松南集氣處理站脫汞方式比選研究

王喜武，尹 騰（.中國(guó)石油化工股份有限公司東北油氣分公司工程技術(shù)管理部，長(zhǎng)春 3006；.山東萊克工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 東營(yíng) 57000）

松南集氣處理站脫汞方式比選研究

王喜武1，尹 騰2
（1.中國(guó)石油化工股份有限公司東北油氣分公司工程技術(shù)管理部，長(zhǎng)春 130062；2.山東萊克工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 東營(yíng) 257000）

汞是一種劇毒重金屬元素，其危害主要體現(xiàn)在毒性和腐蝕性上，在天然氣中會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕等影響，如處理不當(dāng)進(jìn)入環(huán)境中會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。在松南集氣處理站發(fā)現(xiàn)了游離態(tài)汞，為了減少汞對(duì)人體及設(shè)備的危害，需要對(duì)天然氣中的汞進(jìn)行處理?，F(xiàn)行國(guó)際上沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。本文根據(jù)商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等對(duì)天然氣中汞的含量提出了限值，并根據(jù)現(xiàn)有的脫汞手段，結(jié)合松南集氣處理站里汞的存在情況，對(duì)脫汞方式進(jìn)行了比選，為后來工程實(shí)踐應(yīng)用提供借鑒。

松南集氣處理站；游離態(tài)；脫汞

0　前言

松南集氣處理站位于松南氣田，于2009年建成投產(chǎn)，在2011年檢修過程中，在二氧化碳儲(chǔ)運(yùn)單元的壓縮機(jī)組四級(jí)分離器液位計(jì)排污處發(fā)現(xiàn)了游離態(tài)汞，表明進(jìn)站天然氣中有汞存在。本文根據(jù)現(xiàn)有的脫汞手段及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合松南集氣處理站里汞的存在情況，對(duì)其脫汞方式進(jìn)行比選，確定適合松南集氣處理站的脫汞方式并為后來工程實(shí)際應(yīng)用提供借鑒。

1　氣質(zhì)條件

集氣處理站檢修過程中在二氧化碳儲(chǔ)運(yùn)單元已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了游離態(tài)汞，說明汞已經(jīng)通過MDEA脫碳再生氣進(jìn)入到了CO2液化裝置，二氧化碳回收液化裝置進(jìn)口檢測(cè)汞含量為43μg/m3，當(dāng)MDEA脫碳再生氣間歇性放空時(shí)，排放氣中汞含量超標(biāo)，會(huì)造成環(huán)境污染。另外，站內(nèi)脫碳脫水裝置的閃蒸氣作為燃料氣使用時(shí)，汞會(huì)隨著煙氣排入大氣，作為放空氣放空時(shí)，進(jìn)入火炬燃燒后，汞蒸氣也會(huì)排入大氣，汞還可以通過脫水再生氣排入大氣，為了了解站場(chǎng)生產(chǎn)及辦公區(qū)域環(huán)境中汞含量情況，對(duì)處理站裝置區(qū)環(huán)境空氣和辦公室空氣進(jìn)行了取樣檢測(cè)，結(jié)果分別為39μg/m3，4μg/m3。

2　脫汞工藝比選

目前，國(guó)內(nèi)外天然氣脫汞工藝主要包括化學(xué)吸附法、溶液吸收法、低溫分離法、陰離子樹脂法和膜分離法等?，F(xiàn)將各處理工藝的定義及特點(diǎn)總結(jié)如下：

