专利名称：一种石油伴生气综合利用系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石油伴生气综合利用系统，尤其是一种适用于海上平台的石油伴
生气综合利用系统。
背景技术：
石油伴生气是采油过程中伴随着从油井中选出的气体，其主要成分为甲烷、还有 少量的乙烷、丙烷、硫化氢、二氧化碳、硫醇、氮气、水分等，是具有较高热值的燃料气体。目 前大多数石油伴生气采取放空火炬的方式直接排向大气。不仅是资源的巨大浪费，也在一 定程度上造成了大气污染。此外，伴生气的温室效应是相同体积二氧化碳的几十倍，将其直 接排放大气也是造成全球温室效应的巨大隐患。 伴生气中的杂质硫化氢是一种有害气体，它的存在一方面会引起设备和管路的腐 蚀，另一方面则会严重地威胁人员安全，若直接燃烧，还会产生二氧化硫等气体，造成酸雨 污染。石油伴生气一般经过脱硫、脱水和脱盐等处理后，用于制取液化气，或作为燃机等的 燃料。 常见的脱除石油伴生气中硫化氢的方法有很多种，分为干法和湿法两大类。湿法 脱硫一般用于高含硫气体粗脱，普遍存在着动力消耗大、设备体积庞大、运行费用高、控制 条件苛刻等缺点。干法脱硫它适用于低含硫气体(含硫量约为46ppm 168卯m)处理，具 有工艺简单、操作方便、脱硫精度高等优点，但大部分干法脱硫需要更换脱硫剂，不能连续 操作，有些脱硫剂不能再生，还会造成环境污染。 此外，常见的天然气脱硫方法会生成硫磺等副产物，硫磺是一种较好的矿物质，然 而远离陆地和用户的海上平台一般无硫磺需求，如何处置这些脱硫副产物也成为较大难 题，若处置不当，可能成为新的废弃物堆放在平台上，造成二次污染。 海上平台的石油伴生气一般因当地无用户和远离管输系统等原因而长期未得到 开发利用，目前大部分都通过天然气放空火炬烧掉，不仅极大地浪费了资源，而且严重污染 了油田地区的大气。如何经济、合理地开发利用这部分天然气资源，减少油田地区大气污 染，已成为我国天然气工业亟待解决的课题。由于平台空间有限，远离用户等特点，工艺流 程长、设备复杂、投资和操作费用高的常规天然气净化技术已不适用于海上平台的石油伴 生气综合利用，必须选择投资低、设备简单、处理气量小、操作方便、大修期长等的处理技术 才行。 此外，发电设备和供热设备是海上平台上最主要的耗能设备。在原油开采、输送、 脱盐、安全处理等过程中，电力和蒸汽的消耗都很大。若能将石油伴生气充分回收利用，用 于发电或供热，不仅能降低整个油田的开发投资和运行成本，又能减少硫化物的污染，在全 球环保要求日益严格的今天，具有很大的现实意义。 本发明针对当前石油伴生气合理利用方面的缺陷及上述亟待解决的技术问题，提 出了一种全新的石油伴生气综合处理方法，针对含硫量较高的石油伴生气，采用燃气锅炉 和海水脱硫系统相结合的方法，目的是充分燃烧伴生气用于海上平台的供热，同时脱除气体中硫化物，减少环境污染，实现伴生气的综合利用。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提供一种石油伴生气综合利用系统，特别是一种适合 于海上平台的石油伴生气综合利用系统。该系统设置有原油处理装置、压縮机、稳压罐、燃 气锅炉、海水脱硫系统、引风机等。该原油处理装置包括将石油伴生气从开采出的原油中分 离出来的油气分离器和用于加热分离出的油以便对原油进行脱水的加热器。压縮机和稳 压罐将原油处理装置中汇集的石油伴生气进行升压及稳压，以保证燃气锅炉燃烧时稳定的 伴生气来源。经燃气锅炉燃烧后产生的饱和蒸汽进入平台上原有蒸汽网管中，用于原油处 理供热所需，可取代部分平台上已有的燃油锅炉或减少已有燃油锅炉负荷，从而降低原油 消耗，并减少环境污染。经燃气锅炉出来的废烟气进入海水脱硫系统，海水脱硫系统包括 GGH(气-气换热器)、脱硫吸收塔、海水升压泵和海水恢复系统。在脱硫吸收塔内，经海水 升压泵抽上来的新鲜海水直接进入喷淋母管，经连接在喷淋母管上的喷嘴雾化成小液滴。 经喷嘴雾化后的新鲜海水向下喷淋，与来自脱硫吸收塔底部的烟气逆流接触，海水有效地 吸收烟气中的S(^气体，并反应生成各种亚硫酸盐和硫酸盐。脱硫吸收塔顶部设有一除雾 器，用于除去烟气中携带的过量水滴。净化后的烟气再次进入GGH(气-气换热器)换热升 温，经引风机由烟囱排向大气。而经脱硫吸收后的海水进入海水恢复系统，与新鲜海水混合 并通过曝气风机鼓入一定量的空气，亚硫酸根S032—氧化为硫酸根S042—，同时海水的PH值升 高，达到海水排放指标后排入大海。 所述石油伴生气综合利用系统适合海上平台或生产油轮。
