本發(fā)明涉及工業(yè)生產(chǎn)特別是油氣生產(chǎn)過程中hg的處理領(lǐng)域，具體為一種改性浸漬硫分子篩脫汞劑及其制備方法和專用裝置。
背景技術(shù)：
據(jù)調(diào)查，汞主要來源于氣源巖、火山巖漿、地球深部和共生汞礦等，是天然氣中普遍存在的一種有害物質(zhì)，各類氣田天然氣中大多都含有痕量金屬元素汞及其化合物。天然氣從地面開采出來后，經(jīng)過集輸管道輸送至處理廠進(jìn)行處理加工，這一過程中復(fù)雜的溫度、壓力條件，使得各個(gè)處理裝置及其分離物中汞含量不盡相同，這些分離物中的汞進(jìn)入環(huán)境中，將對大氣和環(huán)境產(chǎn)生汞污染。
隨著我國天然氣工業(yè)的快速發(fā)展，國家對天然氣工業(yè)的質(zhì)量、安全、健康、環(huán)境(qshe)要求越來越高。因此，開展汞在天然氣處理裝置中的分布規(guī)律研究十分必要。本項(xiàng)目對含汞天然氣、凝析油、乙二醇、污水進(jìn)行汞檢測，模擬克拉2氣田天然氣處理廠的汞分布規(guī)律，分析主要脫汞劑性能，研究含汞氣田天然氣脫汞工藝方案及含汞設(shè)備的清汞技術(shù)方案及安全防護(hù)措施，這無疑對我國含汞氣田的開發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對保護(hù)含汞氣田環(huán)境安全，防止汞污染具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
在國內(nèi)及國外發(fā)達(dá)國家中，天然氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)都沒有對商品天然氣中汞的含量做出明確規(guī)定，但是國外天然氣生產(chǎn)單位與天然氣用戶之間以天然氣供應(yīng)合同協(xié)議的形式對天然氣中汞含量做出規(guī)定。如：荷蘭商品天然氣中汞的含量低于20000ng/m3，德國商品氣中汞的含量低于28000ng/m3。相關(guān)機(jī)構(gòu)研究表明，天然氣中汞的含量低于30000ng/m3時(shí)，不會對設(shè)備、人身安全、環(huán)境造成危害。因此，從環(huán)保、安全等因素考慮，本著“健康至上、以人為本，保護(hù)環(huán)境、持續(xù)發(fā)展”的方針，我國石油行業(yè)推薦商品管輸天然氣中汞含量小于28000ng/m3。
化學(xué)吸附法，即吸附劑吸附法是眾多脫汞方法中的一種，在國外運(yùn)用廣泛，經(jīng)過工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用證明完全能達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)要求。
吸附劑吸附法所采用的吸附劑一般分為兩個(gè)部分：承載體和反應(yīng)物質(zhì)。承載體作為反應(yīng)物質(zhì)的承載介質(zhì)，使反應(yīng)物質(zhì)能夠均勻的分布于其中，由于其空隙性，增加了反應(yīng)物質(zhì)與天然氣中汞的接觸幾率，但其吸附汞的作用有限。數(shù)據(jù)表明，承載體使反應(yīng)物質(zhì)的金屬表面積增加了1％也相應(yīng)地改善了反應(yīng)物質(zhì)的活性。活性炭浸入硫后，使反應(yīng)物質(zhì)的表面積增加0.01m2/g，大大改善了反應(yīng)物質(zhì)對汞蒸氣的吸附能力，且載硫分子篩特別是在汞蒸氣濃度很低的時(shí)候也可以使用，并且受水和溫度的影響小。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種改性浸漬硫分子篩脫汞劑及其制備方法和專用裝置，在現(xiàn)有載硫分子篩制備工藝的基礎(chǔ)上，改變制炭和浸漬硫的條件，制備吸附性能更佳優(yōu)良的載硫分子篩。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
一種改性浸漬硫分子篩脫汞劑，利用核桃殼碳化后作為分子篩。
所述的改性浸漬硫分子篩脫汞劑的制備方法，將核桃殼碳化作為分子篩，并進(jìn)行浸漬硫處理，其制備過程為：
(1)以12～14kg/h的速度將核桃殼通過傳動皮帶加入到900～1000℃熔爐中炭化，核桃殼停留時(shí)間為20～40分鐘；
(2)反方向持續(xù)加氮?dú)鈨艋?，氮?dú)饬髁?.7～0.8nm3/min，氣體保持氧氣含量少于500ppm，防止完全燃燒；
(3)炭化的核桃殼通常被壓碎濾篩到要求的網(wǎng)眼大?。?/p>
(4)炭化的核桃殼被二氧化碳和氧化劑蒸氣激活；
(5)浸漬硫處理，按質(zhì)量比為1：0.05～1：0.6稱取分子篩和硫磺，100～200℃溫度下加熱40～50min，按40～60ml/min通入n2。
所述的改性浸漬硫分子篩脫汞劑的制備方法，改性后的浸漬硫分子篩的篩孔被硫完全浸漬。
所述的改性浸漬硫分子篩脫汞劑的制備方法，分子篩的網(wǎng)眼大小從3mm×6mm到50mm×100mm。
所述的改性浸漬硫分子篩脫汞劑的制備方法，炭化的核桃殼被二氧化碳和氧化劑蒸氣激活，具體過程是：含有少量一氧化碳的二氧化碳勻速通過分子篩，氣 體流量為0.4～0.5nm3/min，一氧化碳的體積占1～10％。
所述的改性浸漬硫分子篩脫汞劑的制備裝置，該裝置包括：氮?dú)馄?、氮?dú)?、支架、壓力表、流量?jì)、進(jìn)料口、制炭容器、出料口、加熱盤管、溫度計(jì)、泄壓口，具體結(jié)構(gòu)如下：
