CN105289270A - 基于化学吸附的气相脱汞方法及其专用装置 - Google Patents

Abstract

<b>本发明涉及化学吸附工艺及其装置技术领域，是一种基于化学吸附的气相脱汞方法及其专用装置，该工艺按下述步骤进行：原料气先进行降温至35摄氏度至55摄氏度，然后冷却后的原料气进入分液罐进行气液分离分别得到含汞污水和含汞气，将含汞气送至干燥过滤器内进行干燥过滤。</b><b>本发明有效解决了高温、低压、高含水气相脱汞难题，尤其是乙二醇再生塔顶不凝气高温、低压、高含水脱汞难题，具有较强的适应性、运行成本低、可靠性高的特点，极大降低了气田生产成本，节省能耗，为国内已建乙二醇再生装置气相脱汞提供了技术支撑，为今后低温分离法脱水脱烃工艺在含汞气田应用奠定了基础。</b>

Description

基于化学吸附的气相脱汞方法及其专用装置

技术领域

本发明涉及化学吸附工艺及其装置技术领域，是一种基于化学吸附的气相脱汞方法及其专用装置。

背景技术

汞蒸气的排放将造成大气环境的污染，它还可以在生物体内累积，并沿着食物链富集，具备长距离传输污染的特征，因而是全球高度关注的问题，重金属具有不可降解，一旦排放，其污染具有长期性，国家环保部编制的“重金属污染综合防治十二五规划”将砷、铅、汞、铬、镉等重金属列入重点防治对象，国家现行标准《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996明确规定，汞及其化合物最高排放浓度要求小于12μg/m ³ 。

天然气集输、处理加工系统涵盖面广，涉及到天然气脱水脱烃、凝析油分馏稳定、乙二醇提浓再生和生产污水排放等，乙二醇作为水化物抑制剂，在天然气脱水、脱烃低温分离工艺上得到广泛应用，天然气的采集、处理和输配是一个复杂的系统控制工程，随着开发年限的延长，部分气田采出天然气开始出现汞，对于含汞气田，部分汞会伴随天然气一并采出，含汞天然气在脱水脱烃工艺的站场采用低温分离法进行低温分离时，大量的汞将被冷凝下来，进入到液烃、乙二醇\水系统，吸水后的乙二醇富液循环使用时需加热再生提浓，提浓时90%以上的汞将随不凝气排出，造成塔顶排放气汞含量严重超标，目前都是采取提高原料气脱汞深度来降低乙二醇系统汞含量。化学吸附法在经济性、脱汞效果和环保等方面都优于其它方法，在国内外气相脱汞装置中得到广泛应用，国内外常用的脱汞吸附剂有载硫活性炭、负载型金属硫化物和金属氧化物，吸附剂性能对游离水、液滴非常敏感，而乙二醇再生塔顶不凝气低压、高温、过饱和含水，因而直接采用吸附法难以满足要求。另对于高压含汞气田，现有低温分离工艺难以解决乙二醇系统再生不凝气高含汞脱除问题，不得不选择投资高、运行成本高、操作复杂的其它脱水脱烃工艺，气田自身能量得不到充分利用，降低了气田开发经济效益。

发明内容

本发明提供了一种基于化学吸附的气相脱汞方法及其专用装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决低压、高温、过饱和含水气相在采用化学吸附法进行脱汞时存在吸附剂性能对游离水、液滴非常敏感而造成难以脱除汞的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种基于化学吸附的气相脱汞方法，按下述步骤进行：原料气先进行降温至35摄氏度至55摄氏度，然后冷却后的原料气进入分液罐进行气液分离分别得到含汞污水和含汞气，将含汞气送至干燥过滤器内进行干燥过滤，经过干燥过滤后的含汞气在含汞气压力大于30千帕的情况下加热至45摄氏度至60摄氏度后得到含汞不凝气，将含汞不凝气送入吸附塔内，含汞不凝气与吸附塔内的吸附剂发生反应将汞脱除得到脱汞不凝气。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种基于化学吸附的气相脱汞方法的专用装置，包括热能回收器、空冷器、分液罐、干燥过滤器、吸附塔；热能回收器的热介质进口上固定安装有原料气管线，热能回收器的热介质出口与空冷器的进口之间固定安装有空冷器进料管线，空冷器与分液罐的进料口之间固定安装有分液罐进料管线，分液罐的底部固定安装有污水排放管线，分液罐的顶部与干燥过滤器的进料口之间固定安装有含汞气管线，干燥过滤器的出料口与热能回收器的冷介质进口之间固定安装有干燥含汞气管线，热能回收器的冷介质出口与吸附塔的进料口之间固定安装有含汞不凝气管线，吸附塔的顶部固定安装有脱汞不凝气管线。

