一种天然气可再生脱汞工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种天然气可再生脱汞工艺方法，属于天然气净化领域。本发明专利技术采用AgA可再生型脱汞分子筛（负载Ag的A型分子筛），先经预处理分离脱除游离水、液烃以及机械杂质，然后通过吸附、反向加热再生和正向冷却再生等的吸附‑再生循环步骤，即可实现天然气连续脱汞过程，获得的净化天然气汞含量≤10ng/Nm

【技术实现步骤摘要】
一种天然气可再生脱汞工艺方法
本专利技术属于天然气净化领域，具体涉及一种天然气可再生脱汞工艺方法，在将天然气中汞脱除的同时回收获得液态汞产品。
技术介绍
天然气作为一种高效、清洁的绿色能源，对我国能源结构优化及实现碳减排目标具有重要意义。根据地质条件的不同，国内外大部分开采出的天然气均或多或少的含有重金属汞，含量一般为1000~200000ng/m3，国内也有部分地区的天然气汞含量超过1000000ng/m3。在天然气的后续处理工序中，汞会对低温换热设备、仪表和管道等造成严重腐蚀，一旦腐蚀泄露极易造成严重的生产事故，另外装置中沉积的汞会对操作工人及检修工人造成人身安全威胁问题，而且天然气作为燃料燃烧后的汞进入大气也将会造成严重的汞环境污染。鉴于此，为保证天然气后续加工、输送与利用的安全，必须将天然气中的重金属汞加以有效脱除。针对天然气中汞的脱除，工程上主要是采用吸附法脱汞。根据吸附原理的不同，分为不可再生脱汞和可再生脱汞技术，前者以载硫活性炭或载金属硫化物氧化铝为吸附剂，后者以载银分子筛为吸附剂。相应的化学反应机理如下。根据脱汞工艺位置的不同，可分为湿气脱汞和干气脱汞。湿气脱汞是在原料天然气含有饱和水和饱和烃条件下进行脱汞。与不可再生脱汞相比，可再生脱汞能够在将天然气中汞脱除的同时回收获得液态汞产品，且可再生脱汞剂达到使用寿命后几乎不含汞，不需要额外处理，而不可再生脱汞剂吸附汞达到使用寿命后需要作为含汞危废进一步处理，对装卸、储存、运输和处理过程均较复杂。美国专利US5354357公开了一种可再生脱汞工艺，针对汞含量≥2.0μg/Nm3的原料气，采用NaA脱水分子筛和AgX载银分子筛组成的复合床层，常温吸附，再生气反向加热再生实现可再生脱汞，解吸再生出的含汞再生气先经冷却器冷却后经气液分离出部分水、液烃和液汞等，最后再生气经压缩机加压后通过不可再生型脱汞剂进一步脱除汞后返回原料气入口。该工艺存在两个明显的缺点，一是因吸附床层有压力降，造成再生气压力比原料气压力低，再生气需要经压缩机加压后才能返回原料气入口，无疑增加了运行能耗；二是再生气中未冷凝的气态汞仍然需要通过不可再生型脱汞剂进一步处理，相当于对大部分汞进行了二次吸附，这样不仅增加投资，而且仍然面临需要定期更换不可再生型脱汞剂及其带来的废脱汞剂作为危废物处理的问题。
技术实现思路
针对上述现有工艺技术存在的各种缺点，本专利技术旨在提供一种工艺简单、投资小、运行能耗低且实现再生气无损、无动力返回的天然气可再生脱汞工艺方法。为实现上述目的，本专利技术提供一种天然气可再生脱汞工艺方法，所述工艺方法包括以下工艺步骤：（1）预处理：来自界外的含汞天然气经原料气气液分离器分离出游离水和液烃以及可能存在的少量机械杂质等；（2）吸附：经预处理的含汞天然气分为两路，通过两个调节阀控制两路的压力，第一路气作为原料气，第二路气作为再生气，其中第一路气通过四通阀从塔顶进入处于吸附状态的吸附塔进行吸附脱水、脱汞，在脱水吸附剂和脱汞吸附剂的选择性吸附脱除作用下（即含汞天然气中的水和汞依次被脱水吸附剂和脱汞吸附剂吸附，脱水吸附剂装在吸附塔的上层，先把水吸附脱除了，然后下层的脱汞吸附剂再把汞吸附脱除，详见图1中的吸附塔，有两层），即可从塔底获得净化天然气，然后依次通过四通阀和产品气调节阀后送出界区；（3）停止吸附：随着吸附的进行，净化天然气中的汞含量逐渐