天然氣連續(xù)脫汞高效吸附裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天然氣脫汞裝置及其工藝技術(shù)領(lǐng)域，是一種天然氣連續(xù)脫汞高效吸附裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)天然氣工業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)家對(duì)天然氣工業(yè)的質(zhì)量、安全、健康、環(huán)境要求也越來(lái)越高，汞污染作為全球環(huán)境問(wèn)題，引起世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，天然氣集輸、處理加工系統(tǒng)涵蓋面廣，涉及到天然氣脫水脫烴、凝析油分餾穩(wěn)定、乙二醇提濃再生和生產(chǎn)污水排放等，汞在集輸處理加工過(guò)程中會(huì)滲入到各個(gè)系統(tǒng)中，汞的高毒、高腐蝕特性，對(duì)氣田運(yùn)行管理操作人員健康、設(shè)備腐蝕帶來(lái)較大影響。
[0003]化學(xué)吸附法在經(jīng)濟(jì)性、脫汞效果和環(huán)保等方面都優(yōu)于其它方法，在國(guó)內(nèi)外天然氣脫汞裝置中得到廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外常用的脫汞吸附劑有載硫活性炭、負(fù)載型金屬硫化物和金屬氧化物。
[0004].載硫活性碳
活性炭是經(jīng)過(guò)活化處理的無(wú)定型碳，一般為粉狀、粒狀，有強(qiáng)吸附能力，有大量的細(xì)孔，比表面積很大，活性炭吸附劑僅僅是作為一種載體，使反應(yīng)物通過(guò)浸漬、沉淀等工藝均勻的分布其中，增加反應(yīng)物質(zhì)的比表面積，改善反應(yīng)物質(zhì)活性，單質(zhì)硫與汞反應(yīng)形成HgS，達(dá)到脫汞的目的，反應(yīng)式如下:
2Hg+2S ^ 2HgS
2.負(fù)載型金屬硫化物氧化鋁
負(fù)載型金屬硫化物是無(wú)機(jī)骨架與金屬硫化物的結(jié)合體，無(wú)機(jī)骨架通常采用銅或鋅等，金屬硫化物與汞發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成HgS，而達(dá)到脫汞的目的，反應(yīng)式為:
Hg+MxSy—MxSyl +HgS
當(dāng)進(jìn)料氣中同時(shí)有H2S時(shí)，脫汞吸附劑可以選擇負(fù)載型金屬氧化物，金屬氧化物吸收H2S后，就活化成了脫汞用的金屬硫化物，金屬氧化物脫硫反應(yīng)式為:
M0+H2S— MS+H 20
化學(xué)吸附法脫汞即采用固體吸附劑脫除天然氣中的汞，通常將脫汞劑裝填在脫汞塔(罐)里，天然氣連續(xù)通過(guò)脫汞塔時(shí)與脫汞劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而將天然氣中的汞進(jìn)行脫除，當(dāng)脫汞劑達(dá)到飽和吸附時(shí)，則需要進(jìn)行更換。
[0005]目前國(guó)內(nèi)外化學(xué)吸附法天然氣脫汞裝置普遍采用單塔吸附工藝，由于化學(xué)反應(yīng)需要一定的時(shí)間，對(duì)于裝置規(guī)模較大、操作壓力較高時(shí)，通過(guò)增大塔徑來(lái)降低空速確保有效接觸時(shí)間的做法既不經(jīng)濟(jì)也不現(xiàn)實(shí)，普遍采取加大裝填量提高吸附劑床層高度來(lái)保證有效接觸時(shí)間，單塔吸附工藝，當(dāng)出口汞含量超標(biāo)時(shí)即意味著發(fā)生了汞穿透，此時(shí)約20%至30%的吸附劑仍未達(dá)到飽和吸附。采用化學(xué)吸附法進(jìn)行天然氣脫汞時(shí)影響吸附效果、使用壽命的因素很多，其中包括原料氣質(zhì)組成、開(kāi)發(fā)方式、配產(chǎn)、操作工況等，汞穿透是在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生，而吸附劑失效時(shí)間難以預(yù)判，通常采取的措施是提前更換吸附劑，由此而造成吸附劑得不到充分利用而出現(xiàn)浪費(fèi)，并且吸附劑更換難以做到與站場(chǎng)檢修同步，通常需停產(chǎn)更換，將影響氣田經(jīng)濟(jì)效益，而且隨著氣田開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，原料氣汞含量變化較大，單塔流程適應(yīng)性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種天然氣連續(xù)脫汞高效吸附裝置及其使用方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決目前國(guó)內(nèi)采用單塔吸附的工藝存在吸附劑得不到充分利用而出現(xiàn)浪費(fèi)、并且需停產(chǎn)更換吸附劑的問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種天然氣連續(xù)脫汞高效吸附裝置，包括聚結(jié)過(guò)濾分離器、A吸附塔、B吸附塔和粉塵過(guò)濾器；聚結(jié)過(guò)濾分離器的進(jìn)料口上固定安裝有原料氣管線，聚結(jié)過(guò)濾分離器上端的出口上固定安裝有出氣管線，聚結(jié)過(guò)濾分離器下端的出口上固定安裝有污水排放管線，出氣管線與A吸附塔的上端進(jìn)口之間固定安裝有A進(jìn)氣管線，出氣管線與B吸附塔上端的進(jìn)口之間固定安裝有B進(jìn)氣管線，在粉塵過(guò)濾器的進(jìn)口上固定安裝有進(jìn)料管線，A吸附塔下端的出口與進(jìn)料管線之間固定安裝有A出料管線，B吸附塔下端的出口與進(jìn)料管線之間固定安裝有B出料管線，在粉塵過(guò)濾器的出口上固定安裝有脫汞濕天然氣出料管線，A進(jìn)氣管線與B出料管線之間固定安裝有A切換管線，
