1、海上采油平台三相超重力脱硫技术的应用 刘 杰 ，张晓雷 ，余国贤 ，闫化云 ，李晓成 ，王 海 (1中海油能源发展股份有限公司上海采油技术服务分公司，天津300452； 2华东理工大学，上海200237) 摘要：某平台液化气脱硫塔和天然气脱硫塔进口H，S质量分数出现异常，分别升高到6O0 gg和1 100 g，急需采取高效脱硫措施以保证混输海管的安全。将超重力技术应用于海上平 台脱硫实验，研究了超重力机不同转速、加药量、温度、加药位置以及活化剂等因素对脱硫效果的 影响。试验结果表明，超重力配合脱硫药剂技术能满足海上平台脱硫的现场要求，可将油气水三 相中的硫化氢质量分数降至15 g以下。 关键词
2、：超重力脱硫混相海上平台 中图分类号：TGI74 文献标识码：A 文章编号：1007015X(加l3)02002lo3 超重力技术是20世纪80年代快速发展成熟 的新一代化工分离技术，使气一液在旋转填料层中 充分接触，达到强化传质、传热的目的-2。目前 海上平台药剂脱硫技术在三相中的应用瓶颈在于 如何强化过程传质，传统的在线混合装置无法满足 要求。超重力技术可大大强化多相流体之间的传 质，加快药剂与硫化氢的反应效率同时可大大节省 平台空间。通过现场应用验证超重力技术海上平 台应用的可行性，同时积累可靠数据为今后工艺优 化及推广提供重要依据。现场硫化氢监测标准为： GBT 1 106012olo
3、(碘量法测定硫化氢含量。 1 实验及结果分析 11药剂及设备 脱硫剂GCL一203，有效成分有机胺；超重力 脱硫装置；活化剂。 12转速对硫化氢解析的研究 不加药剂，测定不同转速(100，300，500 rmin)时超重力机出、入口气相中硫化氢含量，试 验结果见图1。 出口硫化氢浓度明显高于入口，高速旋转产 生的超重力将液相中的硫化氢解析到气相中。进 口碘量法分析的主要是游离气体，出口分析的气 体大部分来源于液相解析气，从而造成了出口硫 化氢浓度较高。 13转速对脱硫效果的影响 超重力机入口硫化氢质量分数为600 gg， 加药量为200 Lmin，测定转速为100，300和500 rmin时出
4、口硫化氢浓度，结果见图2。 50o 暑 300 辩 l0o 40O 500 600 700 8OO 90010flO I100 l2001姒 州 g。g-) 图1 转速对其进出口流体硫化氢浓度的影响 Fig1 Effect of speed ON H2S concentration of the import and export flow 随着超重力机转速增加，出口硫化氢质量浓 度降低，脱硫效果增强。转速增加流体获得的超 重力增加，流体湍流加剧，相界面更新速度加快， 气液接触面积增加，传质系数、传质速率增加，脱 硫效果明显增强 。 L 4温度对脱硫效果的影响 超重力机加药量为200 mLmi
5、n，超重力机转 速为500 rmin，操作温度分别为62和70 cI=， 测定超重力机进、出口硫化氢浓度，结果如图3 收稿H期：20121105；修改稿收到H期：201303一l3。 作者简介：刘杰，工程师，双学士。Email：fsthliujie l26eom 2l 所示。 500 甚 30o 簿 l00 7O 8O 90 100 110 120 130 140 150 160 170 lt，l=H2s)，( g。g- ) 图2超重力机转速与出口硫化氢浓度关系 Fig2 Relationship of super gravity speed and export H2 S concentra
6、tion 淘度， 图3温度对超重力机脱硫效果的影响 Fig3 Effect oftemperature on super gravity desuffurization 温度由62 cc上升到70时，人口硫化氢浓 度变化不大，出口硫化氢浓度由106 trgg下降为 38tog，升高温度有利于药剂脱硫。温度升高降 低了原油黏度和表面张力，更有利于旋转填料床 将液相分散为更细小的液滴，降低传质阻力，加快 反应速率，增强脱硫效果。 15加剂点及药剂分配对脱硫效果的影响 固定井口和超重力机口的加剂总量为200， 250 mLmin时，超重力机转速为500 rmin，操作 温度为70，考察了井口和超重力
7、机人口药剂分 配对脱硫效果的影响，实验结果如表1所示。 加剂总量一定情况下，单独井口和超重力机 加剂脱除效果要比在井口和超重力机两处加剂效 果差。GLT一203药剂同硫化氢反应为多级反应， 一级反应为快反应，后续反应逐级速度降低。一 部分药剂加入井口，立即同水相中的硫化氢反应， 22 同时反应掉部分油相中的硫化氢；井口加药混合 效果不佳，难以脱除气相中的硫化氢，在超重力机 入口加药，在超重力机超强传质作用下，迅速将气 相中的硫化氢脱除。多点加剂以及药剂优化分配 能充分发挥药剂的脱硫作用 。 表1 药剂量分配对脱硫效果的影响 Table 1 Effect of the drug dose dis
8、tribution on desuffurization result mLmin 16药剂加量对脱硫效果的研究 固定井口和超重力机口药剂分配为2：3，超 重力机转速为500 rmin，操作温度为70，考察 不同药剂总加量下超重力机进、出口硫化氢的浓 度。结果见图4。 8o l20 16o 2OO 240 28o 320 36O 4OO 44O 总剂量，(Ld_ ) 图4总药剂浓度对流体硫化氢浓度的影响 Fig4 Influence of the total agents added concentration on the liquid hydrogen sulfide concentrat
9、ion 在低的药剂用量时，出口硫化氢质量分数高 于入口；总加剂量高于200 Ld时，出口硫化氢质 量分数低于人口，随着总加剂的增加，进、出口液 相硫化氢质量分数都降低，药剂总加剂量360 Ld时，出13硫化氢质量分数将为63 gg，加剂 量增加到400 Ld时，出口硫化氢质量分数控制 在20 tog以内，有非常好的脱硫效果。 一 _盒i)， l王一 咖啪瑚鲫姗伽姗瑚啪。 一 I昙 宣)一 l一暑 16吸收活化剂的强化作用试验 固定井口和超重力机口药剂分配为2：3，超 重力机转速为500 rmin，操作温度为70，为进 一步加强药剂的脱硫效果，在药剂中加人少量 (1OLt)碱性有强吸附作用的活化
