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包郵 天然氣脫汞技術

出版社:科學出版社出版時間:2022-01-01
開本: 16開 頁數: 270
本類榜單:工業技術銷量榜
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天然氣脫汞技術 版權信息

天然氣脫汞技術 內容簡介

本書主要內容包括天然氣中汞的危害性及汞的成因與分布,含汞天然氣、凝析油、氣田采出水和氣田污泥中汞的檢測技術及脫除工藝技術,天然氣生產過程中汞危害防護措施及管理制度。 本書可供含汞天然氣勘探生產工作者及石油院校相關專業師生參考,特別是為含汞天然氣處理工藝設計及天然氣處理廠生產作業人員提供理論指導。

天然氣脫汞技術 目錄

目錄
序一
序二
前言
第1章 天然氣中汞的成因及分布 1
1.1 汞及汞化合物的性質 1
1.1.1 汞形態的分類 1
1.1.2 單質汞的性質 1
1.1.3 無機汞化合物的性質 5
1.1.4 有機汞化合物的性質 7
1.2 汞在氣田介質中的賦存形態 8
1.2.1 汞在天然氣中的存在形態 9
1.2.2 汞在氣田采出水中的存在形態 9
1.2.3 汞在氣田污泥中的存在形態 10
1.2.4 汞在凝析油中的存在形態 11
1.3 氣田介質中汞的危害 11
1.3.1 汞對人體的危害 11
1.3.2 汞對環境的危害 14
1.3.3 汞對設備的危害 19
1.4 天然氣中汞的地質分布與成因 23
1.4.1 天然氣中汞的地質分布 23
1.4.2 天然氣中汞的成因 29
1.5 天然氣生產過程中汞的分布 37
1.5.1 天然氣集輸過程中汞的分布 37
1.5.2 天然氣處理工藝對汞的脫除作用 40
1.5.3 天然氣處理廠內汞的分布 47
參考文獻 55
第2章 汞的檢測技術 57
2.1 技術概況 57
2.1.1 檢測原理及儀器 57
2.1.2 天然氣中汞的檢測技術 58
2.1.3 氣田采出水中汞的檢測技術 62
2.1.4 凝析油中汞的檢測技術 63
2.1.5 污泥中汞的檢測技術 65
2.2 天然氣中汞的檢測技術 67
2.2.1 汞齊法 67
2.2.2 氧化法 69
2.2.3 差減法 71
2.2.4 不同方法適用性 72
2.3 氣田水中汞的檢測技術 73
2.3.1 總汞檢測技術 73
2.3.2 汞形態檢測技術 75
2.4 凝析油中汞的檢測技術 77
2.4.1 總汞檢測技術 77
2.4.2 汞形態檢測技術 79
2.5 污泥中汞的檢測技術 80
2.5.1 總汞檢測技術 80
2.5.2 汞形態檢測技術 82
參考文獻 83
第3章 脫汞劑 84
3.1 概述 84
3.1.1 天然氣脫汞劑開發及應用現狀 84
3.1.2 凝析油脫汞劑開發及應用現狀 85
3.1.3 氣田采出水脫汞劑開發及應用現狀 87
3.2 天然氣脫汞劑 88
3.2.1 載硫活性炭脫汞劑 88
3.2.2 載金屬硫化物氧化鋁脫汞劑 91
3.2.3 載銀分子篩脫汞劑 92
3.3 凝析油脫汞劑 93
3.3.1 載金屬氧化物脫汞劑 93
3.3.2 載金屬鹵化物脫汞劑 94
3.4 氣田采出水脫汞劑 95
3.4.1 不可再生脫汞劑 95
3.4.2 可再生脫汞劑 95
3.5 天然氣脫汞劑性能評價 97
3.5.1 評價參數 97
3.5.2 評價方法 98
3.5.3 評價實驗 99
3.5.4 評價結論 101
參考文獻 102
第4章 天然氣脫汞工藝技術及工程應用 103
4.1 概述 103
4.1.1 天然氣脫汞指標要求 103
4.1.2 天然氣脫汞技術現狀 103
4.2 脫汞工藝 106
4.2.1 化學吸附 106
4.2.2 低溫分離 115
4.3 脫汞設備 117
4.4 脫汞劑的裝填與更換 122
4.4.1 脫汞劑裝填 122
4.4.2 脫汞劑更換 124
4.5 脫汞技術工程應用實例 124
4.5.1 干氣不可再生脫汞 124
4.5.2 濕氣不可再生脫汞 126
