TRIZ在提高含硫化氢储气库脱硫硫容中的应用.pdf

第 43卷第 2期（2024-02）油气田地面工程 https:/集输处理TRIZ在提高含硫化氢储气库脱硫硫容中的应用*赵杰中国石油华北石油管理局有限公司河北储气库分公司摘要：针对国内 X 含硫化氢地下储气库脱硫硫容偏低的问题，利用发明问题解决理论（TRIZ）对天然气中硫化氢处理系统进行创新设计。通过对天然气中硫化氢处理系统组件分析并找出它们之间相应的关系，绘制出组件功能模型图；对当前系统进行因果分析，找出造成该问题的 2个关键缺点并且将其转换为 2个关键问题进行求解；利用 TRIZ 中的冲突解决、物场模型两大核心工具得到了 7个解决方案。利用 TRIZ 中的方法和工具，与含硫化氢储气库实际情况相结合，应用创新原理 No.3-局部质量，得到最优方案即脱硫塔内“惰性瓷球+活性炭+脱硫剂”分层交替装填的方式。应用 TRIZ提高了含硫化氢储气库脱硫硫容，为未来类似储气库的安全高效运行提供了新的思路和方法。关键词：TRIZ；脱硫；解决方案；冲突；物场模型Application of Improving Desulphurization Sulfur Capacity Based on TRIZ Theory in Hydrogen Sulfide Storage*ZHAO JieHebei Gas Storage Company of North China Petroleum Administration Bureau，CNPCAbstract：Aiming at the problem of low desulfurization sulfur capacity of X hydrogen sulfide under-ground gas storage in China，the theory of inventive problem solving(TRIZ)is used to design thetreatment system of hydrogen sulfide in natural gas.By analyzing the components of the hydrogen sulfidetreatment system，and identifying their corresponding relationships，the functional model diagram ofthe components is drawn.The causal analysis of the current system is carried out to find out the two keyshortcomings that caused the problem and convert them into two key problems for solving.Finally，seven solutions are obtained by using the two core tools of TRIZ theory，conflict resolution and sub-stance-field model.Using the method and tools in TRIZ theory，combined with the actual situation ofhydrogen sulfide gas storage，the innovative principle of No.3-local mass is applied，and an optimalsolution is obtained，which is the layered alternating filling method of inert ceramic balls+activated car-bon+desulfurizer in the desulfurization tower.TRIZ theory is applied to improve the desulfurizationsulfur capacity of hydrogen sulfide gas storage，which provides a new idea and method for safe and effi-cient operation of similar gas storage in the future.Keywords：TRIZ；desulfurization；solution；conflict；substance-field modelTRIZ（即发明问题解决理论）是 1946 年由前苏联发明家阿奇舒勒（G.S.Altshuller）为首的科研团队通过全面分析全球范围内约 250万份高水平专利，提炼总结出的各种技术发展进化遵循的规律模式及有效解决各种工程技术矛盾的创新原理和法则。