基本信息
- 项目名称：
- 油田套管气中H2S循环处理实验研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 根据对国内外处理硫化氢气体的方法的研究与总结以及油田套管气的实际情况，提出了用氯化铁溶液氧化油田套管气中的硫化氢，处理后的溶液用臭氧进行再生循环使用的硫化氢处理方法，并在实验室对此法进行了实验研究，研究表明：在实验条件下，该处理方法对硫化氢的处理效果高，处理率达到99%以上，并且生成的产物单质硫纯度较高，具有很好的回收价值，中间无二次污染，操作简单，可以在现实处理硫化氢中进行推广。
- 详细介绍：
- 随着石油工业的发展，用蒸汽驱油的开采方法运用越来越多，含硫油气藏在高温水蒸汽等各种条件的作用下，油气及地层岩石中的硫化物不断转化为硫化氢，并在开采过程中释放出来，对人体健康和油田开采都造成严重的危害。 通过对各种除硫方法的比较，本实验选择利用可再生酸性溶液脱硫法处理硫化氢气体，并进行了实验室模拟，其脱硫原理为利用三价铁离子氧化硫化氢气体，达到处理的效果，氧化后的二价铁离子利用臭氧氧化再生，达到循环利用的效果。本实验通过对处理过程及再生过程的条件优化选择实验得出：在实验条件下，当三价铁初始浓度为15 g/L，pH值为1.8时，硫化氢的去除量达到最大;处理液以臭氧氧化进行再生；10g/h臭氧再生可以基本满足该处理量的H2S的处理；H2S处理后产生的硫磺也具有一定的工业利用价值。 通过实验研究，可再生酸性溶液脱硫法，方法可行，运行稳定，可有效地避免待处理套管气中高含量CO2和CH4的干扰，实现处理液连续再生，循环利用，具有高效，操作简单，无二次污染等优点，可以在工程上进行推广。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 研究目的： 研究利用氯化铁溶液处理H2S，同时利用O3对氯化铁进行再生的H2S处理方法，确定最佳处理条件，以达到循环高效处理H2S废气的目的，以期为油田套管气中H2S的有效处理提供科学的依据。 基本思路： 根据对国内外废气脱除硫化氢技术现状总结与分析，选择符合油田实际、技术可行、经济合理的脱硫方法，通过实验研究确定去除H2S的实验参数。
科学性、先进性及独特之处
- 本研究采用可再生酸性溶液－臭氧再生脱硫法，有效地避免了待处理套管气中高含量CO2和CH4的干扰，将套管气中的H2S氧化成硫磺，同时用再生曝气装置进行氧化剂的再生，实现处理液连续再生，循环利用，在技术上是可行的，与其他处理方法相比，本方法具有高效，操作简单，无二次污染，可循环等优点。 本研究的独特之处在于利用O3对氧化剂进行再生从而实现氧化剂的循环利用，这方面的研究目前未见报道。
应用价值和现实意义
- 本研究的除硫方法有良好的处理效果，对H2S的处理效率达到99%以上，并能实现处理液连续再生，循环利用，中间不产生二次污染，工艺简单，技术可行，可以在现实处理H2S中进行推广。
学术论文摘要
- 本文针对某油田套管气特点，提出利用可再生酸性溶液脱硫法处理硫化氢气体，并进行了室内实验研究，得出：（1）可再生酸性溶液脱硫法，可有效地避免待处理套管气中高含量CO2和CH4的干扰，实现处理液连续再生，循环利用，具有经济、高效，操作简单以及能耗低等优点。（2）当三价铁初始浓度为15 g/L， pH值为1.8时，硫化氢的处理量达到最大。（3）再生过程中再生速率同处理液中的c[Fe2+]密切相关，处理液以臭氧氧化进行再生，10g/h臭氧再生可以基本满足该处理量的H2S处理。(4) 产物硫磺纯度较高，回收具有工业利用价值，硫磺颗粒较均匀、聚集。
获奖情况
- 无
鉴定结果
参考文献
- Zhang Junfeng et al .Study on catalytic wet oxidation of H2S into sulfur on Fe/Cu catalyst . 《Journal of Natural Gas Chemistry》 v 15, n 1, p 63-69, March 2006 刘芳.H2S废气处理研究进展. 环境科技[J], 2009, 22(1) ,71-74. 李志章.生物法再生铁离子溶液脱除气体中硫化氢的研究 .昆明理工大学博士论文，2008年
同类课题研究水平概述
- 传统脱硫方法可分为两大类，即干法脱硫和湿法脱硫。干法是利用硫化氢的还原性和可燃性，以固体氧化剂或吸附剂来脱硫或直接燃烧，其中包括克劳斯法、氧化铁法、活性炭法和卡太苏耳弗法等。湿法按其所用的不同脱硫剂分为液体吸收法和吸收氧化法两类。液体吸收法包括利用碱性溶液的化学吸收法、利用有机溶剂的物理吸收法以及物理化学吸收法；吸收氧化法主要利用各种氧化剂、催化剂进行脱硫。 干法脱硫的硫容相对较低，有的还需要高温、高压条件，且脱硫剂大多不能再生，因此投资大，运转费用高，主要适应于气体的精细脱硫。湿法脱硫能够适应较高负荷的脱硫要求，应用面广，且大多可以回收硫磺资源，是气体脱硫的主要研究和发展方向。 对湿法工艺而言，现有的各种方法虽然脱硫效果可以达到要求，但在工艺过程中需要添加催化剂和其它化学药品，有毒性，易造成二次污染等缺点，随着对环境质量的要求越来越严格，不仅要求脱硫工艺具有较高的脱硫效率，而且要求脱硫洗液稳定、再生容易、操作工况好，无二次污染。目前常用的砷基、矾基、铁基处理方法均不同程度上存在稳定性差、副反应多、再生不完全等缺陷，因而，迫切需要开发组成简单、稳定性好、再生容易的脱硫洗液。 本研究采用可再生酸性溶液脱硫法，将套管气中的H2S氧化成硫磺，化学氧化以及氧化剂的再生在一个装置中同步实现，具有：（1）脱硫效率高，优化条件下，脱硫率达99%以上；（2）脱硫洗液组成简单，无任何添加剂，再生容易；（3）脱硫过程可在常温常压下进行，副反应少，无二次污染；（4）产物硫磺纯度高，具有工业利用价值。
