一種脫汞劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于油田開采技術領域，特別涉及一種脫汞劑及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 在油氣田開采過程中，大多數油氣井生產的天然氣中都含有單質汞和汞的化合 物，特別是部分油氣井生產的天然氣的汞含量可高達IOX l〇6ng/Nm3,這些汞不僅會腐蝕鋁 制的換熱器，還會導致天然氣化工中的貴金屬催化劑中毒，此外，汞還是油氣中最重要的毒 性物質之一，油氣燃燒后，汞會進入大氣造成環境污染，因此必須對天然氣中的汞進行脫 除。
[0003] 在現有技術中，脫除天然氣中汞的方法主要為化學吸附法，其利用填裝在脫汞塔 內的負載型活性炭（例如載硫活性炭）來吸附天然氣中的汞及其化合物，同時活性炭中負 載的活性物質與汞反應后的生成物（例如硫化汞）被吸附并且沉積在活性炭微孔的表面。 該方法雖然具有一定的脫汞效果，然而在進行脫汞時所需的設備龐大、負載型活性炭的回 收和再生困難，并且該負載型活性炭在裝填和卸載時易產生粉塵并造成二次污染。
【發明內容】
[0004] 本發明提供一種脫汞劑及其制備方法和應用，用于解決現有技術中的脫汞設備龐 大、脫汞劑回收和再生困難、易造成二次污染等技術缺陷。
[0005] 本發明提供一種脫汞劑，按照重量百分含量包括如下組分：納米金屬粉末15~ 60%，硅油15~65%，油酸1~5%，礦物油15~50%。
[0006] 本發明提供的脫汞劑組成簡單，不產生分層和沉淀，狀態穩定。該脫汞劑在對天然 氣進行脫汞時，納米金屬粉末與天然氣中的汞及其化合物反應生成固態的汞齊，其無毒無 害，并且采用常規的旋風分離法就能將生成的汞齊從天然氣中分離出來，易于回收；此外， 回收后的汞齊可通過加熱使汞升華，從而使納米金屬粉末再生，該回收和再生方式簡便并 且安全，且不易造成二次污染。本發明脫汞劑的上述各組分均為普通市售，其中所述礦物油 指的是通過物理蒸餾方法從石油中提煉出的基礎油。
[0007] 進一步地，所述礦物油在所述脫汞劑中的重量百分含量為15~25%。
[0008] 在本發明中，納米金屬粉末可以為任意能夠與汞及其化合物產生生成汞齊的金 屬、金屬混合物或合金。進一步地，所述納米金屬粉末選自鋁、鋅和鋁鋅合金中的一種或多 種。
[0009] 進一步地，所述納米金屬粉末的粒徑為3~200nm，例如可以為3~100nm。
[0010] 進一步地，所述硅油為氟化硅油。
[0011] 本發明還提供一種上述任一所述脫汞劑的制備方法，包括如下步驟：
[0012] 將所述油酸加熱至90~180°C，然后在攪拌下加入所述硅油、納米金屬粉末和礦 物油，繼續攪拌2~5小時，冷卻至室溫，制得所述脫汞劑。
[0013] 進一步地，所述攪拌的轉速為800~1400轉/分鐘。
[0014] 本發明所提供的制備方法，硅油、納米金屬粉末和礦物油的加入順序可為任意，各 加入順序對制得的脫汞劑的效果沒有明顯不利影響。本發明的制備方法通過采用適宜的加 熱溫度、攪拌速度和攪拌時間，不僅有利于形成穩定的脫汞劑體系，此外還有利于脫汞劑的 霧化，從而使用更加方便，特別適合用于對天然氣進行脫汞。
[0015] 本發明還提供一種上述任一所述的脫汞劑在對天然氣脫汞中的應用。
[0016] 本發明還提供一種對天然氣進行脫汞的方法，將上述任一所述的脫汞劑加壓并霧 化后注入天然氣中進行脫汞。在本發明中，可以采用常規方法對脫汞劑進行加壓并霧化， 具體地，可以采用計量泵將脫汞劑加壓至出口壓力高于天然氣管道內的天然氣壓力0. 1~ I. 6MPa的條件下，經過安裝在天然氣管道內的霧化噴嘴進行霧化后注入到天然氣管道內的 天然氣中。