下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

上述专用装置还包括备用吸附塔，含汞不凝气管线与备用吸附塔之间固定安装有备用吸附塔进料管线，在备用吸附塔与脱汞不凝气管线之间固定安装有备用吸附塔出料管线。

上述在备用吸附塔进料管线与吸附塔之间的含汞不凝气管线上设置有阀门，在吸附塔与备用吸附塔出料管线之间的脱汞不凝气管线上设置有阀门，在备用吸附塔进料管线和备用吸附塔出料管线上分别设置有阀门。

上述在干燥含汞气管线上固定安装有风机。

上述干燥过滤器内填装有硅胶或分子筛或活性氧化铝。

上述在吸附塔的出口处设置有取样口，在吸附塔上设置有差压检测装置，在分液罐上设置有差压检测装置、液位检测装置和液位控制装置。

上述还包括撬装底座，热能回收器、空冷器、分液罐、干燥过滤器、吸附塔、备用吸附塔和风机均设置在撬装底座上。

本发明有效解决了高温、低压、高含水气相脱汞难题，尤其是乙二醇再生塔顶不凝气高温、低压、高含水脱汞难题，具有较强的适应性、运行成本低、可靠性高的特点，极大降低了气田生产成本，节省能耗，为国内已建乙二醇再生装置气相脱汞提供了技术支撑，为今后低温分离法脱水脱烃工艺在含汞气田应用奠定了基础。

附图说明

附图1为本发明实施例的工艺流程结构示意图。

附图中的编码分别为：1为热能回收器，2为空冷器，3为分液罐，4为干燥过滤器，5为吸附塔，6为原料气管线，7为空冷器进料管线，8为分液罐进料管线，9为污水排放管线，10为含汞气管线，11为干燥含汞气管线，12为含汞不凝气管线，13为脱汞不凝气管线，14为备用吸附塔，15为备用吸附塔进料管线，16为备用吸附塔出料管线，17为阀门，18为风机。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1，该基于化学吸附的气相脱汞方法按下述步骤进行：原料气先进行降温至35摄氏度至55摄氏度，然后冷却后的原料气进入分液罐3进行气液分离分别得到含汞污水和含汞气，将含汞气送至干燥过滤器4内进行干燥过滤，经过干燥过滤后的含汞气在含汞气压力大于30千帕的情况下加热至45摄氏度至60摄氏度后得到含汞不凝气，将含汞不凝气送入吸附塔5内，含汞不凝气与吸附塔5内的吸附剂发生反应将汞脱除得到脱汞不凝气。本发明仍然采用化学吸附法脱汞，并结合汞的冷凝特性，采取先冷却、在分离、接着加热、最后化学吸附的组合气相脱汞工艺，确保含汞气达到排放标准，最后经由吸附塔5内出来的脱汞不凝气中的含汞量小于12微克每立方。本发明方法适用于处理乙二醇再生塔顶来的不凝气，具体做法是：乙二醇再生塔顶来高温、低压、高含水不凝气经空冷过后进入到分液罐3，约80%的汞蒸汽被冷凝，分离出的含汞气经过滤干燥除去游离液滴，然后提升温度后进入到吸附塔5，与吸附塔5内的吸附剂发生反应后将汞脱除；干燥过滤后的含汞气经加热至45摄氏度至60摄氏度再进入吸附塔5，使得含汞气无冷凝水析出，确保吸附塔5的吸附效果和使用寿命，含汞气自下而上流经吸附塔5床层并与床层吸附剂发生化学反应将汞脱除，脱汞不凝气去焚烧或排放，装置排出的含汞污水进入到站场污水储罐集中处理。

