CN105296037A - 天然气连续脱汞高效吸附装置及其使用方法 - Google Patents

天然气连续脱汞高效吸附装置及其使用方法 Download PDF

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CN105296037A CN201510816356.7A CN201510816356A CN105296037A CN 105296037 A CN105296037 A CN 105296037A CN 201510816356 A CN201510816356 A CN 201510816356A CN 105296037 A CN105296037 A CN 105296037A
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Abstract

<b>本发明涉及天然气脱汞装置及其工艺技术领域,是一种天然气连续脱汞高效吸附装置及其使用方法,该装置包括聚结过滤分离器、A吸附塔、B吸附塔和粉尘过滤器,该装置的使用方法现将两塔中的任意一塔作为前置塔,另一塔作为后置塔进行吸附,当前置塔发生汞穿透时,更换前置塔的吸附剂,并将之前的后置塔作为前置塔、前置塔作为后置塔,如此往复;本发明的天然气连续脱汞高效吸附装置结构合理而紧凑,使用方便,本发明采用双塔吸附脱汞工艺通过双塔串联、交替运行,根据吸附原理和流体力学特点,达到充分利用吸附剂容量,提高装置运行可靠性,实现安全连续生产,降低生产成本,并且该技术目前在国内外油气田尚未得到应用。</b>

Description

天然气连续脱汞高效吸附装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及天然气脱汞装置及其工艺技术领域,是一种天然气连续脱汞高效吸附装置及其使用方法。
背景技术
随着我国天然气工业的快速发展,国家对天然气工业的质量、安全、健康、环境要求也越来越高,汞污染作为全球环境问题,引起世界各国的广泛关注,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,汞在集输处理加工过程中会渗入到各个系统中,汞的高毒、高腐蚀特性,对气田运行管理操作人员健康、设备腐蚀带来较大影响。
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,在国内外天然气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。
.载硫活性碳
活性炭是经过活化处理的无定型碳,一般为粉状、粒状,有强吸附能力,有大量的细孔,比表面积很大,活性炭吸附剂仅仅是作为一种载体,使反应物通过浸渍、沉淀等工艺均匀的分布其中,增加反应物质的比表面积,改善反应物质活性,单质硫与汞反应形成 HgS ,达到脱汞的目的,反应式如下:
2Hg+2S↔2HgS
2 .负载型金属硫化物氧化铝
负载型金属硫化物是无机骨架与金属硫化物的结合体,无机骨架通常采用铜或锌等,金属硫化物与汞发生化学反应形成 HgS ,而达到脱汞的目的,反应式为:
Hg+MxSy MxSy-1 +HgS
当进料气中同时有 H2S 时,脱汞吸附剂可以选择负载型金属氧化物,金属氧化物吸收 H2S 后,就活化成了脱汞用的金属硫化物,金属氧化物脱硫反应式为:
MO+H2S MS+H2O
化学吸附法脱汞即采用固体吸附剂脱除天然气中的汞,通常将脱汞剂装填在脱汞塔(罐)里,天然气连续通过脱汞塔时与脱汞剂发生化学反应,从而将天然气中的汞进行脱除,当脱汞剂达到饱和吸附时,则需要进行更换。
