[发明专利]一种天然气脱水用醇类溶剂中汞的脱除装置、方法及应用

说明书

本发明公开了一种天然气脱水用醇类溶剂中汞的脱除装置、方法及应用，通过在传统的天然气脱水装置及甘醇再生装置之间增设一个低温脱汞装置，吸收了天然气中水分的甘醇富液经管线进入脱汞装置进行汞的脱除，然后经管线进入甘醇再生系统进行甘醇的再生循环利用。本发明利用固定床床层中专用吸附剂的吸附性能及对水和有机物等杂质组分的化学稳定性，来保证固定床床层吸附剂中单质硫、含硫官能团和金属硫化物等成分对汞的反应活性和脱除效果，实现对甘醇富液中汞的脱除，工艺方法及设备简单、投资少、运行成本低、占地面积小，同时可以脱除甘醇中的烃类和有机酸杂质，提高甘醇溶剂的纯度，优势十分明显。

技术领域

本发明涉及汞的脱除领域，特别涉及从醇类与汞的混合溶剂中脱除汞的技术，更为具体的说是涉及一种天然气脱水用醇类溶剂中汞的脱除装置及方法。

背景技术

矿藏采出的天然气在液化处理及输送到终端用户之前，必须将天然气中的酸性气体和杂质如硫化氢、二氧化碳、水等进一步去除，以免它们在低温下冻结而堵塞、腐蚀管道，并提高产品的纯度。在天然气集输过程中，随着温度和压力的降低，天然气中的饱和水和饱和轻烃组分会冷凝析出，在一定条件下还容易形成固体水合物，造成设备及管道堵塞，此外，水的存在也会加快设备和管道的腐蚀，且会带来不必要的动力消耗。因此，在天然气生产过程中脱水脱烃环节就显得非常重要。天然气脱水技术在我国已经比较成熟，脱水的方法主要有以下三种：低温分离法、固体吸附法和溶液吸收法。其中，溶液吸收法是目前天然气工业中使用较为普遍的脱水方法，被广泛采用的溶剂是三甘醇（TEG）。甘醇类化合物具有良好的吸水性，此类包括乙二醇、二甘醇、三甘醇及四甘醇等。最早用于天然气脱水的甘醇是DEG，但它逐渐被TEG所取代，因为用TEG脱水有更大的露点降，而且投资及操作费用较低。吸收了在天然气水合物防治方面，使用较多的是甲醇和乙二醇（MEG）等热力学抑制剂。

汞是天然气中普遍存在的痕量非烃类组分，其含量变化范围很大，高者可达200μg/m³。天然气中汞主要以单质汞的形式存在，少量以有机汞、无机汞盐及悬浮的汞化物形式存在。汞具有高挥发性、高毒性和腐蚀性，可使下游天然气化工贵金属催化剂(铂、钯、银等)中毒。汞及其化合物在天然气处理设备中富集后对环境和工艺设备都有严重危害性，如长期沉积在管道或设备中，会引发汞腐蚀，导致材质焊缝破裂。通过现场取样分析发现，汞在天然气脱水脱酸处理过程中浓度不断减小，主要原因是工作流体对汞的溶解吸收作用。

据相关模拟研究，含汞天然气经过低温分离后，原料气中近92%的汞进入了乙二醇富液中，目前乙二醇质量指标中尚没有汞含量限值，但是乙二醇再生过程产生的污水的总汞浓度必须执行国家标准GB 8978-1996《污水综合排放标准》，不得高于0.05mg/L。

表1给出了20℃下汞在水和醇类溶剂中的溶解度。

表1 20℃下汞在甘醇和水中的溶解度