主要包括 9大经典理论体系：技术系统进化法则；40条发明原理；物质-场模型；发明问题的标准解系统；科学效应知识库；矛盾矩阵；物理矛盾分析法；最终理想解（FIR）；发明问题解决算法（ARIZ）1。TRIZ发展至今，主要有两层次涵义，表面上强调解决实际问题尤其是解决发明问题，本质上则是通过解决发明问题而最DOI:10.3969/j.issn.1006-6896.2024.02.001*基金论文：中国石油华北油田分公司科技项目“油气藏型储气库建设运行关键技术研究”（2019-HB-K01）。1集输处理赵杰：TRIZ在提高含硫化氢储气库脱硫硫容中的应用*油气田地面工程 https:/终实现技术和管理持续创新。在过去几十年的人类各领域实践中，TRIZ 解决了一系列不同行业的工程技术类问题2。利用 TRIZ，周科平3等解决了我国传统采矿方法中存在的缺陷问题；赵锋4等创新提出国内城市公共空间应急避难设施的思路；赵昊昱5等创新发明滚筒洗衣机柔顺剂单个三角棱柱供给装置；魏奇锋6等设计了生物医学仪器中呼吸气体采样富集装置；刘志峰7等获取了产品零部件可拆卸的两种方法；赵文燕8等优化了管理流程；李萌9进行了产品概念设计；吕桂志10则对钢丝绳电动葫芦导绳器进行了全面优化设计。综上表明，TRIZ 理论已逐步被应用于国内的矿山、机械、医学、管理以及产品等诸多行业中，且正朝着更加广泛领域延伸发展。本文针对国内 X含硫化氢地下储气库脱硫硫容偏低的问题，基于 TRIZ 开展综合创新方案设计并应用实施以提高其安全运行效率。1含硫化氢储气库脱硫运行现状1.1硫化氢含量分析X 储气库为含硫气藏（含底水、带油环含硫化氢潜山凝析气藏）改建而成，原始气藏硫化氢质量浓度为 5701 300 mg/m3。对该储气库采气期不同阶段采出的天然气样品进行组分化验，证实储层采出天然气中仍富存 H2S有毒气体，尤其是在采气末期单井采出天然气中H2S质量浓度仍高达1 100 mg/m3（表 1）。注采井采出气若不脱硫，则给储气库外输安全和气质达标（表 2）均造成不利影响11-12。表 1X储气库注采井采气期天然气中 H2S含量Tab.1 H2S content in natural gas in injection and productionwells of X Gas Storage during the gas production periodmg/m3构造位置气藏西部气藏东部气藏东部井号X2X4X5采气初期天然气中 H2S371954579.8199.5349采气中期天然气中 H2S144180799.5102.5270972采气末期天然气中 H2S90292.51 042.5193.5316.51 100表 2外输天然气技术指标（GB 178202018）Tab.2Technical index of exporting natural gas（GB 178202018）项目总硫含量(以硫计)/(mgm3)H2S含量/(mgm-3)CO2摩尔分数/%一类2063.0二类100204.0注：作为民用燃料的天然气，总硫和硫化氢含量应符合一类气或二类气的技术指标。1.2存在问题由于湿法脱硫存在废水处理问题，早期还具有投资大、运行费用高的特点，因此，X 储气库脱硫工艺采用干法脱硫。该套工艺主要是在储气库地面抗硫集输管汇的基础上配备两套干法脱硫装置（图 1）11-12。目前 X 储气库共有两套脱硫塔装置，每套塔分为 2 组共计 8 塔，组与组之间只能并联运行，每组内 2塔可串可并。单套塔处理天然气能力为 250104m3/d，当每套塔出口硫化氢质量浓度达到 6 mg/m3时，停止运行更换脱硫剂并切换至另一套塔运行。在储气库采气期前，提前在脱硫塔内笼统装填氧化铁脱硫剂，工作原理流程为进入采气期，注采井采出的含硫化氢天然气通过脱硫塔进气口进入脱硫塔，实现常温下与塔内氧化铁脱硫剂化学反应（FeXOY+H2S FeS+H2O），实现采出天然气脱硫达标后外输11-12。