目前国内外化学吸附法天然气脱汞装置普遍采用单塔吸附工艺,由于化学反应需要一定的时间,对于装置规模较大、操作压力较高时,通过增大塔径来降低空速确保有效接触时间的做法既不经济也不现实,普遍采取加大装填量提高吸附剂床层高度来保证有效接触时间,单塔吸附工艺,当出口汞含量超标时即意味着发生了汞穿透,此时约 20% 30% 的吸附剂仍未达到饱和吸附。采用化学吸附法进行天然气脱汞时影响吸附效果、使用寿命的因素很多,其中包括原料气质组成、开发方式、配产、操作工况等,汞穿透是在较短时间内发生,而吸附剂失效时间难以预判,通常采取的措施是提前更换吸附剂,由此而造成吸附剂得不到充分利用而出现浪费,并且吸附剂更换难以做到与站场检修同步,通常需停产更换,将影响气田经济效益,而且随着气田开发时间的延长,原料气汞含量变化较大,单塔流程适应性较差。
发明内容
本发明提供了一种天然气连续脱汞高效吸附装置及其使用方法,克服了上述现有技术之不足,其能有效解决目前国内采用单塔吸附的工艺存在吸附剂得不到充分利用而出现浪费、并且需停产更换吸附剂的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的:一种天然气连续脱汞高效吸附装置,包括聚结过滤分离器、 A 吸附塔、 B 吸附塔和粉尘过滤器;聚结过滤分离器的进料口上固定安装有原料气管线,聚结过滤分离器上端的出口上固定安装有出气管线,聚结过滤分离器下端的出口上固定安装有污水排放管线,出气管线与 A 吸附塔的上端进口之间固定安装有 A 进气管线,出气管线与 B 吸附塔上端的进口之间固定安装有 B 进气管线,在粉尘过滤器的进口上固定安装有进料管线, A 吸附塔下端的出口与进料管线之间固定安装有 A 出料管线, B 吸附塔下端的出口与进料管线之间固定安装有 B 出料管线,在粉尘过滤器的出口上固定安装有脱汞湿天然气出料管线, A 进气管线与 B 出料管线之间固定安装有 A 切换管线, A 出料管线与 B 进气管线之间固定安装有 B 切换管线;在 A 切换管线与出气管线之间的 A 进气管线上固定安装有第一阀门,在 A 切换管线上固定安装有第二阀门,在 A 切换管线与进料管线之间的 B 出料管线上固定安装有第三阀门,在 B 切换管线与出气管线之间的 B 进气管线上固定安装有第四阀门,在 B 切换管线上固定安装有第五阀门,在 B 切换管线与进料管线之间的 A 出料管线上固定安装有第六阀门,在脱汞湿天然气出料管线上固定安装有压力表。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或 / 和改进:
上述在聚结过滤分离器上设置有差压检测装置、液位检测装置和报警装置;或 / 和,在 A 吸附塔上分别设置有差压检测装置、液位检测装置和报警装置;或 / 和,在 B 吸附塔上分别设置有差压检测装置、液位检测装置和报警装置。
上述聚结过滤分离器、 A 吸附塔、 B 吸附塔和粉尘过滤器均设置在撬装底座上。
上述在 A 进气管线和 B 进气管线之前的出气管线上固定安装有换热器,换热器的内部设置有热介质盘管,在换热器的热介质盘管进口上固定安装有热介质进料管,在换热器的热介质盘管出口上固定安装有热介质出料管。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的:一种天然气连续脱汞高效吸附装置的使用方法按下述步骤进行:第一步,打开第一阀门、第三阀门和第五阀门,关闭第二阀门、第四阀门和第六阀门,原料天然气先经过原料气管线进入聚结过滤分离器进行过滤分离,分离后分别得到含汞污水和游离水的体积浓度低于 20ppm 、天然气中液态烃的体积浓度低于 5ppm 天然气,含汞污水经过污水排放管线排出;第二步,分离后的天然气经过出气管线、 A 进气管线先进入到 A 吸附塔中进行吸附,由 A 吸附塔中出来的气体再经过 B 切换管线进入到 B 吸附塔中进行吸附,吸附过程中,保证 A 吸附塔和 B 吸附塔的差压仪的压降为 15 千帕至 25 