一种脱汞剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于油田开采技术领域，特别涉及一种脱汞剂及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 在油气田开采过程中，大多数油气井生产的天然气中都含有单质汞和汞的化合 物，特别是部分油气井生产的天然气的汞含量可高达IOX l〇6ng/Nm3,这些汞不仅会腐蚀铝 制的换热器，还会导致天然气化工中的贵金属催化剂中毒，此外，汞还是油气中最重要的毒 性物质之一，油气燃烧后，汞会进入大气造成环境污染，因此必须对天然气中的汞进行脱 除。
[0003] 在现有技术中，脱除天然气中汞的方法主要为化学吸附法，其利用填装在脱汞塔 内的负载型活性炭（例如载硫活性炭）来吸附天然气中的汞及其化合物，同时活性炭中负 载的活性物质与汞反应后的生成物（例如硫化汞）被吸附并且沉积在活性炭微孔的表面。 该方法虽然具有一定的脱汞效果，然而在进行脱汞时所需的设备庞大、负载型活性炭的回 收和再生困难，并且该负载型活性炭在装填和卸载时易产生粉尘并造成二次污染。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种脱汞剂及其制备方法和应用，用于解决现有技术中的脱汞设备庞 大、脱汞剂回收和再生困难、易造成二次污染等技术缺陷。
[0005] 本发明提供一种脱汞剂，按照重量百分含量包括如下组分：纳米金属粉末15~ 60%，硅油15~65%，油酸1~5%，矿物油15~50%。
[0006] 本发明提供的脱汞剂组成简单，不产生分层和沉淀，状态稳定。该脱汞剂在对天然 气进行脱汞时，纳米金属粉末与天然气中的汞及其化合物反应生成固态的汞齐，其无毒无 害，并且采用常规的旋风分离法就能将生成的汞齐从天然气中分离出来，易于回收；此外， 回收后的汞齐可通过加热使汞升华，从而使纳米金属粉末再生，该回收和再生方式简便并 且安全，且不易造成二次污染。本发明脱汞剂的上述各组分均为普通市售，其中所述矿物油 指的是通过物理蒸馏方法从石油中提炼出的基础油。
[0007] 进一步地，所述矿物油在所述脱汞剂中的重量百分含量为15~25%。
[0008] 在本发明中，纳米金属粉末可以为任意能够与汞及其化合物产生生成汞齐的金 属、金属混合物或合金。进一步地，所述纳米金属粉末选自铝、锌和铝锌合金中的一种或多 种。
[0009] 进一步地，所述纳米金属粉末的粒径为3~200nm，例如可以为3~100nm。
[0010] 进一步地，所述硅油为氟化硅油。
[0011] 本发明还提供一种上述任一所述脱汞剂的制备方法，包括如下步骤：
[0012] 将所述油酸加热至90~180°C，然后在搅拌下加入所述硅油、纳米金属粉末和矿 物油，继续搅拌2~5小时，冷却至室温，制得所述脱汞剂。
[0013] 进一步地，所述搅拌的转速为800~1400转/分钟。
[0014] 本发明所提供的制备方法，硅油、纳米金属粉末和矿物油的加入顺序可为任意，各 加入顺序对制得的脱汞剂的效果没有明显不利影响。本发明的制备方法通过采用适宜的加 热温度、搅拌速度和搅拌时间，不仅有利于形成稳定的脱汞剂体系，此外还有利于脱汞剂的 雾化，从而使用更加方便，特别适合用于对天然气进行脱汞。
[0015] 本发明还提供一种上述任一所述的脱汞剂在对天然气脱汞中的应用。
[0016] 本发明还提供一种对天然气进行脱汞的方法，将上述任一所述的脱汞剂加压并雾 化后注入天然气中进行脱汞。在本发明中，可以采用常规方法对脱汞剂进行加压并雾化， 具体地，可以采用计量泵将脱汞剂加压至出口压力高于天然气管道内的天然气压力0. 1~ I. 6MPa的条件下，经过安装在天然气管道内的雾化喷嘴进行雾化后注入到天然气管道内的 天然气中。