4.5.3 可再生脫汞 129
參考文獻 131
第5章 氣田采出水脫汞工藝技術 132
5.1 概述 132
5.1.1 限值指標 132
5.1.2 水質特點 133
5.1.3 技術方法 134
5.2 脫汞工藝技術 142
5.2.1 吸附脫汞工藝技術 142
5.2.2 化學沉淀與吸附聯用脫汞工藝技術 143
5.2.3 混凝沉淀與吸附聯用脫汞工藝技術 144
5.2.4 電化學與吸附聯用脫汞工藝技術 145
5.3 脫汞工藝設備 146
5.3.1 高效捕捉脫汞工藝設備 146
5.3.2 電絮凝-電化學氧化脫汞工藝設備 147
5.3.3 吸附脫汞工藝設備 148
5.4 脫汞工藝實例 148
5.4.1 吸附脫汞工藝實例 149
5.4.2 化學沉淀與吸附聯用脫汞工藝實例 151
5.4.3 混凝沉淀與吸附聯用脫汞工藝實例 154
5.4.4 電化學與吸附聯用脫汞工藝實例 156
參考文獻 159
第6章 凝析油脫汞工藝技術 160
6.1 概述 160
6.1.1 凝析油脫汞指標要求 160
6.1.2 凝析油脫汞工藝現狀 160
6.2 脫汞工藝 162
6.2.1 化學吸附 162
6.2.2 化學沉淀 168
6.2.3 氣提 168
6.2.4 膜分離脫汞工藝 173
6.3 脫汞工藝設備 173
6.3.1 凝析油過濾器 174
6.3.2 凝析油聚結器 175
6.3.3 脫汞塔 178
6.4 凝析油脫汞工程應用實例 181
6.4.1 凝析油脫汞現場試驗 181
6.4.2 Duyong、Resak和Angsi油氣田脫汞實例 186
6.4.3 阿根廷南部油田脫汞實例 189
參考文獻 190
第7章 含汞污泥處理工藝技術 192
7.1 概述 192
7.1.1 含汞污泥的性質及處理要求 192
7.1.2 含汞污泥處理技術現狀 193
7.2 減量化處理工藝技術 195
7.2.1 污泥中水分的存在形式 195
7.2.2 含汞污泥減量化 196
7.2.3 脫水設備 197
7.2.4 包裝與貯運 199
7.3 無害化處理工藝技術 200
7.3.1 熱解吸處理工藝 200
7.3.2 穩定化固化處理工藝 210
7.3.3 深井回注處理工藝 213
7.3.4 填埋處理工藝 215
7.3.5 淋洗技術工藝 216
7.4 工程實例 218
7.4.1 熱解吸處理工藝工程實例 218
7.4.2 深井回注處理工藝工程實例 221
參考文獻 222
第8章 汞污染容器清洗技術 224
8.1 概述 224
8.1.1 汞清洗作業指標 224
8.1.2 清汞作業風險水平 224
8.1.3 汞清洗技術現狀 225
8.2 物理清洗 226
8.2.1 物理清洗方法 226
8.2.2 物理清洗的設施及藥劑 228
8.2.3 物理清洗流程 233
8.3 化學清洗 234
8.3.1 化學清洗方法 235
8.3.2 化學清洗原理 236
8.3.3 化學清洗步驟 239
8.4 清洗技術要求 241
8.4.1 安全技術要求 242
8.4.2 清洗質量要求 242
8.4.3 含汞污染物處置要求 242
8.5 應用實例 242
8.5.1 清洗準備工作 243
8.5.2 清洗作業流程 244
8.5.3 汞含量檢測及質量要求 248
8.5.4 清洗過程管理 248
參考文獻 248
第9章 生產過程中汞防護規范化管理 250
9.1 概述 250
9.1.1 汞危害風險等級 250
9.1.2 勞動者職業接觸限值 251
9.1.3 汞的危害識別及處置 252
9.2 汞防護措施 257
9.2.1 汞防護設施的要求 257
9.2.2 運行中汞的防護 260
9.2.3 檢維修中汞的防護 262
9.3 汞防護管理制度 267
9.3.1 生產經營單位作業場所汞防護要求 267
9.3.2 檢修作業中汞防護管理 267
9.3.3 汞防護器具的日常管理 268
9.3.4 含汞廢棄物的處置 268
9.3.5 健康管理要求 270
參考文獻 270
展開全部

