浅析微量汞在LNG 中的检测方法论文
前言
目前，我国的液化天然气(LNG)的开发和应用已经全面展开，但是液化天然气的应用存在汞腐蚀现象。汞具有高毒性、腐蚀性和挥发性，对我国的液化天然气的开发和应用的安全构成威胁，并对环境具有破坏污染的作用，也不利于人民群众的身心健康。目前，微量汞在液化天然气(LNG)中的检测方法以及脱汞技术已经被广泛关注，且应用于工业生产，文章简单阐述了微量汞在LNG 中的危害、LNG 中脱汞的技术方法以及微量汞在LNG 中的腐蚀机理，即检测方法，期望能够产生积极的社会效益。
1 LNG 的含义
LNG 是液化天然气的英文缩写。何为液化天然气?即：在常压下，经净化处理后将天然气深冷至零下162 摄氏度，天然气由气态变为液态。液化天然气的重量为同体积水的45%左右，是同重量气态天然气体积的1/625。
2 微量汞在LNG 中的危害
LNG 中微量汞的危害主要体现在腐蚀性、高毒性以及催化剂中毒，含汞天然气的开发和利用直接受到影响。LNG 存在微量汞时，会使得铝制设备与水反应生成腐蚀产物，且将会对环境造成污染，危害工作人员的身心健康。
3 LNG 中脱汞的技术方法
检测LNG 中汞的存在原理是汞与硫的催化反应。但对于LNG 的持久开发和利用来说，最关键的是将LNG 中的微量汞脱出。脱出LNG 中微量汞的有效方法有：降低LNG 中微量汞的含量(最靠谱、最有效的脱出方法)、及时清理设备和管道中微量汞的残存和聚积、使用放汞腐蚀涂层材料以及定期检测微量汞的腐蚀情况等等。
3.1 降低LNG 中微量汞的含量
目前LNG 的脱汞方法主要四种，即：溶液吸收法、膜分离法、化学固体吸附法和冷凝分离法，其中化学固体吸附法在目前的脱汞应用中最为广泛和成熟，化学固体吸附法能够将LNG 中的汞含量降低到0.01μg/m3。目前这种脱汞方法已经在国内外的工业化中应用起来了，大多数的化工厂要求生产原料中的汞含量不得超过0.01μg/m3。另外，脱汞所需要的汞吸附剂最为常用的是载银分子筛、载硫活性炭和金属硫化物。
3.2 及时清理设备和管道中微量汞的残存和聚积
及时清理聚积的微量汞的有效方法是：用高压水仔细冲洗发生过汞腐蚀的设备和管道，但是高压水冲洗的过程，还会存在微量汞的残存，对于残存的微量汞，要进行再处理。高压水冲洗设备和管道的过程，使得机械化处理与自动化处理结合起来，有利于清理的安全性。另外，要对发生过汞腐蚀的设备和管道进行定期清洗，清除其中的单质汞，有效防止汞腐蚀的聚积和残存，从而减轻微量汞对LNG开发和应用造成危害。
3.3 使用防汞腐蚀涂层材料
防汞腐蚀涂层材料的应用，能够杜绝汞与铝制设备进行直接接触，可以有效避免汞腐蚀。
3.4 定期检测微量汞的`腐蚀情况
含微量汞的LNG 管道可以利用智能清管器进行腐蚀情况的检测;其设备可以利用超声波和射线透测进行腐蚀情况的检测。并相关部门根据具体的腐蚀情况进行相应的脱汞措施，有效阻止汞腐蚀现象的发生。
4 微量汞在LNG 中的腐蚀机理，即检测方法
汞对铝制品的腐蚀机理分为两部分，即：液态金属脆化和汞齐化腐蚀。液态金属脆化是汞对铝制设备最为严重的腐蚀，是在没有任何预示的情况下，铝制设备的表面迅速产生裂纹并且不断扩大，致使铝制设备彻底报废失效。汞齐化腐蚀是基本形式，主要是在汞充当催化剂的情况下，与铝制设备产生电化学反应，从而破坏铝制设备的实效性。汞齐化腐蚀到达一定程度后，才会形成液态金属脆化。