图 1X储气库脱硫塔装置Fig.1 Desulfurization tower device in X Gas Storage在储气库采气期（每年 11 月 15 日次年 3 月14 日）调峰保供气量需求较大。在整个采出天然气中硫化氢处理过程中，X 储气库作为含底水带油环的凝析气藏，由于从凝析气藏中采出的含硫化氢天然气在经三相分离器分离后还会残留一部分的水与凝析油，这部分油水混合物进入脱硫塔内对脱硫剂产生污染，容易产生脱硫剂的板结和泥化等反应不充分问题，造成脱硫硫容（硫容=脱除含硫化氢天然气中的硫化氢质量/塔内装填的原始脱硫剂质量100%）降低11-12，降低了脱硫剂的使用寿命。同时，储气库高速采气过程中脱硫塔内脱硫剂还遭受采出气量波动急剧偏流而导致反应不充分，也制约了脱硫剂反应效率。2基于 TRIZ的问题研究TRIZ 作为发明问题解决问题的先进理论，其通用原理流程为：寻找并提出问题分析问题（功2第 43卷第 2期（2024-02）油气田地面工程 https:/集输处理能分析、因果分析、冲突分析、理想解分析、可用资源分析 5点分析法）工具选择并提出初步解决方案方案细化（结构、造型、物质材料等）解决方案的评价实施。该流程遵循 TRIZ 解决工程问题的一般步骤，从产品分析入手发现问题，问题分析寻求最优理想解，逐层深入最终产生可行的解决方案。结合现有技术系统工作状况，明确出该问题所在技术系统为天然气中硫化氢处理系统。该技术系统的主要功能为分离天然气中的硫化氢。实现该功能的约束条件主要包括安全性和可靠性。2.1功能分析的应用基于 TRIZ 功能分析的设计原则，通过系统总结现有天然气中硫化氢处理系统设计中功能的基本状态，划分出超系统元件脱硫塔装置、系统元件以及制品天然气（表 3）。在此基础上精细化分析系统各元件之间作用关系（表 4），确定出天然气中硫化氢处理系统各功能、功能类型，对不同功能 性 能 水 平 进 行 评 价（不 足、正 常、有 害 等）（表 5），建立出已有系统的功能模型（图 2）。基于 TRIZ，通过功能模型分析描述了系统元件及其之间的相互关系，并得出导致硫容降低的10条功能模型问题详细描述（表 6）。2.2因果分析与冲突区域确定的应用基于 TRIZ 中的因果链分析法分析导致天然气中硫化氢处理系统脱硫硫容低的间接原因、关键原因（图 3），通过因果关系分析推导确定产生问题表 3天然气中硫化氢处理系统分析Tab.3 System analysis of hydrogen sulfide treatment system in natural gas制品系统元件超系统元件达标天然气脱硫剂、天然气、硫化氢、上盲板、下盲板、残余油和水、进气口、出气口、置料层脱硫塔装置表 4天然气中硫化氢处理系统各组件作用关系分析Tab.4 Action relationship analysis of components of hydrogen sulfide treatment system in natural gas元件名称脱硫塔脱硫剂天然气硫化氢残余油和水进气口置料层出气口上盲板下盲板脱硫塔+脱硫剂+-+-+天然气+-+-硫化氢+-残余油和水-+-进气口+-+-置料层+-出气口+-+-上盲板+-下盲板+-注：“+”表示两个组件之间存在相互作用；“-”表示两个组件之间不存在相互作用。图 2已有系统的功能模型Fig.2 Functional models of existing systems3集输处理赵杰：TRIZ在提高含硫化氢储气库脱硫硫容中的应用*油气田地面工程 https:/的冲突区域关键原因有 2个：凝析油和水造成脱硫剂泥化、板结脱硫剂表面与硫化氢接触面积小（表7）。表 5天然气中硫化氢处理系统功能Tab.5 Function of hydrogen sulfide treatment system in naturalgas功能装填/脱硫剂输入/天然气输入/残余油和水输入/硫化氢脱除/硫化氢冲击/脱硫剂粘结/脱硫剂接触/天然气固定/进气口固定/出气口放置/脱硫剂固定/上盲板固定/下盲板输出/天然气排出/脱硫剂功能类型基本基本附加、有害附加、有害基本附加、有害附加、有害基本基本基本基本基本基本基本基本性能水平不足不足不足不足正常正常不足正常正常正常正常表 7因果链分析法关键原因统计Tab.7 Key cause statistics of causal chain analysis method关键原因凝析油和水造成脱硫剂泥化、板结脱硫剂表面与硫化氢接触面积小是否存在解决方案否否具体方案无无2.3理想解与可用资源的应用为长期满足下游用气客户使用清洁安全纯净的天然气需求，结合 X储气库目前实际运行状态即储气库注采井采出天然气中含有杂质和硫化氢，采出天然气不脱硫就很难满足客户清洁安全的天然气需求。