天然氣脫汞技術 節選

第1章 天然氣中汞的成因及分布 汞是一種常見的有害重金屬元素,氣藏中汞的存在給天然氣生產帶來潛在安全隱患。汞在氣藏中的主要存在形式為氣態單質汞,在天然氣開采、集輸、凈化及管輸過程中,單質汞會發生相態或價態的變化。部分氣態汞析出變成液態汞,沉積在生產容器底部或進入凝析油、氣田采出水、氣田污泥中;部分汞吸附在生產材質的表面,對儀器儀表或生產設備造成汞腐蝕,甚至釀成生產事故。當天然氣中單質汞相態發生變化進入不同介質后,汞形態也會發生變化,單質汞可轉變為無機汞或有機汞。天然氣中汞的成因與天然氣成藏背景相關,高含汞天然氣一般為熱演化程度高、埋藏深度大的煤成氣。本章以天然氣中汞的性質為主線介紹汞的有關基礎知識、汞在氣田介質中的存在形態及危害、天然氣中汞的成因及生產過程中汞的分布。 1.1 汞及汞化合物的性質 在天然氣開發生產過程中,不同形態的汞表現出的物理化學性質不同。在汞的脫除及危害預防時需要掌握汞的形態特征及其危害機理。 1.1.1 汞形態的分類 依據汞賦存介質的不同和研究目的不同,汞形態的分類有多種方法。依據天然氣生產過程中脫汞需求,汞的形態可以按照化學形態、物理相態、溶解性及吸附性等幾種方法分類(圖1.1)。 通常采用化學形態分類方法表征氣田不同介質(天然氣、氣田采出水、凝析油及含汞氣田污泥)中汞的特征,即分為單質汞、無機汞化合物(簡稱無機汞)及有機汞化合物(簡稱有機汞)。但是在氣田不同介質脫汞機理及應用研究中,依據需要可按照其他分類方法表征汞特征。在天然氣低溫處理過程中,不同的溫度下汞表現出氣、液、固三種物理相態,因此可按照汞的物理相態進行分類,即分為氣態汞、液態汞和固態汞;氣田采出水、凝析油中汞賦存形態可按溶解性分為溶解態和難溶態,實際檢測時水樣通過0.45?m(凝析油通過0.22?m)微孔濾膜過濾,濾液中的汞稱為溶解態汞,固相濾渣中的汞稱為難溶態汞,也稱懸浮態汞;根據汞在材質表面的吸附特征,可將其分為物理吸附態和化學吸附態等。 1.1.2 單質汞的性質 1.單質汞的物理性質 1)單質汞的特征參數 單質汞是自然界中唯一能在常溫下呈液態且易流動的金屬,常用于冶金、化工及醫學等領域。單質汞的特征參數如表1.1所示。汞原子的直徑為3.006×10–10m,比烴類氣體中直徑*小的甲烷分子(3.8×10–10m)還要小,且小于水分子的直徑(4×10–10m)。 圖1.1 氣田介質中汞形態分類 表1.1 汞的相關特征參數[1] 2)單質汞的揮發性 單質汞具有很強的揮發性,飽和蒸氣壓與飽和濃度隨溫度變化見表1.2。常壓下飽和汞蒸氣濃度隨溫度的升高呈指數增加(圖1.2)。單質汞在天然氣藏高溫條件下為氣態,在天然氣低溫處理過程中由于溫度降低,大部分氣態汞會轉變為液態汞,溫度低于–38.87℃時會變為固態,固態汞的硬度不大。氣態單質汞在大氣中可以遠距離傳輸,遇到粉塵被吸附,隨降雨可以從大氣中沉降到地表及水體中。 表1.2 汞在不同溫度下的飽和蒸氣壓與飽和濃度[2] 圖1.2 飽和汞蒸氣濃度隨溫度變化曲線 3)單質汞的溶解性 常溫下,單質汞在水中溶解度很低,但隨著溫度的升高,在水中溶解度逐漸增大。20℃時單質汞在水中溶解度為56?g/L,在200℃時可達14500?g/L,主要數據見表1.3。氣田采出水礦化度的變化及水型不同,對汞的溶解度略有影響。試驗數據表明,單質汞在氣田采出水中的溶解度比在純水中的溶解度略有增加(表1.4)。單質汞在凝析油中溶解度相對于水中溶解度高很多,20℃時在某氣田凝析油中溶解度約為2831?g/L,80℃時溶解度約為8294?g/L。