10、剂，加快药剂 液相脱出硫化氢的反应速度，结果见图5。 添加量，(Ld-) 图5吸收活化剂对GLT一嬲脱硫性能的影响 Fig5 Influence of absorption activator on desulfurization performance of H2 S removal agent GLT一203 对比加入吸收活化剂前后的试验数据发现， 加入吸收活化剂后脱硫效果明显增强，加药量 360 Ld将超重力机出口硫化氢质量分数降低至 21 gig，加药量400 IJd纯将超重力机出口的硫 化氢质量分数降低至15 Ixgg。吸收活化剂加入 在一定程度可减少药剂用量。 2结论及建议 在某平
11、台进行了全世界首例超重力海管混输原 油多相流体脱硫化氢现场工业试验，得到以下结论： (1)GLT一203脱硫剂在混输海管多相流体中 具有优良的脱硫性能； (2)超重力机使药剂和流体充分混合并使其 获得较大加速度，流体在填料床中湍流加剧，相界 面生成和更新速度加快，传质速率增加，使药剂脱 硫效果明显增加； (3)升高温度、增加转速、多点加剂以及药剂 量的优化分配、加入吸收活化剂能充分发挥药剂 的脱硫作用； (4)超重力脱硫设备协同药剂可以将多相流 体中的硫化氢含量降至15Igg以下，高效、经济 地脱除混输原油多相流体中的硫化氢； (5)药剂与硫化氢反应为不可逆反应，反应 产物为缓蚀剂，建议开展反
12、应产物的腐蚀性评价 工作。 参考文献 CCLin，KSChien，Masstransfer performance of rotating packed beds equipped with blade packings in VOCs absorption into waterJ，SepPurifTechno1200863：138-144 CCLin，et a1，Feasibility of a crossflow rotating packed bed in removing carbon dioxide from gaseous streamsJSep PufifTechno120086
13、2：507-512 JSSaien，AEZonouzian，AMDehkordi，Investigation of a two impingingjets contacting device for liquidliquid extraction processes，JChemEngSci2006，61： 3942-3950 JFChen，CZheng，GAChen，Interaction of macro and micromixing on particle size distribution in reactive precipitation，JChemEngSci1996，51：195
14、71966 KGuoA study on liquid flowing inside the Higee rotorD PhDThesis，1996 (编辑王菁辉) Application of 3-phase Ultragravity Desulfurization on Platform Liu Jie ，Zhang Xiaolei ，Yu Guoxian ，Yah Huayun ，Li Xiaocheng ，Wang Hai (1CNOOC Energy Technology&ServicesShanghai Oil Production Services Co，Tianfin，3004
15、52； 2East China University of Science&Technology，Shanghai 200237) Abstract：The inlets H2 S concentration of LPG desulfurization tower and natural gas desulfurization tower on a platform was abnormal and was increased to 600 ppm and 1 100 ppm respectivelyHighefficiency desulfurization measures had to
16、 be taken to ensure the safe operation of mixed transportation pipelineThe application of ultragravity desulfurization technology on the offshore platform was tested to study the impacts of rotation speed of highgravity machine，chemical dosage，chemical addition location and activator on the desulfur
17、ization efficiencyThe test results indicate that ultragravity together with desulfurization agent technology can meet the requirements of desulfurization of offshore platformThe hydrogen sulfide content in three phases of oil，gas and water can be reduced to lower than 15 ppm Keywords：ultragravity，desulfurization，mixedphase，offshore platform 23 一 1t)、 H)3 1j 二_