千帕,当 A 吸附塔的差压仪的压降大于 25 千帕时,打开第二阀门、第四阀门和第六阀门,关闭第一阀门、第三阀门和第五阀门,并更换 A 吸附塔中的吸附剂,分离后的天然气经过出气管线、 B 进气管线先进入到 B 吸附塔中进行吸附,由 B 吸附塔中出来的气体再经过 A 切换管线进入到 A 吸附塔中进行吸附,当 B 吸附塔的差压仪的压降大于 25 千帕时,打开第一阀门、第三阀门和第五阀门,关闭第二阀门、第四阀门和第六阀门,更换 B 吸附塔中的吸附剂,分离后的天然气经过出气管线、 A 进气管线先进入到 A 吸附塔中进行吸附,由 A 吸附塔中出来的气体再经过 B 切换管线进入到 B 吸附塔中进行吸附,如此往复进行;第三步,由 A 吸附塔中出来的气体经过 A 出料管线或由 B 吸附塔中出来的气体经过 B 出料管线进入到进料管线,送至粉尘过滤器中脱除气体中颗粒直径大于 5 微米的粉尘后得到脱汞湿天然气,脱汞湿天然气经过脱汞湿天然气出料管线送至下一工序。
下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或 / 和改进:
上述原料天然气中汞含量为小于等于 1000 微克每立方米、含液量小于等于 0.5 立方米每小时、压力大于等于 0.5 兆、温度大于等于露点温度 3 摄氏度至 5 摄氏度。
本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的:一种天然气连续脱汞高效吸附装置的使用方法按下述步骤进行:第一步,打开第一阀门、第三阀门和第五阀门,关闭第二阀门、第四阀门和第六阀门,原料天然气先经过原料气管线进入聚结过滤分离器进行过滤分离,分离后分别得到含汞污水和游离水的体积浓度低于 20ppm 、天然气中液态烃的体积浓度低于 5ppm 天然气,含汞污水经过污水排放管线排出;第二步,分离后的天然气先经过换热器换热后再经过出气管线、 A 进气管线先进入到 A 吸附塔中进行吸附,由 A 吸附塔中出来的气体再经过 B 切换管线进入到 B 吸附塔中进行吸附,吸附过程中,保证 A 吸附塔和 B 吸附塔的差压仪的压降为 15 千帕至 25 千帕,当 A 吸附塔的差压仪的压降大于 25 千帕时,打开第二阀门、第四阀门和第六阀门,关闭第一阀门、第三阀门和第五阀门,并更换 A 吸附塔中的吸附剂,分离后的天然气经过出气管线、 B 进气管线先进入到 B 吸附塔中进行吸附,由 B 吸附塔中出来的气体再经过 A 切换管线进入到 A 吸附塔中进行吸附,当 B 吸附塔的差压仪的压降大于 25 千帕时,打开第一阀门、第三阀门和第五阀门,关闭第二阀门、第四阀门和第六阀门,更换 B 吸附塔中的吸附剂,分离后的天然气经过出气管线、 A 进气管线先进入到 A 吸附塔中进行吸附,由 A 吸附塔中出来的气体再经过 B 切换管线进入到 B 吸附塔中进行吸附,如此往复进行;第三步,由 A 吸附塔中出来的气体经过 A 出料管线或由 B 吸附塔中出来的气体经过 B 出料管线进入到进料管线,送至粉尘过滤器中脱除气体中颗粒直径大于 5 微米的粉尘后得到脱汞湿天然气,脱汞湿天然气经过脱汞湿天然气出料管线送至下一工序。
下面是对上述发明技术方案之三的进一步优化或 / 和改进:
上述原料天然气中汞含量为小于等于 1000 微克每立方米、含液量小于等于 0.5 立方米每小时、压力大于等于 0.5 兆帕、原料天然气温度高于操作压力下水合物形成温度。
本发明的天然气连续脱汞高效吸附装置结构合理而紧凑,使用方便,本发明采用双塔吸附脱汞工艺通过双塔串联、交替运行,根据吸附原理和流体力学特点,达到充分利用吸附剂容量,提高装置运行可靠性,实现安全连续生产,降低生产成本,并且该技术目前在国内外油气田尚未得到应用。
