Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Российский государственный университет нефти и газа
(национальный исследовательский университет)
имени И.М. Губкина»
Кафедра Газохимии
Оценка_____________ (_____)
(рейтинг)
Дата ________________
____________________________
подпись преподавателя
РЕФЕРАТ
На тему: «Очистка природного газа от ртути»
Студент Преподаватель к.т.н., старший преподаватель
Группа
Ртуть является естественной примесью, как элемент природного происхождения находится в небольших, но измеримых концентрациях во многих нефтяных и газовых месторождениях. Это высокотоксичное вещество, представляющее опасность для здоровья человека и окружающей среды. Этот металл наиболее часто обнаруживается в его элементарной форме.
Технологические установки с паяными алюминиевыми теплообменниками, включая оборудование для сжиженного природного газа и азотные режекционные установки, чувствительны к коррозионному воздействию ртути. Ртуть также повреждает измерительные приборы и регулирующую арматуру, содержащие цветные металлы, за счет образования амальгамы. Еще ртуть может быть причиной выхода из строя оборудования в результате жидкометаллического охрупчивания (LME) и оказывать отравляющее воздействие на ряд катализаторов, используемых на газоперерабатывающих и газохимических заводах.
Обращение с трубопроводом, загрязненным ртутью, которая классифицируется как опасные отходы, должно быть рассмотрено в контексте с существующими также имеет относительно высокое давление пара. Хотя ртуть имеет высокую точку кипения, крайняя осторожность требуется при обращении с трубопроводом, загрязненным ртутью.
Благодаря прогрессу в системах контроля ртуть сейчас может быть точно измерена вплоть до величин нанограммов в случае газов и миллиардных частей (млрд-1) в жидких углеводородах.
В настоящее время предельно допустимые концентрации ртути составляют 10 нг/м3 в Тихоокеанском регионе [2].
4 Для реализации идей по очистке газа от ртути для газоперерабатывающей промышленности был разработан ряд методов.
Основные методы очистки от ртути:
- I. Адсорбция в слое адсорбента, не подлежащем регенерации:
– активированный уголь, пропитанный серой;
– оксиды и сульфиды переходных металлов.
- II. Адсорбция в слое адсорбента, подлежащем регенерации:
– молекулярные сита;
– активированный уголь.
5 MRU-установка удаления ртути была разработана для использования преимущества свойств загрязняющего вещества связываться с определенными поверхностями. Для удаления ртути из различного углеводородного сырья также были разработаны сорбенты на основе углерода. Нерегенерирующиеся сорбенты содержат серу, присутствующую как в виде сульфидов металлов в случае металлических систем, так и серу в случае углерода.
Хотя на газоперерабатывающих заводах MRU-установки с углеродом, активированным серой, преобладали, они были вытеснены системами на основе сульфидов металлов. Активированный серой углерод эффективен только при обработке сухого газа. Обширная микропористая природа активированного углерода приводит к тому, что капиллярная конденсация становится проблемой при ведении процесса на уровне, недалеком от точки росы газа.
Углерод, активированный серой, также подвержен растворению серы при пропускании «мокрых» газовых потоков. Это выделение серы с поверхности углерода приводит к «выскальзыванию» серы из MRU, потенциально повреждая расположенное вниз по течению оборудование и понижая способность вбирать ртуть. Присутствие воды в обрабатываемом газе продлевает реакционную зону, приводя к проскальзыванию ртути на выходе. В то же время большинство газовых процессоров требуют, чтобы удаление ртути происходило либо в головной части, либо близко к передней части газовой установки, где газ может быть «мокрым».
Рисунок 1 – Технологическая схема обработки «мокрого» газа
Рисунок 1 показывает схематичное размещение аппаратов. Продуктовый ряд этого процесса успешно обрабатывает потоки жидких углеводородов помимо газовой среды. Сера связывается с металлической основой, предотвращая последующее растворение и проскок в оборудование с нисходящим потоком.
