CN2015107641152一种除采油污水中硫化氢的汽提工艺公开号106335951

(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号201510764115.2(22)申请日2015.11.11C02F1/04(2006.01)C02F1/20(2006.01)(71)申请人宁波工程学院地址315211浙江省宁波市江北区风华路201号(72)发明人沈剑(54)发明名称一种除采油污水中硫化氢的汽提工艺(57)摘要本发明在传统除采油污水中硫化氢汽提工艺的基础上，通过在塔釜设置回流的方式，稀释采油污水中的H2S，增加了H2S电离平衡朝生成H2S气体的方向移动，提高汽提过程的传质推动力；同时塔内液体流速的增加，提高液膜传质系数，减小了传质阻力。该工艺具有一定的过程强化效果。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页CN106335951A2017.01.18CN106335951A1/1页21.一种除采油污水中硫化氢的汽提工艺，其特征在于：包括以下步骤1）采油污水由污水管输送而来；2）离心泵的吸入口通过管路与塔釜连通，离心泵的排出口与回流管的一端连通，回流管的另一端通过三通与污水管连通，离心泵启动后将塔釜中的脱H2S采油污水吸入，并经由回流管排入到污水管中与采油污水混合得到混合采油污水；3）酸液注入管与污水管联通，且设置在回流管与污水管连通的下游，浓酸溶液通过酸液注入管注入到污水管中，保证进塔前混合采油污水的pH值符合工艺要求；4）混合采油污水通过污水管进入到塔体上部，通过设置在污水管出口处的液体分布器喷洒在填料层上，向下穿过填料层落入到塔釜中，塔釜中的液体即为脱H2S采油污水；5）塔釜中的脱H2S采油污水，一部分被离心泵吸入，另一部分通过排液管排出；6）载气通过进气管进入到塔体下部，向上穿过填料层，通过设置在塔顶的排气管排出。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述步骤1）中的采油污水，其H2S含量高于100mg/L。3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述步骤1）中的采油污水的体积流量与所述步骤2）中的脱H2S采油污水的体积流量之比为1:0.5~3。4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述步骤3）中的浓酸溶液为质量浓度为15~30%的盐酸溶液或质量浓度为20~50%的硫酸溶液。5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述步骤3）中的pH值为5.0~6.5。6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述步骤4）中的填料的材质为聚苯硫醚或聚偏氟乙烯。7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述步骤6）中的载气为天然气和水蒸气的混合气，混合气中天然气与水蒸气的体积之比为1~99:1。8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述步骤6）中的载气的体积流量与所述步骤1）中的采油污水的体积流量之比为1~5:1。权利要求书CN106335951A21/4页3一种除采油污水中硫化氢的汽提工艺技术领域[0001]本发明属于污水处理净化技术，尤其涉及一种除采油污水中硫化氢的汽提工艺。背景技术[0002]在油田开采过程中产生大量采油污水，同时又要向油层回注大量水以保持油层压力，这为采油污水的循环利用提供了一个重要途径。多数油田采油污水的处理工艺是以“重力沉降—絮凝沉降—过滤”为基础的处理技术，主要去除浮油、分散油形式存在的石油和悬浮固体物质，使水质达到回注要求。油田所处地区不同，采油污水的水质组成变化很大，尤其是中东地区的采油污水具有H2S含量高的特点。例如伊拉克某油田的采油污水H2S含量高达200mg/L。