CN205635514U - 含汞天然气脱汞与回收汞的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种含汞天然气脱汞与回收汞的设备，该含汞天然气脱汞与回收汞的设备包括：脱汞反应塔，含有进气口、出气口和液体出口，脱汞反应塔的内部设置有过滤填料，脱汞反应塔能够对含汞天然气进行气液分离；旋流式分离器，与液体出口连通，旋流式分离器能够将脱汞反应塔排出的待分离液体中的汞液分离。本实用新型具备脱汞效率高、实施成本便宜并能够回收废汞等优点。

Description

含汞天然气脱汞与回收汞的设备

技术领域

本实用新型涉及含汞气田地面工程工艺脱汞技术领域，具体是一种含汞天然气脱汞与回收汞的设备。

背景技术

国内外大多数气田产出天然气中都含有汞，不同气田的汞含量差异较大，天然气中汞含量位于0.1-7000μg/m³。汞主要以单质形式存在于天然气中。在地面集输工程油气处理设施内，汞有可能富集，并与金属发生反应，致使金属生成脆性很强的产物，发生断裂，导致重大事故。汞还可与水发生电化学反应，加剧腐蚀。如果含汞天然气没有在处理厂得到有效的脱除，汞还有可能进入生产污水、凝析油、大气环境中，造成环境污染。

国内对于火电厂烟道气中汞的脱除已有较成熟的研究，其脱除方式主要有物理脱汞与化学脱汞两种方式。物理脱汞通过将吸附剂粉末注入烟道气中吸附汞，再通过除尘去除吸附汞的粉末。化学法主要是使气体通过装载活性炭或掺杂有卤素或硫化物等氧化剂的固定床，将Hg氧化为Hg²⁺，提升了固定床对汞的“吸附”效率。烟道气的平均温度位于100-400℃，且75-90％以上的汞均以汞蒸气的形式存在。

中国专利公开号为101157003，公开日期2008年4月9日，公开了一种《联合脱硫脱汞的湿式氨法烟气净化工艺及其系统》，该工艺采用氯气作为氧化剂对烟气中的单质汞进行充分氧化，并通过改进的湿式氨法脱硫工艺使氧化后的气相二价离子示转化为液相二价离子汞，进而通过液相二价离子汞稳定剂使液相二价离子汞转化为稳定的硫化汞沉淀。其系统包括由氧化剂喷射装置和静电除尘器组成烟气氧化脱汞预处理系统；由反应吸收塔构成湿式氨法烟气脱硫脱汞系统；由旋流分离器、脱水器和干燥器构成脱硫副产物处理系统：由废水缓冲池、液相离子示反应箱和澄清池构成硫化汞HgS沉淀处理系统。该工艺及系统能有效提高烟气中单质汞的氧化率，克服二价离子汞易还原释放的缺陷和过量氧化剂带来的二次污染问题，大幅提高脱硫脱汞效率。

中国专利公开号为104971596A，公开日期2015年10月14日，公开了一种《富氧燃烧烟气的脱汞系统与方法》，系统包括：第一压缩机，被配置成将富氧燃烧排放的烟气压缩加压；第一冷凝器，被配置成将经所述第一压缩机压缩加压后的烟气冷凝；第一高压反应器，被配置成容纳经所述第一冷凝器冷凝后的烟气反应；以及管路被配置成依次连接所述第一压缩机、所述第一冷凝器以及所述第一高压反应器。通过上述技术方案，富氧燃烧烟气中的高浓度氮氧化物和汞能够在高压反应器中充分反映，生成稳定的固态汞化物，实现对烟气中单质汞的快速脱除。

然而与烟道气不同，油气田地面工程处理设施的操作温度一般位于15℃左右，操作压力1-5MPa，含汞气田产出气中的汞主要以液态形式存在。因此，不可以烟道气汞的脱除方式来脱除含汞气田在地面油气设施中的汞。

目前，油气田地面工程含汞天然气的处理方式主要有物理吸附、化学沉淀、光照射催化等。其优势在于能够有效脱除天然气中的汞，汞脱出效率可达95％以上。

中国专利公开号为105296037A，公开日期2016年2月3日，公开了一种《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吸附培和粉尘过滤器，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，当前置塔发生去穿透时，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。

然而，现有脱汞技术从防止汞对金属设备的腐蚀出发，主要围绕传统的吸附法进行脱汞，在更换吸附设施的过程中耗费了大量人力、财力，而未考虑对废汞进行回收，忽略了汞的经济价值和可能造成的二次污染。现有技术的缺点：进考虑如何利用吸附方式进行脱汞，但并未考虑对废汞进行回收利用，造成了经济损失和环境污染。

