含汞天然氣脫汞與回收汞的設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種含汞天然氣脫汞與回收汞的設備，該含汞天然氣脫汞與回收汞的設備包括：脫汞反應塔，含有進氣口、出氣口和液體出口，脫汞反應塔的內部設置有過濾填料，脫汞反應塔能夠對含汞天然氣進行氣液分離；旋流式分離器，與液體出口連通，旋流式分離器能夠將脫汞反應塔排出的待分離液體中的汞液分離。本實用新型具備脫汞效率高、實施成本便宜并能夠回收廢汞等優(yōu)點。
【專利說明】
含汞天然氣脫汞與回收汞的設備
技術領域
[0001]本實用新型涉及含汞氣田地面工程工藝脫汞技術領域，具體是一種含汞天然氣脫汞與回收汞的設備?！颈尘凹夹g】
[0002]國內外大多數(shù)氣田產(chǎn)出天然氣中都含有汞，不同氣田的汞含量差異較大，天然氣中汞含量位于〇.l-7000yg/m3。汞主要以單質形式存在于天然氣中。在地面集輸工程油氣處理設施內，汞有可能富集，并與金屬發(fā)生反應，致使金屬生成脆性很強的產(chǎn)物，發(fā)生斷裂，導致重大事故。汞還可與水發(fā)生電化學反應，加劇腐蝕。如果含汞天然氣沒有在處理廠得到有效的脫除，汞還有可能進入生產(chǎn)污水、凝析油、大氣環(huán)境中，造成環(huán)境污染。
[0003]國內對于火電廠煙道氣中汞的脫除已有較成熟的研究，其脫除方式主要有物理脫汞與化學脫汞兩種方式。物理脫汞通過將吸附劑粉末注入煙道氣中吸附汞，再通過除塵去除吸附汞的粉末?；瘜W法主要是使氣體通過裝載活性炭或摻雜有鹵素或硫化物等氧化劑的固定床，將Hg氧化為Hg2+，提升了固定床對汞的“吸附”效率。煙道氣的平均溫度位于100-400 °C，且75-90%以上的汞均以汞蒸氣的形式存在。
[0004]中國專利公開號為101157003,【公開日】期2008年4月9日，公開了一種《聯(lián)合脫硫脫汞的濕式氨法煙氣凈化工藝及其系統(tǒng)》，該工藝采用氯氣作為氧化劑對煙氣中的單質汞進行充分氧化，并通過改進的濕式氨法脫硫工藝使氧化后的氣相二價離子示轉化為液相二價離子汞，進而通過液相二價離子汞穩(wěn)定劑使液相二價離子汞轉化為穩(wěn)定的硫化汞沉淀。其系統(tǒng)包括由氧化劑噴射裝置和靜電除塵器組成煙氣氧化脫汞預處理系統(tǒng)；由反應吸收塔構成濕式氨法煙氣脫硫脫汞系統(tǒng)；由旋流分離器、脫水器和干燥器構成脫硫副產(chǎn)物處理系統(tǒng): 由廢水緩沖池、液相離子示反應箱和澄清池構成硫化汞HgS沉淀處理系統(tǒng)。該工藝及系統(tǒng)能有效提高煙氣中單質汞的氧化率，克服二價離子汞易還原釋放的缺陷和過量氧化劑帶來的 ^■次污染問題，大幅提尚脫硫脫萊效率。
[0005]中國專利公開號為104971596A，【公開日】期2015年10月14日，公開了一種《富氧燃燒煙氣的脫汞系統(tǒng)與方法》，系統(tǒng)包括:第一壓縮機，被配置成將富氧燃燒排放的煙氣壓縮加壓;第一冷凝器，被配置成將經(jīng)所述第一壓縮機壓縮加壓后的煙氣冷凝;第一高壓反應器， 被配置成容納經(jīng)所述第一冷凝器冷凝后的煙氣反應；以及管路被配置成依次連接所述第一壓縮機、所述第一冷凝器以及所述第一高壓反應器。通過上述技術方案，富氧燃燒煙氣中的高濃度氮氧化物和汞能夠在高壓反應器中充分反映，生成穩(wěn)定的固態(tài)汞化物，實現(xiàn)對煙氣中單質汞的快速脫除。
[0006]然而與煙道氣不同，油氣田地面工程處理設施的操作溫度一般位于15°C左右，操作壓力l-5MPa，含汞氣田產(chǎn)出氣中的汞主要以液態(tài)形式存在。因此，不可以煙道氣汞的脫除方式來脫除含汞氣田在地面油氣設施中的汞。