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 为聚结过滤分离器, 2 为原料气管线, 3 为出气管线, 4 为污水排放管线, 5 A 吸附塔, 6 A 进气管线, 7 B 吸附塔, 8 B 进气管线, 9 为粉尘过滤器, 10 为进料管线, 11 A 出料管线, 12 B 出料管线, 13 为脱汞湿天然气出料管线, 14 A 切换管线, 15 B 切换管线, 16 为第一阀门, 17 为第二阀门, 18 为第三阀门, 19 为第四阀门, 20 为第五阀门, 21 为第六阀门, 22 为压力表, 23 为换热器, 24 为热介质进料管, 25 为热介质出料管。
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。本发明中,凡是未做特别说明,百分数均指质量百分数。
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 ,如附图 1 所示,该天然气连续脱汞高效吸附装置包括聚结过滤分离器 1 A 吸附塔 5 B 吸附塔 7 和粉尘过滤器 9 ;聚结过滤分离器 1 的进料口上固定安装有原料气管线 2 ,聚结过滤分离器 1 上端的出口上固定安装有出气管线 3 ,聚结过滤分离器 1 下端的出口上固定安装有污水排放管线 4 ,出气管线 3 A 吸附塔 5 的上端进口之间固定安装有 A 进气管线 6 ,出气管线 3 B 吸附塔 7 上端的进口之间固定安装有 B 进气管线 8 ,在粉尘过滤器 9 的进口上固定安装有进料管线 10 A 吸附塔 5 下端的出口与进料管线 10 之间固定安装有 A 出料管线 11 B 吸附塔 7 下端的出口与进料管线 10 之间固定安装有 B 出料管线 12 ,在粉尘过滤器 9 的出口上固定安装有脱汞湿天然气出料管线 13 A 进气管线 6 B 出料管线 12 之间固定安装有 A 切换管线 14 A 出料管线 11 B 进气管线 8 之间固定安装有 B 切换管线 15 ;在 A 切换管线 14 与出气管线 3 之间的 A 进气管线 6 上固定安装有第一阀门 16 ,在 A 切换管线 14 上固定安装有第二阀门 17 ,在 A 切换管线 14 与进料管线 10 之间的 B 出料管线 12 上固定安装有第三阀门 18 ,在 B 切换管线 15 与出气管线 3 之间的 B 进气管线 8 上固定安装有第四阀门 19 ,在 B 切换管线 8 上固定安装有第五阀门 20 ,在 B 切换管线 8 与进料管线 10 之间的 A 出料管线 11 上固定安装有第六阀门 21 ,在脱汞湿天然气出料管线上 13 固定安装有压力表 22 。聚结过滤分离器 1 为中国普尔利斯环保分离设备制造有限公司生产的名称为高效聚结滤芯分离器。
实施例 2 ,作为实施例 1 的优选,如附图 1 所示,在聚结过滤分离器 1 上设置有差压检测装置、液位检测装置和报警装置;或 / 和,在 A 吸附塔 5 上分别设置有差压检测装置、液位检测装置和报警装置;或 / 和,在 B 吸附塔 7 上分别设置有差压检测装置、液位检测装置和报警装置。差压检测装置为目前普遍使用的差压仪,液位检测装置为目前普遍使用的液位计,报警装置为目前普遍使用的报警器,所有的差压检测装置、液位检测装置和报警装置均可实现远程控制,所有信号上传控制室,实现集中监控。
实施例 3 ,作为上述实施例的优选,根据需要,聚结过滤分离器 1 A 吸附塔 5 B 吸附塔 7 和粉尘过滤器 9 均设置在撬装底座上。撬装化集成设置便于整体的安装与搬迁,能够有效节省工时、降低生产成本。
