CN205269393U - 基于化学吸附的气相脱汞一体化装置 - Google Patents

Abstract

<b>本实用新型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一体化装置，其包括热能回收器、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。</b><b>实用新型结构合理而紧凑，占地面积小、设备重量轻、集成度高，其有效解决了高温、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一体化装置

技术领域

本实用新型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一体化装置。

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

本实用新型提供了一种基于化学吸附的气相脱汞一体化装置，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。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于化学吸附的气相脱汞一体化装置，包括脱汞罐、干燥罐和热能回收器；脱汞罐的内部安装有吸附剂填料架，吸附剂填料架内填装有吸附剂，干燥罐内的下部固定安装有聚结丝网，聚结丝网上方的干燥罐内固定安装有干燥剂填料架，在干燥剂填料架内填装有干燥剂；脱汞罐的下端与热能回收器的上部固定安装在一起，干燥罐的上端与热能回收器的下部固定安装在一起，干燥罐、热能回收器和脱汞罐构成干燥脱汞装置；热能回收器的热介质进口上固定安装有原料气进气管线，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，空冷器的出口与聚结丝网下方的干燥罐之间固定安装有干燥分离进料管线，干燥剂填料架上方的干燥罐与热能回收器的冷介质进口之间固定安装有含汞气管线，热能回收器的冷介质出口与吸附剂填料架下方的脱汞罐之间固定安装有含汞不凝气管线，脱汞罐的顶部固定安装有脱汞不凝气管线，干燥罐的底部固定安装有含汞污水排放管线。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述在含汞气管线上固定安装有风机。

上述干燥脱汞装置、空冷器和风机均设置在撬装底座上。

上述干燥过滤器内填装有硅胶或分子筛或活性氧化铝。

上述脱汞罐的下端与热能回收器的上部通过法兰固定安装在一起，干燥罐的上端与热能回收器的下部通过法兰固定安装在一起。

上述在脱汞罐的出口处设置有取样口，在脱汞罐上设置有差压检测装置，在干燥罐上设置有差压检测装置、液位检测装置和液位控制装置。

本实用新型结构合理而紧凑，占地面积小、设备重量轻、集成度高，其有效解决了高温、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为本实用新型最佳实施例的工艺流程结构示意图。

附图中的编码分别为：1为脱汞罐，2为吸附剂填料架，3为干燥罐，4为聚结丝网，5为干燥剂填料架，6为热能回收器，7为原料气进气管线，8为空冷器，9为空冷器进料管线，10为干燥分离进料管线，11为含汞气管线，12为含汞不凝气管线，13为脱汞不凝气管线，14为含汞污水排放管线，15为风机。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，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实用新型作进一步描述：

如附图1所示，该基于化学吸附的气相脱汞一体化装置，包括脱汞罐、干燥罐和热能回收器；脱汞罐1的内部安装有吸附剂填料架2，吸附剂填料架2内填装有吸附剂，干燥罐3内的下部固定安装有聚结丝网4，聚结丝网4上方的干燥罐3内固定安装有干燥剂填料架5，在干燥剂填料架5内填装有干燥剂；脱汞罐1的下端与热能回收器6的上部固定安装在一起，干燥罐3的上端与热能回收器6的下部固定安装在一起，干燥罐3、热能回收器6和脱汞罐1构成干燥脱汞装置；热能回收器6的热介质进口上固定安装有原料气进气管线7，热能回收器6的热介质出口与空冷器8的进口之间固定安装有空冷器进料管线9，空冷器8的出口与聚结丝网4下方的干燥罐3之间固定安装有干燥分离进料管线10，干燥剂填料架5上方的干燥罐3与热能回收器6的冷介质进口之间固定安装有含汞气管线11，热能回收器6的冷介质出口与吸附剂填料架2下方的脱汞罐1之间固定安装有含汞不凝气管线12，脱汞罐1的顶部固定安装有脱汞不凝气管线13，干燥罐3的底部固定安装有含汞污水排放管线14。

该基于化学吸附的气相脱汞一体化装置按下述步骤进行气相脱汞：原料气先经由热能回收器6后进入空冷器8进行降温至35摄氏度至55摄氏度，然后冷却后的原料气由干燥分离进料管线10进入干燥罐3，原料气先经过聚结丝网4进行气液分离得到含汞污水，剩余的气相继续上升经过干燥剂的干燥进行干燥过滤，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6加热至45摄氏度至60摄氏度后得到含汞不凝气，最后将含汞不凝气经过含汞不凝气管线12送入脱汞罐1内，含汞不凝气与脱汞罐1内的吸附剂发生反应将汞脱除得到脱汞不凝气并经由脱汞不凝气管线13排出。本实用新型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，最后经由脱汞不凝气管线13出来的脱汞不凝气中的含汞量小于12微克每立方。本实用新型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器8后进入到干燥罐3，在干燥罐3内约80%的汞蒸汽被冷凝，分离出液体的气相经干燥剂的过滤干燥除去游离液滴，然后经过热能回收器6提升温度后进入到脱汞罐1，与脱汞罐1内的吸附剂发生反应后将汞脱除；干燥过滤后的气体经加热至45摄氏度至60摄氏度再进入脱汞罐1，使得含汞气无冷凝水析出，确保脱汞罐1内吸附剂的吸附效果和使用寿命，含汞气自下而上流经脱汞罐1的吸附剂床层并与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。

