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1、精品 中国石油大学（华东）本科毕业论文碱法制备三高气田硫化氢吸收剂学生姓名： 学 号： 专业班级：环境工程 指导教师： 精品摘要本文针对三高气田恶臭污染特点及污染现状，综述了国内外恶臭污染治理的现状和技术。研究了纯碳酸钠溶液吸收处理硫化氢的气体的效果。探讨了纯碳酸钠除臭的影响因素，并对吸收氧化机理及动力学过程进行了初步研究。通过实验，得到了纯碳酸钠吸收液去除硫化氢的以下结论：常温常压下，当碳酸钠浓度20gL-1，硫化氢进气浓度791mgm-3，进气量1000mlmin-3时，加装自制的曝气头之后，碳酸钠溶液吸收硫化氢在30min内硫化氢的去除率都在99%以上，去除效果稳定；吸收液的pH维持在9
2、-12之间，当pH9时，吸收效率可维持在80%以上。进气浓度越大，吸收液硫容量越容易达到饱和，需要的吸收液装载量越大。进气硫化氢浓度在05000mgm-3范围内，硫化氢去除率保持在97%以上，在较大浓度范围内能保持较好的去除效果，适合处理井场硫化氢泄露。关键词：三高气田；碳酸钠溶液；硫化氢；吸收ABSTRACTThe thesis summarized the actuality and the technology of dealing with the odor pollution at home and abroad according to the odor pollution cha
3、racteristic and present situation in petrochemical enterprises. Absorption of hydrogen sulfide by sodium carbonate solution was studied. The absorption-oxidation influencing factors, the absorption-oxidation mechanism and dynamics process have been discussed in this study.The foundation experiment r
4、esults indicated that the experimental condition for sodium carbonate solution was as followed:the through-time for the absorption of hydrogen sulfide by sodium carbonate solution was 30 min,with more than 80% of the efficiency and pH 912 when hydrogen sulfide (791mgm-3) went through sodium carbonat
5、e concentration (20gL-1) at 1Lmin-1 under the absorption-oxidation temperature (20) and normal air pressure after installing the aeration head . The more the hydrogen sulfide inlet concentration increases, the more easily the sulfur capacity of sodium carbonate solution saturates. The removing effic
6、iency of hydrogen sulfide could maintain above 97% when the density changed from 0 to 5000mgm-3 in a large range. The absorption solution may be suitable for the treatment of hydrogen sulfide odor disclosure in the three high-field. Keywords: Three high-field; Sodium carbonate solution; Hydrogen sul
7、fide; Absorption目录第1章 引言11.1三高气田H2S的来源与特性11.1.1三高气田H2S的来源11.1.2三高气田H2S的特性21.1.3 H2S危害的特点31.2国内外含H2S气田事故情况41.2.1国外H2S气田事故情况41.2.2国内H2S气田事故情况41.3 H2S进入大气的途径和特点461.4 H2S治理方法61.4.1物理法61.4.2化学法71.4.3生物法71.4.4其他治理方法1391.5国内外H2S治理研究现状101.6课题依据与研究意义111.7课题研究目标与研究内容131.7.1研究目标131.7.2研究内容14第2章 碱法制备吸收剂基础实验研究17
8、2.1实验仪器与药品172.1.1实验仪器及材料172.1.2实验药品及试剂182.1.3实验装置流程图182.2碱法制备吸收剂工艺192.2.1原理192.2.2主体溶剂的选择202.2.3添加剂的选取202.2.4初步筛选与实验结果212.3纯碳酸钠吸收液单因素实验222.3.1碳酸钠浓度的影响222.3.2进气浓度的影响232.3.3pH值对去除率的影响242.3.4进气量的影响252.3.5温度的影响262.3.6去除率随时间的变化27第3章碳酸钠吸收氧化机理303.1碳酸钠吸收氧化机理303.2动力学分析313.2.1带化学反应的气液平衡313.2.2气-液反应的历程与动力学特征33