实施例 4 ,作为上述实施例的优选,如附图 1 所示,在 A 进气管线 6 B 进气管线 8 之前的出气管线 3 上固定安装有换热器 23 ,换热器 23 的内部设置有热介质盘管,在换热器 23 的热介质盘管进口上固定安装有热介质进料管 24 ,在换热器 23 的热介质盘管出口上固定安装有热介质出料管 25 。当温度低于操作压力下的露点温度时,由聚结过滤分离器 1 出来的天然气先经过换热器 23 加热至高于露点温度 3 摄氏度至 5 摄氏度后再进入 A 吸附塔 5 中;换热器 23 设置说明:换热器 23 的设置需结合天然气处理工艺系统统筹考虑,当对原料气设置有加热炉时,可通过加热炉提高原料气的温度,因而可取消换热器 23 设置;当原料气无加热设施,而温度又低于操作压力的露点温度,则需要设置换热器 23 ,换热器 23 可采用换热器、加热炉等,当场站设置有导热油系统时或有热能可利用的介质,可采用换热器。
实施例 5 ,该天然气连续脱汞高效吸附装置的使用方法按下述步骤进行:第一步,打开第一阀门 16 、第三阀门 18 和第五阀门 20 ,关闭第二阀门 17 、第四阀门 19 和第六阀门 21 ,原料天然气先经过原料气管线 2 进入聚结过滤分离器 1 进行过滤分离,分离后分别得到含汞污水和游离水的体积浓度低于 20ppm 、天然气中液态烃的体积浓度低于 5ppm 天然气,含汞污水经过污水排放管线 4 排出;第二步,分离后的天然气经过出气管线 3 A 进气管线 6 先进入到 A 吸附塔 5 中进行吸附,由 A 吸附塔 5 中出来的气体再经过 B 切换管线 15 进入到 B 吸附塔 7 中进行吸附,吸附过程中,保证 A 吸附塔 5 B 吸附塔 7 的差压仪的压降为 15 千帕至 25 千帕,当 A 吸附塔 5 的差压仪的压降大于 25 千帕时,打开第二阀门 17 、第四阀门 19 和第六阀门 21 ,关闭第一阀门 16 、第三阀门 18 和第五阀门 20 ,并更换 A 吸附塔 5 中的吸附剂,分离后的天然气经过出气管线 3 B 进气管线 8 先进入到 B 吸附塔 7 中进行吸附,由 B 吸附塔 7 中出来的气体再经过 A 切换管线 14 进入到 A 吸附塔 5 中进行吸附,当 B 吸附塔 7 的差压仪的压降大于 25 千帕时,打开第一阀门 16 、第三阀门 18 和第五阀门 20 ,关闭第二阀门 17 、第四阀门 19 和第六阀门 21 ,更换 B 吸附塔 7 中的吸附剂,分离后的天然气经过出气管线 3 A 进气管线 6 先进入到 A 吸附塔 5 中进行吸附,由 A 吸附塔 5 中出来的气体再经过 B 切换管线 15 进入到 B 吸附塔 7 中进行吸附,如此往复进行;第三步,由 A 吸附塔 5 中出来的气体经过 A 出料管线 11 或由 B 吸附塔 7 中出来的气体经过 B 出料管线 12 进入到进料管线 10 ,送至粉尘过滤器 9 中脱除气体中颗粒直径大于 5 微米的粉尘后得到脱汞湿天然气,脱汞湿天然气经过脱汞湿天然气出料管线 13 送至下一工序。气田来含汞天然气进入到聚结过滤分离器 1 ,分离出夹带液滴后进入到 A 吸附塔 5 ,现将 A 吸附塔 5 作为前置塔、 B 吸附塔 7 作为后置塔,天然气流经 A 吸附塔 5 时与 A 吸附塔 5 内的吸附剂反应脱除天然气中的汞,当 A 吸附塔 5 发生汞穿透时,因后串接有 B 吸附塔 7 ,可保证出口气合格,因而可继续使用,此时更换 A 吸附塔 5 的吸附剂,然后将 B 吸附塔 7 作为前置塔, A 吸附塔 5 作为后置塔,当 B 吸附塔 7 发生汞穿透时,因后串接有 A 吸附塔 5 ,可保证出口气合格,因而可继续使用,此时更换 B 吸附塔 7 的吸附剂,接着将 A 吸附塔 5 作为前置塔、 B 吸附塔 7 作为后置塔,如此往复运行,便能充分利用前置塔未饱和汞容,脱汞后的天然气经粉尘过滤器 9 后去下游装置, A 吸附塔 5 B 吸附塔 7 出口均设置有取样口,定期检测脱汞效果,粉尘过滤器出口设置在线汞分析仪,所有的差压检测装置、液位检测装置和报警装置均可实现远程控制,所有信号上传控制室,实现集中监控;粉尘过滤器 9 脱除气体中颗粒直径大于 5 微米的粉尘,效率能够达到 100%