升高直至达到技术指标值（技术指标值一般有两种要求，一种是达到天然气管输指标要求汞含量≤28000ng/Nm3，另一种是达到液化天然气对汞含量的指标要求≤10ng/Nm3，本处所说的技术指标值为≤10ng/Nm3），吸附前沿达到吸附塔出口端，立即停止吸附，切换四通阀，转入再生工艺过程；（4）反向加热再生：上述第二路气通过四通阀进入预处理吸附塔，先对该预处理吸附塔进行正向冷却再生，冷却结束后，然后在脱水和脱汞吸附剂的选择性吸附脱除作用下，将第二路气进行脱水、脱汞处理，从塔底获得净化的第二路气作为吸附塔的再生气，该再生气进入加热器加热后通过四通阀从塔底进入处于再生状态的吸附塔进行反向加热再生，随着温度的升高，吸附剂上吸附的水、汞解吸出来，从塔顶获得解吸再生气并依次通过两个四通阀后进入冷却器降温，然后通过再生气气液分离器分离出液态水和汞，未冷凝的解吸再生气再返回与第一路气混合后进入处于吸附状态的吸附塔；（5）正向冷却再生：前述反向加热再生过程完成后，切换四通阀，使第二路气依次通过两个四通阀进入处于冷却状态的吸附塔，进行正向冷吹再生，从塔底部出来的再生气通过四通阀进入加热器加热，再从底部进入预处理吸附塔对该塔进行反向加热再生，预处理吸附塔塔顶出来的再生气再通过四通阀后进入冷却器降温，然后通过再生气气液分离器分离出液态水和汞，未冷凝的再生气再返回与第一路气混合后进入处于吸附状态的吸附塔。通过以上工艺步骤，完成吸附—再生循环，从而实现天然气连续脱水、脱汞过程，可满足净化天然气对汞含量（≤10ng/Nm3）的要求。进一步的，所述吸附塔包括至少2个吸附塔和1个预处理吸附塔，2个吸附塔交替使用，实现连续进料分离脱汞。进一步的，所述吸附塔的上层装填脱水吸附剂，下层装填可再生型脱汞吸附剂，脱水吸附剂和脱汞吸附剂的质量比例为1:0.1~1:0.5。进一步的，所述第一路气和第二路气的流量比为3:1~15:1。进一步的，所述第二路气的压力较第一路气的压力高10~150kPa。进一步的，所述脱水吸附剂为NaA分子筛或活性氧化铝。进一步的，所述脱汞吸附剂为AgA分子筛（负载Ag的A型分子筛），银含量为0.1~10wt%。进一步的，所述四通阀至少包括3个，分别用于原料含汞天然气、再生气、净化天然气的切换。进一步的，所述加热器加热出口气温度为230~320℃，保证脱水吸附剂和脱汞吸附剂能够再生充分。进一步的，所述冷却器冷却出口气温度为-20~50℃。本专利技术具有以下优点：（1）采用可再生脱汞吸附剂，与不可再生脱汞吸附剂相比，避免了含汞危废的后续处理；（2）采用可再生脱汞工艺，有效解决了再生气压力不足的问题，无须配置动力设备压缩机，投资和运行费用更低；（3）再生气中的汞无须采用不可再生型脱汞吸附剂处理，直接与原料含汞天然气混合，最终获得液态汞产品；（4）净化天然气的汞含量≤10ng/Nm3，达到深度脱汞技术要求。附图说明图1为本专利技术天然气可再生脱汞工艺流程图。图中，1为原料气气液分离器，2为第一路气调节阀，3为吸附塔，4为吸附塔，5为预处理吸附塔，6为加热器，7为冷却器，8为再生气气液分离器，9为第二路气调节阀，10为四通阀，11为四通阀，12为四通阀，13为产品气调节阀。具体实施方式下面通过附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。如附图1所示，本专利技术提供的一种天然气可再生脱汞工艺方法，具体包括以下工艺步骤：（1）预处理：来自界外的含汞天然气经原料气气液分离器1分离出游离水和液烃以及可能存在的少量机械杂质等。