一种地热水中可燃气体及硫化氢的去除工艺的制作方法

本发明涉及地热水中气体去除工艺领域，尤其是涉及一种地热水中可燃气体及硫化氢的去除工艺。

背景技术：

随着国民经济的发展，人民的生活水平逐渐提高，煤炭、石油等常规能源日益紧缺，并引发了一系列的环境问题，促使人类开始了对新能源的开发利用。地热作为一种清洁的绿色能源，具有易于开采、便于应用及无环境污染等优点。地热能除了用于发电之外，更为大量地直接用于采暖、制冷、医疗洗浴和各种形式的工农业用热，以及水产养殖等。

油田区域因地质、资源及石油开发等因素，地热井采出水中通常会伴有气体产生，统称为地热井伴生气。地热井伴生气随地热区块、取水层以及取水周期的不同而不同，气体组分中一般含有甲烷、一氧化碳、氮气等气体，个别地热井可产出硫化氢气体。投资较高的地热井中一旦有危险气体产生，则出于安全考虑，地热系统必须停止运行，待危险气体安全处理后方可实施供暖，经济与社会问题突出。地热井伴生气是地热开发利用的主要安全隐患，全国范围内已发生了多起安全事故，由于我国地热供暖开发起步较晚，对地热井伴生气无害化处理尚没有相关的研究案例，对于此类情况，多数项目采用简易气水分离器进行处理，存在以下特点：(1) 单纯增加简易气水分离器处理，缺少对工艺系统的整体论述； (2) 分离后气体直接排放； (3) 供暖系统无安全保障措施； (4) 多数项目增加设备的目的为减少地热水含气量，防止带气回灌。

技术实现要素：

本发明的目的在于为解决现有技术的不足，而提供一种地热水中可燃气体及硫化氢的去除工艺。

本发明新的技术方案是：一种地热水中可燃气体及硫化氢的去除工艺,所述的工艺步骤为:

(1)含气地热流体通过管道进入气水分离器；

(2)进入气水分离器的流体，经气水分流器入口时，气水流向和流速突然改变，使气水得以初步分离，液体在重力作用下进入分离器的集液区，液体流出分离器前在集液区内停留，液体携带的气泡上升至液面并进入气相，液体在缓冲区停留；集液区液体经由液面控制器控制的出液阀流出气水分离器；

(3)气水分离器的气体通过液面上方的重力沉降区，被气流携带的液滴在该区内靠重力沉降至集液区，未沉降至液面的、粒径更小的水滴随气体流经捕雾器，在捕雾器内聚结、合并成大液滴，在重力作用下流入集液区，脱除液滴的气体经压力控制阀流入集气管线,从而实现气水分离；

(4)流入集气管线的气体通过脱硫撬块进行脱硫处理，脱硫撬块的天然气排空口管线设置自力式调压阀，将脱硫撬块的操作压力保持在较来气压力高0.07～0.1MPa，H₂S含量≤20mg/m³，脱硫后的天然气通过排空口安全放空；

(5)经气水分离器后的地热水进入脱硫过滤器，通过氧化锌脱硫法将地热水中H₂S含量处理至≤0.5mg/L；

(6)经脱硫过滤器脱硫处理后的地热水进入地热供热系统。

所述的设备包括气水分离器、脱硫橇块及脱硫过滤器；气水分离器采用重力分离沉降原理，气水分离器底部为集液区及缓冲区，通过液面控制器控制的出液阀与脱硫过滤器连接，气液界面控制在0.5容器直径处，气水分离器上部设有捕雾器，气体出口设在气水分离器顶端，经压力控制阀流入集气管线，与脱硫橇块连接；脱硫过滤器中装填充脱硫剂，脱硫剂以ZnO为主要组分，添加CuO、MnO、A1₂0₃促进剂；脱硫橇块中脱硫剂为无定形羟基氧化铁。

所述的步骤(2)中液体在集液区内停留时间，处理起泡原油时宜为5min～20min,处理稠油宜为5min～10min，处理其他原油时宜为1min～3min。

所述的脱硫橇块中脱硫剂以“无定形羟基氧化铁”为主要成分，其脱硫反应机理为：

FeOOH+2H₂S→FeSSH+2H₂O。

所述的脱硫橇块中脱硫剂装填量依据天然气流量、H₂S含量，脱硫剂的工作硫容、堆密度、年工作时间，脱硫剂每年更换次数确定，脱硫剂装填量按照下列公式确定：

G=

式中：G——脱硫剂装填量，kg；

t——脱硫剂使用时间，d；

s——脱硫剂饱和硫容，％；

C——天然气中H₂S含量，g/m³；

V——日处理天然气量，m³/d。

所述的气水分离后的地热水进入脱硫过滤器，通过氧化锌脱硫法将地热水中H₂S含量处理至≤0.5mg/L。

所述的脱硫过滤器中装填脱硫剂，脱硫剂以ZnO为主要组分，添加CuO、MnO、A1₂0₃等促进剂；ZnO与H₂S反应生成ZnS，ZnO与H₂S的反应式为：ZnO＋H₂S＝ZnS＋H₂O。