实施例 6 ,作为实施例 5 的优选,原料天然气中汞含量为小于等于 1000 微克每立方米、含液量小于等于 0.1 立方米每小时、压力大于等于 0.5 兆、温度大于等于露点温度 3 摄氏度至 5 摄氏度。
实施例 5 ,该天然气连续脱汞高效吸附装置的使用方法按下述步骤进行:第一步,打开第一阀门 16 、第三阀门 18 和第五阀门 20 ,关闭第二阀门 17 、第四阀门 19 和第六阀门 21 ,原料天然气先经过原料气管线 2 进入聚结过滤分离器 1 进行过滤分离,分离后分别得到含汞污水和游离水的体积浓度低于 20ppm 、天然气中液态烃的体积浓度低于 5ppm 天然气,含汞污水经过污水排放管线 4 排出;第二步,分离后的天然气先经过换热器 23 的换热后再经过出气管线 3 A 进气管线 6 先进入到 A 吸附塔 5 中进行吸附,由 A 吸附塔 5 中出来的气体再经过 B 切换管线 15 进入到 B 吸附塔 7 中进行吸附,吸附过程中,保证 A 吸附塔 5 B 吸附塔 7 的差压仪的压降为 15 千帕至 25 千帕,当 A 吸附塔 5 的差压仪的压降大于 25 千帕时,打开第二阀门 17 、第四阀门 19 和第六阀门 21 ,关闭第一阀门 16 、第三阀门 18 和第五阀门 20 ,并更换 A 吸附塔 5 中的吸附剂,分离后的天然气经过出气管线 3 B 进气管线 8 先进入到 B 吸附塔 7 中进行吸附,由 B 吸附塔 7 中出来的气体再经过 A 切换管线 14 进入到 A 吸附塔 5 中进行吸附,当 B 吸附塔 7 的差压仪的压降大于 25 千帕时,打开第一阀门 16 、第三阀门 18 和第五阀门 20 ,关闭第二阀门 17 、第四阀门 19 和第六阀门 21 ,更换 B 吸附塔 7 中的吸附剂,分离后的天然气经过出气管线 3 A 进气管线 6 先进入到 A 吸附塔 5 中进行吸附,由 A 吸附塔 5 中出来的气体再经过 B 切换管线 15 进入到 B 吸附塔 7 中进行吸附,如此往复进行;第三步,由 A 吸附塔 5 中出来的气体经过 A 出料管线 11 或由 B 吸附塔 7 中出来的气体经过 B 出料管线 12 进入到进料管线 10 ,送至粉尘过滤器 9 中脱除气体中颗粒直径大于 5 微米的粉尘后得到脱汞湿天然气,脱汞湿天然气经过脱汞湿天然气出料管线 13 送至下一工序。气田来含汞天然气进入到聚结过滤分离器 1 ,分离出夹带液滴后进入到 A 吸附塔 5 ,现将 A 吸附塔 5 作为前置塔、 B 吸附塔 7 作为后置塔,天然气流经 A 吸附塔 5 时与 A 吸附塔 5 内的吸附剂反应脱除天然气中的汞,当 A 吸附塔 5 发生汞穿透时,因后串接有 B 吸附塔 7 ,可保证出口气合格,因而可继续使用,此时更换 A 吸附塔 5 的吸附剂,然后将 B 吸附塔 7 作为前置塔, A 吸附塔 5 作为后置塔,当 B 吸附塔 7 发生汞穿透时,因后串接有 A 吸附塔 5 ,可保证出口气合格,因而可继续使用,此时更换 B 吸附塔 7 的吸附剂,接着将 A 吸附塔 5 作为前置塔、 B 吸附塔 7 作为后置塔,如此往复运行,便能充分利用前置塔未饱和汞容,脱汞后的天然气经粉尘过滤器 9 后去下游装置, A 吸附塔 5 B 吸附塔 7 出口均设置有取样口,定期检测脱汞效果,粉尘过滤器出口设置在线汞分析仪,所有的差压检测装置、液位检测装置和报警装置均可实现远程控制,所有信号上传控制室,实现集中监控;粉尘过滤器 9 脱除气体中颗粒直径大于 5 微米的粉尘,效率能够达到 100%
实施例 6 ,作为实施例 5 的优选,原料天然气中汞含量为小于等于 1000 微克每立方米、含液量小于等于 0.5 立方米每小时、压力大于等于 0.5 兆帕、原料天然气温度高于操作压力下水合物形成温度。