所述压縮机用于提高所收集的石油伴生气压力。 所述稳压罐用于保证进入燃气锅炉的伴生气压力的稳定。当稳压罐内伴生气的压
力较低，不能有效地送入燃气锅炉中燃烧时，通往火炬管道上的控制阀将开启，火炬点燃，
同时燃气锅炉供应伴生气管道上的控制阀关闭，以保障整个系统的安全。 所述引风机用于克服净化后的烟气在烟道和脱硫吸收塔内的压力损失，使烟气能
顺利通过烟囱排出。 如上所述构造的石油伴生气综合利用系统具有以下优势 1、经收集、稳压后的石油伴生气进入燃气锅炉充分燃烧，产生的饱和蒸汽能直接 送入海上平台已有的蒸汽网管中，用于原油处理。这可以替代部分平台上已有的燃油锅炉， 或降低原有燃油锅炉的负荷，减少原油消耗。 2、当原油处理装置中收集的石油伴生气压力较低或不够稳定时，通往火炬的控制 阀将打开，石油伴生气将直接通过火炬燃烧，保障了整个系统的安全。 3、采用海水脱硫法脱除烟气中的硫化物，吸收剂海水可就地选取，脱硫排放的废 水也可经过简单的曝气处理，达到排放指标后再排放到大海中去，很方便的解决了常用天 然气脱硫方法中脱硫剂不能再生、工艺流程繁琐和副产物硫磺的处置较难等问题。
图1为本发明的石油伴生气综合利用系统的示意框图。
具体实施例方式
下面结合附图描述本发明的实施例。 海上平台通常安装有原油处理装置，用于对开采出的原油进行脱气、脱水、脱盐等 预处理。本发明中，在海上平台安装有原油处理装置l，该原油处理装置通常包括油气分离 器2和加热器3。油气分离器2用于将原油中含有的伴生气与液态石油分离，加热器3用于 加热分离出的原油以便于对原油进行脱水处理。在原油开采、输送、脱气、脱水、脱盐等过程 中，电力和蒸汽消耗都很大。海上平台一般采用燃油锅炉产生饱和蒸汽对原油进行加热分 离脱水，而一般采用多台燃用原油或柴油的发电机组进行供电。 本发明中，经过脱气和脱水后的石油在原油处理装置1的出口处排出，以便于经 过进一步处理而制成最终石油产品。 本发明中，原油处理装置1汇集后的石油伴生气通过控制阀被引入压縮机4，经过 升压后进入稳压罐5，然后以一定的压力进入燃气锅炉6的燃烧器中进行燃烧。燃气锅炉产 生的饱和蒸汽直接送入海上平台的蒸汽网管，用于对开采出来的原油进行脱气脱水处理。 当稳压罐5内伴生气的压力较低，不能有效地将伴生气送入燃气锅炉中燃烧时，通往火炬 管道上的控制阀将开启并点燃火炬，同时关闭给燃气锅炉供应伴生气管道上的控制阀，以 保护系统的安全。 燃气锅炉6燃烧产生的废烟气先通过GGH(气-气换热器)7换热冷却，之后进入 海水脱硫吸收塔10内。本发明所述海水脱硫系统采用新鲜海水作吸收剂，经海水升压泵11 直接进入喷淋母管，经连接在喷淋母管上的喷嘴雾化。在脱硫吸收塔IO内，经喷嘴雾化后 的新鲜海水向下喷淋，与来自脱硫吸收塔底部的烟气逆流接触，海水将烟气中的二氧化硫 有效地吸收生成亚硫酸根离子S032—。常见的海水脱硫吸收塔为喷淋空塔，也可根据需要选 择填料型喷淋塔或其它类型脱硫塔。脱硫吸收塔10的顶部设有一除雾器，用于除去烟气中 携带的过量水滴。净化后的烟气再次进入GGH(气-气换热器)7换热升温，经引风机8由 烟囱9排向大气。经脱硫吸收后的海水进入海水恢复系统12，与新鲜海水混合并通过曝气 风机鼓入一定量的空气，将亚硫酸根S032—氧化为S042—，同时使海水的PH值升高至排放标准 以上，达到海水排放指标后排放大海。 本发明脱硫吸收塔10的基本原理如下所述海水呈天然碱性，含有HC032—、C032—等 阴离子和Na+、K+、C^+、Mg"等阳离子。本发明中，石油伴生气经燃气锅炉燃烧，产生的S(^溶
