雅克拉集气处理站天然气脱汞工艺研究.pdf

第 3 7卷第 3 期 石油工程建设 3 9 j 爰 曩 獭 黼农 啤 鲭 然 镢毒 芝 帮窘 套 警 l j i 王 智 胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司，山东东营2 5 7 0 0 0 摘 要 雅 克拉 集 气处理站 于 2 0 0 5年 1 1月投产 ， 自投产 以来运行 稳定 。但 2 0 0 8年 8月主 冷箱脱 水 原料气出口封头焊缝 出现刺漏，经化验为天然气 中含有微量汞所致 。文章结合 已建流程的特点，介 绍 了该处 理站 的 天然 气脱 汞 工艺 在 天 然气脱 水装 置后 增 加 了脱 汞塔 ，吸 附 剂采 用载硫 活性炭 ，并 设 置过 滤器去 除可 能产生 的活性 炭粉 尘。 文章 还较 详细地 说 明 了脱汞塔 的设 计要 求和 结构形 式。 关键 词 天然 气 ；脱 汞工 艺 ；脱 汞塔 ；栽硫 活性炭 ；过滤 器 中图分 类号 T E 8 6 8 文 献标识码 B 文 章编 号 1 0 0 1 2 2 0 6 2 0 1 1 0 3 0 0 3 9 0 2 1 天然气 中汞 的脱除 工艺 天然气 中 的汞含量 一般 为 1～2 0 0 g ／ m 。汞 的 脱除通常采用 固体吸附剂 ，可将气体中的汞脱除至 0 ． 0 0 1～ 0 ． O 1 I x g ／ m 。按 照吸 附原 理 的不 同 ，可 以分 为不 可再 生工 艺和可 再生工 艺两种 。 1 ． 1不 可再生 工艺 通常采用载硫活性炭 例如 4 x 1 0目的 HG R、 载硫分子筛、金属硫化物作为吸附剂的固定床反 应器 ．浸渍 的硫 与汞反 应生成 硫化 汞而 附着在 活性 炭过 渡孔 中【 1 I ，从而 达 到脱 汞 的 目的 。压 力 和进 口 天然气中的汞含量不会影响处理后气体中的汞含 量 ，但是降低气 体温度和气体 的湿度可以提高处 理效果 ，进一步降低处理后气体 中的汞含量。例 如 ，在 7 l ℃下含饱和水的气体经处理后的汞含量为 0 ． 1 t g ／ m ，而 当温 度降低 至 3 8 c c、处理 气体 为干气 时，处理后的汞含量为 0 , 0 1 琦 ，m 。具体见 图 1 、图 2 。 鲁 i 蛏 茁 】】 世 ∞ 0 床层高度 图 1 原料气湿度的影响 海南海然高新能源有限公司于 2 0 0 7年 3月对 所属 L N G装置的原料气进行脱汞l2 I ，主要技术参数 量 i 略 床 层 高度 图 2 原料气温 度的影响 如下 原 料气为 经分子 筛干燥 器脱 水后 的干气 ，汞 含量为 2 04 0 t g ／ m 。 ，脱汞塔直径为 1 ． 3 IT I ，高度 为 1 4 m，吸附剂采 用 载硫活性 炭 ，装 填量 为 6 13 “1 。 1 ． 2可再 生 工 艺 通 常采用 Hg S I V作为 吸附剂 的固定 床反应 器 ．在脱水的同时去除天然气的汞 ， 处理后天然 气 汞 的含量 低 于 0 ． 1 t g ／ m 。埃 及 K h a l d a石 油公 司 S a l a m 天 然 气 处 理 厂 原 料 天然 气 的汞 含 量 为 7 5～ 1 7 5 Ix g ／ m ， ，为 了防止铝合金板翅式 换热器发生腐 蚀 以及汞 在输气 管道 中凝结 ，进入处 理厂 的原料 天 然气先经人 口分离器进行气液分离 ，天然气再经吸 附脱 汞 、三 甘醇 脱水 ，然后 经 过透 平 膨胀 机 制冷 、 干气再压缩及膜分离系统 。吸附脱汞采用 Hg S I V 吸附剂 ，处理后天然气中汞含量低于 2 0 m 。 2 雅 克拉 集气处 理站原 料气 中汞 的发现及 含量 雅 克拉集 气处 理站 于 2 0 0 5年 1 1月投产 ， 自投 产以来运行稳定 。但 2 0 0 8年 8月主冷箱脱水原料 气出 口封头焊缝出现刺漏 ，经化验为天然气中含有 羊 羊 羊 羊 蘩 撼 ★ ★u ★ ★ ★ ★ 石油工程建设 2 01 1年 6月 的微量汞所致。汞含量具体见表 1 。 表 1 雅克拉集气处理站原料气汞含量 平均值 气源 测定结 ． ,／ I ．z g ／ m ／ g ／ m 未加缓释剂原料气 7 1 ．7 9 7 4 ． 5 9 7 6 ． 