重质含硫原油脱硫工艺技术评价及优化研究孙相博.docx
《重质含硫原油脱硫工艺技术评价及优化研究孙相博.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重质含硫原油脱硫工艺技术评价及优化研究孙相博.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
重质含硫原油脱硫工艺技术评价及优化研究孙相博
题目：
重质含硫原油脱硫工艺技术评价及优化研究
姓名：
孙相博
指导教师：
陈微
专业：
学院：
学习形式：
助学单位：
论文完成日期：
年月日
重质含硫原油脱硫工艺技术评价及优化研究
摘要
H2S是一种毒性很大的气体,造成环境污染,对人体也会产生严重危害,并且在工业生产过程中,H2S的存在还会对设备造成腐蚀,我国油田所采原油大部分为低硫原油,在过去,原油的产量尚可自给自足,但是随着经济的发展,人民生活水平的提高,我国对原油的需求量越来越大,进口原油逐年增多,其中有很大一部分为含硫原油,因此随之而来的就是对脱硫技术的迫切需求。
而对于高含硫稠油,由于稠油本身的高密度、高粘度等特点,使其脱硫存在一定的困难,目前国内没有形成比较成熟的原油脱H2S技术,然而,原油的脱硫问题却不容忽视。
H2S的常压沸点介于乙烷（C2）和丙烷（C3）之间,因此,在原油脱气的过程中,分离出C2和C3的同时也可以将其中所含的H2S分离出来,基于这一原理,在汽液相平衡理论的基础上进行了原油脱H2S的研究。
在对状态方程和活度系数方程等热力学模型研究的基础上,根据现场实验数据优选适合原油脱硫的计算模型。
然后对多级分离、负压闪蒸、分馏以及气提四种工艺进行了软件模拟研究,对每种工艺的影响因素进行敏感性分析,在此基础上优化各工艺的操作参数,并做详细的对比分析,确定每种工艺的适用范围。
研究结果表明气提工艺的脱硫效果最好,适合含硫量高的原油的脱硫化氢处理。
关键词：
含硫稠油，脱H2S，多级分离，负压闪蒸，分馏，气提
StudyandOptimizationofH2SRemovingMethodsofHeavyCrudeOilContainingH2S
Abstract
H2Sisanacidgaswithgreattoxicity.Itcausesenvironmentalpollutionanddamagetohumanbeings.ManyindustrialprocessesproduceH2Sandalotoffabricationequipments’corrosioniscausedbyH2S.Mostcrudeoilthatproducedinourcountryislowcrudeoil.Inthepast,thequantityofcrudeoilextractedathomeisenoughforpeoples’lifeandeconomicdevelopment.Butintherecentyears,withtheremarkableimprovementgrowthofpeoples’lifeandthegreatdevelopmentofnationaleconomy,thequantityofoildemandedbecomelargerandlarger.TheoilimportisgrowingeveryyearandalargepartofitissourcrudeoilwithH2S.Inviewoftheabove,thedemandoftheoildesulfurizationtechnologyisbecomingurgent.Butfortheviscousoil,becauseofitshighdensityandhighviscosityproperties,itismuchhardertoremovetheH2Sinit.Untilnow,therehaven’tbeenanymatureH2Sremovingexperiencesathome.Sothestudyonthedesulfurizationmethodsisextremelyneeded.
TheatmosphericboilingpointofH2Sisbetweenthepointofethaneandpropane.Intheprocessofgas-liquidseparationofoil,H2Scanberemovedfromtheoilalongwiththeremovingofethaneandpropane.StudytheH2Sremovingmethodaccordingtotheequilibriumtheorybasedontheaboveprinciple.
ElectreasonablecalculatingmodelsthataresuitablefortheH2Sremovingmethodsbystudyingtheprincipleofequationsofstateandactivitycoefficientmodelsandaccordingtotheexperimentaldatainthefieldofproduction.Thensimulatesthemultistageseparationmethod,vacuumflashevaporationmethod,distillationmethodandgasstrippingmethod.Everyinfluencefactorforeachmethodisanalyzedanddetailedcomparativeanalysisisdone.Thesuitablerangeofeachmethodisobtained.ThestudyresultsshowsthattheeffectsofthegasstrippingmethodisthebestofallanditissuitableforheavyoilwithbigamountsofH2S.
