Способ удаления ртути из потока природного газа Советский патент 1991 года по МПК B01D53/14 

Изобретение относится к способам удаления ртути из газов и может быть использовано в процессах очистки природного газа перед использованием его в каталитических процессах и для предотвращения коррозии оборудования.

Цель изобретения - исключение замены отработанного сорбента.

Пример 1. Очистке от ртути подвергают природный газ следующего состава, мол.%: метан 85,5; С2 7,5; Сз 2,5; Сл 1,0; Cs 0,5; ртуть 1, мг/м . Схема очистки приведена на фиг. 1. Природный газ предварительно

охлаждают до 0°С с помощью пропановых холодильных аппаратов (не показаны) и вводят по линии 1 в систему очистки. В теплообменнике 2 поток очищаемого природного газа предварительно охлаждают до -23 С и вводят в абсорбер 3, в котором содержащаяся в потоке ртуть абсорбируется в свободном от ртути жидком абсорбенте, состоящем в основном из ожиженных этана, пропана и бутана и-поступающем по линии 4 в абсорбер 3 при -37°С. Обедненный ртутью и обогащенный метаном газ выводят из .абсорбера по линии 5 и объединяют с

СЬ

ю ел

СлЗ

рециркуляционным потоком 6, состоящим в основном из пропана и бутана и свободным от ртути. Термин свободный от ртути абсорбент означает, что в жидкостном потоке ртуть отсутствует или содержание ее так мало, что технически его трудно измерить, т.е. содержание ртути в абсорбенте не превышает 100 10 ч. Предпочтительно использовать жидкости, содержащие не более 5 ч ртути. Смешанный поток охлаж- дают до -37°С в теплообменнике 7 и вводят в разделитель 8 пара и жидкости , в котором конденсированные углеводороды из линий 5 и 6 разделяются и насосом перекачиваются в абсорбер по линии 4. Абсорбент, поступающий по линии 4, имеет следующий состав, мол.%: метан 28, 21,0; Сз 20,0; С4 30,0; Сб 1,0; ртуть 1,4 10 мол ч,

Обогащенный метаном поток 9, покидающий разделитель 8, является по существу свободным от ртути и подается в нагнетательные средства сжижения (не показаны). Часть обогащенного метаном газа может отбираться для использования в виде топлива и/или передаваться по трубопроводу в виде газа.

Из абсорбера обогащенную ртутью углеводородную жидкость подают по трубопроводу 10 в устройство 11 отделения ртути. После этого углеводородную жидкость по линии 12 вводят в устройство 13 разделения сжиженных частей природного газа, из которого легкий бензин возвращают в линию 14 и разделенные С1-С4-компоненты выводят как продукты по линиям 15. Часть одно- го или нескольких Сч-Сз-компонентов отбирают из линии 15с помощью линии 16 как рециркуляционный поток, который в теплообменнике 17 охлаждается до -29°С и затем подается в верхнюю часть абсорбера по линии б.

На фиг, 2 показан вариант технологической схемы, представленной на фиг.1, согласно которому в устройство 11 отделения ртути подают рециркуляционный поток 16, выводимый из устройства 13 разделения ожиженных частей природного газа. Такая схема применяется при приемлемом содержании ртути в линиях 14 и 15. Линия 18 предназначена для повторного введения при необходимости Сз, С4-компонентов в ожиженный природный газ.

На фиг. 3 приведена схема осуществления способа для случая, когда содержание ожижаемых компонентов в поступающем по линии 1 природном газе достаточно большое, чтобы сконденсировать достаточное количество жидкости из обогащенного метаном газа в линии 5, которая затем обрабатывается в устройстве 11 удаления ртути с целью отделения ртути предпочтительно в твердом состоянии, и подать поток 4 свободной от ртути жидкости в зону контакта газа и жидкости, т.е. в абсорбер 3, Поток из устройства ожижения газа не используется. Согласно схемам осуществления способа, приведенным на фиг. 1-3, дополнительный контакт газа и жидкости происходит в теплообменнике 7 и за ним за счет конденсации Са и тяжелых компонентов в потоках 5 и 6. Этот вторичный контакт дополнительно снижает содержание ртути в обогащенном метаном газе, полученном в линии 9.Теплообменником 7 может служить пленочный абсорбер, охлаждаемый смешанным хладагентом. Теплообменник 7 и сепаратор 8 могут быть объединены в одном устройстве.

