天然氣連續脫汞高效吸附裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及天然氣脫汞裝置及其工藝技術領域，是一種天然氣連續脫汞高效吸附裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國天然氣工業的快速發展，國家對天然氣工業的質量、安全、健康、環境要求也越來越高，汞污染作為全球環境問題，引起世界各國的廣泛關注，天然氣集輸、處理加工系統涵蓋面廣，涉及到天然氣脫水脫烴、凝析油分餾穩定、乙二醇提濃再生和生產污水排放等，汞在集輸處理加工過程中會滲入到各個系統中，汞的高毒、高腐蝕特性，對氣田運行管理操作人員健康、設備腐蝕帶來較大影響。
[0003]化學吸附法在經濟性、脫汞效果和環保等方面都優于其它方法，在國內外天然氣脫汞裝置中得到廣泛應用，國內外常用的脫汞吸附劑有載硫活性炭、負載型金屬硫化物和金屬氧化物。
[0004].載硫活性碳
活性炭是經過活化處理的無定型碳，一般為粉狀、粒狀，有強吸附能力，有大量的細孔，比表面積很大，活性炭吸附劑僅僅是作為一種載體，使反應物通過浸漬、沉淀等工藝均勻的分布其中，增加反應物質的比表面積，改善反應物質活性，單質硫與汞反應形成HgS，達到脫汞的目的，反應式如下:
2Hg+2S ^ 2HgS
2.負載型金屬硫化物氧化鋁
負載型金屬硫化物是無機骨架與金屬硫化物的結合體，無機骨架通常采用銅或鋅等，金屬硫化物與汞發生化學反應形成HgS，而達到脫汞的目的，反應式為:
Hg+MxSy—MxSyl +HgS
當進料氣中同時有H2S時，脫汞吸附劑可以選擇負載型金屬氧化物，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式為:
M0+H2S— MS+H 20
化學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，天然氣連續通過脫汞塔時與脫汞劑發生化學反應，從而將天然氣中的汞進行脫除，當脫汞劑達到飽和吸附時，則需要進行更換。
[0005]目前國內外化學吸附法天然氣脫汞裝置普遍采用單塔吸附工藝，由于化學反應需要一定的時間，對于裝置規模較大、操作壓力較高時，通過增大塔徑來降低空速確保有效接觸時間的做法既不經濟也不現實，普遍采取加大裝填量提高吸附劑床層高度來保證有效接觸時間，單塔吸附工藝，當出口汞含量超標時即意味著發生了汞穿透，此時約20%至30%的吸附劑仍未達到飽和吸附。采用化學吸附法進行天然氣脫汞時影響吸附效果、使用壽命的因素很多，其中包括原料氣質組成、開發方式、配產、操作工況等，汞穿透是在較短時間內發生，而吸附劑失效時間難以預判，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浪費，并且吸附劑更換難以做到與站場檢修同步，通常需停產更換，將影響氣田經濟效益，而且隨著氣田開發時間的延長，原料氣汞含量變化較大，單塔流程適應性較差。
【發明內容】
[0006]本發明提供了一種天然氣連續脫汞高效吸附裝置及其使用方法，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決目前國內采用單塔吸附的工藝存在吸附劑得不到充分利用而出現浪費、并且需停產更換吸附劑的問題。
[0007]本發明的技術方案之一是通過以下措施來實現的:一種天然氣連續脫汞高效吸附裝置，包括聚結過濾分離器、A吸附塔、B吸附塔和粉塵過濾器；聚結過濾分離器的進料口上固定安裝有原料氣管線，聚結過濾分離器上端的出口上固定安裝有出氣管線，聚結過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吸附塔的上端進口之間固定安裝有A進氣管線，出氣管線與B吸附塔上端的進口之間固定安裝有B進氣管線，在粉塵過濾器的進口上固定安裝有進料管線，A吸附塔下端的出口與進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料管線之間固定安裝有B出料管線，在粉塵過濾器的出口上固定安裝有脫汞濕天然氣出料管線，A進氣管線與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]下面是對上述發明技術方案之一的進一步優化或/和改進:
上述在聚結過濾分離器上設置有差壓檢測裝置、液位檢測裝置和報警裝置；或/和，在A吸附塔上分別設置有差壓檢測裝置、液位檢測裝置和報警裝置；或/和，在B吸附塔上分別設置有差壓檢測裝置、液位檢測裝置和報警裝置。
[0009]上述聚結過濾分離器、A吸附塔、B吸附塔和粉塵過濾器均設置在撬裝底座上。
[0010]上述在A進氣管線和B進氣管線之前的出氣管線上固定安裝有換熱器，換熱器的內部設置有熱介質盤管，在換熱器的熱介質盤管進口上固定安裝有熱介質進料管，在換熱器的熱介質盤管出口上固定安裝有熱介質出料管。
[0011]本發明的技術方案之二是通過以下措施來實現的:一種天然氣連續脫汞高效吸附裝置的使用方法按下述步驟進行:第一步，打開第一閥門、第三閥門和第五閥門，關閉第二閥門、第四閥門和第六閥門，原料天然氣先經過原料氣管線進入聚結過濾分離器進行過濾分離，分離后分別得到含汞污水和游離水的體積濃度低于20ppm、天然氣中液態烴的體積濃度低于5ppm天然氣，含汞污水經過污水排放管線排出；第二步，分離后的天然氣經過出氣管線、A進氣管線先進入到A吸附塔中進行吸附，由A吸附塔中出來的氣體再經過B切換管線進入到B吸附塔中進行吸附，吸附過程中，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A吸附塔的差壓儀的壓降大于25千帕時，打開第二閥門、第四閥門和第六閥門，關閉第一閥門、第三閥門和第五閥門，并更換A吸附塔中的吸附劑，分離后的天然氣經過出氣管線、B進氣管線先進入到B吸附塔中進行吸附，由B吸附塔中出來的氣體再經過A切換管線進入到A吸附塔中進行吸附，當B吸附塔的差壓儀的壓降大于25千帕時，打開第一閥門、第三閥門和第五閥門，關閉第二閥門、第四閥門和第六閥門，更換B吸附塔中的吸附劑，分離后的天然氣經過出氣管線、A進氣管線先進入到A吸附塔中進行吸附，由A吸附塔中出來的氣體再經過B切換管線進入到B吸附塔中進行吸附，如此往復進行；第三步，由A吸附塔中出來的氣體經過A出料管線或由B吸附塔中出來的氣體經過B出料管線進入到進料管線，送至粉塵過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，脫汞濕天然氣經過脫汞濕天然氣出料管線送至下一工序。
[0012]下面是對上述發明技術方案之二的進一步優化或/和改進:
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、壓力大于等于0.5兆、溫度大于等于露點溫度3攝氏度至5攝氏度。
[0013]本發明的技術方案之三是通過以下措施來實現的:一