推荐安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置的制作方法

将乐信息网 http://www.jianglexinxi.cn 2020-09-17 09:48 出处:网络
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本发明涉及一种挥发性污染物净化装置,尤其涉及一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置。



背景技术:

目前,全球范围普遍存在着能源和矿产资源短缺的状况,作为主要能源之一的石油、天然气资源具有分布广、规模大等特点,特别是天然气具有清洁、高效及易于利用的特点,是我国经济建设重要的能源。但由于我国油气资源的勘探和开发不平衡,陆上的油气开发程度经过几十年的发展,虽然已经取得了很大的进展,然而,随着我国经济近年的飞速发展,陆上油气和矿产资源现在已越来越难以满足经济的需要。与陆上油气面临严重短缺的情况相反的是海洋油气资源的开发还处于萌芽阶段。因此,向能源丰富的海洋寻求出路,加速寻找海域内新油气、新类型能源,是弥补陆上油气、矿产资源不足的有效途径。相对于陆地钻探条件,海洋钻探条件在温度、湿度、空间及时间等方面有着更加严格的要求。因此对钻探采出的岩心在存储、挥发性污染物去除以及净化具有严格的要求。

我国目前还没有安全高效岩心挥发性污染物去除净化实例。国际大洋钻探技术说明33(odptechnicalnote33)之硫化氢(h2s)钻井应急计划记载关于岩心挥发性污染物监测、预防及应对措施。目前对于开采的岩心普遍采用自然挥发的方法去除岩心的挥发性污染物,污染物直接挥发到大气环境中去,该方法既无法控制污染物去除速率,也无法控制污染物对环境的危害。对于大洋钻探而言,有限的作业空间和时间,意味着增加污染物对工作人员的危害,也需要更多的存储空间。

我国尚未对岩心挥发性污染物去除速率做规定及对污染物做治理,但国际上对岩心的污染物去除、治理以及对人员防护等均有规定。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题是:如何安全高效地去除岩心挥发性污染物及净化挥发性污染物。

为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是提供了一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置,其特征在于,包括用于放置带挥发性污染物的岩心的高效挥发模块、用于控制高效挥发模块输出的挥发性污染物温度的温度控制模块、用于净化高效挥发模块输出的挥发性污染物的净化模块、用于给高效挥发模块通入外界空气的排风模块、用于检测进入高效挥发模块气流的温度和高效挥发模块内的气压以及净化后气流中挥发性污染物浓度的安全测控模块,高效挥发模块的入风口分别连接排风模块的补风口和温度控制模块的出风口,高效挥发模块的出风口分别连接温度控制模块的入风口和净化模块的入风口,净化模块的出风口设有将净化后气体排入大气的风机或排放风管。

优选地,所述的高效挥发模块包括第一气流分布单元、岩心陈列单元,第一气流分布单元的入风口分别连接温度控制模块的出风口和排风模块的补风口,第一气流分布单元的出风口连接岩心陈列单元,岩心陈列单元的出风口分别连接温度控制模块和净化模块的入风口。

优选地,所述的第一气流分布单元的出风口排出的气流速度偏差<5%;高效挥发模块入风口的气流温度在5~35℃之间;高效挥发模块内的气体流速在0.01~0.5m/s之间;高效挥发模块出风口的气流静压力在-250~-10pa之间。

优选地,所述的温度控制模块包括循环风机、调温单元,循环风机的入口连接高效挥发模块的出风口,循环风机的出口与调温单元的入口相连,调温单元的出口与高效挥发模块的入风口相连。

优选地,所述的净化模块包括第二气流分布单元、至少一种挥发性污染物净化单元,第二气流分布单元的入风口与高效挥发模块的出风口相连,第二气流分布单元的排风口连接挥发性污染物净化单元的进风口,挥发性污染物净化单元的排风口排风风机的入风口,排风风机的排风口接大气或排放风管。

优选地,所述的第二气流分布单元的排风口排出的气流速度偏差<5%。

优选地,所述的挥发性污染物净化单元的种类包括h2s净化单元和hc净化单元(即碳氢化合物净化单元);第二气流分布单元的排风口连接hc净化单元的进风口,hc净化单元的排风口连接h2s净化单元的进风口,h2s净化单元的排风口连接排风风机的入风口。

优选地,所述的hc净化单元内设有用于吸附hc的吸附剂,吸附hc的吸附剂为颗粒式活性炭、整体式活性炭、整体式活性炭纤维、颗粒式分子筛、整体式分子筛中的一种或一种以上;h2s净化单元内设有用于吸附h2s的吸附剂,用于吸附h2s的吸附剂包括碱性物质及载体,碱性物质为naoh、koh、ki、na2co3和nahco3中的一种或一种以上,载体为颗粒式活性炭、整体式活性炭、整体式活性炭纤维中的一种或一种以上;每种吸附剂均封装成整体,以抽屉式结构放置在净化模块内。