Keywords：
ViscousOilwithH2S,H2SRemoving,MultistageSeparation,VacuumFlashEvaporation,Distillation,GasStripping
目录
摘要I
AbstractII
目录III
第一章绪论1
1.1研究目的与研究意义1
1.2国内外脱硫工艺研究1
1）多级分离法2
2）负压闪蒸法2
3）分馏法3
4）气提法3
1.3论文的研究4
第二章含硫稠油热力学模型分析和筛选1
2.1引言1
2.2状态方程法1
2.3活度系数模型3
2.3.1Wohl型方程4
2.3.2局部组成概念模型4
2.3.3基团贡献概念模型4
2.4其他重要的热力学模型研究5
2.4.1Grayson-Streed（GS）模型5
2.4.2BraunK10模型5
2.4.3Sour模型5
第三章含硫稠油脱硫工艺及影响因素分析及优化方案6
3.1引言6
3.2多级分离工艺6
3.2.1分离压力的影响9
3.2.2多级分离脱硫参数优化10
3.3负压闪蒸工艺11
3.3.1操作压力与操作温度的影响11
3.3.2负压闪蒸脱硫参数优化13
3.4分馏工艺16
3.4.1分馏塔塔板数的影响16
3.4.2塔内操作压力的影响18
3.4.3分馏法脱硫参数优化19
结论21
参考资料22
第一章绪论
1.1研究目的与研究意义
原油是一个国家重要的战略性能源物质，直接关系到国家的经济命脉，与国民的生活息息相关。
近几年来，我国的国民经济发展迅速，对原油的需求量也日益增加，但是由于国内原油的产量和供应能力有限，我国原油的对外依存度不断上升，原油进口量大幅度增加，1996年首次超过2000万吨，进口量高于出口量，我国由此成为了原油净进口国。
到2007年，我国原油进口依存度达到46%以上，净进口量由原来的228万吨增加到了1.63亿吨。
进口原油作为大宗资源性商品，在我国的国民经济中发挥着举足轻重的作用。
世界原油质量将趋向于重质化、含硫化[1。
2]，2003年，美国《世界炼油》杂志预测情况见表1-1。
表1-1世界原油品质趋势
2000年
2010年
2015年
密度
硫（%）
密度
硫（%）
密度
硫（%）
东半球
0.8550
1.08
0.8550
1.12
0.8565
1.19
西半球
0.8870
1.33
0.8897
1.42
0.8892
1.43
世界平均
0.8628
1.14
0.8629
1.19
0.8637
1.25
在国外，高含硫油田的开发和生产开始较早，已有几十年的历史了[3]，目前，美国和加拿大正在加快加工处理含硫重质原油的进程[4]。
但是，在国内对高含硫油田的开发尚未大规模形成，生产经验较少，尤其是国内开发的高含硫稠油油田更是寥寥无几。
我国生产的原油大部分为低硫原油，在过去原油需求量少的时期，国内所产原油还可自给自足，此时原油的含硫问题还不是主要矛盾。
然而，随着我国国民经济的飞速发展，人民生活水平的日益提高，对石油的需求量也不断增大。
到2002年，我国已一跃成为世界上第二大石油消费国，而且仍在以每年9%的速度迅速增加[5]。
2005年我国进口原油中硫含量高于1%的含硫原油或高硫原油，占进口原油总量的1/3，比2004年进口量提高了22.4%[6]。
目前我国加工的原油大部分仍为国产原油，但是进口原油已增加到原油加工总量的1/3以上，并且这一比例还在继续上升，预计今年将达50%左右。
并且随着近年来我国进口含硫原油的增多以及塔河油田含硫稠油的开发，我国对原油脱硫技术的需求日益迫切。
1.2国内外脱硫工艺研究
在油田原油的处理工艺中，脱H2S工艺的应用还比较少，目前国内还没有原油脱H2S的先例，根据国外的相关资料，商品原油内溶解的H2S的质量浓度常限定在10~60mg/kg范围以下[12]。
国内油田没有对原油进行过脱硫处理，没有比较成熟的经验可以借鉴。
根据国外原油脱硫经验，H2S在常温常压条件下为气态，原油中所含的H2S一般为溶解状态。
从汽液相平衡的角度来看，任何原油分离的过程（加热、减压）都可以改变H2S的溶解平衡，降低原油中的H2S含量。
H2S的常压沸点为-60.3℃，介于C2和C3之间，因此在原油分离的过程中从原油内分出C2和C3的同时也可以将其中所含的H2S气体分离出来。
国外的一些石油公司对原油进行的脱硫处理就是根据这一原理进行的，他们利用油气分离的原理，在原油脱气的过程中脱除H2S，也有些公司采用通气鼓泡并加药剂机械搅拌来脱除。
根据国外脱硫经验，本文采用在原油脱气的同时脱除原油中所含的H2S，目前国内外常用的方法主要有多级分离法、负压闪蒸法、提馏法和气提法等。
1）多级分离法
多级分离是常用的一种原油脱气工艺，因此也可以作为原油脱H2S的一种方法，它指的是原油沿管路流动的过程中，压力会降低，压力降到某一数值时，原油中会有部分气体析出，在油气两相保持接触的条件下，把压降过程中析出的气体排出，剩余的液相原油继续沿管路流动，当压力降低到另一较低数值时，
升级会员 