CN204455039U - 含汞天然气泄漏应急处理及清洗含汞设备的集成化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种含汞天然气泄漏应急处理及清洗含汞设备的集成化装置，包括位于集装箱内的集成化的蒸汽清洗单元、表面活性剂清洗单元、硫粉吸附单元、废气处理单元、废液处理单元以及气体收集单元；气体收集单元包括天然气收集仓、真空抽气泵；蒸汽清洗单元包括储水槽、蒸汽锅炉、储气罐；表面活性剂清洗单元包括活性剂桶、活性剂储罐、储液槽；废气处理单元包括集气罐、冷凝器、旋风除尘器、活性碳床、废渣收集槽、烟囱；废液处理单元包括废液收集槽、沉淀罐；硫粉吸附单元包括硫粉储槽、清洗仓、硫粉收集槽。从根本上解决了在天然气管道运输工程中面临的含汞气体泄漏后处理不当导致的设备腐蚀、污染环境等、易引发安全事故问题。

Description

含汞天然气泄漏应急处理及清洗含汞设备的集成化装置

技术领域

本实用新型涉及一种环境应急处理装置，具体说是一种含汞天然气泄漏应急处理及清洗含汞设备的集成化装置，其主要适用于方便快捷地处理含汞天然气的泄露事故，同时对现场的管道或设备清洗除汞。

背景技术

天然气被誉为是21世纪的能源。据国际能源组织预测，天然气将以压倒石油和煤炭的优势，成为世界一次能源消费结构中的“首席能源”。预计2020年，我国天然气需求量将达到2000亿立方米，占整个能源构成的10%。但各类气田天然气中大多都含有痕量的金属元素及其化合物，其中包括极微量的元素汞，并且在不同的气田中汞含量的差异很大。尽管其含量极微，但这类含汞天然气在进行脱水脱烃、凝液回收、液化等处理过程中引起设备腐蚀泄漏，危害性极高。

汞是一种剧毒重金属元素，并唯一能在常温下呈液态且易流动的金属，其蒸汽压相对较高，容易挥发成汞蒸气。天然气中汞的危害性主要体现在汞的毒性和腐蚀性上。近年来，随着天然气处理厂中因汞腐蚀设备所导致的事故频繁发生，汞的危害日益受到关注。

汞会在设备和管道中富集或进入生产污水、凝析油、大气环境中，造成环境污染。特别是汞易汽化，在检修汞污染了的设备或者管道发生泄漏时，若没有采取特殊的预防措施或应急措施，必然会引起人体中毒，损害人体健康。空气中汞浓度为1.2～8.5mg/m³时即可引起急性中毒﹐超过0.1mg/m³则可引起慢性中毒。铝会溶解于汞，形成汞齐，溶解于汞的一小部分铝和氧气反应生成三氧化二铝，三氧化二铝不溶解于汞，浮出汞面。在温度低于-39℃时汞蒸气会变为液体，附着在设备内，若未及时清除，经过一段时间，将造成铝合金板翅式换热器和管线腐蚀穿孔，引发气体泄漏，带来巨大经济损失和安全隐患，危害极大。

设备管道作为天然气开发和利用的纽带起着十分重要的作用，随着天然气工业的发展，天然气设备管道的建设也在稳步增长。天然气在集输过程中，由于管道系统连接件之间的密封不严、腐蚀穿孔等因素引起的天然气泄漏事件在国内外屡见不鲜。天然气泄漏会导致能源物料的流失，造成巨大的经济损失。同时泄漏出的天然气、天然气伴生物和汞等有毒重金属滞留在大气中，对人类健康和生态环境会造成不良影响。因此，有效防止管道腐蚀泄漏和采取及时有效的应急处理措施，对含汞天然气的安全利用、保障人生财产安全意义重大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种含汞天然气泄漏应急处理及清洗含汞设备的集成化装置，从根本上解决了在天然气管道运输工程中面临的含汞气体泄漏后处理不当导致的设备腐蚀、污染环境等、易引发安全事故问题。

本实用新型所采用的技术方案是：该含汞天然气泄漏应急处理及清洗含汞设备的集成化装置包括位于集装箱内的集成化的蒸汽清洗单元、表面活性剂清洗单元、硫粉吸附单元、废气处理单元、废液处理单元以及气体收集单元；气体收集单元包括密闭覆盖在泄漏管道上的天然气收集仓，连接在天然气收集仓出气口上的真空抽气泵，天然气收集仓通过真空抽气泵与废气处理单元的集气罐的进气口相连通；

