CN110343542A - 一种用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂及其制备方法，所述脱汞剂包括以下组分：活性物质50‑85％、载体颗粒15‑50％和辅助活性成分0.5‑15％；所述活性物质为碘化钾、碘化钠、溴化钾、溴化钠和碘化亚铜中的任意一种或几种；所述载体颗粒为活性炭；所述辅助活性成分为铜基化合物。采用本发明技术方案的脱汞剂能够有效脱除液烃中的单质汞、有机汞和离子汞，且其制备过程简单，制造成本低。

Description

一种用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂及其制备方法
技术领域
本发明属于液烃脱汞技术领域，所述液烃为丙烷、丁烷、汽油、石脑油、凝析油和原油等，特别涉及一种用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂及其制备方法。
背景技术
汞剧毒，能在生态环境中迁移和转化，具有持久性和生物累积性的特点，对动植物和生态环境造成极大的威胁。汞通常以有毒污染物的形式存在于石油与天然气中，天然气汞含量一般0.01-2000μg/m3，凝析油汞含量为10-3000μg/L，原油中汞含量为10-30000μg/L。汞存在石油加工、储存及运输过程中，危害操作人员安全健康，腐蚀设备及管线，致使金属催化剂中毒以及降低油品质量。因此脱除石油中汞很有必要，这对含汞油气田安全开发及环境保护意义重大。
目前，液烃脱汞工艺有化学吸附、化学沉淀、气提、膜分离、阴离子树脂和纳米材料吸附等，主要以化学吸附工艺为主。用于液烃的脱汞剂主要有负载型金属硫化物/金属氧化物、负载型金属卤化物和载银分子筛三大类。负载型金属硫化物/金属氧化物与汞反应迅速，汞吸附容量较大，适应性强，但主要脱除单质汞，对有机汞和离子汞的吸附能力很弱，主要用于含单质汞的液烃。负载型金属卤化物能够脱除单质汞、有机汞和离子汞，但微量的游离水会带走活性物质从而破坏脱汞剂结构，对液烃中游离水含量要求非常严格，主要用于含单质汞、有机汞和离子汞的液烃。载银分子筛具有脱水脱汞双重功能，能再生重复利用，仅能脱除单质汞，再生能耗高，成本高，主要用于含单质汞的低含汞轻质液烃。
汞多以单质汞、离子汞和有机汞的形式存在于石脑油、凝析油和原油等液烃中，目前还没有针对汞含量高、含有单质汞、离子汞和有机汞的液烃进行有效脱汞的脱汞剂。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中存在的问题，提供一种用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂及其制备方法，能够有效脱除液烃中的单质汞、有机汞和离子汞。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂，包括以下重量％组分：活性物质50-85％、载体颗粒15-50％和辅助活性成分0.5-15％；所述活性物质为碘化钾、碘化钠、溴化钾、溴化钠和碘化亚铜中的任意一种或几种；所述载体颗粒为活性炭；所述辅助活性成分为铜基化合物。
优选地，所述铜基化合物为硫酸铜或硝酸铜。
优选地，所述活性炭为煤质活性炭、椰壳活性炭、果壳活性炭、木质活性炭、沥青质活性炭中的任意一种或几种。
优选地，包括以下重量％组分：活性物质60-80％、载体颗粒15-40％和辅助活性成分1-10％。
一种用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂制备方法，包括以下步骤：
(1)先将所述活性炭浸渍于酸溶液中，浸泡时间10-60min，确保活性炭浸渍完全滤出后，随后水洗，最后在100-150℃条件下干燥20-50min；
(2)将经步骤(1)的活性炭浸渍于所述铜基化合物溶液中，不断搅拌至浸渍充分，密封静置2-5h，得一次浸渍活性炭载体，将所述一次浸渍活性炭载体在130-160℃条件下煅烧10-50min，获得脱汞剂前体；