[0007]目前，油氣田地面工程含汞天然氣的處理方式主要有物理吸附、化學沉淀、光照射催化等。其優(yōu)勢在于能夠有效脫除天然氣中的汞，汞脫出效率可達95%以上。
[0008]中國專利公開號為105296037A，【公開日】期2016年2月3日，公開了一種《天然氣連續(xù)脫汞高效吸附裝置及其使用方法》，該裝置包括聚結過濾分離器、A吸附塔、B吸附培和粉塵過濾器，該裝置的使用方法現(xiàn)將兩塔中的任意一塔作為前置塔，另一塔作為后置塔進行吸附，當前置塔發(fā)生去穿透時，更換前置塔的吸附劑，并將之前的后置塔作為前置塔、前置塔作為后置塔，如此往復;本發(fā)明的天然氣連續(xù)脫汞高效吸附裝置結構合理而緊湊，使用方便，本發(fā)明采用雙塔吸附脫汞工藝通過雙塔串聯(lián)、交替運行，根據(jù)吸附原理和流體力學特點，達到充分利用吸附劑容量，提高裝置運行可靠性，實現(xiàn)安全連續(xù)生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，并且該技術目前在國內外油氣田尚未得到應用。
[0009]然而，現(xiàn)有脫汞技術從防止汞對金屬設備的腐蝕出發(fā)，主要圍繞傳統(tǒng)的吸附法進行脫汞，在更換吸附設施的過程中耗費了大量人力、財力，而未考慮對廢汞進行回收，忽略了汞的經(jīng)濟價值和可能造成的二次污染?，F(xiàn)有技術的缺點:進考慮如何利用吸附方式進行脫汞，但并未考慮對廢汞進行回收利用，造成了經(jīng)濟損失和環(huán)境污染。
【實用新型內容】
[0010]為了克服現(xiàn)有的脫汞技術不能回收利用廢汞的不足，本實用新型提供了一種含汞天然氣脫汞與回收汞的設備，以達到回收廢汞的目的。
[0011]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種含汞天然氣脫汞與回收汞的設備，該含汞天然氣脫汞與回收汞的設備包括:脫汞反應塔，含有進氣口、出氣口和液體出口，脫汞反應塔的內部設置有過濾填料，脫汞反應塔能夠對含汞天然氣進行氣液分離;旋流式分離器，與液體出口連通，旋流式分離器能夠將脫汞反應塔排出的待分離液體中的汞液分離。
[0012]進一步地，脫汞反應塔內設置有多個支撐板，每個支撐板上均設置有過濾孔，相鄰兩個支撐板之間形成填料空間，該過濾填料設置在該填料空間內。
[0013]進一步地，多個支撐板沿豎直方向平行間隔設置，脫汞反應塔內含有多個該填料空間，位于下方的該填料空間中的過濾填料的直徑大于位于上方的該填料空間中的過濾填料的直徑。
[0014]進一步地，脫汞反應塔內含有沿縱向排列的四個支撐板，沿由下向上的方向，支撐板的過濾孔的直徑逐漸減小。
[0015]進一步地，脫汞反應塔內含有沿縱向排列的三個該填料空間，沿由下向上的方向，該填料空間的容積逐漸增大，設置在同一個該填料空間中的所有過濾填料的直徑均相同。
[0016]進一步地，進氣口設置在脫汞反應塔的側壁的下部，出氣口設置在脫汞反應塔的頂部，液體出口設置在脫汞反應塔的底部。
[0017]進一步地，脫汞反應塔的頂部設置有低壓真空壓縮機，低壓真空壓縮機與位于脫汞反應塔的頂部的出氣口連通。
[0018]進一步地，脫汞反應塔的底部為錐狀結構，錐狀結構的錐頂沿豎直方向朝下，液體出口設置在該錐頂處，進氣口設置在該錐狀結構的錐底上方。
[0019]進一步地，脫汞反應塔的側壁的下部設置有卸料法蘭，該卸料法蘭能夠用于卸除該過濾填料。
[°02°]進一步地，脫萊反應塔上連接有壓力表，該過濾填料為瓷球。
[0021]本實用新型的有益效果是，設置脫汞反應塔，通過過濾填料對含汞天然氣進行氣液分離，被分離氣體由出氣口排出至下一工序，待分離液體由脫汞反應塔的液體出口排出至旋流式分離器中。由于密度原因，待分離液體在旋流式分離器中分離成汞液以及其他液體(輕烴和水)，從而達到回收汞液的目的。