所述的依照本发明工艺所得的地热水的主要参数为：

地热水温降：≤2℃；

地热水压降：≤2℃；

地热水CH₄含量：低于饱和溶解度；

地热水H₂S含量：≤0.5mg/L。

所述的气水分离器上部设捕雾器及分气包，底部设排砂口，中间部位设挡板。

本发明的有益效果是：一种地热水中可燃气体及硫化氢的去除工艺操作简便，安全可靠，处理气体更彻底。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1为脱硫橇块、2为压力控制阀、3为气水分离器、4为含气地热流体、5为液面控制器、6为脱硫过滤器、7为排空口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

一种地热水中可燃气体及硫化氢的去除工艺,所述的工艺步骤为:

(1)含气地热流体4通过管道进入气水分离器3；

(2)进入气水分离器3的流体，经气水分流器入口时，气水流向和流速突然改变，使气水得以初步分离，液体在重力作用下进入分离器的集液区，液体流出分离器前在集液区内停留，液体携带的气泡上升至液面并进入气相，液体在缓冲区停留；集液区液体经由液面控制器5控制的出液阀流出气水分离器3；

(3)气水分离器3的气体通过液面上方的重力沉降区，被气流携带的液滴在该区内靠重力沉降至集液区，未沉降至液面的、粒径更小的水滴随气体流经捕雾器，在捕雾器内聚结、合并成大液滴，在重力作用下流入集液区，脱除液滴的气体经压力控制阀2流入集气管线,从而实现气水分离；

(4)流入集气管线的气体通过脱硫撬块进行脱硫处理，脱硫撬块的天然气排空口7管线设置自力式调压阀，将脱硫撬块的操作压力保持在较来气压力高0.07～0.1MPa，H₂S含量≤20mg/m³，脱硫后的天然气通过排空口7安全放空；

(5)经气水分离器3后的地热水进入脱硫过滤器6，通过氧化锌脱硫法将地热水中H₂S含量处理至≤0.5mg/L；

(6)经脱硫过滤器6脱硫处理后的地热水进入地热供热系统。

所述的设备包括气水分离器3、脱硫橇块1及脱硫过滤器6；气水分离器3采用重力分离沉降原理，气水分离器3底部为集液区及缓冲区，通过液面控制器5控制的出液阀与脱硫过滤器6连接，气液界面控制在0.5容器直径处，气水分离器3上部设有捕雾器，气体出口设在气水分离器3顶端，经压力控制阀2流入集气管线，与脱硫橇块1连接；脱硫过滤器6中装填充脱硫剂，脱硫剂以ZnO为主要组分，添加CuO、MnO、A1₂0₃促进剂；脱硫橇块1中脱硫剂为无定形羟基氧化铁。

所述的步骤(2)中液体在集液区内停留时间，处理起泡原油时宜为5min～20min,处理稠油宜为5min～10min，处理其他原油时宜为1min～3min。

所述的脱硫橇块1中脱硫剂以“无定形羟基氧化铁”为主要成分，其脱硫反应机理为：

FeOOH+2H₂S→FeSSH+2H₂O。

所述的脱硫橇块1中脱硫剂装填量依据天然气流量、H₂S含量，脱硫剂的工作硫容、堆密度、年工作时间，脱硫剂每年更换次数确定，脱硫剂装填量按照下列公式确定：

G=

式中：G——脱硫剂装填量，kg；

t——脱硫剂使用时间，d；

s——脱硫剂饱和硫容，％；

C——天然气中H₂S含量，g/m³；

V——日处理天然气量，m³/d。

所述的气水分离后的地热水进入脱硫过滤器6，通过氧化锌脱硫法将地热水中H₂S含量处理至≤0.5mg/L。

所述的脱硫过滤器6中装填脱硫剂，脱硫剂以ZnO为主要组分，添加CuO、MnO、A1₂0₃等促进剂；ZnO与H₂S反应生成ZnS，ZnO与H₂S的反应式为：ZnO＋H₂S＝ZnS＋H₂O。

所述的依照本发明工艺所得的地热水的主要参数为：

地热水温降：≤2℃；

地热水压降：≤2℃；

地热水CH₄含量：低于饱和溶解度；

地热水H₂S含量：≤0.5mg/L。

所述的气水分离器3上部设捕雾器及分气包，底部设排砂口，中间部位设挡板。