实现理想解的过程是必须脱硫除硫化氢和杂质，否则就不能满足客户清洁安全的天然气需求。依据理想解分析初步得到问题的解决思路为优化脱硫装填工艺。TRIZ 中关于可用资源分析过程，主要是系统内部资源和系统外部资源分析。主要围绕系统的物质资源、场资源开展综合分析对系统的资源名称、可用属性参数、方案及可用性评估评价（表 8），为问题有效解决提供资源评价依据。表 6系统中已有的功能模型中问题统计Tab.6 Problem statistics of existing functional models in the system元件进气口进气口进气口脱硫剂上盲板置料层脱硫剂脱硫剂残余油和水天然气功能输入输入输入充填装填放置接触脱除粘结冲击元件天然气残余油和水硫化氢脱硫塔（超系统）脱硫剂脱硫剂天然气硫化氢脱硫剂脱硫剂功能模型中问题描述脱硫塔进气口输入天然气气量不恒定，进气气流分布不均匀脱硫塔进气口输入天然气中附带残余油和水，而非单相天然气脱硫塔进气口输入天然气中附带硫化氢，造成外输气质不达标脱硫剂充填脱硫塔的充填方式缺陷，造成脱硫剂反应效率不高上盲板装填脱硫剂的质量大小缺陷，造成脱硫剂反应效率不高置料层放置脱硫剂的质量大小及放置方式缺陷，造成脱硫剂反应效率不高脱硫剂与天然气未有效均匀接触，接触面积小，造成脱硫剂反应效率不高脱硫剂与天然气中的硫化氢反应不充分造成硫容低残余油和水对脱硫剂粘结（板结），造成脱硫剂与天然气中的硫化氢反应不充分脱硫塔进气口输入天然气气流对脱硫剂产生冲击力，造成脱硫剂偏流图 3因果链分析流程Fig.3 Causal chain analysis process4第 43卷第 2期（2024-02）油气田地面工程 https:/集输处理3冲突解决理论和物场模型的应用冲突解决理论和物场模型作为 TRIZ 问题创新求解两大核心工具，在各类工程技术创新中应用极为广泛。冲突解决理论其类型划分为技术冲突和物理冲突。TRIZ 借助 39 个通用技术参数来将一个具体的技术冲突问题转化为标准的 TRIZ 问题，然后通过发明原理来解决该技术冲突问题。物理冲突则是采用四大分离原理（空间、时间、条件、整体与部分上进行分离）解决13。TRIZ 中的另一种重要的问题分析方法是物场模型分析，是将系统功能分解为两种物质（S1，S2）以及一种场（F）的三元素构成，物质之间通过场相互作用实现某种特定的功能。关于物场分析模型的类型主要包含 4 类：有用并且充分的相互作用模型；有用但不充分的相互作用模型；有用但过度的相互作用模型；有害的相互作用模型。物场分析流程是在建立涉及系统的物场模型基础上，然后根据物场模型的作用类型并应用 TRIZ 提供的 76 个标准解来解决问题。物场模型能够客观清晰地表达系统的功能模型，摸清各功能部件之间的联系以及系统所存在的问题13。生产实践应用中人们往往将 TRIZ 冲突解决理论和物场模型两者综合应用以提高获取问题解的效率和质量。3.1入手点的冲突解决理论和物场模型3.1.1技术冲突解决过程（1）冲突描述。为了减少被凝析油和水泥化、板结的脱硫剂的质量，通过在脱硫塔进气口前端加装一套三相分离器装置对原三相分离器分离出的残余凝析油和水再次分离进一步降低凝析油和水进塔含量，但这样做将导致脱硫系统装置结构复杂。（2）转换成 TRIZ 标准冲突。基于 TRIZ 冲突解决理论和技术冲突矩阵图谱中涉及的 39 个通用技术参数与技术冲突过程分析认为，能解决该问题改善的参数为 39 个工程参数中的 No.1 项参数运动物体的重量；恶化的参数为 39 个工程参数中的No.36 项参数装置的复杂性。经过分析查阅冲突矩阵，得到如下发明原理见表 9。依据 No.26 项参数复制发明原理第（1）条用简单的、低廉的复制品代替复杂的、昂贵的、易碎的或不易操作的物体，得到方案一：通过对原三相分离器气相出口安装廉价的氯化钙干燥剂盒子，利用氯化钙除湿干燥性降低天然气中残余油和水的含量。