一种智能化井口脱硫一体化集成装置的制作方法

本实用新型涉及一种智能化井口脱硫一体化集成装置，具体地说是一种应用于气田下古天然气（含硫天然气）井场的一种智能化一体化集成装置，装置采用三嗪溶液作为脱硫剂，瞬间快速脱除天然气中的h2s，达到国家标准《天然气》gb17820-2012二类气质指标。

背景技术：

长庆气田天然气根据性质不同，分为上古天然气和下古天然气两种类型。其中，上古天然气主要分布在苏里格气田，下古天然气含有一定量的含h2s，主要分布在靖边气田。

随着气田的开发，长庆气田提出了二次加快发展的战略目标，目前，以上古气藏为主的苏里格气田正逐步开发下古含硫气藏。由于含硫气井偏远分散等原因，难以接入已建的下古集输系统。导致部分含硫气井的产能无法发挥，目前这类井至少有50口，影响产能60万方/天以上。

需要在苏里格下古天然气井场单独建设井场脱硫一体化集成装置，处理后的天然气接入苏里格气田上古集输系统。

近年来，新一代信息技术有许多重大突破，网络化、数字化、智能化势头迅猛，信息获取、处理、存储和传输能力持续跃升。发达国家正在利用这些技术，通过“工业4.0”、“智慧制造”等战略重塑其制造业优势。由于我国所处的发展阶段和产业基础条件，除了要在高端装备制造、新能源等战略新兴产业与发达国家竞争以占领产业制高点外，在相对传统的工业领域，也应当抓住机会强化信息技术创新，大幅提升产业综合竞争优势，通过两化深度融合实现产业升级，使信息技术在这些行业中的普及应用对提升其技术水平、经济效益、管理效率等起到了重要作用。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对长庆低含硫气田开发的下古天然气（含硫天然气）井场位置偏远，无法接入上古天然气集输系统的工况，采用三嗪溶液作为脱硫剂的脱硫工艺，脱除天然气中的h2s，达到国家标准《天然气》gb17820-2012二类气质指标的一种智能化井口一体化集成装置；由于井场无外供电、无法远程传输数据、无法提供加热热源，无法到达三嗪溶液脱硫的最佳反应温度。本实用新型提供一种智能化井口脱硫一体化集成装置，本装置配套集成了分离加热装置，采用井口脱硫后的天然气进行燃烧加热，无需外部热源，还配套集成了智能化控制系统，可实现数据采集和远程控制。

本实用新型采用的技术方案为：

一种智能化井口脱硫一体化集成装置，包括井口来气、分离加热器、三嗪溶液脱硫罐、燃料气分液罐、在线式h2s监测仪、智能控制系统、井口放空系统和井口外输系统，所述的包括井口来气分别与井口放空系统、井口外输系统和分离加热器上端进口连接，分离加热器上端出口分别与三嗪溶液脱硫罐的下部进口和井口放空系统连接，分离加热器上端出口与三嗪溶液脱硫系统进口连接，三嗪溶液脱硫系统的上端出口与燃料气分液罐的进口连接；燃料气分液罐的上端出口与分离加热器一侧的进口连接；井口外输系统进口端设有电动球阀，三嗪溶液脱硫系统的下端与电动球阀之间设有脱硫罐排液球阀；所述的井口来气与电动球阀之间设有在线式h2s监测仪，所述的智能控制系统与分离加热器、三嗪溶液脱硫罐、燃料气分液罐、在线式h2s监测仪、电动球阀分别电信号连接。

所述的分离加热器为卧式分离加热器，分离加热器分三个腔体，左侧为分离腔，右侧为加热腔，下部为集液腔，分离腔进口内部设有挡板、中部设有波纹板，加热腔内设有加热盘管，外部设有加热腔监控系统，加热腔监控系统至少包括燃烧器和监控系统。

所述的分离腔与井口来气之间设有压力温度检测阀组，压力温度检测阀组的进口端设置有h2s就起取样阀组，h2s就起取样阀组进口端设置有电动紧急戒断球阀，压力温度检测阀组的出口端与井口放空系统之间设置有安全泄放级远程放空阀组一。