（2）吸附（A）：经预处理的含汞天然气分为两路，通过第一路气调节阀2和第二路气调节阀9分别控制第一和第二路气的压力，第一路气作为原料气，第二路气作为再生气，其中第一路气通过四通阀10从塔顶进入处于吸附状态的吸附塔3进行吸附脱水、脱汞，在脱水吸附剂和脱汞吸附剂的选择性吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气可再生脱汞工艺方法，其特征在于，所述工艺方法包括以下步骤：（1）预处理：来自界外的含汞天然气经原料气气液分离器分离出游离水、液烃以及少量机械杂质；（2）吸附：经预处理的含汞天然气分为两路，通过两个调节阀控制两路的压力，第一路气作为原料气，第二路气作为再生气，其中第一路气通过四通阀从塔顶进入处于吸附状态的吸附塔进行吸附脱水、脱汞，在脱水吸附剂和脱汞吸附剂的选择性吸附脱除作用下，即可从塔底获得净化天然气，然后依次通过四通阀和产品气调节阀后送出界区；（3）停止吸附：随着吸附的进行，净化天然气中的汞含量逐渐升高直至达到技术指标值，吸附前沿达到吸附塔出口端，立即停止吸附，切换四通阀，转入再生工艺过程；（4）反向加热再生：上述第二路气通过四通阀进入预处理吸附塔，先对该预处理吸附塔进行正向冷却再生，冷却结束后，然后在脱水和脱汞吸附剂的选择性吸附脱除作用下，将第二路气进行脱水、脱汞处理，从塔底获得净化的第二路气作为吸附塔的再生气，该再生气进入加热器加热后通过四通阀从塔底进入处于再生状态的吸附塔进行反向加热再生，随着温度的升高，吸附剂上吸附的水、汞解吸出来，从塔顶获得解吸再生气并依次通过两个四通阀后进入冷却器降温，然后通过再生气气液分离器分离出液态水和汞，未冷凝的解吸再生气再返回与第一路气混合后进入处于吸附状态的吸附塔；（5）正向冷却再生：前述反向加热再生过程完成后，切换四通阀，使第二路气依次通过两个四通阀进入处于冷却状态的吸附塔，进行正向冷吹再生，从塔底部出来的再生气通过四通阀进入加热器加热，再从底部进入预处理吸附塔对该塔进行反向加热再生，预处理吸附塔塔顶出来的再生气再通过四通阀后进入冷却器降温，然后通过再生气气液分离器分离出液态水和汞，未冷凝的再生气再返回与第一路气混合后进入处于吸附状态的吸附塔。...

【技术特征摘要】
1.一种天然气可再生脱汞工艺方法，其特征在于，所述工艺方法包括以下步骤：（1）预处理：来自界外的含汞天然气经原料气气液分离器分离出游离水、液烃以及少量机械杂质；（2）吸附：经预处理的含汞天然气分为两路，通过两个调节阀控制两路的压力，第一路气作为原料气，第二路气作为再生气，其中第一路气通过四通阀从塔顶进入处于吸附状态的吸附塔进行吸附脱水、脱汞，在脱水吸附剂和脱汞吸附剂的选择性吸附脱除作用下，即可从塔底获得净化天然气，然后依次通过四通阀和产品气调节阀后送出界区；（3）停止吸附：随着吸附的进行，净化天然气中的汞含量逐渐升高直至达到技术指标值，吸附前沿达到吸附塔出口端，立即停止吸附，切换四通阀，转入再生工艺过程；（4）反向加热再生：上述第二路气通过四通阀进入预处理吸附塔，先对该预处理吸附塔进行正向冷却再生，冷却结束后，然后在脱水和脱汞吸附剂的选择性吸附脱除作用下，将第二路气进行脱水、脱汞处理，从塔底获得净化的第二路气作为吸附塔的再生气，该再生气进入加热器加热后通过四通阀从塔底进入处于再生状态的吸附塔进行反向加热再生，随着温度的升高，吸附剂上吸附的水、汞解吸出来，从塔顶获得解吸再生气并依次通过两个四通阀后进入冷却器降温，然后通过再生气气液分离器分离出液态水和汞，未冷凝的解吸再生气再返回与第一路气混合后进入处于吸附状态的吸附塔；（5）正向冷却再生：前述反向加热再生过程完成后，切换四通阀，使第二路气依次通过两个四通阀进入处于冷却状态的吸附塔，进行正向冷吹再生，从塔底部出来的再生气通过四通阀进入...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈理，朱代希，余兰金，郑勇，汤晓勇，苗兴康，胡益武，程林，王用良，廖传文，张树山，徐斌，
申请(专利权)人：四川省达科特能源科技股份有限公司，中国石油工程建设有限公司西南分公司，
类型：发明
国别省市：四川,51