表 9冲突矩阵参数与对应发明原理Tab.9 Conflict matrix parameters andcorresponding invention principles改善的参数No.1运动物体的重量恶化的参数No.36装置的复杂性对应的发明原理26 3036 343.1.2物理冲突解决过程（1）冲突描述。为“进一步降低凝析油和水进塔含量”，需要“脱硫工艺装置”为“有”，但又为了“降低装置复杂程度”，需要“脱硫工艺装置”为“无”，即脱硫工艺装置既要“有”又要“无”。（2）参数考虑“脱硫工艺装置数量”在不同的“条件”（空间上、时间段、不同条件下、系统层次上）具有不同的特性，因此该冲突可以从“条件”（空间、时间、条件、整体与部分）上进行分离。选用 4条分离原理（空间分离、时间分离、基于条件的分离、整体与部分分离）当中的“基于条件分离”原 理，依 据 No.35 参 数 变 化 发 明 原 理 中 第（2）条改变物体的浓度或黏度得到解决方案一：在脱硫塔进气口前端加装前置传感器（配备活性炭模块），依据信号识别输出残余油和水的含量参数，表 8系统资源分析Tab.8 System resource analysis系统内部资源系统外部资源类别物质资源场资源其他资源物质资源场资源资源名称脱硫剂含硫化氢天然气活性炭惰性瓷球含硫化氢天然气与脱硫剂接触的化学反应含硫化氢天然气气体流动的动压力无脱硫塔脱硫塔对脱硫剂的支撑力可用属性参数质量质量质量质量质量面积力大小力方案优化脱硫剂装填质量优化控制采出天然气质量优化装填质量新加装资源，防止天然气气流过大造成的脱硫剂偏流未参与反应优化含硫化氢天然气与脱硫剂接触的空间组合优化控制采出天然气质量优化脱硫塔的空间容积大小优化脱硫剂装填质量可用性评估可用可用可用可用可用可用不可用可用5集输处理赵杰：TRIZ在提高含硫化氢储气库脱硫硫容中的应用*油气田地面工程 https:/灵活调整活性炭使用量降低进塔前含硫化氢天然气中残余油和水的浓度。3.1.3物场分析及 76个标准解应用首先建立问题的物质场模型（图 4），即残余油和水对脱硫剂黏结力，为一种有害作用过程；根据所建问题的物质场模型，应用标准解解决流程，得到标准解为：No.63 项参数引入物质，即假如环境不允许大量使用某种材料，使用对环境无影响的东西。依据选定的标准解，得到问题的解决方案一：为了减少脱硫塔内被凝析油和水泥化、板结的脱硫剂的质量，引入与脱硫塔内径匹配的抗硫化氢腐蚀的铁网支架，并在该支架上铺设新物质活性炭，吸附掉残余油和水。改进之后的物质场模型如图 5所示。图 4残余油和水对脱硫剂黏结的改进前物质场模型Fig.4 Substance-field model of the adhesion of residual oil andwater to desulfurizers(before improvement)图 5残余油和水对脱硫剂黏结的改进后物质场模型Fig.5 Substance-field model of the adhesion of residual oil andwater to desulfurizers(after improvement)3.2脱硫剂表面与硫化氢接触面积小的冲突解决理论和物场模型3.2.1技术冲突解决过程（1）冲突描述。为提高脱硫剂表面与硫化氢接触面积，通过在脱硫塔内改装小粒径脱硫剂增加颗粒之间空隙，但这样做会加剧脱硫塔内残余油和水造成脱硫剂板结程度变化，脱硫剂强度降低。（2）转换成 TRIZ 标准冲突。基于 TRIZ 冲突解决理论和技术冲突矩阵图谱中涉及的 39 个通用技术参数与技术冲突过程分析认为，能解决该问题改善的参数为 39 个工程参数中的 No.5 项参数运动物体的面积；恶化的参数为 39 个工程参数中的No.14 项参数强度。依据 No.3 项参数九局部质量发明原理中第（1）条将物体或环境的均匀结构变成不均匀结构；第（2）条使组成物体的不同部分完成不同的功能；第（3）条使组成物体的每一部分都最大限度地发挥作用。经过分析查阅冲突矩阵，得到如下发明原理（表 10）。得到方案一：改变塔内单装脱硫剂的笼统装填方式，优选出“惰性瓷球+活性炭+脱硫剂”分层交替装填的方式。其中，惰性瓷球降低了气体偏流造成的脱硫剂反应面积小现象发生；活性炭对天然气油、水吸附效果明显，基本解决了脱硫剂板结情况；脱硫剂与硫化氢接触反应；实现采气期，脱硫塔内脱硫剂、活性炭与惰性瓷球完成不同脱硫功能。依据 No.40 项参数复合材料发明原理，第（1）条：将材质单一的材料改为复合材料得到方案二：活性炭脱硫剂一体化结构。