H2S具有较大的危害：一方面，导致水体的pH值减小，污水呈现酸性，腐蚀油田污水处理系统的管道；另一方面，油田污水中散发的H2S气体对人的神经系统和粘膜系统具有强烈的刺激性，甚至造成人员的死亡。因此对H2S含量高的采油污水需要在“重力沉降—絮凝沉降—过滤”处理工艺的基础上增加脱H2S的步骤，进而采油污水的处理工艺改进为“重力沉降—絮凝沉降—脱H2S—过滤”。目前国内外对采油污水脱H2S的方法有氧化法、汽提法、碱液吸收法和沉淀法，其中汽提法适用于H2S含量较高（100mg/L）的采油污水。汽提法就是利用气液平衡原理来处理溶解在水中的H2S。在汽提设备中，使采油污水与载气接触，并不断排出载气，始终保持气相中的H2S的实际浓度小于该条件下的平衡浓度，这样采油污水中溶解的H2S就不断转入气相，采油污水中的H2S可得到去除。[0003]由于H2S是弱酸，在水中的电离过程如下：汽提过程主要是针对水中以分子形式存在的H2S，为了保证汽提的效果，必须使水中的S2-以H2S气体的状态存在，否者汽提效果很差。因此通过向采油污水中注入酸液（H2SO4或者HCl）来降低采油污水的pH值，使上述电离过程向着左侧移动，确保S2-以H2S气体的形式存在，提高汽提效果。显然，采油污水的pH值越低，汽提效果越好，但是较低的pH值会增加采油污水对设备的腐蚀性。为此通常将pH值控制在5.0以上，汽提塔脱除H2S的效率在90%左右。对于H2S含量高的油田污水，即使脱除率达到90%，脱H2S污水中残留的H2S仍然较高。为了提高采油污水中H2S的脱除率，通常可以通过增加塔高和载气流量（增加载气流量势必会增加塔径）来提高脱除率，这将大大增加设备投资和运行费用。发明内容[0004]为解决传统方法存在的不足和缺陷，本发明从汽提塔脱采油污水中H2S的原理出发，通过塔釜回流的方式强化汽提效果，开发一种除采油污水中硫化氢的汽提工艺。该工艺适用于H2S含量高于100mg/L的采油污水，可以提高H2S的脱除率。[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种除采油污水中硫化氢的汽提工艺，其特征在于：包括以下步骤1）采油污水由污水管输送而来；说明书CN106335951A32/4页42）离心泵的吸入口通过管路与塔釜连通，离心泵的排出口与回流管的一端连通，回流管的另一端通过三通与污水管连通，离心泵启动后将塔釜中的脱H2S采油污水吸入，并经由回流管排入到污水管中与采油污水混合得到混合采油污水；3）酸液注入管与污水管联通，且设置在回流管与污水管连通的下游，浓酸溶液通过酸液注入管注入到污水管中，保证进塔前混合采油污水的pH值符合工艺要求；4）混合采油污水通过污水管进入到塔体上部，通过设置在污水管出口处的液体分布器喷洒在填料层上，向下穿过填料层落入到塔釜中，塔釜中的液体即为脱H2S采油污水；5）塔釜中的脱H2S采油污水，一部分被离心泵吸入，另一部分通过排液管排出；6）载气通过进气管进入到塔体下部，向上穿过填料层，通过设置在塔顶的排气管排出。[0006]作为改进，所述步骤1）中的采油污水，其H2S含量高于100mg/L。[0007]作为改进，所述步骤1）中的采油污水的体积流量与所述步骤2）中的脱H2S采油污水的体积流量之比为1:0.5~3。[0008]作为改进，所述步骤3）中的浓酸溶液为质量浓度为15~30%的盐酸溶液或质量浓度为20~50%的硫酸溶液。[0009]作为改进，所述步骤3）中的pH值为5.0~6.5。[0010]再改进，所述步骤4）中的填料层的材质为聚苯硫醚或聚偏氟乙烯。[0011]再改进，所述步骤6）中的载气为天然气和水蒸气的混合气，混合气中天然气与水蒸气的体积之比为1~99:1。[0012]进一步改进，所述步骤6）中的载气的体积流量与所述步骤1）中的采油污水的体积流量之比为1~5:1。[0013]本发明的有益效果主要体现在：1、通过塔釜回流的方式将脱H2S的采油污水与采油污水混合，稀释了采油污水中H2S，同时通过注入浓酸溶液维持了传统工艺的pH值，这样就使H2S电离平衡更多地朝生成H2S气体的方向移动，有利于提高汽提过程的传质推动力；2、通过分析发现，汽提脱H2S的传质过程为液膜控制，塔釜回流增加了塔内液体的流速从而提高的液膜传质系数，进而提高总传质系数，有利于降低传质阻力。