       蒸汽清洗单元包括储水槽、蒸汽锅炉、储气罐，储水槽通过水泵II与蒸汽锅炉的进液口相连通，储气罐通过抽气泵与蒸汽锅炉的进气口相连通；

       表面活性剂清洗单元包括活性剂桶、活性剂储罐、储液槽，活性剂桶和储液槽分别通过砂浆泵I与活性剂储罐的进液口相连通，储水槽通过水泵I与表面活性剂清洗单元的活性剂储罐的进液口相连通；

       废气处理单元包括集气罐、冷凝器、旋风除尘器、活性碳床、废渣收集槽、烟囱，集气罐与冷凝器的进气口相连通，冷凝器的出气口与旋风除尘器的进液口相连通，旋风除尘器的底部设置废渣收集槽，旋风除尘器的出气口与活性碳床的进气口相连通，活性碳床的出气口通过逆止阀I与烟囱相连通，通过逆止阀II与储气罐的进气口相连通，冷凝器的出液口与废液收集槽相连通；

       废液处理单元包括废液收集槽、通过砂浆泵III与废液收集槽的出液口相连通的沉淀罐，废液收集槽与砂浆泵III之间设置闸阀III，沉淀罐通过清水泵、闸阀II与储液槽连通，沉淀罐通过清水泵、闸阀I、闸阀II与储水槽相连通；

       硫粉吸附单元包括硫粉储槽、通过高压风机与硫粉储槽相连通的清洗仓、与清洗仓相连通的硫粉收集槽，活性剂储罐通过砂浆泵II与清洗仓相连通，蒸汽锅炉的出气端与清洗仓相连通，清洗仓的出气口通过引风机与废气处理单元的集气罐的进气口相连通，清洗仓的出液口通过砂浆泵IV与废液处理单元的废液收集槽相连通。

集成含汞天然气泄漏应急处理和含汞设备清洗的集成化装置，包括含气体（含汞天然气）收集单元、蒸汽清洗单元、表面活性剂清洗单元、硫粉吸附单元、废气处理单元和废液处理单元等区域。主要可完成天然气泄漏的应急处理和含汞设备清洗两个主要功能，可单独运行，也可同时运行。单独运行时，针对天然气管道泄漏的含汞天然气，将其密闭收集，输送至废气收集处理单元，完成废气脱汞处理，脱汞后的天然气进入集气罐备用，脱汞过程中产生的废液进入废液处理单元，废液经处理后进入循环，从而节省大量洗液。蒸汽清洗单元、表面活性剂清洗单元、硫粉吸附单元均可独立运行，运行过程中产生的废气和废液分别进入废气处理单元和废液处理单元，废气经净化处理后可无污染地排放到空气中。同时运行时，管道泄漏收集的含汞废气经处理后可直接引入管道蒸汽清洗单元，作为蒸汽发生的热源，废液经处理后可直接引入管道蒸汽清洗单元，作为蒸汽发生的产生源。充分考虑系统的统一协调性，将各单元形成一个有机整体，发挥系统的最大性能。整套系统的设计，充分考虑了资源的回收利用，处理的天然气以及洗液可循环利用，经济又环保。将整套装置集成在独立的集装箱中，便于运输至事故现场，方便使用。

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1为本实用新型各部分的连接结构示意图。

图中序号说明：A蒸汽清洗单元、B表面活性剂清洗单元、C硫粉吸附单元、D废气处理单元、E废液处理单元、S气体收集单元、1硫粉收集槽、2清洗仓、3硫粉储槽、4高压风机、5活性剂桶、6砂浆泵I、7活性剂储罐、8砂浆泵II、9储液槽、10水泵I、11储水槽、12水泵II、13蒸汽锅炉、14抽气泵、15储气罐、16真空抽气泵、17天然气收集仓、18引风机、19集气罐、20冷凝器、21旋风除尘器、22活性碳床、23废渣收集槽、24逆止阀I、25烟囱、26逆止阀II、27闸阀I、28闸阀II、29清水泵、30沉淀罐、31砂浆泵III、32闸阀III、33废液收集槽、34砂浆泵IV。

