[发明专利]一种天然气中汞的分离、提纯系统及方法

说明书

本发明公开了一种天然气中汞的分离、提纯系统，该系统包括：分离装置和提纯系统，其中分离装置用于分离、富集天然气中的汞，形成一级含汞混合物；提纯系统包括：汞还原剂盛载装置、汞蒸气载气装置和吸收装置；汞还原剂盛载装置与分离装置连通，用于将一级含汞混合物中的汞离子还原成汞蒸气；汞蒸气载气装置与分离装置连通，用于将汞蒸气运送至吸收装置形成二级含汞混合物。该系统操作简单，无毒害污染，可以快速准确地测量天然气中汞的含量，从而可以针对天然气中汞的含量设计相应配套油气勘探方法，节约了勘探成本，实现了规模效益发展，填补了目前油气行业快速分离、提纯天然气中汞的空白。

技术领域

本发明属于油气勘探技术与化工领域，具体涉及一种天然气中汞的分离、提纯系统及方法。

背景技术

天然气中汞蒸气含量作为一项天然气成因鉴别指标早在1974年由前苏联科学家Н.А.οзроьа研究了大量油气田后提出：石油、天然气中含汞十分普遍且具有较高的汞含量，通常高于大气中汞含量(大气中汞的背景值为1.5-2.0纳克/立方米)2个，甚至更多个数量级以上。我国研究人员在上世纪九十年代初研究了大量油型气和煤型气中汞蒸气含量后总结得出：煤型气中的汞含量一般比油型气的汞含量高，煤型气汞蒸气含量一般大于700纳克/立方米，油型气汞蒸气含量通常小于600纳克/立方米，据此把天然气中汞含量作为天然气成因综合鉴别指标体系的一项辅助鉴别指标，并在我国得到了认可和应用。随着研究的深入和扩大，油型气汞含量一般为4纳克/立方米-142000纳克/立方米，煤型气汞含量一般为200纳克/立方米-3000000纳克/立方米[12,18]，两种成因的天然气汞含量并无明显差异，很难根据天然气中汞含量来准确鉴别两者的成因，说明这一指标存在着不确定和不完善等明显的缺陷与局限性。

随着多接收电感耦合等离子质谱仪(MC-ICP-MS)对汞同位素的精准分析，汞同位素研究取得一系列令人瞩目的研究成果，如对全球煤炭、空气、森林落叶、土壤、苔藓、湖泊沉积物、鱼体等自然介质中汞同位素信息已经精确获得，有必要系统研究天然气中汞同位素组成信息。

目前常用的天然气中汞的采集方法有两类：一是氧化汞法，二是汞齐法。氧化汞法又分为液体氧化法和固体氧化法。液体氧化法是先将天然气通过装有高锰酸钾、硝酸或逆王水的吸收瓶，天然气中的汞就会吸收在上述试剂里，回收吸收液并运回实验室后用氯化亚锡还原吸收液中的二价汞离子为汞蒸气，以高纯氮气为载气用金捕汞管捕获后，用测汞仪测定；固体氧化法是让天然气通过装有碘硅胶或活性炭的管来吸收天然气中的汞，运回实验室用热解法把汞释放至金捕汞管后用测汞仪分析汞含量。汞齐法是将天然气通过装有金/铂丝、银屑或镀金石英砂等的石英管形成汞齐而被富集起来。国家标准采用的天然气汞含量测定采样法为碘化学吸附取样法和金－铂合金汞齐化取样法。而汞稳定同位素的分析进样只能是液体，且液体进样的汞浓度需要高于1.0纳克/立方米才能用MC-ICP-MS精准检测出汞的稳定同位素组成。目前的液体氧化法对低汞含量的天然气由于富集时间较短，吸收液中汞浓度难于分析汞稳定同位素，固体氧化法和汞齐法不适合汞的稳定同位素的分析。本发明针对不同类型的天然气汞和汞稳定同位素组成分析的野外三级串联的酸性高锰酸钾吸收富集汞的分离吸收富集装置能完全吸收天然气中的汞，二次汞提纯富集吸收装置消除了天然气中其他基质对汞稳定同位素分析的干扰和影响，分析结果十分理想，为快速高效预测天然气品质、确定天然气成因提供了新方法技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然气中汞的分离、提纯系统及方法，该系统及方法填补了目前油气行业快速分离、提纯天然气中汞的空白，通过快速确定天然气品质和天然气的成因，形成相应配套油气勘探方法，节约了勘探成本，实现了规模效益发展。

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种天然气中汞的分离、提纯系统，包括：分离装置，用于分离、富集天然气中的汞，形成一级含汞混合物；提纯系统，包括：汞还原剂盛载装置、汞蒸气载气装置和吸收装置；所述汞还原剂盛载装置与所述分离装置连通，用于将所述一级含汞混合物中的汞离子还原成汞蒸气；所述汞蒸气载气装置与所述分离装置连通，用于将所述汞蒸气运送至所述吸收装置形成二级含汞混合物。