【正文】 .............................................................................................. 28 附錄 2：團隊人員簡歷 .......................................................... 錯誤 !未定義書簽。因此，原油揮發(fā)氣的處理和控制成為急需解決的安全、節(jié)能、環(huán)保問題。本發(fā)明脫硫容量大、 選擇吸附性好、能耗低、回收效率高、工藝流程簡單、使用壽命長、不但實現(xiàn)了減少硫化氫氣體的排放污染，而且回收了原油揮發(fā)氣中丙烷成分。且該法本身也存在設(shè)備腐蝕、溶液降解及發(fā)泡等操作困難。在此法中，最常用的脫硫劑是氧化鐵和活性炭，但是粗脫硫劑（普通氧化鐵和普通活性炭等）硫容小且脫硫劑絕大多數(shù)存在粉化問題。 針對原油儲油罐區(qū)的實際情況，我們也進行過相關(guān)方面的研究，單一組分的活性炭對氣體的凈化效果非常好，但是其對所吸附的氣體沒有選擇性，不僅僅吸附硫化氫氣體，而且對氣體石油伴生氣有吸附作用， 所以單一組分的活性炭穿透時間很短，而且對活性炭而言也比較浪費。 6 （ 3） 吸附裝置形式的選擇 由于我們采用的是干法改性活性炭和氧化鐵脫除硫化氫，并且利用的是吸附原理，可供選擇的設(shè)備也主要有固定床反應(yīng)器、流化 床反應(yīng)器、氣流床反應(yīng)器等，但是根據(jù)長慶油田儲油罐區(qū)現(xiàn)場裝置不允許使用非防爆電器設(shè)備的特殊要求，所以我們所要采用的設(shè)備主要也就只能是固定床反應(yīng)器，方法就是將脫硫劑放置于固定床內(nèi)，然后將原有逸出氣通入，在流經(jīng)脫硫劑床層時將硫化氫吸附脫除，處理達標(biāo)后的尾氣從排氣口排出。 固定床吸附過程的機理是假設(shè)在恒溫下， 含有待處理氣體 濃度為 c0 的 氣體迅速階躍注入吸附塔內(nèi) ， 并以 恒速 v 過床層。 繼續(xù)送 氣體 入塔，傳質(zhì)前沿 繼續(xù)向前 移動，經(jīng)過時 t3后，傳質(zhì)前沿的前端到達床層的 出口 端時，應(yīng)該停止進 氣 ，以免要脫除的 氣體 組分溢出床層以外。 在吸附過程中， 將 含待吸附氣體 濃度為 c0 的 氣體 階躍注入恒溫固定床吸附塔 中 ，床層裝填 良好 ， 氣體 流動相的流速分布均勻， 氣體 中溶質(zhì)濃度低，吸附熱小，吸附塔 可以 看作征恒溫下操作。反之，傳質(zhì)阻力愈小，吸附劑的活性愈高，透過曲線前沿的波幅 就會 越小。 （ 2）燃燒 根據(jù)表 的成分，原油逸出氣中夾雜著相當(dāng)一部分空氣，及計算后雖然其比例不在爆炸界限范圍內(nèi)，但如若直接燃燒，燃燒過程必將十分不穩(wěn)定，不利于熱量的有效利用?？紤]到丙烷的價值約是甲烷 /乙烷的 10 倍，且只需 左右就能在常溫下儲存；而甲、乙烷要在相當(dāng)大的壓力和比較低的溫度才能分離和儲存。主要成分為甲乙丙烷及空氣混合物的輕質(zhì)氣體（氣相，紅色）由上端排出由管路引至換熱器，原油逸出氣由常溫冷至 40℃ 左右，再經(jīng)由 LPG 冷凝器將氣體冷至丙烷沸點 42℃ ，并將丙烷冷至液相。 對于不同情況我們也設(shè)計了另外一種不同的方案進行油氣回收。 該方法的有益效果在于：采用選擇吸附法處理儲罐逸出氣，其中利用氧化鐵脫硫劑進行硫化氫脫除，具有擇吸附性好，在常溫下有較好的脫硫效果的特點。 下面先來計算氣液分離器整套裝置的質(zhì)量。根據(jù)不銹鋼316L 的現(xiàn)行價格，為每千克 27 元人民幣，那么整套脫硫塔設(shè)備耗用的鋼材材料費用 為 2 7 k g 7 5 .1 4 8 k g 2 0 2 9 .0 0Q ? ? ?元 元 （ 3） LPG 分離器生產(chǎn)成本核算 LPG 分離器構(gòu)造與前面的氣液分離器類似，所以計算方法也相同，材料費用就為所消耗的鋼材費用，按照其重量來進行核算，再根據(jù)現(xiàn)行鋼材單位重量價格來估算。 制冷系統(tǒng)中節(jié)流閥屬 于低溫節(jié)流閥，一次節(jié)流可能達不到所需的溫度，所以在設(shè)計中選取二次節(jié)流，根據(jù)現(xiàn)行價格，每個節(jié)流閥為 1000 元，那么節(jié)流閥的總價格為 2020 元。 （ 7）其他零附件 其他零部件主要包括泵、閥、鼓風(fēng)機、管道、保溫材料、檢測控制系統(tǒng)等，根據(jù)現(xiàn)場具體情況，所需要的泵、閥、鼓風(fēng)機、管道以及保溫材料均各不相同，不僅有量上的差異，還可能有質(zhì)的差異，例如泵是否選用低溫泵、管道是否需要保溫等，所以這些部分的價格僅給予大致估算，雖然這些設(shè)備裝置的單個成本都比較低，但由于項目眾多和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以及具有不確定性，所以估算其值總計為13 000 元。 （ 2）裝置的運行成本 裝置在平時工作時也要有相應(yīng)的運行成本，主要包括系統(tǒng)所消耗的電費、硫化氫脫硫劑的耗費、相關(guān)裝置的維護費用等。 為了保證整套裝置的正常運行，所以必須有工人對整套裝置進行檢 測與維護，以及更換脫硫劑等相關(guān)操作，如此油田也有相應(yīng)的操作費用支出，可以假設(shè)維護及人工費用為 3 萬元 /年，據(jù)此來進行估算。 從油氣回收市場上來看， 國內(nèi)的油氣回收行業(yè)目前仍然處于自發(fā)盲目發(fā)展階段，規(guī)模小、起點低、裝備差，發(fā)展緩慢。在生產(chǎn)生活中，化工生產(chǎn)造成的環(huán)境破壞占很大的一部分，這也要求我們要對化工生產(chǎn)中排放的廢氣進行處理。這部分硫化氫氣體不但污染環(huán)境，而且嚴(yán)重危害人們的身體健康。 詳細內(nèi)容見《市場調(diào)查報告書》。 2)回收 接著，來看油氣回收企業(yè)。 （ 2） 替代產(chǎn)品 1)脫硫 脫硫這個方 面 ，現(xiàn)在有一種直接給液態(tài)烴脫硫的物質(zhì)，已經(jīng)形成了專利(00124977） 但沒在本方向行成產(chǎn)品。我們?yōu)槭裁床皇褂眠@種替代方法呢？因為吸收法必然帶來大動力消耗，在回收中小型氣態(tài)輕烴時尤為明顯。脫硫后的主要成分為甲乙丙烷及空氣混合物的輕質(zhì)氣體（氣相，紅色）由管路引至換熱器（ 5），原油逸出氣由常溫冷至 40℃ 左右，再經(jīng)由 LPG冷凝器（ 6）將氣體冷至丙烷沸點 42℃ ，并將丙烷冷至液相。 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的脫除原油揮發(fā)氣中硫化氫氣體的油氣回收反應(yīng)器裝置，其特征在于：經(jīng)過油氣分離器分離出的揮發(fā)氣會通過氧化鐵固定床反應(yīng)器 29 （ 3）進行硫化氫氣體的脫除。尤其是硫化氫 (H2S)氣體，它是一種具臭雞蛋氣味的惡臭氣體，對人體毒性很大，它的存在不僅嚴(yán)重地威脅人身健康，而且會引起設(shè)備和管路的腐蝕和催化劑中毒，因此對石油的凈化脫硫技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用是一個非常重要的課題，應(yīng)該引起各方的重視，開展卓有成 效的技術(shù)交流和技術(shù)開發(fā)，從而大大提高我國的石油凈化脫硫技術(shù)。 三、發(fā)明內(nèi)容 為了克服原油儲罐動火動氣和打孔鉆孔而影響主體罐體的整體安全性問題，和原油揮發(fā)氣中夾雜的少量油份隨氣流上升包裹在脫硫劑表面而降低脫硫效果的問題，并且將油氣冷凝至 42℃ 以下回收丙烷成分，提出了一種脫除原油揮發(fā)氣中硫化氫氣體的油氣回 收反應(yīng)器裝置。脫硫后的主要成分為甲乙丙烷及空氣混合物的輕質(zhì)氣體（氣相，紅 色）由管路引至換熱器（ 5），原油逸出氣由常溫冷至 40℃ 左右，再經(jīng)由 LPG冷凝器（ 6）將氣體冷至丙烷沸點 42℃ ，并將丙烷冷至液相。 31 圖 2是本發(fā)明的油氣分離器的結(jié)構(gòu)示意圖 圖 3是本發(fā)明的脫硫塔的結(jié)構(gòu)示意圖 五、具體實施方式 原油逸出氣的脫硫和回收流程如圖 1 所示，逸出氣經(jīng)氣液分離器（ 2）后大部分水分及 C4 以下的烷烴組分（黑色）凝結(jié)成液態(tài)，由油氣分離器（ 2）下端排出。另外，油氣蒸發(fā)損耗還會導(dǎo)致油品質(zhì)量得下降。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)國內(nèi)各大油田所產(chǎn)的原油含硫量都比較高，含硫氣體伴隨著原油揮發(fā)氣一起排放到大氣中。 