[0017] 进一步地，以脱汞剂中纳米金属粉末与天然气中汞的重量配比为（10~100) :1的 用量将所述脱汞剂加压并雾化后注入天然气中进行脱汞；也就是说，当天然气中汞的含量 为1个质量单位时，注入含纳米金属粉末10~100个质量单位的脱汞剂。并且，脱汞时间 可以为10~30分钟；特别是，在进行脱汞时，可以根据脱汞剂中纳米金属粉末的含量调整 脱汞剂的注入量以及脱汞处理时间，例如脱汞剂中纳米金属粉末的含量较小时，可以适当 加大脱汞剂的注入量及脱汞处理时间。
[0018] 上述脱汞剂在使用时，可以使脱汞剂中的纳米金属的摩尔数远大于天然气中的汞 的摩尔数，纳米金属在与天然气中的汞反应生成固态汞齐后，剩余的纳米金属粉末可以防 止天然气中的某些成分（如氯离子、二氧化碳等）对天然气管道及相关设备（例如钢制管 道、设备）造成化学与电化学腐蚀，从而有利于延长天然气管道与设备的使用寿命。
[0019] 进一步地，在进行所述脱汞后，对脱汞后的天然气进行旋风分离。在本发明中，可 以采用常规方法对脱汞后的天然气进行旋风分离，从而制得洁净的天然气，例如可以采用 旋风分离器进行旋风分离。
[0020] 本发明的实施，至少具有以下优势：
[0021] 1、本发明的脱汞剂成分简单、体系稳定、使用方便，其在脱汞后所生成的产物无毒 无害，并且易于回收和再生。
[0022] 2、本发明的脱汞剂的制备方法操作简单，易于控制，其不仅有利于形成稳定的脱 汞剂体系，此外还有利于脱汞剂的雾化使用。
[0023] 3、本发明的脱汞剂在用于天然气脱汞时的脱汞效果好、脱汞所需设备简单、不会 造成二次污染，此外还能够对天然气管道和设备形成保护，从而延长管道和设备的使用寿 命。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本 发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实 施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025] 实施例1
[0026] 本实施例的脱汞剂，按照重量百分含量包括如下组分：50nm的纳米铝粉末15%， 氟化硅油65%，油酸I %，矿物油19%。
[0027] 该脱汞剂可按如下方法制备：在按照上述组成配料后，首先将油酸加热至约 120°C，然后在1000r/min的搅拌速度下分别加入氟化硅油、纳米铝粉末和矿物油，继续在 该搅拌速度下持续搅拌5小时左右后，冷却至室温，制得上述脱汞剂。
[0028] 实施例2
[0029] 本实施例的脱汞剂，按照重量百分含量包括如下组分：100nm的纳米锌粉末35%， 氟化硅油40%，油酸3%，矿物油22%。
[0030] 该脱汞剂可按如下方法制备：在按照上述组成配料后，首先将油酸加热至约 150°C，然后在1200r/min的搅拌速度下分别加入氟化硅油、纳米锌粉末和矿物油，继续在 该搅拌速度下持续搅拌4小时左右后，冷却至室温，制得上述脱汞剂。
[0031] 实施例3
[0032] 本实施例的脱汞剂，按照重量百分含量包括如下组分：200nm的纳米铝锌合金粉 末60%，氟化硅油15%，油酸5%，矿物油20%。
[0033] 该脱汞剂可按如下方法制备：在按照上述组成配料后，首先将油酸加热至约 180°C，然后在1400r/min的搅拌速度下分别加入氟化硅油、纳米铝锌合金粉末和矿物油， 继续在该搅拌速度下持续搅拌2小时左右后，冷却至室温，制得上述脱汞剂。
[0034] 实施例4
[0035] 本实施例的脱汞剂，按照重量百分含量包括如下组分：150nm的纳米铝粉末30%， 氟化硅油50%，油酸5%，矿物油15%。
[0036] 该脱汞剂可按如下方法制备：在按照上述组成配料后，首先将油酸加热至约 90°C，然后在800r/min的搅拌速度下分别加入氟化硅油、纳米铝