[发明专利]从流体中除去重金属的工艺、方法和系统

说明书

相关申请的交叉参考

根据35 USC 119，本申请要求申请日为2012年9月7日的美国临时专利申请Nos.61/697867和61/697855的权益。

技术领域

本发明一般地涉及从烃流体例如天然气中除去重金属例如汞的工艺、方法和系统。

发明背景

勘探并生产较深、品质较低的油气储藏已经挑战了具有显著较高硫含量的原料的精炼器(refiners)和气体处理器，从而增加腐蚀风险和其他不希望的杂质。胺气体处理用的胺单元(也称为“气体脱硫”或“酸性气体除去”)是指一组工艺或单元，它使用各种烷醇胺的水溶液(常常简单地称为胺类)以供从气体中除去H₂S和CO₂。或者为满足所要求的产品技术规格例如含有小于4ppm H₂S的天然气或者满足环境允许的要求和/或为了最小化工艺设备的腐蚀问题不得不进行这种去除。

常常在精炼器中以及在石化装置、天然气处理装置和其他工业中使用胺处理单元以供从气体中除去H₂S和CO₂。当挥发性汞存在于到达胺单元的气体内时，它出现在来自该单元的产物，例如脱硫的气体(在除去H₂S和CO₂之后)以及含有H₂S和CO₂的富含胺的产物内。要从脱硫气体中除去汞、CO₂和H₂S。在这些产物内的汞可影响胺单元下游的操作。

有时使用二元醇脱水器干燥天然气例如来自胺单元的脱硫气体内以达到技术规格。二元醇吸收湿气，从而形成干燥气体。通过在低压下和在高温下蒸发水，循环湿的二元醇。甲烷和其他烃稍微可溶于三甘醇内，尤其在高压和环境温度下。当压力下降和温度升高时，这些烃从二元醇中蒸发。若汞存在于天然气内，则一部分可或者出现在干燥气体内或者从二元醇脱水器内排放到大气中。

在现有技术中使用了吸收器，使用现有技术已知的碳、沸石或承载的金属的吸收剂床，从脱硫气体中除去重金属，例如汞达到技术规格，例如0.1μg/m³。该吸收剂相当昂贵且要求作为危险废物处置，或者运输到再-处理设施处。

仍然需要改进的方法和系统，从流体例如天然气、排出气体或烟道气中除去挥发性汞，从而允许优化装置操作，最小化设备腐蚀，汞的释放和任何与汞有关的HES风险。

发明概述

在一个方面中，本发明涉及除去天然气进料中痕量汞的方法。所述方法包括：提供气体进料到脱水器中，所述气体进料含有酸性气体、第一浓度的挥发性汞和水；在所述脱水器内，所述气体进料与含有络合剂的二元醇溶液接触；生成具有降低浓度的水和汞的脱水气体物流；其中从所述气体进料中同时除去汞和水以获得含有在所述气体进料内至少50％挥发性汞作为不挥发汞的富含二元醇的物流。在一个实施方案中，该方法进一步包括：在溶剂再生工艺中，使用至少汽提器和再沸器，加热含有汞和酸性气体的所述富含胺的溶液，生成含不挥发汞的贫胺的物流，以供在吸收器中循环，除去酸性气体。

在第二方面中，提供除去天然气进料中痕量汞的方法。该方法包括：提供含酸性气体、第一浓度的挥发性汞和水的气体进料；在脱水器中所述气体进料与二元醇溶液接触，所述二元醇溶液含有络合剂以从所述气体进料中同时除去所述挥发性汞和水，获得含有在所述气体进料内至少50％挥发性汞作为不挥发汞的富含二元醇的物流；生成水和汞的浓度降低的脱水气体物流；通过过滤、离心、沉淀、汽提、蒸馏、吸附、离子交换、电渗析、烃蒸气和分离步骤及其组合中的至少一种，从所述富含二元醇的物流中除去所述不挥发汞；生成具有小于50％的所述富含二元醇的物流中不挥发汞的降低浓度的汞的循环二元醇物流。

在第三方面中，提供从气体进料中除去汞的方法、该方法包括下述步骤：在吸收器中所述气体进料与吸收溶液接触，所述吸收溶液包括贫胺和第一络合剂，其中所述吸收溶液从所述气体进料中同时除去汞和 酸性气体，生成含有汞和酸性气体的富含胺的溶液，以及含有水蒸气和降低浓度的酸性气体和第二浓度的汞的处理过的气体物流，和其中第二汞浓度小于第一汞浓度的50％；在脱水器中，所述处理过的气体物流与二元醇溶液接触，其中所述二元醇溶液含有第二络合剂以供所述二元醇溶液从所述处理过的气体物流中同时除去汞和水蒸气，生成含有不挥发汞的富含二元醇的物流，和具有降低浓度的水和第三浓度的汞的脱水气体物流，其中第三汞浓度小于第二汞浓度的50％。