附图说明图1是一种除采油污水中硫化氢的汽提工艺的示意图。具体实施方式[0014]下面结合附图实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：实施例1：体积流量为200m3/h、H2S含量为150mg/L的采油污水由污水管1输送而来；离心泵8的吸入口通过管路7与塔釜4-3连通，离心泵8的排出口与回流管9的一端连通，回流管9的另一端通过三通与污水管1连通，离心泵8启动后将塔釜4-3中的脱H2S采油污水吸入，流量为100m3/h，并经由回流管9排入到污水管1中与采油污水混合得到混合采油污水；酸液注入管2与污水管1联通，且设置在回流管9与污水管1连通的下游，质量浓度为30%的盐酸溶液通过酸液注入管2注入到污水管1中，保证进塔前混合采油污水的pH值维持在说明书CN106335951A43/4页55.0；混合采油污水通过污水管1进入到塔体4上部，通过设置在污水管1出口处的液体分布器4-1喷洒在聚苯硫醚材质的填料层4-2上，向下穿过填料层4-2落入如到塔釜4-3中，塔釜4-3中的液体即为脱H2S采油污水；塔釜4-3中的脱H2S采油污水，一部分被离心泵7吸入，另一部分通过排液管6排出；天然气与水蒸气的体积之比为1:1的载气以200m3/h的体积流量通过进气管5进入到塔体4下部，向上穿过填料层4-2，通过设置在塔顶的排气管3排出。最终采油污水中H2S的脱除率为95%。[0015]实施例2：体积流量为100m3/h、H2S含量为200mg/L的采油污水由污水管1输送而来；离心泵8的吸入口通过管路7与塔釜4-3连通，离心泵8的排出口与回流管9的一端连通，回流管9的另一端通过三通与污水管1连通，离心泵8启动后将塔釜4-3中的脱H2S采油污水吸入，流量为300m3/h，并经由回流管9排入到污水管1中与采油污水混合得到混合采油污水；酸液注入管2与污水管1联通，且设置在回流管9与污水管1连通的下游，质量浓度为15%的盐酸溶液通过酸液注入管2注入到污水管1中，保证进塔前混合采油污水的pH值维持在5.5；混合采油污水通过污水管1进入到塔体4上部，通过设置在污水管1出口处的液体分布器4-1喷洒在聚偏氟乙烯材质的填料层4-2上，向下穿过填料层4-2落入如到塔釜4-3中，塔釜4-3中的液体即为脱H2S采油污水；塔釜4-3中的脱H2S采油污水，一部分被离心泵7吸入，另一部分通过排液管6排出；天然气与水蒸气的体积之比为99:1的载气以500m3/h的体积流量通过进气管5进入到塔体4下部，向上穿过填料层4-2，通过设置在塔顶的排气管3排出。最终采油污水中H2S的脱除率为98%。[0016]实施例3：体积流量为150m3/h、H2S含量为300mg/L的采油污水由污水管1输送而来；离心泵8的吸入口通过管路7与塔釜4-3连通，离心泵8的排出口与回流管9的一端连通，回流管9的另一端通过三通与污水管1连通，离心泵8启动后将塔釜4-3中的脱H2S采油污水吸入，流量为300m3/h，并经由回流管9排入到污水管1中与采油污水混合得到混合采油污水；酸液注入管2与污水管1联通，且设置在回流管9与污水管1连通的下游，质量浓度为20%的硫酸溶液通过酸液注入管2注入到污水管1中，保证进塔前混合采油污水的pH值维持在6.5；混合采油污水通过污水管1进入到塔体4上部，通过设置在污水管1出口处的液体分布器4-1喷洒在聚偏氟乙烯材质的填料层4-2上，向下穿过填料层4-2落入如到塔釜4-3中，塔釜4-3中的液体即为脱H2S采油污水；塔釜4-3中的脱H2S采油污水，一部分被离心泵7吸入，另一部分通过排液管6排出；天然气与水蒸气的体积之比为10:1的载气以300m3/h的体积流量通过进气管5进入到塔体4下部，向上穿过填料层4-2，通过设置在塔顶的排气管3排出。最终采油污水中H2S的脱除率为99%。[0017]实施例4：体积流量为100m3/h、H2S含量为500mg/L的采油污水由污水管1输送而来；离心泵8的吸入口通过管路7与塔釜4-3连通，离心泵8的排出口与回流管9的一端连通，回流管9的另一端通过三通与污水管1连通，离心泵8启动后将塔釜4-3中的脱H2S采油污水