本发明中的天然气的露点温度根据国标《天然气含水量与水露点间的计算》 GB/T22643-2008 进行计算。
本发明采用双塔进行吸附的工艺具有如下特点及实用性:
1 .本发明采用双塔串接、前后置交替运行方式,吸附剂利用率将从原单塔吸附工艺的 70% 左右提高至 95% 及以上,延长吸附剂使用寿命的三分之一,降低生产成本的三分之一。
.适应原料气汞含量变化能力强。气田不同开发阶段天然气汞含量差异大,原料气组成、生产工况等因素变化均会影响吸附剂使用寿命,本发明的双塔流程可串联运行,也可并联运行,对原料气汞含量变化、操作压力变化、气量波动具有较强的适应性。
.可靠性强、安全性好。本发明的双塔流程当其中一塔出现失效时,另一塔仍可正常生产,确保出口气汞含量仍能达标。
.实现不停产更换吸附剂。为避免停产,通常吸附剂更换与站场检修同步,由于影响吸附剂使用寿命因素很多,更换周期难以确定,难以做到与站场检修同步,因此单塔吸附时需停产更换,影响正常生产,而双塔吸附流程可实现不停产更换吸附剂,每次只需更换其中一塔吸附剂,确保更换其中一塔时,另一塔仍可正常生产,实现不停产更换吸附剂。
本发明采用双塔吸附脱汞工艺通过双塔串联、交替运行,根据吸附原理和流体力学特点,达到充分利用吸附剂容量,提高装置运行可靠性,实现安全连续生产,降低生产成本,并且该技术目前在国内外油气田尚未得到应用。
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 (9)

1.一种天然气连续脱汞高效吸附装置,其特征在于包括聚结过滤分离器、A吸附塔、B吸附塔和粉尘过滤器;聚结过滤分离器的进料口上固定安装有原料气管线,聚结过滤分离器上端的出口上固定安装有出气管线,聚结过滤分离器下端的出口上固定安装有污水排放管线,出气管线与A吸附塔的上端进口之间固定安装有A进气管线,出气管线与B吸附塔上端的进口之间固定安装有B进气管线,在粉尘过滤器的进口上固定安装有进料管线,A吸附塔下端的出口与进料管线之间固定安装有A出料管线,B吸附塔下端的出口与进料管线之间固定安装有B出料管线,在粉尘过滤器的出口上固定安装有脱汞湿天然气出料管线,A进气管线与B出料管线之间固定安装有A切换管线,A出料管线与B进气管线之间固定安装有B切换管线;在A切换管线与出气管线之间的A进气管线上固定安装有第一阀门,在A切换管线上固定安装有第二阀门,在A切换管线与进料管线之间的B出料管线上固定安装有第三阀门,在B切换管线与出气管线之间的B进气管线上固定安装有第四阀门,在B切换管线上固定安装有第五阀门,在B切换管线与进料管线之间的A出料管线上固定安装有第六阀门,在脱汞湿天然气出料管线上固定安装有压力表。
2.根据权利要求1所述的天然气连续脱汞高效吸附装置,其特征在于在聚结过滤分离器上设置有差压检测装置、液位检测装置和报警装置;或/和,在A吸附塔上分别设置有差压检测装置、液位检测装置和报警装置;或/和,在B吸附塔上分别设置有差压检测装置、液位检测装置和报警装置。
3.根据权利要求1或2所述的天然气连续脱汞高效吸附装置,其特征在于聚结过滤分离器、A吸附塔、B吸附塔和粉尘过滤器均设置在撬装底座上。
4.根据权利要求1或2所述的天然气连续脱汞高效吸附装置,其特征在于在A进气管线和B进气管线之前的出气管线上固定安装有换热器,换热器的内部设置有热介质盘管,在换热器的热介质盘管进口上固定安装有热介质进料管,在换热器的热介质盘管出口上固定安装有热介质出料管。
5.根据权利要求3所述的天然气连续脱汞高效吸附装置,其特征在于在A进气管线和B进气管线之前的出气管线上固定安装有换热器,换热器的内部设置有热介质盘管,在换热器的热介质盘管进口上固定安装有热介质进料管,在换热器的热介质盘管出口上固定安装有热介质出料管。
