气田站场有毒气体回收处理系统、方法、介质和电子设备

技术领域

本发明涉及含硫气田开采领域，具体涉及一种气田站场有毒气体回收处理系统、方法、介质和电子设备。

背景技术

含硫气田的开采过程中，井口采出的高压含硫天然气经气液分离器分离得到的含硫气田水先存储于站内的气田水罐，再拉运或转输至回注站或处理站，含硫气田水从高压分离器到达接近常压的气田水罐由于压力降低，会闪蒸出一部分溶解在气田水中的H

闪蒸气主要恶臭和危害物质为硫化氢气体，闪蒸气脱硫处理后排放是主要控制方式，目前在脱硫方式上主要为溶液吸收，该方式将闪蒸气引入溶液吸收罐或塔，通过溶液吸收闪蒸气中的硫化氢气体达到脱硫达标排放的目的。但实际运行中存在脱硫不彻底，产生废剂难以处理，甲烷温室气体排放量大、投资及运行成本高等问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种气田站场有毒气体回收处理系统、方法、介质和电子设备，解决了脱硫不彻底，产生废剂难以处理，甲烷温室气体排放量大、投资及运行成本高等问题。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种气田站场有毒气体回收处理系统，包括：一级分离系统和二级分离系统，

所述一级分离系统具有一个输入端、一个原料气输出端和一个燃料气输出端，所述一级分离系统输入端与常压气田水罐的闪蒸气出口连通，所述一级分离系统的原料气输出端与原料气气管网连通；

一级分离系统包括：一级增压器，其输入端与所述常压气田水罐的闪蒸气出口连通；甲烷分离器，其具有原料气输出端和燃料气输出端，所述甲烷分离器的输入端与所述一级增压器的输出端连通；二级增压器，其输入端与所述甲烷分离器的原料气输出端连通，所述二级增压器的输出端与所述原料气气管网连通；

所述二级分离系统具有一个输入端、一个原料气输出端和一个净化气输出端，所述二级分离系统的输入端与所述一级分离系统的燃料气输出端连通，所述二级分离系统的原料气输出端与所述常压气田水罐连通，所述二级分离系统的净化气输出端与井站燃料气管网连通；

二级分离系统包括：硫化氢分离器，其具有原料气输出端和净化气输出端，所述硫化氢分离器的输入端与所述甲烷分离器的燃料气输出端连通，所述硫化氢分离器的原料气输出端与所述常压气田水罐连通；脱硫脱水器，其具有净化气输出端和原料气输出端，所述脱硫脱水器的输入端与所述硫化氢分离器的净化气输入端连通，所述脱硫脱水器的原料气输出端与所述常压气田水罐连通，所述脱硫脱水器的净化气输出端与所述井站燃料气管网连通。