(3)将所述用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂前体浸渍于含有所述活性物质的溶液中，不断搅拌至浸渍充分，密封静置2-5h，得二次浸渍活性炭载体，将所述二次浸渍活性炭载体在100-130℃条件下煅烧 10-50min，最后获得所述脱汞剂。
优选地，步骤(1)中所述酸溶液为硫酸溶液或硝酸溶液。
优选地，步骤(1)中所述活性炭的碘值≥1500mg/g，水容≥90％，水含量≤2％，强度≥85％。
本发明的有益成果是：本发明提供的用于高含汞液烃的脱汞剂由碘化钾和活性炭制备而成，碘化钾在腐蚀性、毒性、水溶解性和成本方面优于其他金属卤化物；所述脱汞剂的活性物质碘化钾不仅能够脱除液烃中的单质汞，也能脱除液烃中的离子汞和有机汞；所述脱汞剂添加了辅助成分铜基化合物，增强了活性物质碘化钾的脱汞活性，提高了活性物质碘化钾的利用率，适用于高含汞液烃；本发明提供的用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂的制备过程简单，制造成本低。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例提供了一种用于高含汞液烃的脱汞剂，制备该类脱汞剂的方法包括以下步骤：
(1)活化活性炭载体
将纯度为98％浓硫酸与2L蒸馏水充分混合配制浓度为0.25mol/L 的硫酸溶液，将1.0kg煤质活性炭浸渍在溶液中，浸泡30min后滤出基炭，然后以加水量2L/次清洗基炭2次，再在120℃条件下的煅烧炉内煅烧基炭40min。
(2)制备脱汞剂前体
将2L蒸馏水注入反应釜中加热至70℃后，边搅拌边将0.15kg 无水硫酸铜加入反应釜中，待溶解完全后继续搅拌30min，将制备的浓度为0.468mol/L的硫酸铜溶液加入到浸渍机中并不断搅拌，使浸渍溶液与活性炭载体充分接触，保证浸渍均匀、充分，然后密封静置 3h；待浸渍完全后，将浸渍好的物料在温度为150℃的煅烧炉内干燥 30min，制得脱汞剂前体。
(3)负载活性物质
将2L蒸馏水注入反应釜中，不断搅拌并向其中加入20g稳定剂，将溶液温度控制在50℃，加入2.20kg碘化钾直至溶解完全配制浓度为6.626mol/L的碘化钾溶液；碘化钾溶液静止20min后注入浸渍机中并不断搅拌，使其与脱汞剂前体充分接触，保证浸渍均匀、充分，然后密封静置3h；待浸渍完全后，将浸渍好的物料在温度为120℃的煅烧炉内干燥30min，得到脱汞剂成品A。
实施例2：
本实施例提供了一种用于高含汞液烃的脱汞剂，制备该脱汞剂的方法包括以下步骤：
(1)活化活性炭载体
将纯度为98％浓硫酸与2L蒸馏水充分混合配制浓度为0.25mol/L 的硫酸溶液，将1kg椰壳活性炭浸渍在溶液中，浸泡30min后滤出基炭，然后以加水量2L/次清洗基炭2次，再在120℃条件下的煅烧炉内煅烧基炭40min。
(2)制备脱汞剂前体
将2L蒸馏水注入反应釜中加热至70℃后，边搅拌边将0.2kg无水硫酸铜加入反应釜中，待溶解完全后继续搅拌30min，将制备的浓度为0.625mol/L的硫酸铜溶液加入到浸渍机中并不断搅拌，使浸渍溶液与活性炭载体充分接触，保证浸渍均匀、充分，然后密封静置3h；待浸渍完全后，将浸渍好的物料在温度为150℃的煅烧炉内干燥 30min，制得脱汞剂前体。
(3)负载活性物质
将2L蒸馏水注入反应釜中，不断搅拌并向其中加入20g稳定剂，将溶液温度控制在50℃，加入2.80kg碘化钾直至溶解完全配制浓度为8.434mol/L的碘化钾溶液；碘化钾溶液静止20min后注入浸渍机中并不断搅拌，使其与脱汞剂前体充分接触，保证浸渍均匀、充分，然后密封静置3h；待浸渍完全后，将浸渍好的物料在温度为120℃的煅烧炉内干燥30min，得到脱汞剂成品B。
对比例1：
本对比例提供了一种用于高含汞液烃的脱汞剂，制备该脱汞剂的方法包括以下步骤：
(1)活化活性炭载体
将纯度为98％浓硫酸与2L蒸馏水充分混合配制浓度为0.25mol/L 的硫酸溶液，将1kg椰壳活性炭浸渍在溶液中，浸泡30min后滤出基炭，然后以加水量2L/次清洗基炭2次，再在120℃条件下的煅烧炉内煅烧基炭40min。