优选地,所述的排风模块包括单向风门和可调流量风机,单向风门的出风口与可调流量风机的入风口连接,可调流量风机的出风口连接高效挥发模块的入风口。

优选地,所述的安全测控模块包括温度传感器、压力传感器、至少一种挥发性污染物浓度传感器,挥发性污染物浓度传感器的种类与净化模块中挥发性污染物净化单元的种类相同;温度传感器设于高效挥发模块内位于温度控制模块的出风口处,压力传感器设于高效挥发模块内的出风口处,挥发性污染物浓度传感器设于净化模块内的排风口处。

优选地,所述的高效挥发模块、排风模块、温度控制模块,净化模块、安全测控模块均布置在框架内;框架上设置有保温层。

优选地,所述的第一气流分布单元为第一气体分布器,岩心陈列单元为内置有多层岩心的岩心陈列室。

优选地,所述的第二气流分布单元为第二气体分布器。

本发明提供的一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置,通过设计高效挥发模块,使得岩心附着的挥发性污染物能够快速挥发,同时避免高温或低温对岩心的破坏;温度控制模块调节系统运行温度,使得该装置具有适应在极端高温和极端低温环境的工作能力;通过排风模块和压力传感器的关联,保证该装置处于负压运行,避免挥发性污染物未经处理散发到装置周边;净化模块对挥发性污染物进行净化处理,降低对环境的影响;通过安全测控模块进行检测、自动控制及安全预警。

本发明用于新采出岩心挥发性污染物去除及净化,通过本发明的装置,可以在-35~45℃环境条件下,实现2~3h内完成岩心挥发性污染物的去除;使得排气中h2s含量<0.01ppmv、hc含量<0.1ppmv;使得本发明的装置周边无h2s和hc。

本发明具有岩心挥发性污染物去除时间短、环境适应性强、对环境影响低、自动化程度高等特点,可解决现有的采用自然挥发的方法去除岩心挥发性污染物时间长以及存在对环境及工作人员健康影响这一难题。

附图说明

图1为一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的实施细节做详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下实施,给出详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示,本实施例中,本发明的一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置包括设备框架01、岩心陈列室02、循环风机06、调温单元07、hc净化单元09、h2s净化单元10、排风风机11和第一气体分布器04、第二气体分布器08。

高效挥发模块内放置带挥发性污染物的岩心,高效挥发模块包括第一气流分布单元、岩心陈列单元。第一气流分布单元的入风口分别连接温度控制模块的出风口和排风模块的补风口,第一气流分布单元的出风口连接岩心陈列单元,岩心陈列单元的出风口分别连接温度控制模块和净化模块的入风口。第一气流分布单元为第一气体分布器04,岩心陈列单元为岩心陈列室02,岩心陈列室02内置有多层按照气流方向依次排列的岩心05。第一气流分布单元的出风口排出的气流速度偏差<5%;高效挥发模块入风口的气流温度在5~35℃之间;高效挥发模块内的气体流速在0.01~0.5m/s之间;高效挥发模块出风口的气流静压力在-250~-10pa之间。

温度控制模块用于控制高效挥发模块输出的挥发性污染物温度,温度控制模块包括循环风机06、调温单元07,循环风机06的入口连接高效挥发模块的出风口,循环风机06的出口与调温单元07的入口相连,调温单元07的出口与高效挥发模块的入风口相连。

净化模块用于净化高效挥发模块输出的挥发性污染物,净化模块包括第二气流分布单元、至少一种挥发性污染物净化单元,第二气流分布单元的入风口与高效挥发模块的出风口相连,第二气流分布单元的排风口连接挥发性污染物净化单元的进风口,挥发性污染物净化单元的排风口排风风机11的入风口,排风风机11的排风口接大气或排放风管。第二气流分布单元为第二气体分布器08。第二气流分布单元的排风口排出的气流速度偏差<5%。本实施例中,挥发性污染物净化单元的种类包括h2s净化单元10和hc净化单元09;第二气流分布单元的排风口连接hc净化单元09的进风口,hc净化单元09的排风口连接h2s净化单元10的进风口,h2s净化单元10的排风口连接排风风机11的入风口。

排风模块用于给高效挥发模块通入外界空气,排风模块包括单向风门03和可调流量风机,单向风门03的出风口与可调流量风机的入风口连接,可调流量风机的出风口连接高效挥发模块的入风口。本实施例中,排风模块的补风口即为可调流量风机的出风口。