По примеру осуществления способа согласно фиг. 1 сепаратор 8 работает при -37°С и содержание ртути в обогащенном метаном газе снижается до 0,1 мкг/м . Предпочтительно, чтобы зона разделения, соответствующая сепаратору 8, имела температуру холодильника -(50-75)°С для конденсации большего обьема жидкости и снижения таким образом концентрации ртути в обогащенном метаном газе до 0,01- 0,001 мкг/м .

Согласно данному примеру осуществления способа, в котором абсорбентом служит углеводородная жидкость, состоящая из ожиженной смеси этана, пропана и бутана или пропана и бутана, предпочтительно работать в контактной зоне газ - жидкость при температуре от +10 до -85°С. В установках сжиженного газа, в которых газ, поступающий в контактную зону, обычно находится под давлением 17-105 кг/см2, верхняя зона первичного абсорбера ртути обычно работает при температуре от 0 до -75°С. Предпочтительно, бедный ртутью обогащенный метаном газ, покидающий абсорбер, далее охлаждают до -(30 - 85)°С для конденсации дополнительных углеводородов, более тяжелых, чем метан, из газового потока. При конденсации дополнительно снижается содержание ртути в паровой фазе.

Пример 2, На фиг. 4 показана схема осуществления способа, согласно которой обогащенный метаном продукт в линии 9 может не сжижаться, но тем не менее желательно иметь газ с малым содержанием ртути. Этот пример также иллюстрирует использование жидкого при обычных условиях углеводорода, т.е. бензина, как основной составляющей свободного от ртути абсорбента. Поступающий газ охлаждают до -34°С в теплообменнике 2 для обогащения потока 10 компонентом С4 и более легкими компонентами. После удаления ртути в узле 11 и разделения сжиженных частей природного газа в узле 13 выделяют поток абсорбента и охлаждают его до -37°С в теплообменнике 19 для использования в качестве свободного от ртути абсорбента, Предпочтительно отделение ртути от бензина ведут при -(20 - 100)°С. Избыточную жид- кость, не нужную в абсорбере 3, возвращают по линии 20 как продукт для других производств или для дополнительной обработки.

На фиг. 5 показан вариант технологической схемы по фиг.4, согласно которому в устройстве 11 удаления ртути обрабатывают рециркуляционную часть потока 14, полученного из устройства 13 сжижения газа.

По примеру 2 при использовании бензина контактная зона газ - жидкое ь работает при температуре от +40 до -40°С. Если обрабатываемый природный газ находится под давлением 7-140 кг/см2 и температуре от +40 до -35°С, то необходимо, чтобы абсорбент находился в интервале температур от +40 до -45°С.

Пример 3. На фиг. 6 показана схема осуществления способа, согласно которой используют жидкий в лбычных условиях углеводород как основную составляющую безртутной углеводородной жидкости в линии 14 при необходимости удаления ртути скорее по причинам токсичности, чем по причинам коррозии, например когда необходим магистральный газ, содержащий С2- и Сб-компоненты, и его получают через линию 9, а разделение эффлюентной жидкости абсорбера не требуется. По этому примеру газ в линии 9 не нужно охлаждать до низких температур и контактная зона газ - жидкость может работать в интервале температур от +40 до -40°С.

Пример 4. На фиг. 7 показана схема осуществления способа для удаления ртути в виде жидкости или предпочтительно твердого вещества из потоков загрязненных ртутью жидкостей, образующихся согласно описанным примерам, Поток 21 загрязненного ртутью углеводорода охлаждают до - (18 - 155)°С в теплообменниках 22 и 23 и вводят в зону 24 разделения, которой служит простой отстойник. По существу, свободную от ртути жидкость постоянно выводят из верхней части сепаратора через линию 25, в то время как жидкую или твердую ртуть выводят эпизодически через линию 26.