根據(jù)權(quán)利要求 1所述的脫除原油揮發(fā)氣中硫化氫氣體的油氣回收反應(yīng)器裝置，其特征在于：該氣液分離器（ 2）利用重力沉降的原理對油氣進行分離。 根據(jù)權(quán)利要求 1所述的脫除原油揮發(fā)氣中硫化氫氣體的油氣回收反應(yīng)器裝置，其特征在于：逸出氣 通過總閥門（ 1） 經(jīng)氣液分離器（ 2）后大部分水分及C4以下的烷烴組分（黑色）凝結(jié)成液態(tài)，由油氣分離器（ 2）下端排出。唯一我們不大可能采取的方法，就是吸收 27 法回收。因為我們也是從這個方向發(fā)展而來的，我們更了解他們。他們的技術(shù)和我們就比較接近，跟起風(fēng)來會比較麻煩。以長慶為例，潛在銷售量如下表 所示。 （ 3）龐大的潛在用戶 在國內(nèi)各大油田，原油從開采到煉油廠加工，以及成品油從煉油廠的產(chǎn)出到最終用戶消費，通常要經(jīng)歷若干儲存、裝卸過 程。 隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對環(huán)境的要求也越來越高，這就要求我們不能像以前一樣只追求經(jīng)濟的發(fā)展，同時還要注意在生產(chǎn)生活中對我們的生存環(huán)境造成的破壞。在脫硫技術(shù)上，國內(nèi)的各種脫硫裝置基本處于同一起跑線上，誰先掌握成熟的脫硫技術(shù)則意味著將占領(lǐng)市場的先機。在現(xiàn)場采用硫容為 10%的脫硫劑，但是考慮到現(xiàn)場條件復(fù)雜，留取 20%的余量，那么等效硫容就是 8%，據(jù)此即可以估算出每年所消耗掉的脫硫劑質(zhì)量為 噸 。通常情況下都是采用低溫罐車來進行運輸，假設(shè)一臺低溫罐車價格為 50 萬元，每一臺罐車用以運輸 10 個丙烷罐中 22 的產(chǎn)品，所以平均在每套丙烷回收裝置上的罐車的成本為 5 萬元。 換熱器外部也要采取相應(yīng)的保溫措施，依照換熱器所占據(jù)的體積，估算出預(yù) 20 冷器的保溫材料價格為 350 元， LPG 冷凝器的保溫材料價格為 1000 元。 制冷系統(tǒng)中的冷卻器、蒸發(fā)器的換熱面積均為 ，并且屬于低溫相變換熱器，市場價在 30005000 元 /臺，這里在計算時取為折中的 4000 元 /臺，那么冷卻器和蒸發(fā)器兩者的價格總和就為 8000 元。 同樣為了簡化計算過程，在計算時假定脫硫塔是個完整圓筒型，那么根據(jù)前面設(shè)計的脫硫塔的大小，可以計算出鋼材所占據(jù)的體積。 裝置中的氣液分離器是購買相應(yīng)的鋼材來利用公司的車床、焊接設(shè)備等進行加工生產(chǎn)的，所以材料費用就為所消耗的鋼材費用。 該裝置連續(xù)操作的整個循環(huán)是由吸附 脫附 干燥等幾個階段組成的，回收裝置需要 2個吸附塔。 技術(shù) 研究 前景 13 以上涉及的脫硫油氣回收裝置主要是針對揮發(fā)氣中丙烷含量比較大且含有少量硫化氫氣體的情況而設(shè)計的。圖 為油氣分離器示意圖。 （ 4）逐級冷卻分離 常壓下，丙烷沸點 42℃ ,乙烷 ℃ ，甲烷 ℃ 。若這部分氣體（尤其是丙烷）直接排空，雖然系統(tǒng)裝置比較簡單，但損失了相當(dāng)一部分潛在的經(jīng)濟利益。 傳質(zhì)區(qū)0 0 0 00m n B EEEBBm n ab傳質(zhì)區(qū)傳質(zhì)區(qū)流出物濃度ctt t at B t E 圖 恒溫固定床的透過曲線 透過曲線的形狀和前沿的波幅長短，即傳質(zhì)區(qū)的大小 ， 與傳質(zhì)阻力、吸附劑的活性的大小 以及 吸附等溫線的形狀等 諸多 因素有密切的關(guān)系。但是， 如果 直接 從床層中取出吸附劑顆粒，不僅測定其吸附量 時比較困難 ，而且在取樣 過程 中會干擾床層的裝填密度 以及吸附過程 ，影響床層中 氣體 的流速分布和濃度分布。最初，在床層入口處送入原料 氣體 ，經(jīng)過一段時間 t1后， 在 入口端形成負(fù)荷 曲線，隨著不斷地送入恒定濃度的 氣體 ， 負(fù)荷 曲線向前移動。 如此我們需要具 體計算的固定床反應(yīng)器主要包括以下四部分：用于防雨防塵的塔頂、裝填脫硫劑的塔體、底部支撐進氣管的塔底、塔體的整體固定結(jié)構(gòu)，以及各部分相關(guān)的附件等。其中活性炭和氧化鐵均是工業(yè)生產(chǎn)中常用的脫硫劑，活性炭價格低廉，生成物為無污染