作为一种优选的技术方案：所述常压气田水罐的输入端与气液分离器的出液口连通，所述气液分离器的输入端与井口连通。

作为一种优选的技术方案：所述常压气田水罐的闪蒸气出口输出的气体包括甲烷、二氧化碳、硫化氢；

所述甲烷分离器的原料气输出端输出的气体包括硫化氢、二氧化碳；

所述甲烷分离器的燃料气输出端输出的气体包括二氧化碳、硫化氢、甲烷；

所述硫化氢分离器的原料气输出端输出的气体包括硫化氢、二氧化碳；

所述硫化氢分离器的燃料气输出端输出的气体包括甲烷、硫化氢；

所述脱硫脱水器的原料气输出端输出的气体包括硫化氢、水；

所述脱硫脱水器的净化气输出端输出的气体包括甲烷。

作为一种优选的技术方案：还包括：

第一压力检测器，其设置在所述常压气田水罐内；

第一流量控制器，其设置在所述常压气田水罐与所述一级增压器之间；

第二压力检测器，其设置在所述一级增压器与所述甲烷分离器；

第二流量控制器，其设置在所述第二压力检测器与所述甲烷分离器之间；

第三流量控制器，其设置在所述甲烷分离器与所述二级增压器之间；

第四流量控制器，其设置在所述甲烷分离器与所述硫化氢分离器之间；

第三压力检测器，其设置在所述二级增压器与所述原料气气管网之间；

第五流量控制器，其设置在所述硫化氢分离器与所述常压气田水罐之间；

第六流量控制器，其设置在所述硫化氢分离器与所述脱硫脱水器之间；

第七流量控制器，其设置在所述脱硫脱水器与所述常压气田水罐之间；

第八流量控制器，其设置在所述脱硫脱水器与所述井站燃料气管网之间；

控制器，其信号输入端与所述第一压力检测器、所述第一流量控制器、所述第二压力检测器、所述第二流量控制器、所述第三流量控制器、所述第四流量控制器、所述第三压力检测器、所述第五流量控制器、所述第六流量控制器、所述第七流量控制器、所述第八流量控制器的信号输出端电连接，所述控制器的控制信号输出端与所述一级增压器、所述甲烷分离器、硫化氢分离器和所述脱硫脱水器的控制信号输入端电连接。

作为一种优选的技术方案：所述甲烷分离器内设置有甲烷气体分离膜，所述硫化氢分离器内设置有硫化氢气体分离膜，所述脱硫脱水其内设置有无热式脱水脱硫分子筛，所述无热式脱水脱硫分子筛采用变压吸附再生。

一种气田站场有毒气体自动回收处理方法，基于权利要求1-5任一一项所述的处理方法，具体包括以下步骤：

步骤1:对常压气田水罐内的闪蒸气增压；

步骤2:对闪蒸气进行初次分离，分离气体包括第一气体和第二气体，所述第一气体包括硫化氢、二氧化碳，所述第二气体包括二氧化碳、硫化氢、甲烷；

步骤3:将第一气体输入原料气气管网；

步骤4:对第二气体进行二次分离，分离气体包括第三气体和第四气体，所述第三气体包括硫化氢、二氧化碳，所述第四气体包括甲烷、硫化氢；

步骤5:将第三气体输入常压气田水罐；

步骤6:对第四气体进行三次分离，分离气体包括第五气体和第六气体，所述第五气体包括硫化氢、水，所述第六气体包括甲烷。

作为一种优选的技术方案：通过第二压力检测器对所述一级增压器输出的气体压力进行检测，若所述一级增压器的输出压力值低于0.7MPa，则通过所述控制器控制所述一级增压器增压；

通过所述第三压力检测器对所述二级增压器输出的气体压力进行检测，若所述二级增压器输出的压力值低于8MPa，则通过所述控制器控制所述二级增压器增压；

通过对比所述第二流量控制器、所述第三流量控制器和所述第四流量控制器之间的流量，判断所述甲烷分离器是否正常工作，若异常，则通过所述控制器控制所述一级增压器的输入和输出流量；

通过对比所述第五流量控制器、第六流量控制器和所述第四流量控制器之间的流量，判断所述硫化氢分离器是否正常工作，若异常，则通过控制器控制所述一级增压器的输入和输出流量和所述甲烷分离器的输出流量；

通过对比所述第六流量控制器、所述第七流量控制器和所述第八流量控制器之间的流量，判断所述脱硫脱水器是否正常工作，若异常，则通过控制器对所述一级增压器的输入和输出流量、所述甲烷分离器的输出流量和所述硫化氢分离器的输出流量。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7所述的方法的步骤。

一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可能被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行时实现如权利要求7所述的方法的步骤。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过一级分离系统和二级分离系统将闪蒸气中的甲烷、硫化氢和二氧化碳气体分离，甲烷用于站场燃料气，二氧化碳和硫化氢的返回至原料气管网，进入下游净化厂集中处理，避免了井站的甲烷和有毒气体排放。

2.本发明系统运动部件少，运行可靠，投资少，运行费用低。

附图说明

图1是本发明的系统结构框图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种气田站场有毒气体回收处理系统，包括一级分离系统和二级分离系统。

