[发明专利]天然气连续脱汞高效吸附装置及其使用方法

说明书

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+M_xS_y→M_xS_y-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%至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。