松南集气处理站脱汞方式比选研究

王喜武，尹 腾（.中国石油化工股份有限公司东北油气分公司工程技术管理部，长春 3006；.山东莱克工程设计有限公司，山东 东营 57000）

松南集气处理站脱汞方式比选研究

王喜武1，尹 腾2
（1.中国石油化工股份有限公司东北油气分公司工程技术管理部，长春 130062；2.山东莱克工程设计有限公司，山东 东营 257000）

汞是一种剧毒重金属元素，其危害主要体现在毒性和腐蚀性上，在天然气中会对设备造成腐蚀等影响，如处理不当进入环境中会对环境造成污染。在松南集气处理站发现了游离态汞，为了减少汞对人体及设备的危害，需要对天然气中的汞进行处理。现行国际上没有统一标准。本文根据商业标准等对天然气中汞的含量提出了限值，并根据现有的脱汞手段，结合松南集气处理站里汞的存在情况，对脱汞方式进行了比选，为后来工程实践应用提供借鉴。

松南集气处理站；游离态；脱汞

0　前言

松南集气处理站位于松南气田，于2009年建成投产，在2011年检修过程中，在二氧化碳储运单元的压缩机组四级分离器液位计排污处发现了游离态汞，表明进站天然气中有汞存在。本文根据现有的脱汞手段及行业标准，结合松南集气处理站里汞的存在情况，对其脱汞方式进行比选，确定适合松南集气处理站的脱汞方式并为后来工程实际应用提供借鉴。

1　气质条件

集气处理站检修过程中在二氧化碳储运单元已经发现了游离态汞，说明汞已经通过MDEA脱碳再生气进入到了CO2液化装置，二氧化碳回收液化装置进口检测汞含量为43μg/m3，当MDEA脱碳再生气间歇性放空时，排放气中汞含量超标，会造成环境污染。另外，站内脱碳脱水装置的闪蒸气作为燃料气使用时，汞会随着烟气排入大气，作为放空气放空时，进入火炬燃烧后，汞蒸气也会排入大气，汞还可以通过脱水再生气排入大气，为了了解站场生产及办公区域环境中汞含量情况，对处理站装置区环境空气和办公室空气进行了取样检测，结果分别为39μg/m3，4μg/m3。

2　脱汞工艺比选

目前，国内外天然气脱汞工艺主要包括化学吸附法、溶液吸收法、低温分离法、阴离子树脂法和膜分离法等。现将各处理工艺的定义及特点总结如下：

（1）溶液吸收法脱汞是先将汞离子化，然后与复合剂作用生成易溶性汞复合物，再将易溶性汞复合物溶于溶剂从而完成整个脱汞过程。（2）阴离子树脂法脱汞就是将含汞天然气与含有颗粒或球状的特种树脂床层相接触而将汞脱除。（3）膜分离法脱汞是使吸附溶液在薄膜中空纤维的管腔内流动，薄膜两边的单质汞浓度趋于平衡，但吸附溶液能够氧化汞，使薄膜两边的单质汞浓度不同，从而使天然气中的单质汞不断地通过薄膜孔隙进入溶液中，达到脱除天然气中汞的目的。（4）化学吸附法脱汞采用的吸附剂一般分为载体和反应物质两部分。具有孔隙性的载体作为反应物质的承载物质，增加反应物质与天然气中汞的接触面积。反应物质是脱汞的主体物质，均匀地分布于承载体中，能与单质汞结合反应，进而脱除天然气中的汞。

3　脱汞装置安装位置比选

松南集气处理站具有集气和净化处理功能，其工艺装置主要分布在进出站及分离计量区、天然气净化区（脱碳和脱水）、CO2液化储存区。根据集气处理站的功能及流程设计，按天然气处理流程可将脱汞装置设置在工艺前端或工艺后端。

（1）方案一：工艺前端脱汞。该方案是将脱汞装置设置在一级聚结过滤分离器之后，脱碳装置之前，如图1所示。该方案能够有效保护后续流程中的设备及现场操作人员。但是，前端处理气量大、CO2含量高，选用设备尺寸大、设备及管线选材要求提高，由于天然气中含有饱和水，对脱汞剂的性能要求较高。因此，该方案整体投资大。

图1　工艺前端脱汞位置示意图

（2）方案二：工艺后端脱汞。该方案是将脱汞装置设置在出站聚结过滤分离器之后，如图2所示。该方案处理的天然气为干气，CO2及水含量低，能够选用的脱汞剂多，设备尺寸减小，设备及管线选用碳钢材质即可，总体投资低。但是，该方案不能从根本上解决站内排放物中汞含量超标的现状，存在对操作人员身体健康的潜在危害。

图2　工艺后端脱汞位置示意图

集气处理站原料气中的汞会被脱碳装置的MDEA溶液、脱水装置的TEG溶液所携带，并通过溶液再生时的闪蒸气及再生气直接排入大气或经过火炬烟气排入大气，对环境造成污染，并危害站内人员身体健康。为了根本解决汞所带来的危害，有必要对集气处理站进站原料气进行脱汞处理。因此，应该将脱汞装置建在工艺前端。

4　结论

（1）通过对各种天然气脱汞工艺的优缺点比较，并结合松南集气处理站的气质条件和处理要求，最终确定了采用化学吸附脱汞工艺，吸附剂采用金属硫化物脱汞剂。（2）综合环境及健康因素，为了根本解决汞所带来的危害，本文建议将脱汞装置建在工艺前端。

［1］蒋洪，王阳.含汞天然气的汞污染控制技术［J］.石油与天然气化工，2012（04）.

［2］蒋洪，梁金川，严启团，王军.天然气脱汞工艺技术［J］.石油与天然气化工，2011（01）.

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