氮?dú)馄績?nèi)裝有氮?dú)?，氮?dú)馄客ㄟ^管路與制炭容器連通，在所述管路上設(shè)置流量計(jì)，氮?dú)馄吭O(shè)置于支架上，氮?dú)馄可显O(shè)有壓力表；制炭容器的頂部設(shè)置進(jìn)料口，制炭容器的底部設(shè)置出料口，制炭容器的側(cè)面設(shè)置泄壓口，制炭容器內(nèi)設(shè)置加熱盤管和溫度計(jì)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：
1、本發(fā)明在現(xiàn)有載硫分子篩制備工藝的基礎(chǔ)上，改變制炭和浸漬硫的條件，制備吸附性能更佳優(yōu)良的載硫分子篩。炭分子篩與其它工業(yè)用粒狀吸附劑的一般物理性質(zhì)對比，與鋁硅酸鹽晶體的沸石系分子篩不同，炭分子篩和活性炭一樣由微晶碳構(gòu)成，因此它的物理性質(zhì)大致與活性炭類似。它具有耐酸、耐堿、對化學(xué)作用的穩(wěn)定性，但耐燃燒性不好。本發(fā)明對過重載體的性質(zhì)進(jìn)行研究比較，發(fā)現(xiàn)核桃殼炭脫汞效率高，可同時(shí)脫除so2和nox，有很好的應(yīng)用前景，較其他分子篩性能優(yōu)良。
2、本發(fā)明利用核桃殼為原料制作的分子篩，外形為不定型顆粒，具有機(jī)械強(qiáng)度高，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積大，吸附速度快，吸附容量高，易于再生，經(jīng)久耐用。
3、本發(fā)明浸漬后分子篩的硫含量增多，比表面積減小，比表面積隨溫度的升高而增大，改性后分子篩中的炭硫鍵結(jié)合力更強(qiáng)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的改性浸漬硫分子篩脫汞劑制備裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1-氮?dú)馄浚?-氮?dú)猓?-支架，4-壓力表，5-流量計(jì)，6-進(jìn)料口，7-制炭容器，8-出料口，9-加熱盤管，10-溫度計(jì)，11-泄壓口。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明改性浸漬硫分子篩脫汞劑制備裝置，主要包括：氮?dú)馄?、氮?dú)?、支架3、壓力表4、流量計(jì)5、進(jìn)料口6、制炭容器7、出料口8、加熱盤管9、溫度計(jì)10、泄壓口11等，具體結(jié)構(gòu)如下：
氮?dú)馄?內(nèi)裝有氮?dú)?，氮?dú)馄?通過管路與制炭容器7連通，在所述管路 上設(shè)置流量計(jì)5，氮?dú)馄?設(shè)置于支架3上，氮?dú)馄?上設(shè)有壓力表4；制炭容器7的頂部設(shè)置進(jìn)料口6，制炭容器7的底部設(shè)置出料口8，制炭容器7的側(cè)面設(shè)置泄壓口11，制炭容器7內(nèi)設(shè)置加熱盤管9和溫度計(jì)10。
下面，通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
實(shí)施例
本實(shí)施例利用核桃殼碳化后作為分子篩，分子篩具有孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，吸附速度快，吸附容量高，易于再生等性質(zhì)。將核桃殼碳化作為分子篩，并進(jìn)行浸漬硫(工業(yè)級)處理，通過改變不同的制備工藝，發(fā)現(xiàn)以下條件下制備的載硫分子篩載硫量高，脫汞效果好，不僅可以在低溫環(huán)境下適用，而且受水的影響比較小，具體制備過程如下：
(1)以13.61kg/h的速度將核桃殼通過傳動皮帶加入到982℃熔爐中炭化，核桃殼停留時(shí)間為30分鐘。
(2)反方向(逆流)持續(xù)加氮凈化，維持在25nft3/min(scfm)(0.70792nm3/min)，氣體保持氧氣含量少于500ppm，防止完全燃燒。
(3)炭化的核桃殼通常被壓碎濾篩到要求的網(wǎng)眼大小。實(shí)例表明，在脫除固體顆粒時(shí)，過濾介質(zhì)越小，從石油和凝析油中分離出來的顆粒越多，過濾后的液體中含汞量越低。美國規(guī)定，分子篩的網(wǎng)眼大小從3mm×6mm到50mm×100mm。
(4)這些炭化的核桃殼被二氧化碳和氧化劑蒸氣激活，具體過程是：含有少量一氧化碳的二氧化碳勻速通過分子篩，氣體流量為0.4～0.5nm3/min，一氧化碳的體積占3％。
(5)浸漬硫處理，浸漬后分子篩的硫含量增多，比表面積減小，比表面積隨溫度的升高而增大，改性后分子篩中的炭硫鍵結(jié)合力更強(qiáng)，改性后的浸漬硫分子篩的篩孔可以被硫完全浸漬，不僅在低溫環(huán)境下適用，并且受水的影響較小。所以稱取一定量的分子篩和硫磺，分子篩和硫磺的質(zhì)量比為1：0.2，150℃溫度下加熱45min。
(6)浸漬硫過程中，為了保證碳和硫不被氧化，按50ml/min通入n2。
從而，獲得改性浸漬硫分子篩脫汞劑，其使用數(shù)據(jù)如下：
實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明制備改性浸漬硫分子篩脫汞劑時(shí)，通過改變制炭和浸漬硫的條件，提高載硫分子篩對汞的吸附能力。