一级分离系统具有一个输入端、一个原料气输出端和一个燃料气输出端，一级分离系统输入端与常压气田水罐的闪蒸气出口连通，一级分离系统的原料气输出端与原料气气管网连通。

本实施例中的常压气田水罐的输入端与气液分离器的出液口连通，气液分离器的输入端与井口连通。

一级分离系统进行对闪蒸气的初步分离，即将闪蒸气中的甲烷、硫化氢和二氧化碳进行初步分离，分离为两部分，分别为富含甲烷气体和原料气体(内含大量硫化氢和二氧化碳)。

分离完成后可以将硫化氢和二氧化碳气体输入至原料气气管网，然后进入下游净化厂进行集中处理，避免了井站的甲烷和有毒气体的排放。

一级分离系统分离出的富含甲烷的气体的还包括有大量的甲烷、少量的硫化氢和少量的二氧化碳。

二级分离系统具有一个输入端、一个原料气输出端和一个净化气输出端，二级分离系统的输入端与一级分离系统的燃料气输出端连通，二级分离系统的原料气输出端与常压气田水罐连通，二级分离系统的净化气输出端与井站燃料气管网连通；

二级分离系统对富含甲烷气体进行二次分离，分离为两部分，分别为甲烷气体和原料气体(内含大量硫化氢和二氧化碳气体、少量水)。

分离完成后，将硫化氢和二氧化碳气体回送至常压气田水罐内，进行二次循环，将甲烷输入至井站燃料气管网内，进行燃烧，整个系统最大程度节能和避免气体外排。

实施例2

本实施例结合一个具体的实施例对一级分离系统和二级分离系统进行详细说明。

一级分离系统包括一级增压器、甲烷分离器、二级增压器。

一级增压器的输入端与常压气田水罐的闪蒸气出口连通，其用于对常压气田水罐内的闪蒸气进行增压，本实施例中将0.1MPa、60％甲烷、25％二氧化碳和15％硫化氢的气体增压至0.7MPa。

甲烷分离器具有输入端、原料气输出端和燃料气输出端，甲烷分离器的输入端与一级增压器的输出端连通；

甲烷分离器内设置有甲烷气体分离膜，气体膜分离是指在压力差为推动力的作用下，利用气体混合物中各组分在气体分离膜中渗透速率的不同而使各组分分离的过程。气体分离膜的是选择性膜，渗透通最大，其机械强度应能保证承受一定的压差的分离膜。该气体分离膜可以将气体的甲烷气体分离。

将0.7MPa的闪蒸气输入至甲烷分离器，在甲烷气体分离膜的作用下，分离出第一气体和第二气体，第一气体包括硫化氢、二氧化碳，第二气体包括二氧化碳、硫化氢、甲烷。

甲烷分离器的原料气输出端输出的气体包括硫化氢、二氧化碳；

甲烷分离器的燃料气输出端输出的气体包括二氧化碳、硫化氢、甲烷；

甲烷分离器的原料气输出端输出的第一气体，且降压至0.65MPa。

甲烷分离器的燃料气输出端输出的第二气体，且降压至0.5MPa。第二气体中甲烷的含量最大，二氧化碳和硫化氢的含量较少。

二级增压器的输入端与甲烷分离器的原料气输出端连通，二级增压器的输出端与原料气气管网连通；其用于对第一气体增压，将0.1MPa、二氧化碳和硫化氢的混合气体增压至8MPa，然后输入至原料气管网。

二级分离系统包括硫化氢分离器、脱硫脱水器。

硫化氢分离器具有输入端、原料气输出端和净化气输出端，硫化氢分离器的输入端与甲烷分离器的燃料气输出端连通，硫化氢分离器的原料气输出端与常压气田水罐连通；

硫化氢分离器内设置有硫化氢气体分离膜，气体膜分离是指在压力差为推动力的作用下，利用气体混合物中各组分在气体分离膜中渗透速率的不同而使各组分分离的过程。气体分离膜的是选择性膜，渗透通最大，其机械强度应能保证承受一定的压差的分离膜。该气体分离膜可以将硫化氢气体分离。

0.5MPa的第二气体输入至硫化氢分离器，在硫化氢气体分离膜的作用下，将第二气体分离为第三气体和第四气体，第三气体包括硫化氢、二氧化碳，第四气体包括甲烷、硫化氢；