具体实施方式

根据图1详细说明本实用新型的具体结构。该含汞天然气泄漏应急处理及清洗含汞设备的集成化装置包括位于集装箱内的集成化的蒸汽清洗单元A、表面活性剂清洗单元B、硫粉吸附单元C、废气处理单元D、废液处理单元E以及气体收集单元S。其中，气体收集单元S包括密闭覆盖在泄漏管道上的天然气收集仓17，连接在天然气收集仓出气口上的真空抽气泵16，天然气收集仓17通过真空抽气泵16与废气处理单元D的集气罐19的进气口相连通。

蒸汽清洗单元A包括储水槽11、蒸汽锅炉13、储气罐15，储水槽11通过水泵II 12与蒸汽锅炉13的进液口相连通，储气罐15通过抽气泵14与蒸汽锅炉13的进气口相连通。

表面活性剂清洗单元B包括活性剂桶5、活性剂储罐7、储液槽9，活性剂桶5和储液槽9分别通过砂浆泵I 6与活性剂储罐7的进液口相连通，储水槽11通过水泵I 10与表面活性剂清洗单元的活性剂储罐7的进液口相连通。

废气处理单元D包括集气罐19、冷凝器20、旋风除尘器21、活性碳床22、废渣收集槽23、烟囱，集气罐19与冷凝器20的进气口相连通，冷凝器20的出气口与旋风除尘器21的进液口相连通，旋风除尘器21的底部设置废渣收集槽23，旋风除尘器21的出气口与活性碳床22的进气口相连通，活性碳床22的出气口通过逆止阀I 24与烟囱25相连通，通过逆止阀II 26与储气罐15的进气口相连通，冷凝器20的出液口与废液收集槽33相连通。

废液处理单元E包括废液收集槽33、通过砂浆泵III 31与废液收集槽33的出液口相连通的沉淀罐30，废液收集槽与砂浆泵III 之间设置闸阀III 32，沉淀罐通过清水泵29、闸阀II 28与储液槽9连通，沉淀罐通过清水泵29、闸阀I 27、闸阀II  28与储水槽11相连通。

硫粉吸附单元C包括硫粉储槽3、通过高压风机4与硫粉储槽3相连通的清洗仓2、与清洗仓2相连通的硫粉收集槽1，活性剂储罐7通过砂浆泵II与清洗仓2相连通，蒸汽锅炉13的出气端与清洗仓2相连通，清洗仓2的出气口通过引风机18与废气处理单元的集气罐19的进气口相连通，清洗仓2的出液口通过砂浆泵IV 34与废液处理单元E的废液收集槽33相连通。

本实用新型的集成化装置的功能以及处理方法如下：

1. 天然气泄漏应急处理

当某处含汞天然气输送管道发生泄漏时，将该套装置迅速运抵现场，将天然气收集仓17密闭覆盖在泄漏的管道上，防止天然气进一步扩散，启动真空抽气泵16，将收集的含汞天然气输送至集气罐19，此时闭合逆止阀24，启动逆止阀26，含汞天然气分别经冷凝器20、旋风除尘器21、活性炭床22处理后，由管道输送至储气罐15以备用，冷凝器20累积的废液经由管道输送至废液收集槽33，打开闸阀32，启动砂浆泵31，将废液输送至沉淀罐30进行处理，处理后的废水经清水泵29输送至储水槽11以备用。

含汞设备蒸汽清洗

启动水泵12，将储水槽11中的水输送至蒸汽锅炉13，启动抽气泵14，将储气罐15中的天然气输送至蒸汽锅炉13，作为燃料进行燃烧，产生蒸汽，通过管道输送清洗仓2，对其中的待清洗设备或管道进行清洗，清洗后的废液通过砂浆泵34管道输送至废液收集槽33，打开闸阀32，启动砂浆泵31，将废液输送至沉淀罐30进行处理，处理后的废水经清水泵29，打开闸阀28输送至储液槽9，或打开闸阀27输送至储水槽11以循环使用。