安全测控模块用于检测进入高效挥发模块气流的温度和高效挥发模块内的气压以及净化后气流中挥发性污染物浓度,安全测控模块包括温度传感器12、压力传感器13、至少一种挥发性污染物浓度传感器,挥发性污染物浓度传感器的种类与净化模块中挥发性污染物净化单元的种类相同;温度传感器12设于高效挥发模块内位于温度控制模块的出风口处,压力传感器13设于高效挥发模块内的出风口处,挥发性污染物浓度传感器设于净化模块内的排风口处。

高效挥发模块的第一气体分布器04的入风口分别连接排风模块的补风口和温度控制模块的调温单元07的出风口,高效挥发模块的出风口分别连接温度控制模块的循环风机06入口和净化模块的第二气体分布器08入风口,净化模块的出风口通过排风风机11直接排大气或排放风管。

高效挥发模块、温度控制模块、净化模块、排风模块、安全测控模块均设于框架01内。框架01采用碳钢或不锈钢制成,框架01上还设有保温层。

岩心陈列室02内布置岩心05,岩心规格φ150-1000,岩心以水平方向分层布置,每层间隔100mm。岩心顶层高200mm处设置第一气体分布器04。岩心陈列室02顶部设有单向风门03,保证只有环境气体能流入室内。

循环风机06可以是轴流风机。

调温单元07可以是调温系统或者换热器,当采用换热器时需要配合冷却水或者热水使用。

hc净化单元09入口200mm处设置第二气体分布器08。

h2s净化单元10布置于hc净化器09后,两者之间留有200mm间隙。

hc净化单元09内设有用于吸附hc的吸附剂,吸附hc的吸附剂为颗粒式活性炭、整体式活性炭、整体式活性炭纤维、颗粒式分子筛、整体式分子筛中的一种或一种以上。

h2s净化单元10内设有用于吸附h2s的吸附剂,用于吸附h2s的吸附剂包括碱性物质及载体,碱性物质为naoh、koh、ki、na2co3和nahco3中的一种或一种以上,载体为颗粒式活性炭、整体式活性炭、整体式活性炭纤维中的一种或一种以上。

上述每种吸附剂均封装成整体,以抽屉式结构放置在净化模块内。

排风风机11采用变频可调风机。

如图1所示,岩心陈列室02的顶部设有温度传感器12,岩心陈列室02的底部设有压力传感器13,用于检测进入岩心陈列室02气流的温度和岩心陈列室02的压力;h2s净化单元10的出口设置有hc传感器14和h2s传感器15,用于检测净化后气流中hc和h2s浓度。

使用时,排风风机11开启,根据压力传感器13的值调整排风量,以保持岩心陈列室02处于设定的负压环境,使得岩心陈列室02内的气体流向排风风机11,如图1中c处的箭头方向所示,此时单向风门03自然开启,补充新风,新风流向如图1中b处的箭头方向所示。开启循环风机06和调温单元07,根据温度传感器12调整调温单元07,从而调节循环风的出风温度,循环风的流向如图1中a处的箭头方向所示。h2s净化单元10出口的h2s传感器15和hc传感器14检测排气中h2s和hc含量,当检测值达到设定值触发报警。

本实施例中,本发明的一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置通过以下方式进行岩心挥发性污染物去除及净化:环境温度为-5~9℃,在岩心陈列室02内布置8根新采出的岩心05,循环风量为200m3/h,岩心陈列室02内的压力-30~-10pa,气流温度30℃,排气风量10~15m3/h,hc吸附剂采用椰壳颗粒状活性炭0.3m3,h2s吸附剂采用koh、ki复合负载颗粒状活性炭0.3m3。2~3小时后岩心挥发性污染物残留满足实验室敞开操作要求。

72小时后检测,排出装置气体中h2s含量<0.01ppmv,hc含量<0.1ppmv,装置周边无h2s和hc。h2s吸附剂使用寿命为6000~10000根岩心,hc吸附使用寿命为2000~5000根岩心。

本发明能安全高效的加速岩心挥发性污染物去除,避免污染物对环境的影响;并且通过监控模块进行自动检测、控制和安全预警。


技术特征:

1.一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置,其特征在于,包括用于放置带挥发性污染物的岩心的高效挥发模块、用于控制高效挥发模块输出的挥发性污染物温度的温度控制模块、用于净化高效挥发模块输出的挥发性污染物的净化模块、用于给高效挥发模块通入外界空气的排风模块、用于检测进入高效挥发模块气流的温度和高效挥发模块内的气压以及净化后气流中挥发性污染物浓度的安全测控模块,高效挥发模块的入风口分别连接排风模块的补风口和温度控制模块的出风口,高效挥发模块的出风口分别连接温度控制模块的入风口和净化模块的入风口,净化模块的出风口设有将净化后气体排入大气的风机或排放风管。

2.如权利要求1所述的一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置,其特征在于,所述的高效挥发模块包括第一气流分布单元、岩心陈列单元,第一气流分布单元的入风口分别连接温度控制模块的出风口和排风模块的补风口,第一气流分布单元的出风口连接岩心陈列单元,岩心陈列单元的出风口分别连接温度控制模块和净化模块的入风口。

3.如权利要求2所述的一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置,其特征在于,所述的第一气流分布单元的出风口排出的气流速度偏差<5%;高效挥发模块入风口的气流温度在5~35℃之间;高效挥发模块内的气体流速在0.01~0.5m/s之间;高效挥发模块出风口的气流静压力在-250~-10pa之间。

4.如权利要求1所述的一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置,其特征在于,所述的温度控制模块包括循环风机(06)、调温单元(07),循环风机(06)的入口连接高效挥发模块的出风口,循环风机(06)的出口与调温单元(07)的入口相连,调温单元(07)的出口与高效挥发模块的入风口相连。

5.如权利要求1所述的一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置,其特征在于,所述的净化模块包括第二气流分布单元、至少一种挥发性污染物净化单元,第二气流分布单元的入风口与高效挥发模块的出风口相连,第二气流分布单元的排风口连接挥发性污染物净化单元的进风口,挥发性污染物净化单元的排风口排风风机(11)的入风口,排风风机(11)的排风口接大气或排放风管。

6.如权利要求5所述的一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置,其特征在于,所述的第二气流分布单元的排风口排出的气流速度偏差<5%。

7.如权利要求5所述的一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置,其特征在于,所述的挥发性污染物净化单元的种类包括h2s净化单元(10)和hc净化单元(09);第二气流分布单元的排风口连接hc净化单元(09)的进风口,hc净化单元(09)的排风口连接h2s净化单元(10)的进风口,h2s净化单元(10)的排风口连接排风风机(11)的入风口。

8.如权利要求7所述的一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置,其特征在于,所述的hc净化单元(09)内设有用于吸附hc的吸附剂,吸附hc的吸附剂为颗粒式活性炭、整体式活性炭、整体式活性炭纤维、颗粒式分子筛、整体式分子筛中的一种或一种以上;h2s净化单元(10)内设有用于吸附h2s的吸附剂,用于吸附h2s的吸附剂包括碱性物质及载体,碱性物质为naoh、koh、ki、na2co3和nahco3中的一种或一种以上,载体为颗粒式活性炭、整体式活性炭、整体式活性炭纤维中的一种或一种以上;每种吸附剂均封装成整体,以抽屉式结构放置在净化模块内。

9.如权利要求1所述的一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置,其特征在于,所述的排风模块包括单向风门(03)和可调流量风机,单向风门(03)的出风口与可调流量风机的入风口连接,可调流量风机的出风口连接高效挥发模块的入风口。

10.如权利要求1所述的一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置,其特征在于,所述的安全测控模块包括温度传感器(12)、压力传感器(13)、至少一种挥发性污染物浓度传感器,挥发性污染物浓度传感器的种类与净化模块中挥发性污染物净化单元的种类相同;温度传感器(12)设于高效挥发模块内位于温度控制模块的出风口处,压力传感器(13)设于高效挥发模块内的出风口处,挥发性污染物浓度传感器设于净化模块内的排风口处。

技术总结
本发明公开了一种安全高效岩心挥发性污染物去除及净化装置,通过设计高效挥发模块,使得岩心附着的挥发性污染物能够快速挥发,同时避免高温或低温对岩心的破坏;温度控制模块调节系统运行温度,使得该装置具有适应在极端高温和极端低温环境的工作能力;通过排风模块和压力传感器的关联,保证该装置处于负压运行,避免挥发性污染物未经处理散发到装置周边;净化模块对挥发性污染物进行净化处理,降低对环境的影响;通过安全测控模块进行检测、自动控制及安全预警。本发明具有岩心挥发性污染物去除时间短、环境适应性强、对环境影响低、自动化程度高等特点。

技术研发人员:程世明;韩玉峰;郝绍瑞;郭耘;邹雯;郭杨龙
受保护的技术使用者:中国船舶工业集团公司第七0八研究所
技术研发日:2020.05.13
技术公布日:2020.08.25

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