[0022]本實用新型具備脫汞效率高、實施成本便宜并能夠回收廢汞等優(yōu)點。
[0023]另外，由于設置了三層支撐板，故檢修時不需搭建臨時檢修平臺，運行維護人員可站在脫汞反應塔支撐板進行維護，故還具備檢修維護方便的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0024]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0025]圖1為本實用新型含汞天然氣脫汞與回收汞的設備實施例的整體結構示意圖；
[0026]圖2為圖1中支撐板的結構示意圖；
[0027]圖3為圖1中旋流式分離器的主視結構示意圖；
[0028]圖4為本實用新型含汞天然氣脫汞與回收汞的設備實施例中支撐板的另一種結構示意圖。
[0029 ]圖中附圖標記:1、脫汞反應塔；11、液體出口； 12、支撐板；13、進氣口；14、出氣口；15、卸料法蘭；16、錐狀結構；2、旋流式分離器;21、旋流式分離器的另一端;22、旋流式分離器的一端;3、低壓真空壓縮機;4、壓力表;5、過濾填料。
【具體實施方式】
[0030]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。
[0031]如圖1至圖4所示，本實用新型實施例提供了一種含汞天然氣脫汞與回收汞的設備，該含汞天然氣脫汞與回收汞的設備包括脫汞反應塔I和旋流式分離器2。脫汞反應塔I含有進氣口 13、出氣口 14和液體出口 11。脫汞反應塔I的內部設置有過濾填料5，脫汞反應塔I能夠對含汞天然氣進行氣液分離。旋流式分離器2與液體出口 11連通，旋流式分離器2能夠將脫萊反應塔I排出的待分尚液體中的萊液分尚。
[0032]設置脫汞反應塔I，通過過濾填料5對含汞天然氣進行氣液分離，被分離氣體由出氣口 14排出至下一工序，待分離液體由脫汞反應塔I的液體出口 11排出至旋流式分離器2中。由于密度原因，待分離液體在旋流式分離器2中分離成汞液以及其他液體(輕烴和水)，從而達到回收汞液的目的。
[0033]如圖1和圖2所示，脫汞反應塔I內設置有多個支撐板12，每個支撐板12上均設置有過濾孔。相鄰兩個支撐板12之間形成填料空間，該過濾填料5設置在該填料空間內。
[0034]具體地，上述多個支撐板12沿豎直方向平行間隔設置，脫汞反應塔I內含有多個該填料空間。該過濾填料5為瓷球，位于下方的該填料空間中的過濾填料5的直徑大于位于上方的該填料空間中的過濾填料5的直徑，位于同一填料空間中的所有過濾填料5的直徑約為1.5米?2米(可根據(jù)實際生產(chǎn)需要適當調整)直徑均相同。
[0035]本實用新型實施例中的脫汞反應塔I內含有沿縱向排列的四個支撐板12，沿由下向上的方向，支撐板12的過濾孔的直徑逐漸減小。上述四個支撐板12沿豎直方向將脫汞反應塔I內部空間分割為三個填料空間，沿由下向上的方向，該填料空間的容積逐漸增大。
[0036]如圖2所示，支撐板12上的過濾孔為圓孔，沿支撐板12的圓心周向排布。當然本實用新型實施例并不限于上述結構，例如可以將支撐板12設置成圖4所示結構，即過濾孔成方形排布。凡是能夠允許氣體通過并保證液體能夠滴落的支撐板12的結構，均應在本申請的保護范圍之內。
[0037]如圖1所示，在工作時，氣田上游設施來氣經(jīng)脫汞反應塔I側面進氣口 13進入脫汞反應塔I，在通過第一層(最下層)過濾填料5后，氣體流場得以初步調整，氣體流場分布均勻，以較大液滴狀態(tài)存在于進氣口中的單質汞在過濾填料5中附著、聚結、沉降。再經(jīng)第二層、第三層過濾填料5過濾。隨著第二層與第三層過濾填料5的瓷球半徑變小，氣體所接觸填料層的面積增加，從而獲得更高的脫汞效率。