表 10参数与对应发明原理Tab.10 Parameters and corresponding invention principles改善的参数No.5运动物体的面积恶化的参数No.14强度对应的发明原理3 1540 143.2.2物理冲突解决过程（1）冲突描述。为了“在脱硫塔内改装小粒径脱硫剂增加颗粒之间空隙”，需要“脱硫剂体积”参数为“小”，但又为了“保证脱硫剂的抗板结强度”，需要“脱硫剂体积”为参数“大”，即：脱硫剂体积既要“大”又要“小”。（2）参数考虑“脱硫剂体积”在不同的“条件上”（空间上、时间段、不同条件下、系统层次上）具有不同的特性，因此该冲突可以从“条件”（空间、时间、条件、整体与部分）上进行分离。选用第 4条分离原理（空间分离、时间分离、基于条件的分离、整体与部分分离）当中的“基于条件的分离”原理，依据 No.28 项参数机械系统的替代发明原理中第（3）条将固定场变为移动场，将静态场变为动态场，将随机场变为确定场。得到解决方案一：在塔内加上一根电动循环搅拌杆装置，工作间隙让脱硫剂流动起来，减少脱硫剂与硫化氢反应过程中残余油和水干扰造成的脱硫剂板结，提高脱硫剂与硫化氢接触面积和反应程度。3.2.3物场分析及 76个标准解应用首先建立问题的物质场模型（图 6），即脱硫剂对硫化氢化学反应不充分，为一种不足作用过程。根据所建问题的物质场模型，应用标准解解决流程，得到标准解为 No.63 项参数引入物质，假如环境因素不允许大量使用某种材料，即使用对环境无影响的东西。依据选定的标准解，得到问题6第 43卷第 2期（2024-02）油气田地面工程 https:/集输处理的解决方案一：为了提高脱硫剂表面与硫化氢接触面积，引入新物质惰性瓷球和硅胶吸附剂，惰性瓷球降低了气体偏流造成的脱硫剂反应面积小现象发生，硅胶则吸附掉天然气残余油和水。改进之后的物质场模型如右图 7所示。图 6改进前物质场模型Fig.6 Substance-field model before improvement图 7改进后物质场模型Fig.7 Substance-field model after improvement4解决方案基于 TRIZ 中的冲突解决理论和物场模型两大核心工具综合分析应用，初步获取问题的解决方案7 个（表 11）。进一步与含硫化氢储气库实际情况相结合得到了 1个最优的方案 4（表 11），即最终解优化塔内单装脱硫剂的笼统装填方式，创新提出“瓷球+活性炭+脱硫剂”分层交替装填的方式（表12）。该装填方式为国内首家研究并使用，主要填充参数如下：瓷球铺垫塔顶与塔底部，用量为12；活性炭与脱硫剂呈现交替装填，用量为14；累计装填物高度达到 9 694 mm（表 12）。表 12塔内填充物情况Tab.12 Filling condition in the tower层号顶部1918171615141312111098765432底部名称保留空间惰性瓷球活性炭脱硫剂活性炭脱硫剂活性炭脱硫剂活性炭脱硫剂活性炭脱硫剂活性炭脱硫剂活性炭脱硫剂活性炭脱硫剂活性炭惰性瓷球袋数1141414141414141412重量/t10.72.40.72.40.72.40.72.40.72.40.72.40.72.40.72.40.72高度/mm207306790306790306790306790306790306790306790306790306414累计高度/mm9 6949 4879 1818 3918 0857 2956 9896 1995 8935 1044 7984 0083 7022 9122 6061 8161 5107204145效果评价通过应用创新脱硫工艺方式前后硫容参数对比表明，脱硫剂硫容较之前有明显提高（由 8%提高至 16%）（图 8），单套塔处理含硫化氢天然气量由3 000104m3/d提升至 5 500104m3/d。