Вместо углерода используют окислы и сульфиды переходных металлов.
При использовании данной технологии ртуть удаляется в результате необратимой химической реакции с сульфидом металла. Сульфид металла может образовываться как в объеме, так и на поверхности в результате реакции между смешанными оксидами металлов и сероводородом, то есть в результате реакции обессеривания, или поставляться предварительно сульфированным.
В дополнение к образованию амальгамы с некоторыми металлами, ртуть очень мобильна и будет адсорбироваться на поверхности трубопровода и другом газоперерабатывающем оборудовании. Ртуть может потом десорбироваться обратно, в составе газовых потоков проходя по загрязненным трубопроводам, и между монтажом оборудования удаления ртути (mercury removal unit – MRU) в верхнем течении газа и завершением продувки трубопровода может пройти много времени.
После их использования выгруженные адсорбенты могут содержать ртуть, удаляемую вакуумной дистилляцией. Активный металл отправляют на восстановление через переплавку и потом перепродают. Этот процесс гарантирует, что продукт MRU обрабатывается экологически безопасным способом. Разработаны адсорбенты для обработки «мокрого» и «сухого» газов, без каких-либо ограничений «мокрого» газа к другим нерегенерирующимся продуктам.
Обработанные серебром молекулярные сита способны пропускать через себя тысячи циклов регенерации на протяжении долгого срока службы. Удаление загрязнений идет путем адсорбции, с образованием ртутью амальгамы с серебром при прохождении через структуру молекулярного сита при колебаниях температуры и последующей десорбции при пропускании горячего потока газа. Содержащий ртуть регенерационный газ отводят вокруг криогенной установки.
Удаление ртути с использованием обработанных серебром молекулярных сит в существующих аппаратах осушки гарантирует снижение капитальных затрат до минимума без необходимости в дополнительной MRU.
Рисунок 2 – Технологическая схема удаления ртути с использованием молекулярных сит, обработанных серебром
Рисунок 2 представляет типичную схему протекания процесса для адсорбентов на основе молекулярных сит, промотированных серебром. Отработанный и должным образом регенерированный адсорбент свободен от ртути со времени разгрузки реактора и с тех пор как он проходит тест на токсичность (Toxicity Characteristic Leaching Procedure – TLCP), его классифицируют как безопасный отход.
На ряде заводов ртуть эффективно удаляли и улавливали путем установки аппарата с нерегенерирующимся адсорбентом ртути на регенерационный поток из осушителя с молекулярными ситами.
Рисунок 3 – Комбинированная технологическая схема с использованием регенерирующихся молекулярных сит и нерегенерирующихся адсорбентов
Рисунок 3 представляет комбинированный метод удаления ртути с использованием технологий с новейшими молекулярными ситами, так и абсорбентами.
Использование и молекулярных сит, пропитанных серебром, и нерегенерирующегося адсорбента сочетает в себе два метода. Установка небольшого сосуда с нерегенерирующимся адсорбентом для обработки десорбировавшейся ртути с установки с молекулярными ситами постоянно удаляет любую ртуть из газа.
Так как поток газа регенерации имеет низкий расход (обычно 10 % от расхода входящего газа), объем аппарата, содержащего нерегенерирующийся адсорбент, незначителен. Это приводит к экономному и эффективному пути удаления ртути без высоких капитальных затрат.
Присутствие ртути в природном газе может привести к серьезным повреждениям технологического оборудования и потенциально подвергает риску здоровье и безопасность обслуживающего персонала завода.
Поскольку последствия от присутствия ртути могут быть очень серьезными, многие операторы заводов СПГ устанавливают систему удаления ртути, даже если ее содержание не было определено в составе газа изначально. Адсорбционные защитные покрытия против ртути не восстанавливаются, а закладываются проектом под количество ртути, ожидаемое между периодами техобслуживания.
Скачать: