一种油井高架罐恶臭气味处理的装置及方法与流程

本发明属于油田环境保护技术领域，具体涉及油井高架罐恶臭气体处理的装置及方法。

背景技术：

我国稠油资源丰富，蒸汽吞吐是稠油开发的主要手段。稠油热采过程中，原油中的含硫化合物会发生一系列的水热裂解反应，不仅会产生硫化氢，还会产生甲硫醇、乙硫醇等带有烂菜、大蒜等恶臭气味的含硫化合物，由于甲硫醇、乙硫醇的嗅觉阈值比硫化氢的低一个数量级，硫化氢的嗅觉阈值为0.0067mg/m³，而甲硫醇和乙硫醇的嗅觉阈值分别为0.00073mg/m³和0.00083mg/m3。胜利油田大部分吞吐井采用高架罐拉油方式生产。在高架罐卸油时，硫醇的恶臭气味会非常容易被闻到。据统计胜利油田目前已有100多口油井在蒸气吞吐后开井生产高架罐卸油时，井场周围存在难闻的恶臭气味，对采油工人和周围居民生活产生明显影响，部分油井因臭味严重被迫停井。热采井的恶臭气味已成为影响稠油资源开发的重要因素。

目前，针对甲硫醇、乙硫醇等热采井恶臭气体的处理主要有两种方法：(1)定期采用强碱液洗井。该方法虽能消除井筒内的恶臭气体，但仅能用于作业前井筒处理，有效期短，无法用于正常生产井的处理；(2)井筒连续加药。向油井套管内投加弱氧化性处理剂，在井底将硫醇转化为无味或味小的物质。该方法虽能实现热采井恶臭气味的处理，但存在加药量大、处理成本高、加药劳动强度大等问题。加药量通常能达30～50kg/d，年药剂费10多万元，加药频率高达7～10天/次，劳动强度大。因此，迫切需要开发一种长效的处理方法。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足而提供一种油井高架罐恶臭气味处理的装置及方法。本发明利用气体输送单元将恶臭气体从高架罐顶抽出，依次经过除湿和除臭单元，将恶臭气体转化为无味的物质，最后将剩余气体回收作为天然气使用。本发明不仅可以消除油井高架罐的恶臭气味，而且可以将处理周期大幅度延长至5年以上，有效减少频繁加药的劳动强度，节约处理费用，另外还可避免voc(挥发性有机烃)挥发对大气的污染。

本发明公开了一种油井高架罐恶臭气味处理的装置，该装置主要包括冷凝器、除雾器、气体输送单元、除臭单元和检测控制单元。冷凝器、除雾器、气体输送单元、除臭单元依次连接，检测控制单元控制冷凝器、除臭单元和气体输送单元。

其中，冷凝器主要包括列管、总管和冷凝器风机。列管与总管通过焊接相连，冷凝器风机的出风口与列管垂直。列管长度为600～1200mm、数量为20～30只、间距为20～50mm、外径为10～30mm、壁厚为0.5～1.5mm、材质为铜。列管外设翅片，翅片宽度2～4mm，翅片材质为铜。总管外径50～90mm、长度600～1000mm。风机采用防爆变频轴流风机，额定风量1000～2500m³/h。

除雾器主要包括折流板、丝网和壳体，折流板和丝网均位于壳体内部，丝网位于折流板正上方50-100mm处。折流板的高度200～300mm、间距10～30mm。折流板材质采用聚丙稀pp或不锈钢。丝网高度200～300mm，丝网直径0.10～0.28mm的金属丝或工程塑料。壳体为圆柱形，材质为不锈钢304或316。

气体输送单元主要包括输送风机、流量计和管路，输送风机和流量计通过管路连接。风机的风量5～10m³/h，排气压力30kpa，风机为变频防爆型。流量计流量范围0～15m³/h。管路材质为不锈钢304或316，直径为50～80mm。

除臭单元由除臭塔1和除臭塔2组成，两塔的结构相同，其中一个为运行塔，另一个为备用塔。

除臭塔由塔体、支撑层和填料组成，支撑层位于塔体内部，填料位于支撑层上方。

其中塔体设有进气口、卸料口、装料口、视镜、出气口。进气口位于填料塔的底部，进气口直径80～100mm。卸料口位于进气口上方，卸料口下沿距进气口上沿100～200mm，卸料口直径300～500mm。装料口位于出气口正下方，装料口上沿距离出气口下沿100～200mm，卸料口直径300～500mm。视镜位于塔体的上部，在装料口以下100～200mm处。

支撑层由支撑架和孔板组成。其中的支撑架由槽钢焊接成两个同心圆形，外层同心圆与塔体内壁焊接而成。孔板为厚3-5mm的不锈钢冲压板，板上设有2～2.5mm圆孔，孔间距5～10mm。