汞在天然氣處理廠工作介質乙二醇、三甘醇及胺液中的溶解度介于氣田采出水與凝析油之間。表1.4表明在溫度大于60℃時,汞在氣田五種溶液中的溶解度大小順序為:凝析油>三甘醇>乙二醇>胺液>氣田采出水。氣田采出水的離子含量數據如表1.5所示,氣田采出水和純水對單質汞的溶解能力對比試驗表明,高礦化度的氣田采出水對單質汞的溶解能力略大于純水對單質汞的溶解能力。 表1.3 不同溫度下單質汞在水中的溶解度[3] 表1.4 汞在氣田不同介質中的溶解度試驗數據 表1.5 試驗用氣田采出水中主要離子濃度 2. 單質汞的基本化學性質 1)汞齊化反應 單質汞易與其他金屬(金、銀、銅、鉛、鋅、錫、鋁等)反應形成汞合金,這些汞合金統稱為汞齊。形成汞齊的難易程度,與金屬在汞中的溶解度有關。一般說來,與汞性質相近的金屬易溶于汞。在汞中的溶解度比較大的金屬有鋅、鎂、鉛、錫,20℃時溶解度超過0.1%(質量分數,下同),金為6%,鋁為2.3%。鐵在汞中的溶解度*小,18℃時為1.0×10–19,因此,常用鐵制作盛汞容器。某些金屬在汞中的溶解度見圖1.3。不同金屬形成的汞齊與金屬自身的性質差別很大,如鋁汞齊的脆性強,機械強度遠低于鋁,極易造成鋁質設備的汞腐蝕損壞。由于天然氣深冷處理設備中用到鋁制材料,要求深冷處理的原料天然氣汞含量低于10ng/m3。對于含汞天然氣集輸及處理系統的儀器儀表不得含有銅、鋁等易于與汞反應的材質。 圖1.3 某些金屬在液態單質汞中的溶解度 A-各種金屬在液態單質汞中的原子百分含量 2)氧化反應 單質汞在常溫干燥氣體中很穩定,在高溫時與氧氣發生反應,加熱到300~500℃時形成氧化汞[式(1.1)],當加熱到500℃以上時,氧化汞又分解成單質汞[式(1.2)]。單質汞可與氯氣在常溫下發生猛烈反應生成氯化汞[式(1.3)],也容易與硫、碘反應而生成硫化汞[式(1.4)]和碘化汞[式(1.5)]。 2Hg+O22HgO(300~500℃)(1.1) 2HgO2Hg+O2(>500℃)(1.2) Hg+Cl2HgCl2(1.3) Hg+SHgS(1.4) Hg+I2HgI2(1.5) 1.1.3 無機汞化合物的性質 含汞氣田采出水、污泥及凝析油中常見無機汞化合物包括氯化汞(HgCl2)、硫化汞(HgS)及氧化汞(HgO),屬于二價汞的無機化合物。一價汞化合物常見有氧化亞汞(Hg2O)和氯化亞汞(Hg2Cl2),其性質極不穩定且在自然界中很稀少。氯化汞、硫化汞、氧化汞的主要物理化學性質見表1.6。幾種常見無機汞化合物固態顏色如圖1.4所示。 1. 氯化汞(HgCl2) 氯化汞也稱氯化高汞或升汞,無色或白色結晶性粉末,常溫下微量揮發,能夠溶于水、乙醇,不溶于二硫化碳。氯化汞在水中溶解度隨溫度升高而增大。大多數氯化汞以未離解的HgCl2分子形式存在于氣田采出水溶液中,所以有假鹽之稱,只有少量發生離解。 表1.6 主要無機汞化合物的性質 圖1.4 幾種常見無機汞化合物(固態粉末)顏色 2. 硫化汞(HgS) 硫化汞也稱朱砂或辰砂,自然界中呈紅褐色。天然硫化汞是制造汞的主要原料,也用作印泥、印油、朱紅雕刻漆器和繪畫等的紅色顏料。硫化汞不溶于水,不溶于鹽酸與硝酸,能溶于硫化鈉溶液、王水。在氣田采出水中以懸浮微粒形式存在。 3. 氧化汞(HgO) 氧化汞通常為黃色、橘黃色或紅色鱗片狀結晶或結晶性粉末。氧化汞加熱至500℃以上或燃燒時,分解生成含汞和氧的高毒性煙霧;與氯氣、過氧化氫、次磷酸鎂(受熱時)

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