实施例2，如附图1所示，该基于化学吸附的气相脱汞方法的专用装置，包括热能回收器1、空冷器2、分液罐3、干燥过滤器4、吸附塔5；热能回收器1的热介质进口上固定安装有原料气管线6，热能回收器1的热介质出口与空冷器2的进口之间固定安装有空冷器进料管线7，空冷器2与分液罐3的进料口之间固定安装有分液罐进料管线8，分液罐3的底部固定安装有污水排放管线9，分液罐3的顶部与干燥过滤器4的进料口之间固定安装有含汞气管线10，干燥过滤器4的出料口与热能回收器1的冷介质进口之间固定安装有干燥含汞气管线11，热能回收器1的冷介质出口与吸附塔5的进料口之间固定安装有含汞不凝气管线12，吸附塔5的顶部固定安装有脱汞不凝气管线13。原料气经由热能回收器1后进入空冷器2降温至35摄氏度至55摄氏度，然后冷却后的原料气进入分液罐3进行气液分离分别得到含汞污水和含汞气，含汞气经过含汞气管线10送至干燥过滤器4内进行干燥过滤，经过干燥过滤后的含汞气在含汞气压力大于30千帕的情况下送至热能回收器1加热至45摄氏度至60摄氏度后得到含汞不凝气，最后将含汞不凝气送入吸附塔5内，含汞不凝气与吸附塔5内的吸附剂发生反应将汞脱除得到脱汞不凝气，在此过程中，由于原料气的温度通常比较高，属于高温气，而由干燥含汞气管线11过来的气体经过空冷器2的处理通常温度比较低，低于原料气的温度，因此进入热能回收器1的原料气可以与进入热能回收器1的含汞气进行热交换，这样，能够提高热能利用率，达到节能降耗的目的。

可根据实际需要，对上述基于化学吸附的气相脱汞方法的专用装置作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，该基于化学吸附的气相脱汞方法的专用装置还包括备用吸附塔14，含汞不凝气管线12与备用吸附塔14之间固定安装有备用吸附塔进料管线15，在备用吸附塔14与脱汞不凝气管线13之间固定安装有备用吸附塔出料管线16。当原料气的气量较大时，可以同时开启吸附塔5和备用吸附塔14进行工作，完成工作需要，也可以在一台吸附塔进行检修或者更换吸附剂时，另一台进行工作，这样可以保证生产连续，提高工作效率。

根据实际需要，在备用吸附塔进料管线15与吸附塔5之间的含汞不凝气管线12上设置有阀门17，在吸附塔5与备用吸附塔出料管线16之间的脱汞不凝气管线13上设置有阀门17，在备用吸附塔进料管线15和备用吸附塔出料管线16上分别设置有阀门17。当原料气的气量较大时，可以同时开启两台吸附塔进行工作，完成工作需要，当需要对其中一台吸附塔进行检修或者更换吸附剂时，通过阀门17控制可以使一台吸附塔停产、另一台进行工作，这样可以保证生产连续，提高工作效率。

如附图1所示，在干燥含汞气管线11上固定安装有风机18。当原料气的压力小于等于30千帕时，在干燥过滤器4与热能回收器1之间设置风机18，可以提高含汞气的压力，当原料气的压力小于等于30千帕时，将含汞气压力提至30千帕以上。

根据实际需要，干燥过滤器4内填装有硅胶或分子筛或活性氧化铝。

根据实际需要，在吸附塔5的出口处设置有取样口，在吸附塔5上设置有差压检测装置，在分液罐3上设置有差压检测装置、液位检测装置和液位控制装置。生产过程中定期对吸附塔1进、出口气汞含量进行检测，吸附剂定期更换，分液罐3上设置有差压检测装置、液位检测装置、液位控制装置，可以根据压差情况判断分液罐3的滤芯聚结丝网是否需要清洗，掌握分离器运行情况；吸附塔5设置有差压检测装置，随着吸附时间的延长，压降逐步增大，可根据压降判断吸附剂的吸附情况，所有信号上传控制室集中监控，实现装置无人值守。

根据实际需要，热能回收器1、空冷器2、分液罐3、干燥过滤器4、吸附塔5、备用吸附塔14和风机15均设置在撬装底座上。将热能回收器1、空冷器2、分液罐3、干燥过滤器4、吸附塔5、备用吸附塔14和风机18均设置在撬装底座上，实现撬装一体化，搬运安装拆迁方便，拉运至现场后既需简单连头后，便可调试使用，配备可靠的自控仪表，所有信号上传控制室集中监控，现场无人值守，