所述的加热腔与燃料气分液罐通过加热腔燃料气控制阀组连接，燃料气分液罐与加热腔燃料气控制阀组之间设置有燃料流量计和燃料气自动跳压阀；集液腔下端设置有疏水阀组和排液电动球阀，疏水阀组的进口端设有排液球阀，排液球阀和疏水阀组串联后与排液电动球阀并联连接，排液电动球阀出口与井口外输进口端的电动球阀连接，排液电动球阀与智能控制系统电信号连接，集液腔下端设置阀门，疏水阀组与流量计之间设置有疏水阀排气球阀。

所述的加热腔上端出口与三嗪溶液脱硫系统进口之间依次设置有流量计和压力温度检测阀组，流量计与加热腔上端出口之间设置有球阀一、球阀二、球阀四和球阀三，球阀二、球阀四和球阀三串联后与球阀一并联连接；所述的流量计的进口端与井口放空系统之间设置有安全泄放级远程放空阀组二。

所述的三嗪溶液脱硫罐的下部设置有脱硫罐液位计，三嗪溶液脱硫罐的上部设有脱硫罐温度计、高密封取样截止阀、和脱硫罐球阀，所述的脱硫罐温度计位于高密封取样截止阀下方，脱硫罐球阀位于高密封取样截止阀上方，高密封取样截止阀上设置有压力表；所述的三嗪溶液脱硫罐的上端设有脱硫罐出口球阀，脱硫罐出口球阀与燃料气分液罐之间依次设有闸阀一、闸阀二和压力调节阀，压力调节阀的出口端与井口放空系统之间设置有安全泄放级远程放空阀组三。

所述的燃料气分液罐下端设置有排污闸阀。

所述的在线式h2s监测仪与井口放空系统之间设置有节流阀、压力温度检测阀组、取样阀组和电动球阀，电动球阀与智能控制系统电信号连接。

所述的三嗪溶液脱硫罐为立式结构，三嗪溶液脱硫罐中部设有填料层，上部设有补雾丝网，填料层中放有三嗪溶液作为脱硫剂。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型适用于含硫天然气脱除h2s，达到国家标准《天然气》gb17820-2012二类气质指标的含硫天然气井场。本装置可通过三嗪溶液实现含硫天然气的瞬间快速脱硫，可通过在线式h2s检测系统完成脱硫前后天然气中h2s含量的自动检测，可通过分离加热器完成天然气的分离和加热控制过程，使三嗪溶液达到最佳的脱硫反应温度，可通过智能化控制系统实现装置的远程定位和远程控制。

本实用新型中的智能控制系统为plc控制，通过仪表电缆与装置各控制点相连接，完成装置天然气相应管路的温度、压力、h2s含量、阀门状态等的显示和监控。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为智能控制系统电连接示意图。

图中，附图标记为：1、井口来气；101、电动紧急戒断球阀；102、h2s就起取样阀组；103、压力温度检测阀组；104、安全泄放级远程放空阀组一；2、分离加热器；2-1、分离腔；2-2、加热腔；2-3、集液腔；201、阀门；202、排液球阀；203、疏水阀组；204、疏水阀排气球阀；205、排液电动球阀；206、加热腔燃料气控制阀组；207、加热腔监控系统；208、球阀一；209、球阀二；210、球阀四；211、球阀三；212、安全泄放级远程放空阀组二；213、流量计；214压力温度检测阀组；3、三嗪溶液脱硫罐；301、脱硫罐温度计；302、高密封取样截止阀；303、脱硫罐球阀；304、脱硫罐液位计；305、；306、脱硫罐出口球阀；4、燃料气分液罐；401、闸阀一；402、闸阀二；403、压力调节阀；404、安全泄放级远程放空阀组三；405、燃料气分液罐本体；406、排污闸阀；407、燃料流量计；408、燃料气自动跳压阀；5、在线式h2s监测仪；501、节流阀；502、压力温度检测阀组；503、取样阀组；504、电动球阀；6、智能控制系统；7、井口放空系统；8、井口外输系统。

具体实施方式

实施例1：

本实用新型的目的是针对长庆低含硫气田开发的下古天然气（含硫天然气）井场位置偏远，无法接入上古天然气集输系统的工况，采用三嗪溶液作为脱硫剂的脱硫工艺，脱除天然气中的h2s，达到国家标准《天然气》gb17820-2012二类气质指标的一种智能化井口一体化集成装置；由于井场无外供电、无法远程传输数据、无法提供加热热源，无法到达三嗪溶液脱硫的最佳反应温度。本实用新型提供如图1和2所示的一种智能化井口脱硫一体化集成装置，本装置配套集成了分离加热装置，采用井口脱硫后的天然气进行燃烧加热，无需外部热源，还配套集成了智能化控制系统，可实现数据采集和远程控制的一种智能化井口一体化集成装置。