硫化氢分离器的原料气输出端输出的气体包括硫化氢、二氧化碳；

硫化氢分离器的燃料气输出端输出的气体包括甲烷、硫化氢；

硫化氢分离器的原料气输出端输出第三气体，降压至0.1MPa，其中含有较多的硫化氢和二氧化碳。

硫化氢分离器的燃料气输出端输出第四气体，降压至0.45MPa，其中含有较多的甲烷，较少的硫化氢，还有较少的水。

脱硫脱水器具有输入端、净化气输出端和原料气输出端，脱硫脱水器的输入端与硫化氢分离器的净化气输入端连通，脱硫脱水器的原料气输出端与常压气田水罐连通，脱硫脱水器的净化气输出端与井站燃料气管网连通。

脱硫脱水其内设置有无热式脱水脱硫分子筛，无热式脱水脱硫分子筛采用变压吸附再生，通过脱硫脱水器将第四气体分离为第五气体和第六气体，第五气体包括硫化氢、水，第六气体包括甲烷。

脱硫脱水器的原料气输出端输出的气体包括硫化氢、水；

脱硫脱水器的净化气输出端输出的气体包括甲烷。

脱硫脱水器的原料气输出端输出第五气体，降压至0.1MPa；

脱硫脱水器的净化气输出端输出第六气体，降压至0.4MPa，且输入至井站燃料气管网内，可以进行燃烧，为井站提供热源。

实施例3

为了实现回收处理系统的自动化，本实施例中的有毒气体回收处理系统还包括第一压力检测器、第一流量控制器、第二压力检测器、第二流量控制器、第三流量控制器、第四流量控制器、第三压力检测器、第五流量控制器、第六流量控制器、第七流量控制器、第八流量控制器

第一压力检测器设置在常压气田水罐内，对常压气田水罐内的压力进行检测，避免闪蒸气过多而导致常压气田水罐内的气压过高。

第一流量控制器设置在常压气田水罐与一级增压器之间，对常压气田水罐的输出流量进行检测。

第二压力检测器设置在一级增压器与甲烷分离器，对一级增压器的输出压力进行检测。

第二流量控制器设置在第二压力检测器与甲烷分离器之间，对甲烷分离器的输入流量进行检测。

第三流量控制器设置在甲烷分离器与二级增压器之间，第四流量控制器设置在甲烷分离器与硫化氢分离器之间；对甲烷分离器的输出流量进行检测。

第三压力检测器设置在二级增压器与原料气气管网之间；对二级增压器的输出压力进行检测。

第五流量控制器设置在硫化氢分离器与常压气田水罐之间；第六流量控制器设置在硫化氢分离器与脱硫脱水器之间；对硫化氢分离器的输出流量进行检测。

第七流量控制器设置在脱硫脱水器与常压气田水罐之间；第八流量控制器设置在脱硫脱水器与井站燃料气管网之间；对脱硫脱水器的输出流量进行检测。

控制器的信号输入端与第一压力检测器、第一流量控制器、第二压力检测器、第二流量控制器、第三流量控制器、第四流量控制器、第三压力检测器、第五流量控制器、第六流量控制器、第七流量控制器、第八流量控制器的信号输出端电连接，通过控制器对上述各个控制器的检测数据进行收集。