4.1 汞齐化腐蚀现象
汞齐化腐蚀的反应机理为：Al+Hg-AlHg。汞齐化腐蚀中涉及到的金属包括：金、银、铝和锌，在整个反应过程中形成液态溶液。通过上面的反应机理可以看出，铝的齐化产物是一种脆性物质——铝汞齐，金属铝的机械强度远远大于它的机械强度，因此，铝制设备容易被腐蚀。但是，铝汞齐对铝的溶解浓度偏低，致使铝制设备的腐蚀程度不深。另外，金属铝的表面常常被氧化膜保护，避免了汞与铝制设备的直接接触，从而阻碍汞齐化反应的继续。但是，氧化膜存在一定的缺陷，在很大程度上在金属铝表面的覆盖不是十分的均匀，其覆盖的漏洞区域便不可避免的发生着汞齐化腐蚀。导致这种氧化膜缺陷的因素有：机械压力、温度、磨损情况、环境的某些变化等。氧化膜的破损程度越大，那么汞齐化腐蚀的程度就会越深。但是从总体上看，微量汞不会通过细小的裂痕或缺陷舌头到铝制设备中，从而不会产生较为严重的汞腐蚀。
汞齐化腐蚀是一种电化学腐蚀现象，因此，在水的参与腐蚀反应的情况下，汞对铝制设备的腐蚀程度将会增加。汞齐化腐蚀的过程中，会使的微量的汞溶解到液态金属中，然后随着水、空气、液态公的扩散，铝制设备迅速氧化形成氧化铝。当铝制设备的外层率全部被氧化之后，便会侵蚀铝制设备的内部，从而导致液态金属脆化现象的产生。
4.2 液态金属脆化现象
固态金属沉浸在液态金属汞中断裂、变形、应力降低的过程属于液态金属脆化现象。液态金属脆称重金属的破裂机制复杂，在内有任何于是的情况下破坏金属铝的组织结构，降低金属铝的可塑性以及应力，最终使得铝制设备的表面腐蚀裂纹逐渐扩大，使其使用效力丧失。
因此，有效避免汞与金属铝的直接接触能够降低铝制设备的腐蚀程度，降低液态金属脆化现象的产生，从而有效增加铝制设备的使用寿命，降低LNG 开发和应用的成本。另外，主要采用的措施还有加大铝制换热器与透平膨胀的呼唤，降低铝制设备表面的裂痕程度。液态金属脆化现象的发生条件为：(1)存在类似于脆化剂的液态金属与铝进行电化学反应，如微量汞。(2)临界值要高于铝制设备表面的应力，金属铝周围有微量汞存在的情况下，临界值可比屈服应力值低5%。(3)金属铝与汞之间必须发生氧化膜破裂，为液态金属脆化提供可能。
5 结束语
汞具有高毒性和腐蚀性，对铝制设备具有严重的破坏作用。液态天然气(LNG)的开发和应用在一定程度上容易发生汞腐蚀事故，并且在输送和排放的过程中容易引发环境污染和影响人民群众的身心健康。汞在液化天然气中的脱出技术方法有四种：降低LNG 中微量汞的含量、及时清理设备和管道中微量汞的残存和聚积、使用防汞腐蚀涂层材料、定期检测微量汞的腐蚀情况，这些脱出技术与方法能够有效避免汞带来的危害，降低汞腐蚀事故发生的风险。微量汞在LNG中的腐蚀机理，即检测方法有两种：汞齐化腐蚀现象、液态金属脆化现象。这两种检测现象对铝制设备的腐蚀程度不同，因此，检测起来也比较方便。但是它们的危害不容小觑，必须持续关注，并加以防范，避免汞腐蚀现象的发生。
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