0 5 7 5 ． 2 4 7 1 ． 1 2 7 3 ． 7 6 加缓释剂原料气 7 0 - 3 2 6 3 ．4 0 7 5 _3 0 7 6 ．0 3 7 1 - 2 6 分子筛脱水后天然气 2 9 ．4 6 3 1 ． 7 7 2 2 ． 0 l 3 6 ．7 5 3 4 ． 6 7 3 0 ． 9 3 雅克拉集气处理站 的处理工艺如下雅克拉气 田的天然气经采气管道进入站 内，在站内经分离 、 计量、节流后气相进入脱水前分离器，分离后的天 然气进入天然气脱水装置。为满足天然气处理的要 求 ，天然气脱水装置采用分子筛脱水。脱水后的天 然气经天然气换热器冷却后进人低温分离器 ；经分 离后的天然气进入透平膨胀机的膨胀端 ，膨胀后 的 温 度为 一 7 7 ． 8℃ ，压力 为 2 ． 2 8 MP a 。膨胀 后 的天 然 气进入重吸收塔回收凝液 ，而经天然气换热器 回收 冷量 ，再进入 透平膨 胀机 的增压 端 ，增 压后 的温度 为 5 0 ． 2 c I ，压力 为 2 ． 7 8 MP a 。 3脱汞 工艺 根据雅克拉集气处理站已建流程的特点 ，经过 反复论证 ，推荐采用载硫活性炭脱汞剂 ，为提高脱 汞的效果 ，脱汞塔设在分子筛干燥器后 ，为防止分 子筛粉尘对载硫活性炭的影响，脱汞塔设在粉尘过 滤 器之后 。选用 的载硫 活性炭 的技术参 数如下 堆 密度 5 9 3 k 咖 ，外形尺寸 4x 1 0目粒状 大于 N o _4 目的 质量分数≤5 ％，大于 N o ． 1 0目的≤5 ％ 。停 留时间i4 S 空速5 0 0 h 单位时问内流过单位体 积脱汞剂的天然气量 ，吸附能力 2 0 ％ 质量分数 。 天然气脱汞装 置的界 区条件如下 处理规模 为2 6 0万 m 3 ／ d ，人 口温 度 为 3 0 ． 6 c 【 ，入 口压 力 为 5 ． 8 0 MP a ，工作状态 5 ． 8 0 MP a ，3 0 ． 6 c 【 下的体 积流量为 1 7 8 7 ． 4 3 m 3 ,／ h 。 为防止运行过程中产生的活性炭粉尘对下游设 施的影响，脱汞塔后设置粉尘过滤器，见图 3 。 经 分子 筛干 燥 后 原料 气 净化气去冷凝分离单元 图3天然气脱汞工艺流程 在本装置 中，脱汞塔 的设计是稳定运行的关 键 ，在设 计 中采 取 了以下措施 1 原料气湿度和温度 。脱汞塔设在分子筛干 燥器后 ，降低了原料气的温度和湿度，提高了脱汞 的效果 2 适 宜 的空 气流 速 和停 留时 间 。停 留时 间≥1 6 S ，空速 ≤3 0 0 h 一 ；保证汞在活性炭过渡孔 中的扩散和与吸附硫 的反应 ；选定脱汞塔装填活 性炭的容积为 1 2 ． 5 m] ，外形尺寸为D l 4 0 0 lq l_ I I l 1 2 7 0 0 mm，装填 尺寸 D 1 4 0 0 m m x 8 4 0 0 m m。 3 进气 口设 计 。进 气 口采 用 侧面 开孔 结 构 ， 防止气流对床层的直接冲击。 4 装填结构 。装填前将反应器 内部清扫干 净 ，在篦板 上铺 上 8～l 0目不锈钢 丝 网 ，先后 堆 放 厚 5 e m 的 西 2 0 mm 瓷 球 和 厚 5 e n -i_ 的 8～ 1 0 m m的瓷球。脱汞剂应装实，避免气流短路 ，直 到装至预定高度。 5 结构 形 式 。在 塔顶 设 置人 孔及 操 作平 台 ， 便于脱汞剂 的装填 ；在塔 的下部设置人孔和卸料 孔 ，便于脱汞剂的更换。具体结构形式见图 4 。 图 4脱 汞 塔 结 构 形 式 2 0 0 9年 1 O月脱汞塔投入运行后效果良好 ．净 化后气体 中汞的含量为 0 ． 0 8 I x g ／ m 。 参考 文献 [ 1 ] 邓先伦 ， 蒋建春． 除汞载硫活性炭研 发[ J 1 ． 林产 化工通讯 ， 2 0 0 4 ， 3 1 3 1 6 ． 【 2 】 夏静森 ， 王遇冬 ， 王立超． 海南福山油田天然气脱汞技术[ J 1 ．天然气 工 业 ， 2 0 0 7， 7 1 2 7 1 2 8 ． 作者简介 王 智 1 9 7 1 一 ，男，山 东东营人 ，高级工程 师，1 9 9 4年毕业 于天 津大学化 学工程 系，硕士 ，现从事原 油和 天 然 气加 工及 处 理 设计 工作 。 收稿 日期 2 0 1 0 1 0 2 9