Температура, до которой охлаждается загрязненный ртутью поток жидкости, зависит в основном, от требуемой степени удаления ртути, выбора углеводородов в качестве абсорбента и расположения узла удаления ртути в технологической цепи. Углеводородную жидкость с очень низким

5 содержанием ртути можно получить при наиболее низкой температуре работы устройства для удаления ртути. Когда стадию отделения ртути проводят сжиженной смесью этана, пропана и бутана (фиг. 2 и 3),

0 то процесс отделения ведут при -(45 - 160)°С. Когда ртуть удаляют из относительно теплого жидкого эффлюента абсорбера (фиг. 1 и 4) отделение ртути проводят при -(20-100)°С.

5 Как следует из примеров, согласно предлагаемому способу не требуется заменять сорбент, отработанный в процессе извлечения ртути из потока природного газа; после отделения ртути от сорбента его воз0 вращают на стадию абсорбции. По известному способу при использовании твердого сорбента, содержащего серу, после отработки сорбента требуется его замена.

5 Формула изобретения

1.Способ удаления ртути из потока природного газа, включающий подачу сорбента в зону контакта его с природным газом, контактирование сорбента с природным газом

0 при повышенном давлении и вывод обедненного ртутью природного газа из зоны контакта, отличающийся тем, что, с целью исключения замены отработанного сорбента, в качестве сорбента используют

5 свободные от ртути смесь этана, пропана и бутана, или пропана и бутана, ожиженную при охлаждении, или бензин, после контактирования с природным газом обогащенный ртутью сорбент выводят из зоны

0 контакта, выделяют из него ртуть охлаждением в жидком или твердом виде и рецирку- лируют в зону контакта с природным газом.

2.Способ поп, 1,отличающийся тем, что при использовании ожиженной

5 смеси этана, пропана и бутана или пропана и бутана ее температуру в зоне контакта с газом поддерживают равной от +10 до -85°С, а давление газа поддерживают равным 17-105 кг/см2.

0 3. Способ поп. 1,отличающийся тем, что при использовании бензина его температуру поддерживают равной от +40 до -45°С, давление газа поддерживают равным 7-140 кг/см , а температуру газа рав5 ной от +40 до -35°С.

4. Способ по пп. 1 и 2, отличающий с я тек, что выделение ртути из обогащенных ею ожиженных смесей этана, пропана и бутана ведут при температуре от -45до-160°С.

5. Способ по пп. 1 и 3, отличаю- гащенного ртутью бензина ведут при темпе- щ и и с я тем, что выделение ртути из обо- ратуре от -20 до -100°С.

Изобретение относится к технологии очистки природного газа от ртути перед использованием его в каталитических процессах и для предотвращения коррозии оборудования. Цель изобретения - исключение замены отработанного сорбента. Поток очищаемого природного газа и сорбента подают в зону контакта в абсорбер. Контактирование сорбента с природным газом ведут при повышенном давлении. В качестве сорбента используют свободные от ртути смесь этана, пропана и бутана, или пропана и бутана, сжиженную при охлаждении, или бензин. После контактирования обеднен ный ртутью природный газ выводят из зоны контакта. Обогащенный ртутью сорбент также выводят из зоны контакта, выделяют из него ртуть охлаждением в жидком или твердом виде и рециркулируют в зону контакта с природным газом. При использовании ожиженной смеси этана, пропана и бутана или пропана и бутана ее температуру в зоне контакта с газом поддерживают от +10 до -85°С, а давление газа - 17-105 кг/см2. При использовании бензина его температуру поддерживают от +40 до -45°С, давление газа равно 7-140 кг/см , а температура газа от +40 до -35°С. Выделение ртути из обогащенных ею ожиженных углеводородов ведут при -{45-160)°С, из обогащенного ртутью бензина ведут при -(20-100)°С. Способ обеспечивает снижение концентрации ртути в очищенном газе до 0,001-0,1 мкг/м3 без замены абсорбента. 4 з.п. ф-лы. 7ил.

Т /.

Фиг.З

Фиг. 5

Z4

Фиг. 7