒時，通往火炬 管道上的控制閥將開啟并點燃火炬，同時關閉給燃氣鍋爐供應伴生氣管道上的控制閥，以 保護系統的安全。 燃氣鍋爐6燃燒產生的廢煙氣先通過GGH(氣-氣換熱器)7換熱冷卻，之后進入 海水脫硫吸收塔10內。本發明所述海水脫硫系統采用新鮮海水作吸收劑，經海水升壓泵11 直接進入噴淋母管，經連接在噴淋母管上的噴嘴霧化。在脫硫吸收塔IO內，經噴嘴霧化后 的新鮮海水向下噴淋，與來自脫硫吸收塔底部的煙氣逆流接觸，海水將煙氣中的二氧化硫 有效地吸收生成亞硫酸根離子S032—。常見的海水脫硫吸收塔為噴淋空塔，也可根據需要選 擇填料型噴淋塔或其它類型脫硫塔。脫硫吸收塔10的頂部設有一除霧器，用于除去煙氣中 攜帶的過量水滴。凈化后的煙氣再次進入GGH(氣-氣換熱器)7換熱升溫，經引風機8由 煙囪9排向大氣。經脫硫吸收后的海水進入海水恢復系統12，與新鮮海水混合并通過曝氣 風機鼓入一定量的空氣，將亞硫酸根S032—氧化為S042—，同時使海水的PH值升高至排放標準 以上，達到海水排放指標后排放大海。 本發明脫硫吸收塔10的基本原理如下所述海水呈天然堿性，含有HC032—、C032—等 陰離子和Na+、K+、C^+、Mg"等陽離子。本發明中，石油伴生氣經燃氣鍋爐燃燒，產生的S(^溶
于水后發生了如下離解反應
S02溶解時，產生亞硫酸，在ra值較低時主要發生如下離解反應
海水中的陰離子HC032—、 C032—可以與H+發生如下中和反應
HC03—+H+ — C02 (g， 1) +H20 海水消耗了亞硫酸電離產生的H+，促使更多的S02溶解于海水中生成亞硫酸。而
5亞硫酸離解出的含硫陰離子與海水中的各種陽離子反應生成各種亞硫酸鹽和硫酸鹽類。生 成的各種鹽類隨著反應后的海水一起從脫硫吸收塔底部排出，進入海水恢復系統。在海水 恢復系統內，吸收了 S02的酸性海水與新鮮海水混合，并鼓入一定量的空氣進行曝氣，將其
中不穩定的so32—氧化成穩定而無害的so42—，并將ra值恢復至與環境水質相同的程度，最終 排向大海。 以上所述，僅為來解釋本發明之較佳實施例，并非企圖據以對本發明作任何形式
上的限制，所以凡是在本發明之創作精神下，所作的任何修飾或變更，皆仍應屬于本發明意 圖保護之范圍。
權利要求
一種石油伴生氣綜合利用系統，其包括原油處理裝置(1)、壓縮機(4)、穩壓罐(5)、燃氣鍋爐(6)、海水脫硫系統(7、10、11、12)、引風機(8)等；其特征在于，該壓縮機(4)和穩壓罐(5)將原油處理裝置(1)中匯集的石油伴生氣進行升壓及穩壓，保障燃氣鍋爐(6)穩定燃燒；燃氣鍋爐(6)生成的飽和蒸汽送入平臺上原有蒸汽網管中，用于原油處理裝置(1)供熱所需；該海水脫硫系統與燃氣鍋爐(6)和引風機(8)相連接。海水脫硫系統凈化燃氣鍋爐(6)燃燒排出的廢煙氣，同時將吸收了酸性氣體的海水恢復至可排放標準。
2. 根據權利要求1所述的石油伴生氣綜合利用系統，其特征在于所述石油伴生氣為 海上平臺或生產油輪開采石油過程中的石油伴生氣。
3. 根據權利要求2所述的石油伴生氣綜合利用系統，其特征在于系統回收石油伴生 氣的能量，通過燃氣鍋爐(6)產生飽和蒸汽，供海上平臺所需熱量；再因地制宜，采用海水 脫硫系統，凈化石油伴生氣排出廢氣，減少環境污染。
4. 根據權利要求2所述的石油伴生氣綜合利用系統，其特征在于所述原油處理裝置(1)由油氣分離器(2)和加熱器(3)組成。
5. 根據權利要求2所述的石油伴生氣綜合利用系統，其特征在于該壓縮機(4)用于 提高匯集的石油伴生氣的壓力。
6. 根據權利要求2所述的石油伴生氣綜合利用系統，其特征在于該穩壓罐(5)用于 保證進入燃氣鍋爐(6)的石油伴生氣壓力的穩定。
7. 根據權利要求2所述的石油伴生氣綜合利用系統，其特征在于當穩壓罐(5)內壓 力較低時，開啟通往火炬的管道控制閥，石油伴生氣排空燃放，保障系統安全。
8. 根據權利要求2所述的石油伴生氣綜合利用系統，其特征在于所述燃氣鍋爐(6) 燃燒后產生的飽和蒸汽返回到海上平臺上原有蒸汽網管，用于對原油處理裝置(1)的供熱 所需。
9. 根據權利要求2所述的石油伴生氣綜合利用系統，其特征在于該引風機(8)用于 克服凈化后的煙氣在煙道和脫硫吸收塔(10)內的壓力損失，使煙氣能順利排入煙囪。
全文摘要
本發明涉及一種石油伴生氣綜合利用系統。它包括原油處理裝置、壓縮機、穩壓罐、燃氣鍋爐、海水脫硫系統、引風機等。該原油處理裝置包括油氣分離器和加熱器。壓縮機和穩壓罐將匯集的石油伴生氣進行升壓及穩壓，保證燃氣鍋爐燃燒時穩定的氣體壓力及流量。燃氣鍋爐產生的飽和蒸汽匯入原有蒸汽網管中，燃燒后的廢煙氣進入海水脫硫系統。在脫硫吸收塔內，海水先與煙氣逆流接觸反應吸收煙氣中的酸性氣體，隨后進入海水恢復系統進行曝氣，達到排放標準后排放。凈化后的煙氣由引風機經煙囪排向大氣。本發明能充分回收利用石油伴生氣能量，為海上平臺節約蒸汽，同時凈化燃燒后的煙氣，解決海上平臺污染問題，具有良好經濟性和應用前景。
文檔編號C10L3/10GK101760269SQ20091024292
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月17日 優先權日2009年12月17日
發明者何曉紅, 吳樹志, 張明, 李永旺, 白云峰 申請人:北京博奇電力科技有限公司