实用新型内容

为了克服现有的脱汞技术不能回收利用废汞的不足，本实用新型提供了一种含汞天然气脱汞与回收汞的设备，以达到回收废汞的目的。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含汞天然气脱汞与回收汞的设备，该含汞天然气脱汞与回收汞的设备包括：脱汞反应塔，含有进气口、出气口和液体出口，脱汞反应塔的内部设置有过滤填料，脱汞反应塔能够对含汞天然气进行气液分离；旋流式分离器，与液体出口连通，旋流式分离器能够将脱汞反应塔排出的待分离液体中的汞液分离。

进一步地，脱汞反应塔内设置有多个支撑板，每个支撑板上均设置有过滤孔，相邻两个支撑板之间形成填料空间，该过滤填料设置在该填料空间内。

进一步地，多个支撑板沿竖直方向平行间隔设置，脱汞反应塔内含有多个该填料空间，位于下方的该填料空间中的过滤填料的直径大于位于上方的该填料空间中的过滤填料的直径。

进一步地，脱汞反应塔内含有沿纵向排列的四个支撑板，沿由下向上的方向，支撑板的过滤孔的直径逐渐减小。

进一步地，脱汞反应塔内含有沿纵向排列的三个该填料空间，沿由下向上的方向，该填料空间的容积逐渐增大，设置在同一个该填料空间中的所有过滤填料的直径均相同。

进一步地，进气口设置在脱汞反应塔的侧壁的下部，出气口设置在脱汞反应塔的顶部，液体出口设置在脱汞反应塔的底部。

进一步地，脱汞反应塔的顶部设置有低压真空压缩机，低压真空压缩机与位于脱汞反应塔的顶部的出气口连通。

进一步地，脱汞反应塔的底部为锥状结构，锥状结构的锥顶沿竖直方向朝下，液体出口设置在该锥顶处，进气口设置在该锥状结构的锥底上方。

进一步地，脱汞反应塔的侧壁的下部设置有卸料法兰，该卸料法兰能够用于卸除该过滤填料。

进一步地，脱汞反应塔上连接有压力表，该过滤填料为瓷球。

本实用新型的有益效果是，设置脱汞反应塔，通过过滤填料对含汞天然气进行气液分离，被分离气体由出气口排出至下一工序，待分离液体由脱汞反应塔的液体出口排出至旋流式分离器中。由于密度原因，待分离液体在旋流式分离器中分离成汞液以及其他液体(轻烃和水)，从而达到回收汞液的目的。

本实用新型具备脱汞效率高、实施成本便宜并能够回收废汞等优点。

另外，由于设置了三层支撑板，故检修时不需搭建临时检修平台，运行维护人员可站在脱汞反应塔支撑板进行维护，故还具备检修维护方便的优点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型含汞天然气脱汞与回收汞的设备实施例的整体结构示意图；

图2为图1中支撑板的结构示意图；

图3为图1中旋流式分离器的主视结构示意图；

图4为本实用新型含汞天然气脱汞与回收汞的设备实施例中支撑板的另一种结构示意图。

图中附图标记：1、脱汞反应塔；11、液体出口；12、支撑板；13、进气口；14、出气口；15、卸料法兰；16、锥状结构；2、旋流式分离器；21、旋流式分离器的另一端；22、旋流式分离器的一端；3、低压真空压缩机；4、压力表；5、过滤填料。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图4所示，本实用新型实施例提供了一种含汞天然气脱汞与回收汞的设备，该含汞天然气脱汞与回收汞的设备包括脱汞反应塔1和旋流式分离器2。脱汞反应塔1含有进气口13、出气口14和液体出口11。脱汞反应塔1的内部设置有过滤填料5，脱汞反应塔1能够对含汞天然气进行气液分离。旋流式分离器2与液体出口11连通，旋流式分离器2能够将脱汞反应塔1排出的待分离液体中的汞液分离。

设置脱汞反应塔1，通过过滤填料5对含汞天然气进行气液分离，被分离气体由出气口14排出至下一工序，待分离液体由脱汞反应塔1的液体出口11排出至旋流式分离器2中。由于密度原因，待分离液体在旋流式分离器2中分离成汞液以及其他液体(轻烃和水)，从而达到回收汞液的目的。