9、第4章 结论374.1结论374.2存在问题与建议37参考文献39致谢42精品第1章 引言我国天然气工业的快速发展，不仅使天然气产量大幅增长、天然气管网大幅增加，还有一个重要的特点，就是“三高”气田进入全面开发阶段。“三高”气田是指高压、高含硫、高危气田2。从有利的方面讲，克拉2、牙哈、罗家寨等“三高”气田，带动了我国天然气工业的加快发展。从安全的角度讲，这些“三高”气田也带来了新的挑战。去年塔里木油田的两起事故，都发生在“三高”气田。四川罗家2井在同一井场发生两起事故，也是“三高”气田。这些，必须要引起我们对“三高”气田安全问题的高度重视。而且我国西气东输计划，主要产气量就是集中在“三高”气
10、田。具体到塔里木油田，台盆区大面积分布的碳酸盐岩储层是一个重点，包括塔中地区。这套储层埋深大、压力高、产量高，含硫化氢，属于典型的“三高”气田。三高气田（酸性气体含量高、压力高、产量高）的开发，是现在天然气开发过程中最令人头疼的问题之一。这些油气田大都含有一定量的酸性气体，而这些酸性气体主要包括H2S、CO2等，其中，尤其以H2S危害最大。中国已探明的含H2S天然气占全国气层气储量的1/4，全世界各大产油国几乎都存在含有H2S的油气田，据统计，美国南得克萨斯气田的H2S含量高达15%（体积分数），加拿大阿尔伯达的气田H2S含量为26.3%，俄罗斯、伊朗、法国等国都有不同H2S含量的气田。我国也
11、有不少气田都含有H2S气体1，部分气田H2S含量极高，如冀中赵兰庄气田，油层伴生气中硫化氢含量63%；四川卧龙河气田(H2S含量5%7.28%)；中坝气田(H2S含量1.8%)；长庆下古气田(H2S含量1%)；川东北罗家寨高含硫气田(H2S含量6.7%16.6%)，以上气田的发现使我国含H2S的储量达到了上千亿立方米。1.1三高气田H2S的来源与特性1.1.1三高气田H2S的来源三高油气田中硫化氢的产生机理主要有一下几个方面3：（1）生物体代谢讲解产物像硫醇、磺酸等；（2）硫酸盐还原菌在厌氧条件下将硫酸盐或含硫有机物分解产生硫化物；（3）高温下有机质烃类与硫酸盐发生热化学还原作用将硫酸盐矿物还
12、原成硫化氢和二氧化碳；（4）岩浆活动如火山喷发产生含硫化氢挥发组分；（5）不稳定含硫有机化合物（硫醇等）的热分解；（6）油井酸化生成硫化氢1.1.2三高气田H2S的特性首先是H2S在钻井过程中的危害4在对三高气田勘探开发过程中，硫化氢泄露与中毒事故引起人们高度注意，其危害主要体现在以下两个方面：（1）H2S对钻井设施的影响硫化氢其毒性较一氧化碳大5-6倍。溶于水可形成弱酸，对金属腐蚀形成氢脆破坏，会造成井下管柱的突然断裂，地面管汇和仪表的爆破，井口装置的破坏等，严重是甚至引起井喷失控或者着火事故。含硫天然气对钻井、采气、输气及净化回收装置中的钢材腐蚀是十分严重的，腐蚀造成套管断裂、井口装置失灵
13、，集输管线爆破等。破坏正常的平稳供气，影响用户的生产和生活，造成很大的经济损失。氢脆和硫化物应力腐蚀破裂多发生在设备开始使用时，甚至在没有任何先兆下，设备管线、仪表等在几分钟或几个月内产生突然爆破，严重威胁着工作人员的生命安全。随着石油和天然气的发展计油气运输，加工利用以及探井和生产井工作力度加大，潜藏的硫化氢极大的增加了油气生产的危险。加强对硫化氢的防治已成为当务之急。（2）H2S对人的危害H2S具有刺激性和窒息性，是一种仅次于氰化物的剧毒气体，没有颜色，在浓度超过1%时人的嗅觉失灵，感觉不到H2S的存在，超过1000mg/m3时，就可能引起急性中毒，造成人员死亡。低浓度接触仅有呼吸道及眼的
14、局部刺激作用，高浓度时全身作用较明显。表现为中枢神经系统症状和窒息症状。H2S具有“臭鸡蛋”气味，但极高浓度很快引起嗅觉神经麻痹而不觉其味，所以高含量时难发觉，此时人很容易中毒而导致死亡。限于H2S的危险性，国家职业性安全暴露极限规定：（1）1.0410-3%限时加权平均值是日工作8h的暴露安全极限；（2）1.3910-3%为短期暴露限制；（3）2.0810-3%是最大暴露限制（体积比）。其中，H2S对人员的直接危害又是最大的，高浓度的H2S使人瞬间产生电击的效果，而直接导致死亡。因此如何有效的保护在钻井现场施工的人员以及在井地附近的居民就变得十分重要。在世界各国，在遇到含高浓度H2S的油气井
15、井喷事故时，主要是采用在达到H2S的爆炸极限前，采取点火的措施，使H2S生成二氧化硫，其危害较H2S要小很多。但是对于井喷事故发生时的处理，各国也只是在行业规定上要求施工人员佩戴防毒面具，以及人员如何撤离现场。而缺少在意外情况下保护工作人员有效撤离危险区域的措施；在遇到低浓度H2S溢出的时候，大多是采用H2S报警器预警后，快速组织人员撤离危险区域，并没有相应的降低H2S浓度的措施作为。因此，在H2S泄漏的第一时间内如何有效地保护钻井现场工作人员的安全就成为一个不能忽视的问题。1.1.3 H2S危害的特点我们从众多的H2S气体中毒事故的分析可以看到硫化氢中毒发生的特点：（1）突发性：在修井施工现场，只要感觉到H2S的存在就有可能造成人员伤害，只要现场达到一定的浓度或者在现场达到一定的时间，就会造成伤害。（2）偶然性：由于地下复杂的地质条件和气体运移规律，有的井在施工或开采的时候考虑到有H2S的因素却可能没有，而有的井在没有考虑这个因素的情况下却可能存在H2S；此外，因为不同的钻井液，不同的施工，有的产生H2S，有的却不产生。（3）滞