X含硫化氢储气库工作气量和季节调峰能力大幅提高，20202021 年 采 气 周 期 日 均 采 气 量 达 由 120 104m3/d表 11解决方案汇总Tab.11 Summary of solutions方案通过对原三相分离器气相出口安装廉价的氯化钙干燥剂盒子，利用氯化钙除湿干燥性降低天然气中残余油和水的含量在脱硫塔进气口前端加装前置传感器（配备活性炭模块），依据信号识别输出残余油和水的含量参数，灵活调整活性炭使用量，降低进塔前含硫化氢天然气中残余油和水的浓度为了减少脱硫塔内被凝析油和水泥化、板结脱硫剂的质量，引入与脱硫塔内径匹配的抗硫化氢腐蚀的铁网支架，并在该支架上铺设新物质活性炭吸附掉残余油和水改变塔内单装脱硫剂的笼统装填方式，优选出“惰性瓷球+活性炭+脱硫剂”分层交替装填的方式；其中，惰性瓷球降低了气体偏流造成的脱硫剂反应面积小现象发生；活性炭对天然气油、水吸附效果明显，基本解决了脱硫剂板结情况；脱硫剂与硫化氢接触反应；实现采气期，脱硫塔内脱硫剂、活性炭与惰性瓷球完成不同脱硫功能活性炭脱硫剂一体化结构在塔内加上一根电动循环搅拌杆装置，工作间隙让脱硫剂流动起来，减少脱硫剂与硫化氢反应过程中残余油和水干扰造成的脱硫剂板结，提高脱硫剂与硫化氢接触面积和反应程度为了提高脱硫剂表面与硫化氢接触面积，引入新物质惰性瓷球和硅胶吸附剂，惰性瓷球降低了气体偏流造成的脱硫剂反应面积小现象发生，硅胶则吸附天然气残余油和水所用创新原理No.26复制No.35参数变化76个标准解中的No.63引入物质No.3局部质量No.40复合材料No.28机械系统的替代76个标准解中的No.63引入物质可用性评估可用可用可用可用可用可用可用7集输处理赵杰：TRIZ在提高含硫化氢储气库脱硫硫容中的应用*油气田地面工程 https:/（20192020年采气周期）提高到 180104m3，且装填脱硫剂作业批次减少，由 6 次减少为 4 次，有效地发挥了储气库自身储采功能，极大地保障了经济社会发展能源安全供应。6结论本文基于 TRIZ 对天然气中硫化氢处理系统进行创新方案设计，主要采用 TRIZ 中的冲突解决、物场模型两大核心工具进行方案优选，与含硫化氢储气库实际运行情况相结合最终应用创新原理 No.3项参数局部质量，得到最优方案，即脱硫塔内“惰性瓷球+活性炭+脱硫剂”分层交替装填的干法脱硫工艺方式，基本解决了脱硫剂板结泥化情况，降低了脱硫剂偏流现象发生的可能性，脱硫剂硫容明显提高。考虑我国储气库建设处于初级发展阶段，国内一些大型油气田因采出流体中含有 H2S气体，在改建储气库库址筛选及运行方面存在安全隐患而面临选库困难的问题，本工艺则对国内含硫型油气藏改建储气库运行提供一定参考。参考文献1 朱秀娟，李克天TRIZ 理论和功能分析在小家电设计中的应用研究J现代制造工程，2016（8）：95-100ZHU Xiujuan，LI Ketian Application research of TRIZtheory and functional analysis in small home appliance prod-uct designJ Modern Manufacturing Engineering，2016（8）：95-1002 李红波，李曌宇，吴渝基于 TRIZ 的麦克风摄像机实 时 定 位 追 踪 发 言 人 系 统 创 新 设 计 J 数 字 通 信，2013，40（1）：27-33LI Hongbo，LI Zhaoyu，WU YuCreative design of micro-phone-camera real-time location and tracking system basedon TRIZ theoryJ Digital Communication，2013，40（1）：27-333 周科平，李杰林，雷涛，等基于 TRIZ理论的采矿方法创新设计J工程设计学报，2010，17（6）：401-405ZHOU Keping，LI Jielin，LEI Tao，et alInnovation de-sign of mining method based on TRIZ theoryJ Journal ofEngineering Design，2010，17（6）：401-4054 赵锋，杨豪中，刘晓霞基于 TRIZ理论的城市应急避难设施设计研究J西安建筑科技大学学报（自然科学版），2011，43（5）：700-704ZHAO Feng，YANG Haozhong，LIU Xiaoxia Studies onthe design of city emergency shelter facilities based on TRIZJJournal of Xian University of Architecture&Technology（Natural Science Edition），2011，43（5）：700-7045 赵昊昱，江涛，李英利，等基于 TRIZ进化树的滚筒洗衣 