[0038]而且每層過濾填料5由大、中、小三種瓷球分別構成。保證了過濾填料5與含汞天然氣的物質反應的同時，降低了實施成本。當然，具體實施時，也可以采用本領域技術人員公知的其他過濾填料顆粒。
[0039]本實用新型實施例中最上方支撐板12與脫汞反應塔I的頂部之間形成氣體匯集空間，上述出氣口 14設置在脫汞反應塔I的頂部并與該氣體匯集空間連通。本實用新型實施例中的脫汞反應塔I的頂部采用圓弧狀結構。
[0040]進一步地，脫汞反應塔I的頂部設置有低壓真空壓縮機3，低壓真空壓縮機3與位于脫汞反應塔I的頂部的出氣口 14連通。
[0041]在出氣口14處設置有低壓真空壓縮機3。低壓真空壓縮機3可在脫汞反應塔I殼體上部的氣體匯集空間造成一定負壓，在脫汞反應塔I內制造壓力梯度，促使分離出的天然氣向上部滲流，防止氣體在脫汞反應塔I內造成繞流，影響分離效率，并能夠防止進氣口 13回流。
[0042]本實用新實施例中的進氣口13設置在脫汞反應塔I的側壁的下部，位于最下方填料空間處并與該最下方的填料空間連通。液體出口 11設置在脫汞反應塔I的底部，該液體出口 11位于最下方支撐板12的下方，用于排出待分離液體。
[0043]如圖1所示，本實用新型實施例中的脫汞反應塔I的底部為錐狀結構16。錐狀結構16的錐頂沿豎直方向朝下，液體出口 11設置在該錐頂處，進氣口 13設置在該錐狀結構16的錐底上方。
[0044]設置錐狀結構16，并使錐頂沿豎直方向朝下，目的是用于收集過濾填料5過濾的待分離液體，上述待分離液體在過濾填料5上匯集成液滴，并在重力的作用下低落至脫汞反應塔I的底部，上述液滴在錐狀結構處匯集，并由錐頂處的液體出口 11排出至旋流式分離器2中。
[0045]需要說明的是，本實用新型實施例中的脫汞反應塔I的側壁的下部設置有卸料法蘭15，該卸料法蘭15位于最下方的填料空間處，并且該卸料法蘭15能夠用于卸除該過濾填料5 0
[0046]在脫汞反應塔I側面設置有壓力表4對脫汞反應塔I內壓力進行實時監(jiān)測。上述旋流式分離器2(即旋流分離器)為液-液旋流式分離器。該旋流式分離器2的結構如圖3所示，該旋流式分離器的工作原理為:
[0047]旋流式分離器2為現(xiàn)有產(chǎn)品，旋流式分離器2的示意圖如圖3所示，使汞液混合物從旋流式分離器2的切線方向以高速進入旋流式分離器2，利用汞與輕烴、水不互溶，且密度相差甚大的特點，在離心力和摩擦擠壓作用下，小汞珠互相碰撞結合成汞粒而沿器壁下落，經(jīng)旋流分離器的一端22(下端)排出。輕烴及水等其他雜質隨溢流從旋流分離器的另一端21(上端)排出，達到分離回收的目的。
[0048]應用本實用新型實施例中的含汞天然氣脫汞與回收汞的設備工作時，含汞天然氣由進氣口 13進入到脫汞反應塔I內，由下至上經(jīng)過三層過濾填料5的過濾作用后，含汞天然氣中的待分離液體在過濾填料5處匯集成液滴，并在重力的作用下低落。脫汞的天然氣在低壓真空壓縮機3的作用下朝向脫汞反應塔I的頂部流動，并經(jīng)過低壓真空壓縮機3排出脫汞反應塔I。
[0049]上述匯集成液滴的待分離液體在重力的作用下低落至脫汞反應塔I的底部，在錐狀結構16的作用下匯集，并由位于錐頂處的液體出口 11排出至旋流式分離器2中。
[0050]待分離液體在旋流式分離器2中運動，由于密度差的原因，汞液由旋流式分離器的一端22排出并被收集，其他液體由旋流式分離器的另一端21排出。
[0051]從以上的描述中，可以看出，本實用新型上述的實施例實現(xiàn)了如下技術效果:
[0052]設置脫汞反應塔，通過過濾填料對含汞天然氣進行氣液分離，被分離氣體由出氣口排出至下一工序，待分離液體由脫汞反應塔的液體出口排出至旋流式分離器中。由于密度原因，待分離液體在旋流式分離器中分離成汞液以及其他液體(輕烴和水)，從而達到回收汞液的目的。