A出料管線與B進(jìn)氣管線之間固定安裝有B切換管線；在A切換管線與出氣管線之間的A進(jìn)氣管線上固定安裝有第一閥門，在A切換管線上固定安裝有第二閥門，在A切換管線與進(jìn)料管線之間的B出料管線上固定安裝有第三閥門，在B切換管線與出氣管線之間的B進(jìn)氣管線上固定安裝有第四閥門，在B切換管線上固定安裝有第五閥門，在B切換管線與進(jìn)料管線之間的A出料管線上固定安裝有第六閥門，在脫汞濕天然氣出料管線上固定安裝有壓力表。
[0008]下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案之一的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
上述在聚結(jié)過(guò)濾分離器上設(shè)置有差壓檢測(cè)裝置、液位檢測(cè)裝置和報(bào)警裝置；或/和，在A吸附塔上分別設(shè)置有差壓檢測(cè)裝置、液位檢測(cè)裝置和報(bào)警裝置；或/和，在B吸附塔上分別設(shè)置有差壓檢測(cè)裝置、液位檢測(cè)裝置和報(bào)警裝置。
[0009]上述聚結(jié)過(guò)濾分離器、A吸附塔、B吸附塔和粉塵過(guò)濾器均設(shè)置在撬裝底座上。
[0010]上述在A進(jìn)氣管線和B進(jìn)氣管線之前的出氣管線上固定安裝有換熱器，換熱器的內(nèi)部設(shè)置有熱介質(zhì)盤管，在換熱器的熱介質(zhì)盤管進(jìn)口上固定安裝有熱介質(zhì)進(jìn)料管，在換熱器的熱介質(zhì)盤管出口上固定安裝有熱介質(zhì)出料管。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種天然氣連續(xù)脫汞高效吸附裝置的使用方法按下述步驟進(jìn)行:第一步，打開(kāi)第一閥門、第三閥門和第五閥門，關(guān)閉第二閥門、第四閥門和第六閥門，原料天然氣先經(jīng)過(guò)原料氣管線進(jìn)入聚結(jié)過(guò)濾分離器進(jìn)行過(guò)濾分離，分離后分別得到含汞污水和游離水的體積濃度低于20ppm、天然氣中液態(tài)烴的體積濃度低于5ppm天然氣，含汞污水經(jīng)過(guò)污水排放管線排出；第二步，分離后的天然氣經(jīng)過(guò)出氣管線、A進(jìn)氣管線先進(jìn)入到A吸附塔中進(jìn)行吸附，由A吸附塔中出來(lái)的氣體再經(jīng)過(guò)B切換管線進(jìn)入到B吸附塔中進(jìn)行吸附，吸附過(guò)程中，保證A吸附塔和B吸附塔的差壓儀的壓降為15千帕至25千帕，當(dāng)A吸附塔的差壓儀的壓降大于25千帕?xí)r，打開(kāi)第二閥門、第四閥門和第六閥門，關(guān)閉第一閥門、第三閥門和第五閥門，并更換A吸附塔中的吸附劑，分離后的天然氣經(jīng)過(guò)出氣管線、B進(jìn)氣管線先進(jìn)入到B吸附塔中進(jìn)行吸附，由B吸附塔中出來(lái)的氣體再經(jīng)過(guò)A切換管線進(jìn)入到A吸附塔中進(jìn)行吸附，當(dāng)B吸附塔的差壓儀的壓降大于25千帕?xí)r，打開(kāi)第一閥門、第三閥門和第五閥門，關(guān)閉第二閥門、第四閥門和第六閥門，更換B吸附塔中的吸附劑，分離后的天然氣經(jīng)過(guò)出氣管線、A進(jìn)氣管線先進(jìn)入到A吸附塔中進(jìn)行吸附，由A吸附塔中出來(lái)的氣體再經(jīng)過(guò)B切換管線進(jìn)入到B吸附塔中進(jìn)行吸附，如此往復(fù)進(jìn)行；第三步，由A吸附塔中出來(lái)的氣體經(jīng)過(guò)A出料管線或由B吸附塔中出來(lái)的氣體經(jīng)過(guò)B出料管線進(jìn)入到進(jìn)料管線，送至粉塵過(guò)濾器中脫除氣體中顆粒直徑大于5微米的粉塵后得到脫汞濕天然氣，脫汞濕天然氣經(jīng)過(guò)脫汞濕天然氣出料管線送至下一工序。
[0012]下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案之二的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn):
上述原料天然氣中汞含量為小于等于1000微克每立方米、含液量小于等于0.5立方米每小時(shí)、壓力大于等于0.5兆、溫度大于等于露點(diǎn)溫度3攝氏度至5攝氏度。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)方案之三是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一