于水后发生了如下离解反应
S02溶解时，产生亚硫酸，在ra值较低时主要发生如下离解反应
海水中的阴离子HC032—、 C032—可以与H+发生如下中和反应
HC03—+H+ — C02 (g， 1) +H20 海水消耗了亚硫酸电离产生的H+，促使更多的S02溶解于海水中生成亚硫酸。而
5亚硫酸离解出的含硫阴离子与海水中的各种阳离子反应生成各种亚硫酸盐和硫酸盐类。生 成的各种盐类随着反应后的海水一起从脱硫吸收塔底部排出，进入海水恢复系统。在海水 恢复系统内，吸收了 S02的酸性海水与新鲜海水混合，并鼓入一定量的空气进行曝气，将其
中不稳定的so32—氧化成稳定而无害的so42—，并将ra值恢复至与环境水质相同的程度，最终 排向大海。 以上所述，仅为来解释本发明之较佳实施例，并非企图据以对本发明作任何形式
上的限制，所以凡是在本发明之创作精神下，所作的任何修饰或变更，皆仍应属于本发明意 图保护之范围。
权利要求
一种石油伴生气综合利用系统，其包括原油处理装置(1)、压缩机(4)、稳压罐(5)、燃气锅炉(6)、海水脱硫系统(7、10、11、12)、引风机(8)等；其特征在于，该压缩机(4)和稳压罐(5)将原油处理装置(1)中汇集的石油伴生气进行升压及稳压，保障燃气锅炉(6)稳定燃烧；燃气锅炉(6)生成的饱和蒸汽送入平台上原有蒸汽网管中，用于原油处理装置(1)供热所需；该海水脱硫系统与燃气锅炉(6)和引风机(8)相连接。海水脱硫系统净化燃气锅炉(6)燃烧排出的废烟气，同时将吸收了酸性气体的海水恢复至可排放标准。
2. 根据权利要求1所述的石油伴生气综合利用系统，其特征在于所述石油伴生气为 海上平台或生产油轮开采石油过程中的石油伴生气。
3. 根据权利要求2所述的石油伴生气综合利用系统，其特征在于系统回收石油伴生 气的能量，通过燃气锅炉(6)产生饱和蒸汽，供海上平台所需热量；再因地制宜，采用海水 脱硫系统，净化石油伴生气排出废气，减少环境污染。
4. 根据权利要求2所述的石油伴生气综合利用系统，其特征在于所述原油处理装置(1)由油气分离器(2)和加热器(3)组成。
5. 根据权利要求2所述的石油伴生气综合利用系统，其特征在于该压縮机(4)用于 提高汇集的石油伴生气的压力。
6. 根据权利要求2所述的石油伴生气综合利用系统，其特征在于该稳压罐(5)用于 保证进入燃气锅炉(6)的石油伴生气压力的稳定。
7. 根据权利要求2所述的石油伴生气综合利用系统，其特征在于当稳压罐(5)内压 力较低时，开启通往火炬的管道控制阀，石油伴生气排空燃放，保障系统安全。
8. 根据权利要求2所述的石油伴生气综合利用系统，其特征在于所述燃气锅炉(6) 燃烧后产生的饱和蒸汽返回到海上平台上原有蒸汽网管，用于对原油处理装置(1)的供热 所需。
9. 根据权利要求2所述的石油伴生气综合利用系统，其特征在于该引风机(8)用于 克服净化后的烟气在烟道和脱硫吸收塔(10)内的压力损失，使烟气能顺利排入烟囱。
全文摘要
本发明涉及一种石油伴生气综合利用系统。它包括原油处理装置、压缩机、稳压罐、燃气锅炉、海水脱硫系统、引风机等。该原油处理装置包括油气分离器和加热器。压缩机和稳压罐将汇集的石油伴生气进行升压及稳压，保证燃气锅炉燃烧时稳定的气体压力及流量。燃气锅炉产生的饱和蒸汽汇入原有蒸汽网管中，燃烧后的废烟气进入海水脱硫系统。在脱硫吸收塔内，海水先与烟气逆流接触反应吸收烟气中的酸性气体，随后进入海水恢复系统进行曝气，达到排放标准后排放。净化后的烟气由引风机经烟囱排向大气。本发明能充分回收利用石油伴生气能量，为海上平台节约蒸汽，同时净化燃烧后的烟气，解决海上平台污染问题，具有良好经济性和应用前景。
文档编号C10L3/10GK101760269SQ20091024292
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者何晓红, 吴树志, 张明, 李永旺, 白云峰 申请人:北京博奇电力科技有限公司