在此过程中，由于原料气的温度通常比较高，属于高温气，而由含汞气管线11过来的气体经过空冷器8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6的原料气可以与进入热能回收器6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。

本实用新型将分液罐、干燥器、脱汞罐集成在一起，分段采用法兰连接，湿气首先进入干燥罐3的下端将冷凝液分离出来，然后进入上游干燥过滤段，干燥过滤后去热能回收器6加热，加热后返回脱汞罐1下步部，至下而上流经吸附段，脱汞不凝气自脱汞罐1的顶部排出，本实用新型减少了设备数量，使得装置结构紧凑、占地面积小、设备重量轻、集成度高。

可根据实际需要，对上述基于化学吸附的气相脱汞一体化装置作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，在含汞气管线11上固定安装有风机15。当原料气的压力小于等于30千帕时，在干燥罐3与热能回收器6之间设置风机15，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，干燥脱汞装置、空冷器8和风机15均设置在撬装底座上。将干燥脱汞装置、空冷器8和风机15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。

根据实际需要，干燥剂为硅胶或分子筛或活性氧化铝。

根据实际需要，脱汞罐1的下端与热能回收器6的上部通过法兰固定安装在一起，干燥罐3的上端与热能回收器6的下部通过法兰固定安装在一起。法兰连接不仅保证了装置的结构稳定性，而且方便安装与拆卸。

根据实际需要，在脱汞罐1的出口处设置有取样口，在脱汞罐1上设置有差压检测装置，在干燥罐3上设置有差压检测装置、液位检测装置和液位控制装置。生产过程中定期对脱汞罐1的进、出口气汞含量进行检测，并对吸附剂进行定期更换，干燥罐2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聚结丝网4是否需要清洗，掌握分离器运行情况；脱汞罐1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。

本实用新型有效解决了高温、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8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。

并且本实用新型将分液罐、干燥器、脱汞罐集成在一起，分段采用法兰连接，湿气首先进入干燥罐3的下端将冷凝液分离出来，然后进入上游干燥过滤段，干燥过滤后去热能回收器6加热，加热后返回脱汞罐1下步部，至下而上流经吸附段，脱汞不凝气自脱汞罐1的顶部排出，本实用新型减少了设备数量，使得装置结构紧凑、占地面积小、设备重量轻、集成度高。

本实用新型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实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，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一体化装置，其特征在于包括脱汞罐、干燥罐和热能回收器；脱汞罐的内部安装有吸附剂填料架，吸附剂填料架内填装有吸附剂，干燥罐内的下部固定安装有聚结丝网，聚结丝网上方的干燥罐内固定安装有干燥剂填料架，在干燥剂填料架内填装有干燥剂；脱汞罐的下端与热能回收器的上部固定安装在一起，干燥罐的上端与热能回收器的下部固定安装在一起，干燥罐、热能回收器和脱汞罐构成干燥脱汞装置；热能回收器的热介质进口上固定安装有原料气进气管线，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，空冷器的出口与聚结丝网下方的干燥罐之间固定安装有干燥分离进料管线，干燥剂填料架上方的干燥罐与热能回收器的冷介质进口之间固定安装有含汞气管线，热能回收器的冷介质出口与吸附剂填料架下方的脱汞罐之间固定安装有含汞不凝气管线，脱汞罐的顶部固定安装有脱汞不凝气管线，干燥罐的底部固定安装有含汞污水排放管线。

2.根据权利要求1所述的基于化学吸附的气相脱汞一体化装置，其特征在于在含汞气管线上固定安装有风机。

3.根据权利要求2所述的基于化学吸附的气相脱汞一体化装置，其特征在于干燥脱汞装置、空冷器和风机均设置在撬装底座上。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于化学吸附的气相脱汞一体化装置，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。

5.根据权利要求1或2或3所述的基于化学吸附的气相脱汞一体化装置，其特征在于脱汞罐的下端与热能回收器的上部通过法兰固定安装在一起，干燥罐的上端与热能回收器的下部通过法兰固定安装在一起。

6.根据权利要求4所述的基于化学吸附的气相脱汞一体化装置，其特征在于脱汞罐的下端与热能回收器的上部通过法兰固定安装在一起，干燥罐的上端与热能回收器的下部通过法兰固定安装在一起。

7.根据权利要求1或2或3所述的基于化学吸附的气相脱汞一体化装置，其特征在于在脱汞罐的出口处设置有取样口，在脱汞罐上设置有差压检测装置，在干燥罐上设置有差压检测装置、液位检测装置和液位控制装置。

8.根据权利要求4所述的基于化学吸附的气相脱汞一体化装置，其特征在于在脱汞罐的出口处设置有取样口，在脱汞罐上设置有差压检测装置，在干燥罐上设置有差压检测装置、液位检测装置和液位控制装置。

9.根据权利要求5所述的基于化学吸附的气相脱汞一体化装置，其特征在于在脱汞罐的出口处设置有取样口，在脱汞罐上设置有差压检测装置，在干燥罐上设置有差压检测装置、液位检测装置和液位控制装置。

10.根据权利要求6所述的基于化学吸附的气相脱汞一体化装置，其特征在于在脱汞罐的出口处设置有取样口，在脱汞罐上设置有差压检测装置，在干燥罐上设置有差压检测装置、液位检测装置和液位控制装置。