天然气作为一种新型清洁能源,具有巨大的需求市场。汞是一种广泛存在于天然气气田中的重金属,具有很强的迁移性、腐蚀性和生物毒性,在天然气开发、输送的过程中会腐蚀加工设备、毒害催化剂、危害人类健康和污染环境。最有效的防护措施是将汞从源头上从天然气中脱除。目前,国内脱汞剂的研究较少,工业脱汞剂严重依赖进口,脱汞成本高昂。因此,需要开发出一种脱汞性能高效、适用范围广、价格低廉的天然气脱汞剂。本文首先对国内外天然气汞污染控制技术和各种类型脱汞剂进行了分析。低温分离法和化学吸附法是国内外天然气工业主要使用的脱汞技术。低温分离法可以降低汞的浓度,但是脱汞能力有限,同时也会造成汞污染扩散,已经逐渐被化学吸附法所替代。化学吸附法依靠各类脱汞剂将汞脱除,载硫活性炭脱汞剂容易发生毛细管冷凝现象,受原料气水分和重烃含量影响较大。载银活性炭或分子筛脱汞效果最佳、可再生重复利用,但是价格昂贵。金属硫化物脱汞剂适用范围广、价格低廉、脱汞性能优异、受原料气影响较小,能最大限度的控制汞污染,是目前脱汞剂开发的热点领域。使用VMGSim软件模拟了天然气净化处理各工段中低温分离装置、活化MDEA脱碳装置和三甘醇脱水装置中,汞的分布和各物流中汞的分布规律。掌握汞的分布规律可以提高脱汞的目的性和效率。考察了不同原料气汞浓度、吸收液循环量和浓度、进入吸收塔温度和再沸器温度下,各物流汞含量的变化。MDEA溶液对汞的吸收效果最好,三甘醇溶液对汞的吸收效果最差。使用浸渍法和挤条法两种成型方式,探究合成硫化铜脱汞剂工艺路线,研究了浸渍法各因素对脱汞剂脱汞性能的影响,最佳合成工艺参数为碱式碳酸铜盐溶液浓度为15%、浸渍比为3:1,焙烧温度为150℃、烘干温度为30℃,所制备的MS型脱汞剂的负载量为5.12%,汞容为892.5μg/g。挤条法制备脱汞剂负载量25%,汞容为1.25μg/g。浸渍法制备的脱汞剂脱汞性能远高于挤条法制备的脱汞剂。通过使用固定床吸附装置来评测MS型脱汞剂和国内售卖的MRCS-1型脱汞剂脱汞性能,MS型脱汞剂汞容和有效成分硫化铜的反应活性都优于MRCS-1型脱汞剂。天然气脱汞剂在实际应用中,采用湿气脱汞工艺能够有效的降低天然气中汞的含量。最后,研究了硫化铜脱汞剂废料的无害化处理和汞回收工艺。脱汞剂废料再生能够回收汞,避免了造成资源浪费和二次污染。