天然气脱汞剂开发及现场试验

天然气中的汞具高毒性、挥发性和腐蚀性,为了防止含汞天然气给生产作业、生态环境和人身安全带来危害,最根本的措施就是将汞从天然气中脱除。目前,天然气中国产化脱汞剂开发应用少,大部分依托进口,脱汞成本高,开发适用范围广、成本低廉的高效天然气脱汞剂是亟待解决的问题。本文首先围绕化学吸附法脱汞中常用的脱汞剂展开了深入分析：载硫活性炭在液烃存在时容易引发毛细冷凝现象,只能用于气相脱汞；载银分子筛可再生循环利用,但装置能耗较高、投资大；负载型金属硫化物脱汞剂适用范围广,性能稳定、能用于气相和液相脱汞,能最大限度地减少汞对下游设备的腐蚀和对产品的污染。国内对负载型硫化物脱汞剂开发研究技术不成熟,本文脱汞剂开发的重点是湿气脱汞剂。以汞为目标污染物,研究了负载型金属硫化物的脱汞机理,采用浸渍法制备出以氧化铝为载体、硫化铜为活性物质的负载型金属硫化物脱汞剂,对前驱体铜盐的浸渍液浓度、浸渍时间、煅烧温度等操作参数进行了优选。优选直径2mm～5mm,比表面积100m/g～400m/g,孔容0.2cm3/g～1cm3/g的氧化铝球,最终开发出TG-A、TG-B、TG-C、TG-D型金属硫化物脱汞剂。开发的TG系列负载型金属硫化物脱汞剂配方组成范围为：硫含量≥1.0%,铜含量1%～50%,RxOy含量0.1%～50%,氧化铝含量20%-95%,并利用多项测试技术对开发出的脱汞剂进行表征。基于固定床吸附系统建立脱汞性能评价装置分析脱汞剂的脱汞性能,主要测试4种脱汞剂样品的脱汞效率、汞容以及与同类型脱汞剂的性能对比。通过脱汞效率测试发现,初始汞含量的增加会降低脱汞剂的脱汞效率；增加接触时间会提高脱汞效率。开发出的TG型脱汞剂中,TG-D的硫含量最高,脱汞效果最好,汞容能达到63kg/t,与同类型脱汞剂相比,TG-D表现了良好的脱汞性能和经济性。根据K气田燃料气的特点,提出了K气田含汞燃料气的脱汞方案,完成该方案中换热器、脱汞吸附塔、机械过滤器的设计,选择TG-D脱汞剂在K气田进行现场试验及应用效果评价。运行结果表明：K气田含汞燃料气经过该试验装置处理后,可以将汞含量降至5μg/m3以下,处理效果好且成本低,达到了设计要求。总体来说,本文开发的TG-D负载型硫化铜脱汞剂有优良的脱汞性能,现场试验运行平稳并且价格成本低廉,具备良好的工业应用前景。