一种智能化井口脱硫一体化集成装置，包括井口来气1、分离加热器2、三嗪溶液脱硫罐3、燃料气分液罐4、在线式h2s监测仪5、智能控制系统6、井口放空系统7和井口外输系统8，所述的包括井口来气1分别与井口放空系统7、井口外输系统8和分离加热器2上端进口连接，分离加热器2上端出口分别与三嗪溶液脱硫罐3的下部进口和井口放空系统7连接，分离加热器2上端出口与三嗪溶液脱硫系统3进口连接，三嗪溶液脱硫系统3的上端出口与燃料气分液罐4的进口连接；燃料气分液罐4的上端出口与分离加热器2一侧的进口连接；井口外输系统8进口端设有电动球阀504，三嗪溶液脱硫系统3的下端与电动球阀504之间设有脱硫罐排液球阀305；所述的井口来气1与电动球阀504之间设有在线式h2s监测仪5，所述的智能控制系统6与分离加热器2、三嗪溶液脱硫罐3、燃料气分液罐4、在线式h2s监测仪5、电动球阀504分别电信号连接。

本装置设计压力为6.3mpa，也可以根据不同井场实际运行压力设置相应的压力系统等级。

本实用新型中，来气进入分离加热器2进行分离及其加热，然后从三嗪溶液脱硫罐3的底部进入罐中脱硫，含硫天然气在罐内与三嗪溶液充分反应后从顶部出口排出，脱硫系统排污管线接入井口外输系统8节流阀前。在线式h2s检测仪5可随时检测进出口的h2s含量，并通过装置智能控制系统6完成数据上传，进行实时监测，智能控制系统6为plc控制，通过仪表电缆与装置各控制点相连接，完成装置天然气相应管路的温度、压力、h2s含量、阀门状态等的显示和监控，功能描述如下：

1、装置进出口远程紧急截断、远程放空和安全放空。

2、装置进出口h2s含量自动检测。

3、分离器自动排液、远程紧急排液。

4、加热炉自动熄火保护，运行状态远程监控

5、燃料气自动调压、超压切断、远程紧急切断，流量自动计量。

6、装置进出口、脱硫塔反应前后温度压力自动检测。

7、装置远程定位。

8、反应温度远程控制。

9、脱硫塔溶液更换时间自动提醒。

10、来气气液两相流量自动计量。

11、预留手机app远程监视运行数据接口。

12、运行状态远程监控，故障自动报警。

本实用新型中分离加热器2可除去天然气中的固体颗粒粒径≤20μm，分离效率>99.9％，分离加热器2设有设有液位就地显示和远传两套液位系统，正常排液时通过疏水阀排液，疏水阀为快开卧式机械式结构，排液量大，见水就排，没有任何控制系统，没有任何外电等的能源消耗，节约能耗。所述的三嗪溶液脱硫罐3为立式结构，天然气从脱硫塔下部进入，进塔后的管线开有小孔，可作为气体分布器，罐中部设有填料层，上部设有补雾丝网，含硫天然气在塔内与三嗪溶液充分反应后从顶部出口排出，脱硫系统排污管线接入外输系统节流阀前。

所述的在线式h2s检测仪5可随时检测进出口的h2s含量，并通过装置智能控制系统6完成数据上传。装置上所有的放空管线统一连接至放空总管，与装置外的井口放空系统7中的放空管线连接。

本实用新型采用三嗪溶液为脱硫剂的快速脱除天然气中h2s的智能化（例如自动检测，远程紧急关断、溶液更换周期自动判断提醒，数据远程监控，自动加热、气液两相流量自动计量、远程定位、运行状态监控，故障自动报警等）脱硫一体化集成装置。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中，所述的分离加热器2为卧式分离加热器，分离加热器2分三个腔体，左侧为分离腔2-1，右侧为加热腔2-2，下部为集液腔2-3，分离腔2-1进口内部设有挡板、中部设有波纹板，加热腔2-1内设有加热盘管，外部设有加热腔监控系统207，加热腔监控系统207至少包括燃烧器和监控系统。其中燃烧器可为加热炉。