填料高度为1200～1800mm，填料为颗粒型除臭剂，除臭剂颗粒直径3～5mm。除臭剂以活性氧化铝为载体，浸泡氧化剂溶液，经加压、减压、干燥而成。除臭剂的除臭容量为20～30％。

检测控制单元主要由湿度计、恶臭气体检测仪、plc控制器、变频器、电动阀、回流风机和单向阀组成。其中的湿度计、恶臭气体检测仪、变频器、电动阀和回流风机分别与plc控制器相连。湿度计安装于冷凝器出口位置。回流风机的进口经电动阀与除臭塔的出气口管路相连，回流风机的出口经单向阀与除臭塔的进气口相连。所述的变频器的调节范围为0～50hz。

本发明还提供了一种高架罐恶臭气体处理的方法。具体包括以下步骤：

(1)冷凝器进口与高架罐顶出气口连接，高架罐内含恶臭气体的油井伴生气在输送风机的吸力下流入冷凝器，沿列管向上流动，在列管表面翅片和冷凝风机所吹出风的作用下使管内伴生气中的水蒸气在列管内壁发生冷凝，并沿管壁流回高架罐；湿度计连续检测冷凝器出口气体的湿度，并将数据传输给plc控制器，由plc控制器根据湿度的大小调节变频器的频率，控制冷凝风机转速，以实现较好的除湿效果；当湿度大时，风机的转速加快，湿度小时，风机的转速减慢；经冷凝器后伴生气的湿度可降低至20～30％。

(2)经冷凝器除湿后气体在输送风机吸力下进入除雾器，依次经过折流板和丝网两极除雾器对微小液滴的撞击、捕获、吸附和聚集作用，进一步将伴生气的湿度降低至5％以下。

(3)经除雾器除雾后的伴生气经气体输送单元的管路、输送风机和流量计送至除臭单元，从除臭塔底部的进气口进入塔内，依靠输送风机的送风压力，经支撑架后穿过孔板，均匀分布于填料底部，经填料孔隙向上流动，在此过程中伴生气中的恶臭气体与除臭剂接触发生化学反应，将其中的硫醇、硫醚、硫化氢等具有恶臭气味的物质转化为无臭味的物质，同时除臭剂的颜色会变成灰色至黑色，当除臭剂完全反应时，会变成黑色；在运行过程中，可根据除臭剂的颜色来判断是否需要更换填料，当视镜中观察到的填料全部变为黑色时，则应更换填料，更换填料时备用除臭塔进行气体处理，保证除臭过程的连续运行。

(4)除臭后的伴生气由除臭塔出口流出，用检测控制单元的恶臭气体检测仪进行恶臭气体含量的检测，并将检测结果传输给plc控制器，当检测结果低于20ppm时，直接经管道输送至热采锅炉做燃料；当检测结果高于20ppm时，打开电动阀，开启回流风机，将未达标的气体打回至除臭塔的进气口，再次进行除臭反应直至处理合格。

本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的装置采用强制风力冷凝和两级除雾工艺，有效降低除臭塔进气中水蒸汽的含量95％以上，除臭剂有效率提高80％以上；

(2)本发明的装置采用高容量除臭剂，脱硫容量大，将处理周期延长60个月以上，有效降低劳动强度和操作成本；

(3)本发明的装置不仅解决了高架罐恶臭气味影响环境的问题，并实现了废气的资源化利用；

(4)本发明的装置采用两套除臭塔，1用1备，可确保除臭过程的连续，为油井的连续生产提供了保障。

具体实施方式

附图1为本发明的工艺流程图。

实施例1

结合附图1，对本发明进一步的说明。

如附图1所示，一种油井高架罐恶臭气味处理的装置，该装置主要包括冷凝器、除雾器、气体输送单元、除臭单元和检测控制单元。冷凝器、除雾器、气体输送单元、除臭单元依次连接，检测控制单元控制冷凝器、除臭单元和气体输送单元。

其中，冷凝器主要包括列管、总管和冷凝器风机。列管与总管通过焊接相连，冷凝器风机的出风口与列管垂直。列管长度为600～1200mm、数量为20～30只、间距为20～50mm、外径为10～30mm、壁厚为0.5～1.5mm、材质为铜。列管外设翅片，翅片宽度2～4mm，翅片材质为铜。总管外径50～90mm、长度600～1000mm。风机采用防爆变频轴流风机，额定风量1000～2500m³/h。

除雾器主要包括折流板、丝网和壳体，折流板和丝网均位于壳体内部，丝网位于折流板正上方50-100mm处。折流板的高度200～300mm、间距10～30mm。折流板材质采用聚丙稀pp或不锈钢。丝网高度200～300mm，丝网直径0.10～0.28mm的金属丝或工程塑料。壳体为圆柱形，材质为不锈钢304或316。

