天然气、煤层气、页岩气开采过程中,往往会伴随微量单质汞。汞的含量虽低,却会给天然气净化、液化生产带来不容忽视的隐患与环保风险。脱汞工序已经成为 LNG 工厂、长输管线、煤化工合成装置必不可少的前置净化单元。
气源中汞带来多重生产与环境风险
一,诱发设备液态金属脆化腐蚀。LNG 液化装置大量采用铝合金板翅式换热器,汞能够破坏铝材表面氧化膜,渗入金属晶界形成低强度合金相,在应力作用下产生裂纹,也就是液态金属脆化(LME)效应。碳钢、不锈钢对此耐受性较强,但铝合金设备对汞十分敏感。汞铝汞齐会造成换热器焊缝开裂、介质泄漏,全球已有多座 LNG 工厂因汞腐蚀出现停机、设备报废事故,单次检修损失可达千万元级别。行业普遍要求商品天然气以及 LNG 原料气汞含量控制在≤0.01μg/m³,部分严苛工况指标要求进一步收紧,兼顾设备防腐与环保要求。
二,造成后端催化剂不可逆性中毒。汞会造成分子筛脱水床层堵塞,同时污染催化材料,引发不可逆失活,缩短催化剂服役周期,频繁停工更换催化剂推高企业运营成本。
三,人体健康与生态环境威胁。汞属于持久性有毒致癌物质,天然气燃烧、装置放空会释放汞蒸气,损害人体神经系统。同时《水俣公约》对油气行业汞排放做出严格约束,指标不达标企业将面临限产、处罚等风险。
四,影响终端产品品质。车用 LNG、城市管网燃气、化工原料气均设置严格汞含量管控标准,原料汞超标,产品无法对外销售。
主流工业脱汞技术路线
当前工业领域主流方案为固定床干法吸附脱汞,工艺流程简洁,可常温运行,脱除精度优异,无需复杂的加热冷却配套设备。市面上常用脱汞剂主要分为三类。
载银分子筛脱汞剂 载银分子筛脱汞技术起初用于铝合金设备防护,在铝质脱水容器装填浸银分子筛,既可以保护铝设备免受汞腐蚀,生成银汞合金,同时分子筛可吸附气体水分;依靠变温吸附实现污染物脱除,热气体流过时完成解吸再生。该材料依靠生成银汞合金实现脱汞,脱汞精度很高,但贵金属成本昂贵,一般用于末端微量精脱,不适合作为主脱汞床层。
载硫活性炭脱汞剂 以活性炭作为载体浸渍活性硫,单质汞与硫反应生成性质稳定的硫化汞。但该材料存在短板:天然气内水分、液态烃会冲刷流失活性硫,运行过程容易产生炭粉,高压工况下床层压差上涨较快,更适合低压干气工况。
金属硫化型氧化铝脱汞剂 采用高孔结构氧化铝载体负载金属硫化活性组分,替代活性炭基材。机械强度高,耐水汽、液态烃冲刷,生成的粉尘少,床层压差稳定,汞容相比活性炭有明显提升,是大中型 LNG 工厂、高压集气站的主流选型。 关键反应:Hg + S = HgS,单质汞与载体上活性硫发生化学反应,生成固态硫化汞固定在吸附剂孔道,处理后气体汞含量可降至 0.01μg/m³ 以内。
国产化脱汞解决方案:武汉科林W105系列脱汞剂
立足二十余年气体净化技术积累,武汉科林化工集团有限公司针对不同气田气质、压力工况,开发两款脱汞产品,覆盖低压集气站、LNG 液化、煤制气等多种应用场景。
W105 活性炭基脱汞剂,汞容≥2.0wt%,适宜运行温度 1060℃,多用于低压煤层气、炼厂干气、低湿天然气的前置粗脱,性价比突出,适合中小型净化站。
W105B 脱汞剂选用特定晶粒度金属硫化物作为活性组分,以高比表面积、大孔径氧化铝为载体,复配特种助剂,经过特殊工艺制备。产品颗粒强度高、反应速率快,可适应较高空速,脱汞精度优异,能够同时脱除单质汞与有机汞;受原料水汽干扰小,活性组分不会升华、溶出污染工艺介质。可用于天然气、炼厂气、丙烷丁烷、凝析油、石脑油等物料微量汞脱除,处理之后气体汞含量低于 1ng/Nm³。
伴随天然气清洁利用规模扩大、环保监管持续收紧,W105 系列脱汞剂能够有效减少装置非计划停工,规避铝制换热器腐蚀、后端催化剂中毒两大重点损失,满足油气行业环保合规与长周期稳定生产需求,为国内天然气净化提供高可靠性脱汞选择。
网 址:www.whkl.cn
咨询热线:027-51856266
企业地址:武汉市华工科技园创新基地