如图1和图2所示，脱汞反应塔1内设置有多个支撑板12，每个支撑板12上均设置有过滤孔。相邻两个支撑板12之间形成填料空间，该过滤填料5设置在该填料空间内。

具体地，上述多个支撑板12沿竖直方向平行间隔设置，脱汞反应塔1内含有多个该填料空间。该过滤填料5为瓷球，位于下方的该填料空间中的过滤填料5的直径大于位于上方的该填料空间中的过滤填料5的直径，位于同一填料空间中的所有过滤填料5的直径约为1.5米～2米(可根据实际生产需要适当调整)直径均相同。

本实用新型实施例中的脱汞反应塔1内含有沿纵向排列的四个支撑板12，沿由下向上的方向，支撑板12的过滤孔的直径逐渐减小。上述四个支撑板12沿竖直方向将脱汞反应塔1内部空间分割为三个填料空间，沿由下向上的方向，该填料空间的容积逐渐增大。

如图2所示，支撑板12上的过滤孔为圆孔，沿支撑板12的圆心周向排布。当然本实用新型实施例并不限于上述结构，例如可以将支撑板12设置成图4所示结构，即过滤孔成方形排布。凡是能够允许气体通过并保证液体能够滴落的支撑板12的结构，均应在本申请的保护范围之内。

如图1所示，在工作时，气田上游设施来气经脱汞反应塔1侧面进气口13进入脱汞反应塔1，在通过第一层(最下层)过滤填料5后，气体流场得以初步调整，气体流场分布均匀，以较大液滴状态存在于进气口中的单质汞在过滤填料5中附着、聚结、沉降。再经第二层、第三层过滤填料5过滤。随着第二层与第三层过滤填料5的瓷球半径变小，气体所接触填料层的面积增加，从而获得更高的脱汞效率。

而且每层过滤填料5由大、中、小三种瓷球分别构成。保证了过滤填料5与含汞天然气的物质反应的同时，降低了实施成本。当然，具体实施时，也可以采用本领域技术人员公知的其他过滤填料颗粒。

本实用新型实施例中最上方支撑板12与脱汞反应塔1的顶部之间形成气体汇集空间，上述出气口14设置在脱汞反应塔1的顶部并与该气体汇集空间连通。本实用新型实施例中的脱汞反应塔1的顶部采用圆弧状结构。

进一步地，脱汞反应塔1的顶部设置有低压真空压缩机3，低压真空压缩机3与位于脱汞反应塔1的顶部的出气口14连通。

在出气口14处设置有低压真空压缩机3。低压真空压缩机3可在脱汞反应塔1壳体上部的气体汇集空间造成一定负压，在脱汞反应塔1内制造压力梯度，促使分离出的天然气向上部渗流，防止气体在脱汞反应塔1内造成绕流，影响分离效率，并能够防止进气口13回流。

本实用新实施例中的进气口13设置在脱汞反应塔1的侧壁的下部，位于最下方填料空间处并与该最下方的填料空间连通。液体出口11设置在脱汞反应塔1的底部，该液体出口11位于最下方支撑板12的下方，用于排出待分离液体。

如图1所示，本实用新型实施例中的脱汞反应塔1的底部为锥状结构16。锥状结构16的锥顶沿竖直方向朝下，液体出口11设置在该锥顶处，进气口13设置在该锥状结构16的锥底上方。

设置锥状结构16，并使锥顶沿竖直方向朝下，目的是用于收集过滤填料5过滤的待分离液体，上述待分离液体在过滤填料5上汇集成液滴，并在重力的作用下低落至脱汞反应塔1的底部，上述液滴在锥状结构处汇集，并由锥顶处的液体出口11排出至旋流式分离器2中。

需要说明的是，本实用新型实施例中的脱汞反应塔1的侧壁的下部设置有卸料法兰15，该卸料法兰15位于最下方的填料空间处，并且该卸料法兰15能够用于卸除该过滤填料5。

在脱汞反应塔1侧面设置有压力表4对脱汞反应塔1内压力进行实时监测。上述旋流式分离器2(即旋流分离器)为液-液旋流式分离器。该旋流式分离器2的结构如图3所示，该旋流式分离器的工作原理为：

旋流式分离器2为现有产品，旋流式分离器2的示意图如图3所示，使汞液混合物从旋流式分离器2的切线方向以高速进入旋流式分离器2，利用汞与轻烃、水不互溶，且密度相差甚大的特点，在离心力和摩擦挤压作用下，小汞珠互相碰撞结合成汞粒而沿器壁下落，经旋流分离器的一端22(下端)排出。轻烃及水等其他杂质随溢流从旋流分离器的另一端21(上端)排出，达到分离回收的目的。