[0053]本實用新型具備脫汞效率高、實施成本便宜并能夠回收廢汞等優(yōu)點。
[0054]另外，由于設置了三層支撐板，故檢修時不需搭建臨時檢修平臺，運行維護人員可站在脫汞反應塔支撐板進行維護，故還具備檢修維護方便的優(yōu)點。
[0055]以上所述，僅為本實用新型的具體實施例，不能以其限定實用新型實施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本實用新型專利保護范圍所作的等同變化與修飾，都應仍屬于本專利涵蓋的范疇。另外，本實用新型中的技術特征與技術特征之間、技術特征與技術方案之間、技術方案與技術方案之間均可以自由組合使用。
【主權項】
1.一種含汞天然氣脫汞與回收汞的設備，其特征在于，該含汞天然氣脫汞與回收汞的 設備包括:脫汞反應塔(1 )，含有進氣口(13)、出氣口(14)和液體出口(11 )，脫汞反應塔(1)的內部 設置有過濾填料(5 )，脫汞反應塔(1)能夠對含汞天然氣進行氣液分離；旋流式分離器(2)，與液體出口(11)連通，旋流式分離器(2)能夠將脫汞反應塔(1)排出 的待分離液體中的汞液分離。2.根據(jù)權利要求1所述的含汞天然氣脫汞與回收汞的設備，其特征在于，脫汞反應塔 (1)內設置有多個支撐板(12)，每個支撐板(12)上均設置有過濾孔，相鄰兩個支撐板(12)之 間形成填料空間，該過濾填料(5)設置在該填料空間內。3.根據(jù)權利要求2所述的含汞天然氣脫汞與回收汞的設備，其特征在于，多個支撐板 (12)沿豎直方向平行間隔設置，脫汞反應塔(1)內含有多個該填料空間，位于下方的該填料 空間中的過濾填料(5)的直徑大于位于上方的該填料空間中的過濾填料(5)的直徑。4.根據(jù)權利要求2所述的含汞天然氣脫汞與回收汞的設備，其特征在于，脫汞反應塔 (1)內含有沿縱向排列的四個支撐板(12 )，沿由下向上的方向，支撐板(12)的過濾孔的直徑 逐漸減小。5.根據(jù)權利要求2所述的含汞天然氣脫汞與回收汞的設備，其特征在于，脫汞反應塔(I)內含有沿縱向排列的三個該填料空間，沿由下向上的方向，該填料空間的容積逐漸增 大，設置在同一個該填料空間中的所有過濾填料(5)的直徑均相同。6.根據(jù)權利要求1所述的含汞天然氣脫汞與回收汞的設備，其特征在于，進氣口(13)設 置在脫汞反應塔(1)的側壁的下部，出氣口(14)設置在脫汞反應塔(1)的頂部，液體出口(II)設置在脫汞反應塔(1)的底部。7.根據(jù)權利要求6所述的含汞天然氣脫汞與回收汞的設備，其特征在于，脫汞反應塔 (1)的頂部設置有低壓真空壓縮機(3)，低壓真空壓縮機(3)與位于脫汞反應塔(1)的頂部的 出氣口(14)連通。8.根據(jù)權利要求6所述的含汞天然氣脫汞與回收汞的設備，其特征在于，脫汞反應塔 (1)的底部為錐狀結構(16)，錐狀結構(16)的錐頂沿豎直方向朝下，液體出口(11)設置在該 錐頂處，進氣口( 13)設置在該錐狀結構(16)的錐底上方。9.根據(jù)權利要求1所述的含汞天然氣脫汞與回收汞的設備，其特征在于，脫汞反應塔 (1)的側壁的下部設置有卸料法蘭(15)，該卸料法蘭(15)能夠用于卸除該過濾填料(5)。10.根據(jù)權利要求1所述的含汞天然氣脫汞與回收汞的設備，其特征在于，脫汞反應塔 (1)上連接有壓力表(4)，該過濾填料(5)為瓷球。
【文檔編號】C10L3/10GK205635514SQ201620365095
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】史洺宇, 陳榮, 易成高, 齊梅, 劉點玉
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司