本发明有效解决了高温、低压、高含水气相脱汞难题，尤其是乙二醇再生塔顶不凝气高温、低压、高含水脱汞难题，具有较强的适应性、运行成本低、可靠性高的特点，替代了采取提高原料气脱汞深度来降低乙二醇系统汞含，极大降低了气田生产成本，并且对气相含汞量变化具有较强的适应性，而且充分利用本处理工艺过程的热量，节省能耗，利用原料气高温对冷却分离干燥后含汞气的进行加热，降低空冷器2负荷，提高了含汞气进吸附塔温度，确保吸附效果，为国内已建乙二醇再生装置气相脱汞提供了技术支撑，为今后低温分离法脱水脱烃工艺在含汞气田应用奠定了基础。

本发明还可以用于含汞天然气采用三甘醇脱水工艺的排放尾气、含汞石油及天然气燃烧后的尾气、火力发电厂排放含汞尾气、含汞凝析油和污水采用汽提气处理工艺等场合的气相脱汞，为低压、高温、高含水气相实现低成本脱汞提供解决方案。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种基于化学吸附的气相脱汞方法，其特征在于按下述步骤进行：原料气先进行降温至35摄氏度至55摄氏度，然后冷却后的原料气进入分液罐进行气液分离分别得到含汞污水和含汞气，将含汞气送至干燥过滤器内进行干燥过滤，经过干燥过滤后的含汞气在含汞气压力大于30千帕的情况下加热至45摄氏度至60摄氏度后得到含汞不凝气，将含汞不凝气送入吸附塔内，含汞不凝气与吸附塔内的吸附剂发生反应将汞脱除得到脱汞不凝气。

2.一种实施权利要求1所述基于化学吸附的气相脱汞方法的专用装置，其特征在于包括热能回收器、空冷器、分液罐、干燥过滤器、吸附塔；热能回收器的热介质进口上固定安装有原料气管线，热能回收器的热介质出口与空冷器的进口之间固定安装有空冷器进料管线，空冷器与分液罐的进料口之间固定安装有分液罐进料管线，分液罐的底部固定安装有污水排放管线，分液罐的顶部与干燥过滤器的进料口之间固定安装有含汞气管线，干燥过滤器的出料口与热能回收器的冷介质进口之间固定安装有干燥含汞气管线，热能回收器的冷介质出口与吸附塔的进料口之间固定安装有含汞不凝气管线，吸附塔的顶部固定安装有脱汞不凝气管线。

3.根据权利要求2所述的专用装置，其特征在于还包括备用吸附塔，含汞不凝气管线与备用吸附塔之间固定安装有备用吸附塔进料管线，在备用吸附塔与脱汞不凝气管线之间固定安装有备用吸附塔出料管线。

4.根据权利要求3所述的专用装置，其特征在于在备用吸附塔进料管线与吸附塔之间的含汞不凝气管线上设置有阀门，在吸附塔与备用吸附塔出料管线之间的脱汞不凝气管线上设置有阀门，在备用吸附塔进料管线和备用吸附塔出料管线上分别设置有阀门。

5.根据权利要求2或3或4所述的专用装置，其特征在于在干燥含汞气管线上固定安装有风机。

6.根据权利要求2或3或4所述的专用装置，其特征在于干燥过滤器内填装有硅胶或分子筛或活性氧化铝。

7.根据权利要求5所述的专用装置，其特征在于干燥过滤器内填装有硅胶或分子筛或活性氧化铝。

8.根据权利要求2或3或4或5或6所述的专用装置，其特征在于在吸附塔的出口处设置有取样口；或/和，在吸附塔上设置有差压检测装置；或/和，在分液罐上设置有液位检测装置和液位控制装置。

9.根据权利要求7所述的专用装置，其特征在于在吸附塔的出口处设置有取样口；或/和，在吸附塔上设置有差压检测装置；或/和，在分液罐上设置有液位检测装置和液位控制装置。

10.根据权利要求9所述的专用装置，其特征在于还包括撬装底座，热能回收器、空冷器、分液罐、干燥过滤器、吸附塔、备用吸附塔和风机均设置在撬装底座上。