含汞设备表面活性剂清洗

启动砂浆泵6，将活性剂桶5中的表面清洗活性剂按一定比例输送至活性剂储罐7，启动水泵10将储水槽11中的水输按一定比例送至活性剂储罐7，在活性剂储罐7内通过搅拌桨将表面清洗活性剂和水搅拌混合均匀，启动砂浆泵8，将混合均匀后的活性剂洗液喷入待清洗设备或管道对设备或管道进行清洗；或者启动砂浆泵6将储液槽9中净化后的表面清洗剂混合液输送至活性剂储罐7对待清洗设备或管道对设备或管道进行清洗。清洗后的废液通过砂浆泵34管道输送至废液收集槽33，打开闸阀32，启动砂浆泵31，将废液输送至沉淀罐30进行处理，处理后的废水经清水泵29，打开闸阀28输送至储液槽9以循环使用。

表面活性剂可选用如授权公告号为CN101671606B的清除天然气中单质汞的碱性清洗剂中的表面活性剂：非离子表面活性剂如辛基酚聚氧乙烯（9）醚或壬基酚聚氧乙烯（9）醚或月桂醇聚氧乙烯（9）醚；阴离子表面活性剂如十二万级苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或十二烷基醇聚氧乙烯（9）醚硫酸钠。

含汞设备硫粉清洗

启动高压风机4，将硫粉储槽3中的硫粉鼓入待清洗设备或管道对设备或管道进行清洗，清扫废气由管道输送至集气罐19，此时闭合逆止阀26，启动逆止阀24，清扫废气分别经冷凝器20、旋风除尘器21、活性炭床22处理后，由烟囱25排出，旋风除尘器21底部的残渣进行收集处理，清洗后的残留固体由待清洗设备或管道中清扫收集至硫粉收集槽1回收。

该清洗过程主要发生如下反应：Hg+S→HgS。硫化汞溶于硫化钠溶液、王水，不溶于硝酸、盐酸，其是无机汞化合物中挥发性最小的。

含汞设备多种清洗方式协同作业

(1)含汞设备先进行硫粉清洗再进行表面清洗剂清洗

1) 启动高压风机4，将硫粉储槽3中的硫粉鼓入待清洗设备或管道进行清洗，清扫废气由管道输送至集气罐19，此时闭合逆止阀26，启动逆止阀24，清扫废气分别经冷凝器20、旋风除尘器21、活性炭床22处理后，由烟囱25排出，旋风除尘器21底部的残渣落入废渣收集槽23，清洗后的残留固体由待清洗设备或管道中清扫收集至硫粉收集槽1回收。

2) 启动砂浆泵6，将活性剂桶5中的表面清洗活性剂按一定比例输送至活性剂储罐7，启动水泵10将储水槽11中的水输按一定比例送至活性剂储罐7，在活性剂储罐7通过搅拌桨将表面清洗活性剂和水搅拌混合均匀，启动砂浆泵8，将混合均匀后的活性剂洗液喷入待清洗设备或管道进行清洗，清洗后的废液通过砂浆泵34管道输送至废液收集槽33，打开闸阀32，启动砂浆泵31，将废液输送至沉淀罐30进行处理，沉淀一定时间后，打开闸阀28将废液上清液经清水泵29输送至储液槽9，或打开闸阀27将废液上清液经清水泵29输送至储水槽11以循环使用。

含汞设备先进行硫粉清洗再进行蒸汽清洗。

1）硫粉清洗过程同（1）的步骤1）。

2）启动水泵12，将储水槽11中的水输送至蒸汽锅炉13，启动抽气泵14，将储气罐15中的天然气输送至蒸汽锅炉13，作为燃料进行燃烧，产生蒸汽，通过管道输送至待清洗设备或管道，清洗后的废液通过清水泵29管道输送至废液收集槽33，打开闸阀32，启动砂浆泵31，将废液输送至沉淀罐30进行处理，处理后的废水经清水泵29输送至储水槽11以循环使用。

（3）含汞设备先进行硫粉清洗再进行表面清洗剂和蒸汽清洗。

1）硫粉清洗过程同（1）的步骤1）。

2）启动砂浆泵6，将活性剂桶5中的表面清洗活性剂按一定比例输送至活性剂储罐7，启动水泵10将储水槽11中的水输按一定比例送至活性剂储罐7，在活性剂储罐7内通过搅拌桨将表面清洗活性剂和水搅拌混合均匀，启动砂浆泵8，将混合均匀后的活性剂洗液喷入待清洗设备或管道对设备或管道进行清洗，清洗后的废液通过砂浆泵34管道输送至废液收集槽33，打开闸阀32，启动砂浆泵31，将废液输送至沉淀罐30进行处理，处理后的废水经清水泵29输送至储水槽11以循环使用。

