一种天然气中汞的分离、提纯系统技术方案

本实用新型专利技术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。

A Separation and Purification System of Mercury in Natural Gas

The utility model discloses a separation and purification system for mercury in natural gas, which comprises a separation device and a purification system, in which a separation device is used to separate and enrich mercury in natural gas to form a first-order mercury-containing mixture; a purification system includes a mercury reducing agent loading device, a mercury vapor carrying device and an absorption device; a mercury reducing agent loading device is connected with a separation device and is used. The mercury ion in the primary mercury-containing mixture is reduced to mercury vapor, and the mercury vapor carrier device is connected with the separation device for transporting mercury vapor to the absorption device to form a secondary mercury-containing mixture. The system is simple to operate, non-toxic and pollution-free, and can measure the mercury content in natural gas quickly and accurately. Accordingly, corresponding oil and gas exploration methods can be designed for the mercury content in natural gas, which saves exploration costs, realizes scale benefit development and fills the gap of rapid separation and purification of mercury in natural gas in oil and gas industry.

【技术实现步骤摘要】
一种天然气中汞的分离、提纯系统
本技术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。
技术介绍
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。本技术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。
技术实现思路
本技术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，本技术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。进一步地，所述分离装置至少包括一个撞击瓶。进一步地，所述分离装置至少包括一个空置撞击瓶、一个装有汞吸收液撞击瓶和一个硅胶撞击瓶，所述空置撞击瓶、装有汞吸收液的撞击瓶和装有硅胶的撞击瓶依次串联连通。进一步地，所述的天然气中汞的分离、提纯系统，还包括：气体流量计，其用于测量通过分离装置天然气的体积。进一步地，所述分离装置与所述气体流量计通过聚四氟乙烯管、硼硅玻璃管及石英质玻璃管其中的至少一种连通。进一步地，所述汞蒸气载气装置装有氮气、氦气及氩气其中一种。进一步地，所述提纯系统还包括蠕动泵，该蠕动泵设置于所述汞还原剂盛载装置和所述汞吸收装置之间。进一步地，所述提纯系统还包括除汞装置，该除汞装置设置于所述汞蒸气载气装置和所述分离装置之间。根据本技术的另一个方面，提供一种天然气中汞的分离、提纯方法，其特征在于，包括：用汞吸收装置将天然气中的汞分离，得到一级含汞混合物；将汞还原剂盛载装置中的汞还原剂加入一级含汞混合物，得到汞蒸气；通过汞蒸气载气装置释放载气将汞蒸气运送到吸收装置中，得到二级含汞混合物。根据本技术的又一个方面，提供一种天然气中汞及汞同位素含量检测方法，包括：用汞检测仪器检测通过天然气中汞的分离、提纯系统得到的二级含汞混合物，得到天然气中汞的含量；用汞同位素检测仪器检测汞检测通过天然气中汞的分离、提纯系统得到的二级含汞混合物，得到天然气中汞同位素的含量。本技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：(1)可以快速、完全地分离出天然气中的汞及汞的同位素，进而可以准确地测量天然气中汞及汞的同位素的含量，从而可以针对天然气中汞及汞的同位素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、提纯天然气中汞及汞的同位素的空白；(2)无毒害污染，操作简单。附图说明图1是根据本技术第一实施方式的示意图；图2是根据本技术另一实施方式的分离装置示意图；图3是根据本技术又一实施方式的提纯系统示意图；图4是根据本技术又一实施方式的天然气中汞及汞的同位素的分离、提纯方法流程图。附图标记：10：提纯系统；11：天然气井口；12：空置撞击瓶；13、14、15：撞击瓶；16：硅胶撞击瓶；17：气体流量计；21：汞蒸气载气装置；22：捕汞金管；23：汞还原装置；24：蠕动泵；25：分离装置；26：吸收装置。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本技术的概念。显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。图1是根据本技术第一实施方式的示意图。本技术提供的第一实施例，如图1所示，天然气中汞的分离、提纯系统，包括：分离装置，用于分离、富集天然气中的汞及汞的同位素，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。首先，分离装置与天然气井口连接，分离装置中含有酸性高锰酸钾溶液，其中高锰酸钾的含量优选为1％-5％，硫酸的含量优选为1％-20％，具体的，根据天然气中还原性气体的含量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气中汞的分离、提纯系统，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种天然气中汞的分离、提纯系统，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的天然气中汞的分离、提纯系统，其中所述分离装置至少包括一个撞击瓶。3.根据权利要求1所述的天然气中汞的分离、提纯系统，其中所述分离装置至少包括一个空置撞击瓶、一个装有汞吸收液的撞击瓶和一个装有硅胶的撞击瓶；所述空置撞击瓶、所述装有汞吸收液的撞击瓶和所述装有硅胶的撞击瓶依次...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤顺林，李朝鹏，朱光有，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南,41