控制器的控制信号输出端与一级增压器、甲烷分离器、硫化氢分离器和脱硫脱水器的控制信号输入端电连接，根据检测数据实现对有毒气体自动回收处理系统的自动控制。

实施例4

本实施例提供一种基于气田站场有毒气体回收处理系统的一种气田站场有毒气体自动回收处理方法，具体包括以下步骤：

通过一级增压器对常压气田水罐内的闪蒸气增压；

通过甲烷分离器对闪蒸气进行初次分离，分离气体包括第一气体和第二气体，第一气体包括硫化氢、二氧化碳，第二气体包括二氧化碳、硫化氢、甲烷；

将第一气体输入原料气气管网；

通过硫化氢分离器对第二气体进行二次分离，分离气体包括第三气体和第四气体，第三气体包括硫化氢、二氧化碳，第四气体包括甲烷、硫化氢；

将第三气体输入常压气田水罐；

通过脱硫脱水其对第四气体进行三次分离，分离气体包括第五气体和第六气体，第五气体包括硫化氢、水，第六气体包括甲烷。

为了实现自动控制，需要进行下述监控。

通过第二压力检测器对一级增压器输出的气体压力进行检测，若一级增压器的输出压力值低于0.7MPa，则通过控制器控制一级增压器增压；

通过第三压力检测器对二级增压器输出的气体压力进行检测，若二级增压器输出的压力值低于8MPa，则通过控制器控制二级增压器增压；

通过对比第二流量控制器、第三流量控制器和第四流量控制器之间的流量，判断甲烷分离器是否正常工作，若异常，则通过控制器控制一级增压器的输入和输出流量，其中通过甲烷分离器的输入流量与输出流量的对比得出甲烷分离器是否能够正常的工作是本领域技术人员能够理解并实施例，不做具体说明，具体各个输出口与输入口的流量对比可以根据实际情况进行调整。

通过对比第五流量控制器、第六流量控制器和第四流量控制器之间的流量，判断硫化氢分离器是否正常工作，若异常，则通过控制器控制一级增压器的输入和输出流量和甲烷分离器的输出流量；与甲烷分离器的原理类似，不多做赘述。

通过对比第六流量控制器、第七流量控制器和第八流量控制器之间的流量，判断脱硫脱水器是否正常工作，若异常，则通过控制器对一级增压器的输入和输出流量、甲烷分离器的输出流量和硫化氢分离器的输出流量。与甲烷分离器的原理类似，不多做赘述。

实施例5

本实施例提供一种基于气田站场有毒气体回收处理系统的一种气田站场有毒气体自动回收处理方法，具体包括以下步骤：

通过一级增压器对常压气田水罐内的闪蒸气增压；

通过甲烷分离器对闪蒸气进行初次分离，分离气体包括第一气体和第二气体，第一气体包括硫化氢、二氧化碳，第二气体包括二氧化碳、硫化氢、甲烷；

将第一气体输入原料气气管网；

通过硫化氢分离器对第二气体进行二次分离，分离气体包括第三气体和第四气体，第三气体包括硫化氢、二氧化碳，第四气体包括甲烷、硫化氢；

将第三气体输入常压气田水罐；

通过脱硫脱水其对第四气体进行三次分离，分离气体包括第五气体和第六气体，第五气体包括硫化氢、水，第六气体包括甲烷。

为了实现自动控制，需要进行下述监控。

通过第二压力检测器对一级增压器输出的气体压力进行检测，若一级增压器的输出压力值低于0.7MPa，则通过控制器控制一级增压器增压；

通过第三压力检测器对二级增压器输出的气体压力进行检测，若二级增压器输出的压力值低于8MPa，则通过控制器控制二级增压器增压；

通过对比第二流量控制器、第三流量控制器和第四流量控制器之间的流量，判断甲烷分离器是否正常工作，若异常，则通过控制器控制一级增压器的输入和输出流量，其中通过甲烷分离器的输入流量与输出流量的对比得出甲烷分离器是否能够正常的工作是本领域技术人员能够理解并实施例，不做具体说明，具体各个输出口与输入口的流量对比可以根据实际情况进行调整。

通过对比第五流量控制器、第六流量控制器和第四流量控制器之间的流量，判断硫化氢分离器是否正常工作，若异常，则通过控制器控制一级增压器的输入和输出流量和甲烷分离器的输出流量；与甲烷分离器的原理类似，不多做赘述。

通过对比第六流量控制器、第七流量控制器和第八流量控制器之间的流量，判断脱硫脱水器是否正常工作，若异常，则通过控制器对一级增压器的输入和输出流量、甲烷分离器的输出流量和硫化氢分离器的输出流量。与甲烷分离器的原理类似，不多做赘述。

实施例6

一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，

与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够执行时实现如一种气田站场有毒气体自动回收处理方法的步骤。

存储器可用于存储软件程序以及模块,处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块,从而执行终端的各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的执行程序等。

存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件,闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。