[0017] 進一步地，以脫汞劑中納米金屬粉末與天然氣中汞的重量配比為（10~100) :1的 用量將所述脫汞劑加壓并霧化后注入天然氣中進行脫汞；也就是說，當天然氣中汞的含量 為1個質量單位時，注入含納米金屬粉末10~100個質量單位的脫汞劑。并且，脫汞時間 可以為10~30分鐘；特別是，在進行脫汞時，可以根據脫汞劑中納米金屬粉末的含量調整 脫汞劑的注入量以及脫汞處理時間，例如脫汞劑中納米金屬粉末的含量較小時，可以適當 加大脫汞劑的注入量及脫汞處理時間。
[0018] 上述脫汞劑在使用時，可以使脫汞劑中的納米金屬的摩爾數遠大于天然氣中的汞 的摩爾數，納米金屬在與天然氣中的汞反應生成固態汞齊后，剩余的納米金屬粉末可以防 止天然氣中的某些成分（如氯離子、二氧化碳等）對天然氣管道及相關設備（例如鋼制管 道、設備）造成化學與電化學腐蝕，從而有利于延長天然氣管道與設備的使用壽命。
[0019] 進一步地，在進行所述脫汞后，對脫汞后的天然氣進行旋風分離。在本發明中，可 以采用常規方法對脫汞后的天然氣進行旋風分離，從而制得潔凈的天然氣，例如可以采用 旋風分離器進行旋風分離。
[0020] 本發明的實施，至少具有以下優勢：
[0021] 1、本發明的脫汞劑成分簡單、體系穩定、使用方便，其在脫汞后所生成的產物無毒 無害，并且易于回收和再生。
[0022] 2、本發明的脫汞劑的制備方法操作簡單，易于控制，其不僅有利于形成穩定的脫 汞劑體系，此外還有利于脫汞劑的霧化使用。
[0023] 3、本發明的脫汞劑在用于天然氣脫汞時的脫汞效果好、脫汞所需設備簡單、不會 造成二次污染，此外還能夠對天然氣管道和設備形成保護，從而延長管道和設備的使用壽 命。
【具體實施方式】
[0024] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明的實施例，對本 發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實 施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造 性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0025] 實施例1
[0026] 本實施例的脫汞劑，按照重量百分含量包括如下組分：50nm的納米鋁粉末15%， 氟化硅油65%，油酸I %，礦物油19%。
[0027] 該脫汞劑可按如下方法制備：在按照上述組成配料后，首先將油酸加熱至約 120°C，然后在1000r/min的攪拌速度下分別加入氟化硅油、納米鋁粉末和礦物油，繼續在 該攪拌速度下持續攪拌5小時左右后，冷卻至室溫，制得上述脫汞劑。
[0028] 實施例2
[0029] 本實施例的脫汞劑，按照重量百分含量包括如下組分：100nm的納米鋅粉末35%， 氟化硅油40%，油酸3%，礦物油22%。
[0030] 該脫汞劑可按如下方法制備：在按照上述組成配料后，首先將油酸加熱至約 150°C，然后在1200r/min的攪拌速度下分別加入氟化硅油、納米鋅粉末和礦物油，繼續在 該攪拌速度下持續攪拌4小時左右后，冷卻至室溫，制得上述脫汞劑。
[0031] 實施例3
[0032] 本實施例的脫汞劑，按照重量百分含量包括如下組分：200nm的納米鋁鋅合金粉 末60%，氟化硅油15%，油酸5%，礦物油20%。
[0033] 該脫汞劑可按如下方法制備：在按照上述組成配料后，首先將油酸加熱至約 180°C，然后在1400r/min的攪拌速度下分別加入氟化硅油、納米鋁鋅合金粉末和礦物油， 繼續在該攪拌速度下持續攪拌2小時左右后，冷卻至室溫，制得上述脫汞劑。
[0034] 實施例4
[0035] 本實施例的脫汞劑，按照重量百分含量包括如下組分：150nm的納米鋁粉末30%， 氟化硅油50%，油酸5%，礦物油15%。
[0036] 該脫汞劑可按如下方法制備：在按照上述組成配料后，首先將油酸加熱至約 90°C，然后在800r/min的攪拌速度下分別加入氟化硅油、納米鋁