机 柔 顺 剂 供 给 装 置 创 新 设 计 J 工 程 设 计 学 报，2012，19（1）：75-80ZHAO Haoyu，JIANG Tao，LI Yingli，et al Innovationdesign of the softener supply equipment of roller washing ma-chine on TRIZ evolutionary treesJ Journal of EngineeringDesign，2012，19（1）：75-806 魏奇锋，赵聪，顾新基于 TRIZ的生物医学工程仪器创新设计J工程设计学报，2011，18（5）：321-326WEI Qifeng，ZHAO Cong，GU Xin Innovative design inbiomedical engineering medical instrumentation based onTRIZJ Journal of Engineering Design，2011，18（5）：321-3267 刘志峰，杨明，张雷基于 TRIZ的可拆卸连接结构设计研究J中国机械工程，2010（4）：852-859LIU Zhifeng，YANG Ming，ZHANG LeiTRIZ based de-sign for disassembly of joint structureJ China MechanicalEngineering，2010（4）：852-8598 赵文燕，张换高，檀润华，等TRIZ在管理流程优化中的应用J工程设计学报，2008，15（2）：79-85ZHAO Wenyan，ZHANG Huangao，TAN Runhua，et alApplication of TRIZ in management process optimizationJJournal of Engineering Design，2008，15（2）：79-859 李萌基于 TRIZ 和 DEA 理论的产品概念设计方法J系统工程，2007，25（3）：116-120LI Meng Method of conceptual design based on TRIZ andDEAJSystems Engineering，2007，25（3）：116-120（下转第 15页）图 8运行周期硫容对比Fig.8 Sulfur capacity comparison during operation period8第 43卷第 2期（2024-02）油气田地面工程 https:/集输处理ZHANG Yanxin，YANG Jialiang，LEI Kai，et al Theo-retical analysis and research on height control of oil-water in-terface in three-phase separatorJ Chemical EnterpriseManagement，2022（1）：136-139.6 李延江分离器油水界面测量优化设计J石油化工建设，2019（增刊 1）：156-157.LI YanjiangOptimization design of oil-water interface mea-surement in separatorJ Petroleum anmd Chemical Con-struction，2019（S1）：156-157.7 傅华军原油电脱水器油水界面测量失效原因分析及优化J石化技术，2021（12）：83-84.FU Huajun Failure analysis and optimization of oil-waterinterface measurement in crude oil electric dehydratorJPetrochemical Technology，2021（12）：83-848 路红娟射频导纳在导电介质物位测量中的应用J信息技术，2010（5）：136-138.LU HongjuanApplication of radio frequency admittance inlevelmeasurementofconductivemediaJ InformationTechnology，2010（5）：136-1389 王鑫电容式射频导纳物位变送器设计与实现D上海：华东理工大学，2010：8-