（1）溶液吸收法脫汞是先將汞離子化，然后與復(fù)合劑作用生成易溶性汞復(fù)合物，再將易溶性汞復(fù)合物溶于溶劑從而完成整個(gè)脫汞過程。（2）陰離子樹脂法脫汞就是將含汞天然氣與含有顆?；蚯驙畹奶胤N樹脂床層相接觸而將汞脫除。（3）膜分離法脫汞是使吸附溶液在薄膜中空纖維的管腔內(nèi)流動(dòng)，薄膜兩邊的單質(zhì)汞濃度趨于平衡，但吸附溶液能夠氧化汞，使薄膜兩邊的單質(zhì)汞濃度不同，從而使天然氣中的單質(zhì)汞不斷地通過薄膜孔隙進(jìn)入溶液中，達(dá)到脫除天然氣中汞的目的。（4）化學(xué)吸附法脫汞采用的吸附劑一般分為載體和反應(yīng)物質(zhì)兩部分。具有孔隙性的載體作為反應(yīng)物質(zhì)的承載物質(zhì)，增加反應(yīng)物質(zhì)與天然氣中汞的接觸面積。反應(yīng)物質(zhì)是脫汞的主體物質(zhì)，均勻地分布于承載體中，能與單質(zhì)汞結(jié)合反應(yīng)，進(jìn)而脫除天然氣中的汞。

3　脫汞裝置安裝位置比選

松南集氣處理站具有集氣和凈化處理功能，其工藝裝置主要分布在進(jìn)出站及分離計(jì)量區(qū)、天然氣凈化區(qū)（脫碳和脫水）、CO2液化儲(chǔ)存區(qū)。根據(jù)集氣處理站的功能及流程設(shè)計(jì)，按天然氣處理流程可將脫汞裝置設(shè)置在工藝前端或工藝后端。

（1）方案一：工藝前端脫汞。該方案是將脫汞裝置設(shè)置在一級(jí)聚結(jié)過濾分離器之后，脫碳裝置之前，如圖1所示。該方案能夠有效保護(hù)后續(xù)流程中的設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)操作人員。但是，前端處理氣量大、CO2含量高，選用設(shè)備尺寸大、設(shè)備及管線選材要求提高，由于天然氣中含有飽和水，對(duì)脫汞劑的性能要求較高。因此，該方案整體投資大。

圖1　工藝前端脫汞位置示意圖

（2）方案二：工藝后端脫汞。該方案是將脫汞裝置設(shè)置在出站聚結(jié)過濾分離器之后，如圖2所示。該方案處理的天然氣為干氣，CO2及水含量低，能夠選用的脫汞劑多，設(shè)備尺寸減小，設(shè)備及管線選用碳鋼材質(zhì)即可，總體投資低。但是，該方案不能從根本上解決站內(nèi)排放物中汞含量超標(biāo)的現(xiàn)狀，存在對(duì)操作人員身體健康的潛在危害。

圖2　工藝后端脫汞位置示意圖

集氣處理站原料氣中的汞會(huì)被脫碳裝置的MDEA溶液、脫水裝置的TEG溶液所攜帶，并通過溶液再生時(shí)的閃蒸氣及再生氣直接排入大氣或經(jīng)過火炬煙氣排入大氣，對(duì)環(huán)境造成污染，并危害站內(nèi)人員身體健康。為了根本解決汞所帶來的危害，有必要對(duì)集氣處理站進(jìn)站原料氣進(jìn)行脫汞處理。因此，應(yīng)該將脫汞裝置建在工藝前端。

4　結(jié)論

（1）通過對(duì)各種天然氣脫汞工藝的優(yōu)缺點(diǎn)比較，并結(jié)合松南集氣處理站的氣質(zhì)條件和處理要求，最終確定了采用化學(xué)吸附脫汞工藝，吸附劑采用金屬硫化物脫汞劑。（2）綜合環(huán)境及健康因素，為了根本解決汞所帶來的危害，本文建議將脫汞裝置建在工藝前端。

［1］蔣洪，王陽.含汞天然氣的汞污染控制技術(shù)［J］.石油與天然氣化工，2012（04）.

［2］蔣洪，梁金川，嚴(yán)啟團(tuán)，王軍.天然氣脫汞工藝技術(shù)［J］.石油與天然氣化工，2011（01）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.011