摘要：为了达到商品气外输要求，保证用户用气安全，在含汞天然气处理场站中，天然气脱汞工艺的应用已经十分广泛，但对于场站内部的低压及液相系统，汞的关注度偏低。场站采用灼烧炉燃烧乙二醇再生时产出的气体，气体主要成份为烷烃、水蒸汽和部分重金属物质，燃烧后烟尘直接排放于大气，对工作环境造成一定影响。本文通过VMG软件对克拉处理站一站的汞分布情况进行了模拟，并通过现场试验的方法测试了四种高压脱汞吸附剂在低压闪蒸系统中的脱汞效果。
关键词：汞；天然气；低压闪蒸
一 国内脱汞现状
在天然气开采中，汞是一种有害伴生物，含量一般在1ug/m3-200ug/m3，国内高含汞气田甚至可以达到1930ug/m3。汞具有高挥发、高毒性、强腐蚀性，金属汞蒸汽有高度的扩散性和较大的脂溶性，侵入呼吸道后可被肺泡完全吸收并经血液运至全身，造成人身肝脏损伤，降低天然气中的汞含量，脱出天然气中的汞能够有效防止汞污染，保护人身安全。
为了保证商品外输气汞含量达标（小于28ug/m3），国内含汞气田均采用化学脱汞工艺对汞进行回收处理，化学脱汞工艺中脱汞吸附剂一般由载体和反应物质两部分构成，其中载体一般是活性炭、氧化铝和分子筛，反应物为硫、银、碘等物质[3]。目前，高压脱汞吸附剂的应用已经十分成熟，塔里木油田克拉处理站二站脱汞后的天然气汞浓度约1μg/m3，塔里木油田大北天然气处理站及克拉处理站一站在干气脱汞后的天然气汞浓度仅为0.1~0.5μg/m3，吉林油田长岭天然气净化厂脱汞后的天然气汞浓度同样只有0.1μg/m3。
天然气脱汞工艺解决了外输气汞含量达标问题，但在天然气处理过程中汞会渗入到凝析油、乙二醇、污水、燃料气等低压系统中，高浓度低压含汞天然气对现场工作人员的危害十分严重。比如：在灼烧炉区域，灼烧炉作为焚烧乙二醇再生塔产生的尾气装置，由于尾气中重金属含量水平较高，在经过高温灼烧后经烟道进入大气，散放于装置上空，汞含量达到（1μg/m3），远高于工作区域作业人员连续工作的汞含量小于（0.3μg/m3）条件。本文模拟了某处理站的汞分布情况，并且通过现场试验的方法对四种脱汞吸附剂在低压系统的脱汞效果进行了评价，为低压脱汞工艺提供了指导和借鉴。
二 处理站汞含量分布情况
为合理设置低压闪蒸气脱汞设施，掌握汞在处理站油气处理装置中的分布规律，通过VMG软件进行了模拟。
本次模拟计算工况与实际工况保持一致，分析原料气中汞的去向，同时对产品气、闪蒸气、污水及凝析油等物流中汞的分布情况进行了计算，原料气汞浓度分别取值600μg/m3及300μg/m3。
从模拟结果可以看出，该处理站高低压系统均分布有大量的汞，其中产品气和乙二醇再生塔顶不凝气是汞最聚集的地方；在所有低压系统中，乙二醇再生塔顶不凝气的汞浓度最高，且汞浓度与温度关系密切。与现场实际检测数据一致，因此以乙二醇塔顶不凝气为试验对象具有统计学意义和普适性。
三 脱汞试验装置
乙二醇尾气处理装置是对乙二醇尾气进行再次气液分离并将气相引入低压放空的装置，包含脱汞吸附罐、加热器、脱汞吸附剂试验装置。自乙二醇再生塔顶回流罐来的不凝气经下部分液腔分液后至上部脱汞腔或进两套试验吸附罐中进行脱汞处理，试验所用的脱汞吸附剂均装填于试验吸附罐，脱汞后的尾气进入灼烧炉进行尾气燃烧。
四 试验结果
本次低压闪蒸脱汞试验选用了英国庄信万丰金属硫化物8805、西南石油大学金属硫化物TG-1、达科特金属硫化物DKT813、南京正森活性炭等4种高压天然气脱汞吸附剂，通过现场取样分析对比脱汞吸附剂的脱汞效果及吸附剂使用时间。
1.装置基础参数
脱汞试验装置基础参数为现场乙二醇尾气处理装置实测参数，其中试验吸附罐的入口汞含量与模拟数值十分接近，最终的目标值出口汞含量要小于1.2ug/m3。
2.脱汞效果分析
（1）西南石油大学金属硫化物TG-1
西南石油大学TG-1吸附剂在使用大约34天后开始穿透，吸附试验结束后吸附剂形态保持完好，未发生粉化或开裂等现象。
（2）英国庄信万丰金属硫化物8805
英国庄信万丰8805吸附剂在使用大约25天开始穿透。吸附试验结束后吸附剂形态发生明显变化，吸附剂发生粉化或开裂等现象。
（3）四川达科特金属硫化物DKT813
四川达科特DKT813吸附剂在使用大约28天开始穿透。吸附试验结束后的吸附剂形态保持完好，未发生粉化或开裂等现象。
（4）南京正森活性炭试验
南京正森吸附剂使用大约4天开始穿透，脱汞效果较差。吸附试验结束后的吸附剂形态保持完好，未发生粉化或开裂等现象。
五 结论
通本次试验，我们在低压系统中的汞处理有了比较全面的认识，也给我们现场汞处理提供了指导意义：
1.采用VMG软件模拟所得乙二醇不凝气汞浓度与实测结果接近，汞分布模拟结果对含汞天然气设计及生产管理具有一定指导作用。
2.根据现场试验结果，用于高压天然气脱汞的吸附剂能满足低压闪蒸气脱汞要求，达到废气汞含量低于1.2×104ng/m3的排放要求。
3.低压闪蒸气条件下，金属硫化物脱汞效果明显优于活性炭。从4种脱汞吸附剂现场试验评价结果看，TG-1>DKT813>8805>活性炭；四种吸附剂中仅英国庄信万丰吸附剂8805在湿气条件下易粉化，不适合湿气工况使用。
根据试验结果，表明用于高压天然气脱汞的吸附剂基本能满足低压闪蒸气脱汞，金属硫化物脱汞效果明显优于活性炭。但在试验过程中部分脱汞剂存在粉化等现象，需要在结合剂方面进行进一步研究。
参考文献
[1]韩磊.天然气脱汞工艺技术研究[J].化工管理，2014.