应用本实用新型实施例中的含汞天然气脱汞与回收汞的设备工作时，含汞天然气由进气口13进入到脱汞反应塔1内，由下至上经过三层过滤填料5的过滤作用后，含汞天然气中的待分离液体在过滤填料5处汇集成液滴，并在重力的作用下低落。脱汞的天然气在低压真空压缩机3的作用下朝向脱汞反应塔1的顶部流动，并经过低压真空压缩机3排出脱汞反应塔1。

上述汇集成液滴的待分离液体在重力的作用下低落至脱汞反应塔1的底部，在锥状结构16的作用下汇集，并由位于锥顶处的液体出口11排出至旋流式分离器2中。

待分离液体在旋流式分离器2中运动，由于密度差的原因，汞液由旋流式分离器的一端22排出并被收集，其他液体由旋流式分离器的另一端21排出。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

设置脱汞反应塔，通过过滤填料对含汞天然气进行气液分离，被分离气体由出气口排出至下一工序，待分离液体由脱汞反应塔的液体出口排出至旋流式分离器中。由于密度原因，待分离液体在旋流式分离器中分离成汞液以及其他液体(轻烃和水)，从而达到回收汞液的目的。

本实用新型具备脱汞效率高、实施成本便宜并能够回收废汞等优点。

另外，由于设置了三层支撑板，故检修时不需搭建临时检修平台，运行维护人员可站在脱汞反应塔支撑板进行维护，故还具备检修维护方便的优点。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种含汞天然气脱汞与回收汞的设备，其特征在于，该含汞天然气脱汞与回收汞的设备包括：

脱汞反应塔(1)，含有进气口(13)、出气口(14)和液体出口(11)，脱汞反应塔(1)的内部设置有过滤填料(5)，脱汞反应塔(1)能够对含汞天然气进行气液分离；

旋流式分离器(2)，与液体出口(11)连通，旋流式分离器(2)能够将脱汞反应塔(1)排出的待分离液体中的汞液分离。

2.根据权利要求1所述的含汞天然气脱汞与回收汞的设备，其特征在于，脱汞反应塔(1)内设置有多个支撑板(12)，每个支撑板(12)上均设置有过滤孔，相邻两个支撑板(12)之间形成填料空间，该过滤填料(5)设置在该填料空间内。

3.根据权利要求2所述的含汞天然气脱汞与回收汞的设备，其特征在于，多个支撑板(12)沿竖直方向平行间隔设置，脱汞反应塔(1)内含有多个该填料空间，位于下方的该填料空间中的过滤填料(5)的直径大于位于上方的该填料空间中的过滤填料(5)的直径。

4.根据权利要求2所述的含汞天然气脱汞与回收汞的设备，其特征在于，脱汞反应塔(1)内含有沿纵向排列的四个支撑板(12)，沿由下向上的方向，支撑板(12)的过滤孔的直径逐渐减小。

5.根据权利要求2所述的含汞天然气脱汞与回收汞的设备，其特征在于，脱汞反应塔(1)内含有沿纵向排列的三个该填料空间，沿由下向上的方向，该填料空间的容积逐渐增大，设置在同一个该填料空间中的所有过滤填料(5)的直径均相同。

6.根据权利要求1所述的含汞天然气脱汞与回收汞的设备，其特征在于，进气口(13)设置在脱汞反应塔(1)的侧壁的下部，出气口(14)设置在脱汞反应塔(1)的顶部，液体出口(11)设置在脱汞反应塔(1)的底部。

7.根据权利要求6所述的含汞天然气脱汞与回收汞的设备，其特征在于，脱汞反应塔(1)的顶部设置有低压真空压缩机(3)，低压真空压缩机(3)与位于脱汞反应塔(1)的顶部的出气口(14)连通。

8.根据权利要求6所述的含汞天然气脱汞与回收汞的设备，其特征在于，脱汞反应塔(1)的底部为锥状结构(16)，锥状结构(16)的锥顶沿竖直方向朝下，液体出口(11)设置在该锥顶处，进气口(13)设置在该锥状结构(16)的锥底上方。

9.根据权利要求1所述的含汞天然气脱汞与回收汞的设备，其特征在于，脱汞反应塔(1)的侧壁的下部设置有卸料法兰(15)，该卸料法兰(15)能够用于卸除该过滤填料(5)。

10.根据权利要求1所述的含汞天然气脱汞与回收汞的设备，其特征在于，脱汞反应塔(1)上连接有压力表(4)，该过滤填料(5)为瓷球。