(2)负载活性物质
将2L蒸馏水注入反应釜中，不断搅拌并向其中加入20g稳定剂，将溶液温度控制在50℃，加入2.80kg碘化钾直至溶解完全配制浓度为8.434mol/L的碘化钾溶液；碘化钾溶液静止20min后注入浸渍机中并不断搅拌，使其与脱汞剂前体充分接触，保证浸渍均匀、充分，然后密封静置3h；待浸渍完全后，将浸渍好的物料在温度为120℃的煅烧炉内干燥30min，得到脱汞剂成品C。
测试例1：
将上述实施例1-2和对比例1所制得的脱汞剂A-C分别进行脱汞测试，具体的测试条件为：脱汞剂性能评价装置由3根有机玻璃吸附管(长度300mm，直径20mm)串联组成，实验过程中3根吸附管装填同一种脱汞剂。评价装置凝析油进料流量0.5L/h，吸附温度为环境温度，压力0.3MPa。实验用液烃样品来源于某气田凝析油，总汞含量为1300μg/L，汞的存在形态主要有单质汞、离子汞和有机汞。检测评价装置出口凝析油汞含量采用俄罗斯LUMEX公司生产的RA-915+ 汞分析仪。
将脱汞剂样品A-C分别装入凝析油脱汞剂性能评价装置，每种脱汞剂测试时间240min，每隔30min对最后一支吸附管出口凝析油汞含量进行检测(测3次，取其平均值)，测试结果如表1所示。
表1脱汞剂A-C的脱汞测试结果
由表1的测试结果可以看出，本发明实施例1和2均对凝析油中的汞表现出较强的捕集能力，脱汞效率达95％以上。实验时间240min 内，评价装置出口凝析油中汞含量为38-60μg/L，均低于60μg/L，性能稳定。
对比例所制备的脱汞剂与实施例1和2所提供的脱汞剂相比未添加活性辅助成分铜基化合物，其出口凝析油中的汞含量为 60-128μg/L，脱汞效率仅为90.15-95.00％，明显低于实施例1和2 提供的脱汞剂的脱汞效率，这一实验结果表明铜基化合物有助于提高活性物质碘化钾的脱汞性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂，其特征在于，包括以下重量％组分：活性物质50-85％、载体颗粒15-50％和辅助活性成分0.5-15％；所述活性物质为碘化钾、碘化钠、溴化钾、溴化钠和碘化亚铜中的任意一种或几种；所述载体颗粒为活性炭；所述辅助活性成分为铜基化合物。
2.根据权利要求1所述的一种用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂，其特征在于，所述铜基化合物为硫酸铜或硝酸铜。
3.根据权利要求1所述的一种用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂，其特征在于，包括以下重量％组分：活性物质60-80％、载体颗粒15-40％和辅助活性成分1-10％。
4.一种根据权利要求1-3任意一种所述的用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)先将所述活性炭浸渍于酸溶液中，浸泡时间10-60min，随后水洗，最后在100-150℃条件下干燥20-50min；
(2)将经步骤(1)的活性炭浸渍于所述铜基化合物溶液中，不断搅拌至浸渍充分，密封静置2-5h，得一次浸渍活性炭载体，将所述一次浸渍活性炭载体在130-160℃条件下煅烧10-50min，获得脱汞剂前体；
(3)将所述用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂前体浸渍于含有所述活性物质的溶液中，不断搅拌至浸渍充分，密封静置2-5h，得二次浸渍活性炭载体，将所述二次浸渍活性炭载体在100-130℃条件下煅烧10-50min，最后获得所述脱汞剂。
5.根据权利要求4所述的一种用于高含汞液烃脱汞的脱汞剂制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述活性炭的碘值≥1500mg/g，水容≥90％，水含量≤2％，强度≥85％。
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