6.一种使用根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的天然气连续脱汞高效吸附装置的使用方法,其特征在于按下述步骤进行:第一步,打开第一阀门、第三阀门和第五阀门,关闭第二阀门、第四阀门和第六阀门,原料天然气先经过原料气管线进入聚结过滤分离器进行过滤分离,分离后分别得到含汞污水和游离水的体积浓度低于20ppm、天然气中液态烃的体积浓度低于5ppm天然气,含汞污水经过污水排放管线排出;第二步,分离后的天然气经过出气管线、A进气管线先进入到A吸附塔中进行吸附,由A吸附塔中出来的气体再经过B切换管线进入到B吸附塔中进行吸附,吸附过程中,保证A吸附塔和B吸附塔的差压仪的压降为15千帕至25千帕,当A吸附塔的差压仪的压降大于25千帕时,打开第二阀门、第四阀门和第六阀门,关闭第一阀门、第三阀门和第五阀门,并更换A吸附塔中的吸附剂,分离后的天然气经过出气管线、B进气管线先进入到B吸附塔中进行吸附,由B吸附塔中出来的气体再经过A切换管线进入到A吸附塔中进行吸附,当B吸附塔的差压仪的压降大于25千帕时,打开第一阀门、第三阀门和第五阀门,关闭第二阀门、第四阀门和第六阀门,更换B吸附塔中的吸附剂,分离后的天然气经过出气管线、A进气管线先进入到A吸附塔中进行吸附,由A吸附塔中出来的气体再经过B切换管线进入到B吸附塔中进行吸附,如此往复进行;第三步,由A吸附塔中出来的气体经过A出料管线或由B吸附塔中出来的气体经过B出料管线进入到进料管线,送至粉尘过滤器中脱除气体中颗粒直径大于5微米的粉尘后得到脱汞湿天然气,脱汞湿天然气经过脱汞湿天然气出料管线送至下一工序。
7.根据权利要求6所述的天然气连续脱汞高效吸附装置的使用方法,其特征在于原料天然气中汞含量为小于等于1000微克每立方米、含液量小于等于0.5立方米每小时、压力大于等于0.5兆、温度大于等于露点温度3摄氏度至5摄氏度。
8.一种使用根据权利要求4至5中任意一项权利要求所述的天然气连续脱汞高效吸附装置的使用方法,其特征在于按下述步骤进行:第一步,打开第一阀门、第三阀门和第五阀门,关闭第二阀门、第四阀门和第六阀门,原料天然气先经过原料气管线进入聚结过滤分离器进行过滤分离,分离后分别得到含汞污水和游离水的体积浓度低于20ppm、天然气中液态烃的体积浓度低于5ppm天然气,含汞污水经过污水排放管线排出;第二步,分离后的天然气先经过换热器换热后再经过出气管线、A进气管线先进入到A吸附塔中进行吸附,由A吸附塔中出来的气体再经过B切换管线进入到B吸附塔中进行吸附,吸附过程中,保证A吸附塔和B吸附塔的差压仪的压降为15千帕至25千帕,当A吸附塔的差压仪的压降大于25千帕时,打开第二阀门、第四阀门和第六阀门,关闭第一阀门、第三阀门和第五阀门,并更换A吸附塔中的吸附剂,分离后的天然气经过出气管线、B进气管线先进入到B吸附塔中进行吸附,由B吸附塔中出来的气体再经过A切换管线进入到A吸附塔中进行吸附,当B吸附塔的差压仪的压降大于25千帕时,打开第一阀门、第三阀门和第五阀门,关闭第二阀门、第四阀门和第六阀门,更换B吸附塔中的吸附剂,分离后的天然气经过出气管线、A进气管线先进入到A吸附塔中进行吸附,由A吸附塔中出来的气体再经过B切换管线进入到B吸附塔中进行吸附,如此往复进行;第三步,由A吸附塔中出来的气体经过A出料管线或由B吸附塔中出来的气体经过B出料管线进入到进料管线,送至粉尘过滤器中脱除气体中颗粒直径大于5微米的粉尘后得到脱汞湿天然气,脱汞湿天然气经过脱汞湿天然气出料管线送至下一工序。
9.根据权利要求8所述的天然气连续脱汞高效吸附装置的使用方法,其特征在于原料天然气中汞含量为小于等于1000微克每立方米、含液量小于等于0.5立方米每小时、压力大于等于0.5兆帕、原料天然气温度高于操作压力下水合物形成温度。
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