气体输送单元主要包括输送风机、流量计和管路，输送风机和流量计通过管路连接。风机的风量5～10m³/h，排气压力30kpa，风机为变频防爆型。流量计流量范围0～15m³/h。管路材质为不锈钢304或316，直径为50～80mm。

除臭单元由除臭塔1和除臭塔2组成，两塔的结构相同，其中一个为运行塔，另一个为备用塔。

除臭塔由塔体、支撑层和填料组成，支撑层位于塔体内部，填料位于支撑层上方。

其中塔体设有进气口、卸料口、装料口、视镜、出气口。进气口位于填料塔的底部，进气口直径80～100mm。卸料口位于进气口上方，卸料口下沿距进气口上沿100～200mm，卸料口直径300～500mm。装料口位于出气口正下方，装料口上沿距离出气口下沿100～200mm，卸料口直径300～500mm。视镜位于塔体的上部，在装料口以下100～200mm处。

支撑层由支撑架和孔板组成。其中的支撑架由槽钢焊接成两个同心圆形，外层同心圆与塔体内壁焊接而成。孔板为厚3-5mm的不锈钢冲压板，板上设有2～2.5mm圆孔，孔间距5～10mm。

填料高度为1200～1800mm，填料为颗粒型除臭剂，除臭剂颗粒直径3～5mm。除臭剂以活性氧化铝为载体，浸泡氧化剂溶液，经加压、减压、干燥而成。除臭剂的除臭容量为20～30％。

检测控制单元主要由湿度计、恶臭气体检测仪、plc控制器、变频器、电动阀、回流风机和单向阀组成。其中的湿度计、恶臭气体检测仪、变频器、电动阀和回流风机分别与plc控制器相连。湿度计安装于冷凝器出口位置。回流风机的进口经电动阀与除臭塔的出气口管路相连，回流风机的出口经单向阀与除臭塔的进气口相连。所述的变频器的调节范围为0～50hz。

一种高架罐恶臭气体处理的方法，具体包括以下步骤：

(1)冷凝器进口与高架罐顶出气口连接，高架罐内含恶臭气体的油井伴生气在输送风机的吸力下流入冷凝器，沿列管向上流动，在列管表面翅片和冷凝风机所吹出风的作用下使管内伴生气中的水蒸气在列管内壁发生冷凝，并沿管壁流回高架罐；湿度计连续检测冷凝器出口气体的湿度，并将数据传输给plc控制器，由plc控制器根据湿度的大小调节变频器的频率，控制冷凝风机转速，以实现较好的除湿效果；当湿度大时，风机的转速加快，湿度小时，风机的转速减慢；经冷凝器后伴生气的湿度可降低至20～30％。

(2)经冷凝器除湿后气体在输送风机吸力下进入除雾器，依次经过折流板和丝网两极除雾器对微小液滴的撞击、捕获、吸附和聚集作用，进一步将伴生气的湿度降低至5％以下。

(3)经除雾器除雾后的伴生气经气体输送单元的管路、输送风机和流量计送至除臭单元，从除臭塔底部的进气口进入塔内，依靠输送风机的送风压力，经支撑架后穿过孔板，均匀分布于填料底部，经填料孔隙向上流动，在此过程中伴生气中的恶臭气体与除臭剂接触发生化学反应，将其中的硫醇、硫醚、硫化氢等具有恶臭气味的物质转化为无臭味的物质，同时除臭剂的颜色会变成灰色至黑色，当除臭剂完全反应时，会变成黑色；在运行过程中，可根据除臭剂的颜色来判断是否需要更换填料，当视镜中观察到的填料全部变为黑色时，则应更换填料，更换填料时备用除臭塔进行气体处理，保证除臭过程的连续运行。

(4)除臭后的伴生气由除臭塔出口流出，用检测控制单元的恶臭气体检测仪进行恶臭气体含量的检测，并将检测结果传输给plc控制器，当检测结果低于20ppm时，直接经管道输送至热采锅炉做燃料；当检测结果高于20ppm时，打开电动阀，开启回流风机，将未达标的气体打回至除臭塔的进气口，再次进行除臭反应直至处理合格。

本发明的装置采用强制风力冷凝和两级除雾工艺，有效降低除臭塔进气中水蒸汽的含量95％以上，除臭剂有效率提高80％以上；本发明的装置采用高容量除臭剂，脱硫容量大，将处理周期延长60个月以上，有效降低劳动强度和操作成本；本发明的装置不仅解决了高架罐恶臭气味影响环境的问题，并实现了废气的资源化利用；本发明的装置采用两套除臭塔，1用1备，可确保除臭过程的连续，为油井的连续生产提供了保障。