最后，启动水泵12，将储水槽11中的水输送至蒸汽锅炉13，启动抽气泵14，将储气罐15中的天然气输送至蒸汽锅炉13，作为燃料进行燃烧，产生蒸汽，通过管道输送至待清洗设备或管道，清洗后的废液通过清水泵29管道输送至废液收集槽33，打开闸阀32，启动砂浆泵31，将废液输送至沉淀罐30进行处理，处理后的废水经清水泵29输送至储水槽11和储液槽9以循环使用。

）天然气泄漏应急处理与含汞管道清洗协同作业

当含汞天然气输送管道发生泄漏，且需要对泄漏段的管道进行清洗时，首先将该套装置迅速运抵现场，将天然气收集仓17密闭覆盖在泄漏的管道上，启动真空抽气泵16，将收集的含汞天然气输送至集气罐19，此时闭合逆止阀24，启动逆止阀26，含汞天然气分别经冷凝器20、旋风除尘器21、活性炭床22处理后，由管道输送至储气罐15以备用，冷凝器20累积的废液经由管道输送至废液收集槽33，打开闸阀32，启动砂浆泵31，将废液输送至沉淀罐30进行处理，处理后的废水经清水泵29输送至储水槽11以备用。

接着采用蒸汽法对管道进行清洗，启动水泵12，将储水槽11中的水输送至蒸汽锅炉13，启动抽气泵14，将储气罐15中的天然气输送至蒸汽锅炉13，作为燃料进行燃烧，产生蒸汽，通过管道输送至待清洗设备或管道，清洗后的废液通过砂浆泵34管道输送至废液收集槽33，打开闸阀32，启动砂浆泵31，将废液输送至沉淀罐30进行处理，处理后的废水经清水泵29，打开闸阀28输送至储液槽9，或打开闸阀27输送至储水槽11以循环使用。

Claims (1)

1.一种含汞天然气泄漏应急处理及清洗含汞设备的集成化装置，包括位于集装箱内的集成化的蒸汽清洗单元、表面活性剂清洗单元、硫粉吸附单元、废气处理单元、废液处理单元以及气体收集单元；气体收集单元包括密闭覆盖在泄漏管道上的天然气收集仓，连接在天然气收集仓出气口上的真空抽气泵，天然气收集仓通过真空抽气泵与废气处理单元的集气罐的进气口相连通；

    蒸汽清洗单元包括储水槽、蒸汽锅炉、储气罐，储水槽通过水泵II与蒸汽锅炉的进液口相连通，储气罐通过抽气泵与蒸汽锅炉的进气口相连通；

    表面活性剂清洗单元包括活性剂桶、活性剂储罐、储液槽，活性剂桶和储液槽分别通过砂浆泵I与活性剂储罐的进液口相连通，储水槽通过水泵I与表面活性剂清洗单元的活性剂储罐的进液口相连通；

    废气处理单元包括集气罐、冷凝器、旋风除尘器、活性碳床、废渣收集槽、烟囱，集气罐与冷凝器的进气口相连通，冷凝器的出气口与旋风除尘器的进液口相连通，旋风除尘器的底部设置废渣收集槽，旋风除尘器的出气口与活性碳床的进气口相连通，活性碳床的出气口通过逆止阀I与烟囱相连通，通过逆止阀II与储气罐的进气口相连通，冷凝器的出液口与废液收集槽相连通；

    废液处理单元包括废液收集槽、通过砂浆泵III与废液收集槽的出液口相连通的沉淀罐，废液收集槽与砂浆泵III之间设置闸阀III，沉淀罐通过清水泵、闸阀II与储液槽连通，沉淀罐通过清水泵、闸阀I、闸阀II与储水槽相连通；

    硫粉吸附单元包括硫粉储槽、通过高压风机与硫粉储槽相连通的清洗仓、与清洗仓相连通的硫粉收集槽，活性剂储罐通过砂浆泵II与清洗仓相连通，蒸汽锅炉的出气端与清洗仓相连通，清洗仓的出气口通过引风机与废气处理单元的集气罐的进气口相连通，清洗仓的出液口通过砂浆泵IV与废液处理单元的废液收集槽相连通。