所述的分离腔2-1与井口来气1之间设有压力温度检测阀组103，压力温度检测阀组103的进口端设置有h2s就起取样阀组102，h2s就起取样阀组102进口端设置有电动紧急戒断球阀101，压力温度检测阀组103的出口端与井口放空系统7之间设置有安全泄放级远程放空阀组一104。

所述的加热腔2-2与燃料气分液罐4通过加热腔燃料气控制阀组206连接，燃料气分液罐4与加热腔燃料气控制阀组206之间设置有燃料流量计407和燃料气自动跳压阀408；集液腔2-3下端设置有疏水阀组203和排液电动球阀205，疏水阀组203的进口端设有排液球阀202，排液球阀202和疏水阀组203串联后与排液电动球阀205并联连接，排液电动球阀205出口与井口外输8进口端的电动球阀504连接，排液电动球阀205与智能控制系统6电信号连接，集液腔2-3下端设置阀门201，疏水阀组203与流量计213之间设置有疏水阀排气球阀204。

所述的加热腔2-2上端出口与三嗪溶液脱硫系统3进口之间依次设置有流量计213和压力温度检测阀组214，流量计213与加热腔2-2上端出口之间设置有球阀一208、球阀二209、球阀四210和球阀三211，球阀二209、球阀四210和球阀三211串联后与球阀一208并联连接；所述的流量计213的进口端与井口放空系统7之间设置有安全泄放级远程放空阀组二212。

所述的三嗪溶液脱硫罐3的下部设置有脱硫罐液位计304，三嗪溶液脱硫罐3的上部设有脱硫罐温度计301、高密封取样截止阀302、和脱硫罐球阀303，所述的脱硫罐温度计301位于高密封取样截止阀302下方，脱硫罐球阀303位于高密封取样截止阀302上方，高密封取样截止阀302上设置有压力表。

所述的三嗪溶液脱硫罐3的上端设有脱硫罐出口球阀306，脱硫罐出口球阀306与燃料气分液罐4之间依次设有闸阀一401、闸阀二402和压力调节阀403，压力调节阀403的出口端与井口放空系统7之间设置有安全泄放级远程放空阀组三404。

所述的燃料气分液罐4下端设置有排污闸阀406。

所述的在线式h2s监测仪5与井口放空系统7之间设置有节流阀501、压力温度检测阀组502、取样阀组503和电动球阀504，电动球阀504与智能控制系统6电信号连接。

所述的三嗪溶液脱硫罐3为立式结构，三嗪溶液脱硫罐3中部设有填料层，上部设有补雾丝网，填料层中放有三嗪溶液作为脱硫剂。

所述的天然气来气（井口来气1）与分离加热器2的分离腔2-1进口连接，分离腔2-1出口与加热腔2-2进口连接，加热腔2-2出口与三嗪溶液脱硫罐3进口连接，三嗪溶液脱硫罐3出口连接井口外输系统8；分离腔2-1和三嗪溶液脱硫罐3排液管线与井口外输管线连接；燃料气管线与三嗪溶液脱硫罐3出口管线连接；装置上所有的放空管线统一连接至放空总管，与装置外的井口放空系统7中的放空管线连接。

所述的分离加热器2为采用卧式分离器，分为左右两个腔体和一个下部腔体，左侧为分离腔2-1，右侧为加热腔2-2，下部为积液腔2-3，分离腔2-1进口内部设有挡板、中部设有波纹板，加热腔2-2内设有加热盘管，外部有燃烧器和监控系统。分离腔2-1可除去天然气中的固体颗粒粒径≤20μm，分离效率>99.9％，分离加热器2设有设有液位就地显示和远传两套液位系统，正常排液时通过疏水阀排液，疏水阀为快开卧式机械式结构，排液量大，见水就排，没有任何控制系统，没有任何外电等的能源消耗，节约能耗。

本实用新型提供的装置适用于含硫天然气脱除h2s，达到国家标准《天然气》gb17820-2012二类气质指标的含硫天然气井场。该装置可通过三嗪溶液实现含硫天然气的瞬间快速脱硫，可通过在线式h2s检测系统完成脱硫前后天然气中h2s含量的自动检测，可通过分离加热装置完成天然气的分离和加热控制过程，使三嗪溶液达到最佳的脱硫反应温度，可通过智能化控制系统实现装置的远程定位和远程控制。

智能控制系统6：该系统为plc控制，通过仪表电缆与装置各控制点相连接，完成装置天然气相应管路的温度、压力、h2s含量、阀门状态等的显示和监控。

本实用新型适用于含硫天然气脱除h2s，达到国家标准《天然气》gb17820-2012二类气质指标的含硫天然气井场。本装置可通过三嗪溶液实现含硫天然气的瞬间快速脱硫，可通过在线式h2s监测仪完成脱硫前后天然气中h2s含量的自动检测，可通过分离加热器2完成天然气的分离和加热控制过程，使三嗪溶液达到最佳的脱硫反应温度，可通过智能控制系统6实现装置的远程定位和远程控制。

本实用新型中的智能控制系统6为plc控制，通过仪表电缆与装置各控制点相连接，完成装置天然气相应管路的温度、压力、h2s含量、阀门状态等的显示和监控。

通过plc控制既减轻操作人员的工作强度，又保证生产安全和产品质量，提高社会和经济效益，同时上级控制中心还能及时了解装置工艺过程参数和设备运行状况，统一调度和管理。plc控制与装置内各检测点检测数据信号通过仪表电缆连接，通过仪表电缆与井场已有的无线传输设备连接，依托井场已有的无线传输设备与上级控制系统进行数据监控，装置内具体的显示、控制参数和内容如下：

在线式h2s检测仪装置进出口h2s检测数据显示；进、出口压力、温度显示，加热腔节流后的温度、压力显示；进脱硫塔两相流量计天然气和液体流量计量显示，燃料气天然气流量显示，进行瞬时流量和累计流量的计算和显示；加热炉运行状态监测，加热温度远程控制；脱硫塔液位，温度显示；燃料气超压紧急截断；远程紧急放空；进出口紧急截断；预装定位gps芯片，显示定位数据；根据脱硫罐液位自动计算溶液加注量；根据进出口h2s含量，溶液加注量何设定的硫容数据，自动预算溶液使用周期，并设定溶液更换提醒。

装置运行整个过程达到无人值守，操作过程仅需在控制室远程操作，各操作在plc集成编程时均根据上述功能需要设定相应的按钮，仅需通过鼠标进行点击，即可完成相应操作。

一种智能化井口脱硫一体化集成方法，其特征在于：具体步骤为：天然气来气进入分离加热器2的分离腔2-1进行气液分离，在分离加热器2的分离腔2-1进口天然气管道上设有压力温度检测阀组103、h2s就起取样阀组102和安全泄放级远程放空阀组一104，经分离腔2-1分离出的天然气进入加热腔2-2，加热到不高于75℃，经节流阀节流，保证节流后的温度最低不低于20℃，流量计量后进入脱硫吸收塔3，经脱硫后的净化天然气从脱硫吸收塔3顶部排出进入井口外输系统8，外输前设有h2s在线式监测仪5的压力温度检测阀组502和取样阀组503，燃料气系统从外输前的净化天然气管路进行引接，经分离调压后供给分离加热器2的加热腔2-2的燃烧器作为燃料使用，分离加热器2的分离腔2-1排污和脱硫罐3排污均接入外输管线与外输天然气进入下游采气管线，装置内所有放空管线均接入统一的放空总管，通过井场放空管进行放空。

本实用新型针对长庆低含硫气田开发的下古天然气（含硫天然气）井场位置偏远，无法接入上古天然气集输系统的工况，采用三嗪溶液作为脱硫剂的脱硫工艺，脱除天然气中的h2s，达到国家标准《天然气》gb17820-2012二类气质指标的一种智能化井口一体化集成装置；由于井场无外供电、无法远程传输数据、无法提供加热热源，无法到达三嗪溶液脱硫的最佳反应温度，本实用新型同时配套集成了分离加热装置，采用井口脱硫后的天然气进行燃烧加热，无需外部热源，还配套集成了智能化控制系统，可实现数据采集和远程控制的一种智能化井口一体化集成装置。

以上所述的，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型内未详细描述的系统部件及其装置结构均为现有技术，本实用新型中将不再进行详细的说明。