第二章--天然氣預(yù)處理

1、1 液化天然氣技術(shù) 2 p天然氣中所含雜質(zhì)：天然氣中所含雜質(zhì)： 水水 水蒸氣水蒸氣 硫化物硫化物 二氧化碳二氧化碳 重?zé)N重?zé)N 氮?dú)狻⒑獾榷栊詺怏w氮?dú)?、氦氣等惰性氣體 汞汞 液化天然氣技術(shù) 3 q 主要原因主要原因 為了滿足液化天然氣的應(yīng)用規(guī)范；為了滿足液化天然氣的應(yīng)用規(guī)范； 防止在低溫下凍結(jié)而堵塞設(shè)備；防止在低溫下凍結(jié)而堵塞設(shè)備； 避免設(shè)備的腐蝕和磨蝕。避免設(shè)備的腐蝕和磨蝕。 液化天然氣技術(shù) 4 p不同類型的不同類型的LNGLNG工廠所處理的原料氣不一樣，因工廠所處理的原料氣不一樣，因 此處理方法和工藝也不盡相同。此處理方法和工藝也不盡相同。 其原料氣多是已先期凈化的管輸天然氣。但管輸天然其

2、原料氣多是已先期凈化的管輸天然氣。但管輸天然 氣的氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)比液化前對(duì)原料氣的氣質(zhì)要求低，因此氣的氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)比液化前對(duì)原料氣的氣質(zhì)要求低，因此 必須對(duì)管輸氣再次凈化。必須對(duì)管輸氣再次凈化。 靠近氣源建立，井口氣或先期簡(jiǎn)單處理，或直接進(jìn)入靠近氣源建立，井口氣或先期簡(jiǎn)單處理，或直接進(jìn)入 LNGLNG工廠，其原料氣的雜質(zhì)含量較高。工廠，其原料氣的雜質(zhì)含量較高。 液化天然氣技術(shù) 5 組分組分在在LNG中的溶解度中的溶解度組分組分在在LNG中的溶解度中的溶解度 CO24 10-5（體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)）壬烷壬烷10-7（體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)） H2S7.35 10-4（體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)）癸烷

3、癸烷510-12（體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)） 甲硫醇甲硫醇4. 7 10-5（體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)）環(huán)己烷環(huán)己烷l.15 10-4（體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)） 乙硫醇乙硫醇1.34 10-4（體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)）甲基環(huán)戊烷甲基環(huán)戊烷0.575（摩爾百分?jǐn)?shù)）（摩爾百分?jǐn)?shù)） COS3.2（摩爾百分?jǐn)?shù)（摩爾百分?jǐn)?shù)）甲基環(huán)己烷甲基環(huán)己烷0.335（摩爾百分?jǐn)?shù)）（摩爾百分?jǐn)?shù)） 異丁烷異丁烷62.6（摩爾百分?jǐn)?shù)（摩爾百分?jǐn)?shù)）苯苯1.53 10-6（體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)） 正丁烷正丁烷15.3（摩爾百分?jǐn)?shù)（摩爾百分?jǐn)?shù)）甲苯甲苯2.49 10-5（體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)） 異戊烷異戊烷2.3（

4、摩爾百分?jǐn)?shù)）（摩爾百分?jǐn)?shù)）鄰二甲苯鄰二甲苯2.2 10-7（體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)） 正戊烷正戊烷0.89（摩爾百分?jǐn)?shù)）（摩爾百分?jǐn)?shù)）間二甲苯間二甲苯l.54 10-6（體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)） 已烷已烷2.17 10-4（體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)）對(duì)二甲苯對(duì)二甲苯0.012（摩爾百分?jǐn)?shù)）（摩爾百分?jǐn)?shù)） 庚烷庚烷7 10-5（體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)）H2O10-11（體積百分?jǐn)?shù)（體積百分?jǐn)?shù)） 辛烷辛烷5 10-7（體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)）汞汞 表表2-1 原料氣雜質(zhì)在原料氣雜質(zhì)在LNG中的溶解度中的溶解度 液化天然氣技術(shù) 6 注：注：1.A1.A為無(wú)限時(shí)生產(chǎn)下的累積允許值；為無(wú)限時(shí)生產(chǎn)

5、下的累積允許值；B B為溶解度限制；為溶解度限制；C C為產(chǎn)品規(guī)格。為產(chǎn)品規(guī)格。 雜質(zhì)雜質(zhì)含量極限含量極限依據(jù)依據(jù) H2O0.1mg/l (ppm)A CO250100mg/lB H2S3.5mg/Nm3C COS0.1mg/lC 總含總含S量量1050mg/Nm3C Hg0.01g/Nm3A 芳香烴族芳香烴族110mg/lA或或B 表表2-2 最大允許雜質(zhì)含量最大允許雜質(zhì)含量 液化天然氣技術(shù) 7 液化天然氣技術(shù) 8 當(dāng)氣體壓力較低，使用冷卻法脫水后的氣體露點(diǎn)達(dá)不到液化 廠原料氣的要求，還應(yīng)采用其它方法對(duì)天然氣進(jìn)行進(jìn)一步的 脫水。 通常用冷卻脫水法脫除水分的過(guò)程中，還會(huì)脫除部分重?zé)N。 液化天然

6、氣技術(shù) 9 吸收脫水是用吸濕性液體（或活性固體）吸收的方法脫吸收脫水是用吸濕性液體（或活性固體）吸收的方法脫 除氣流中的水蒸氣。除氣流中的水蒸氣。 用作脫水用作脫水吸收劑吸收劑的物質(zhì)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：對(duì)天然氣有很強(qiáng)的物質(zhì)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：對(duì)天然氣有很強(qiáng) 的脫水能力；熱穩(wěn)定性好，脫水時(shí)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；容易再的脫水能力；熱穩(wěn)定性好，脫水時(shí)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；容易再 生；粘度??；對(duì)天然氣和液烴的溶解度較低；起泡和乳化傾生；粘度?。粚?duì)天然氣和液烴的溶解度較低；起泡和乳化傾 向?。粚?duì)設(shè)備無(wú)腐蝕性；同時(shí)還應(yīng)價(jià)格低廉，容易得到。向小；對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕性；同時(shí)還應(yīng)價(jià)格低廉，容易得到。 液化天然氣技術(shù) 10 甘醇脫水的基本

7、原理甘醇脫水的基本原理 甘醇是直鏈的二元醇，其通用化學(xué)式是甘醇是直鏈的二元醇，其通用化學(xué)式是 CnH2n(OH)2。 液化天然氣技術(shù) 11 從分子結(jié)構(gòu)看，每個(gè)甘醇分子中都有兩個(gè)羥基（從分子結(jié)構(gòu)看，每個(gè)甘醇分子中都有兩個(gè)羥基（-）。）。 羥基在結(jié)構(gòu)上與水相似，可以形成氫鍵，氫鍵的特點(diǎn)是能羥基在結(jié)構(gòu)上與水相似，可以形成氫鍵，氫鍵的特點(diǎn)是能 和電負(fù)性較大的原子相連，包括同一分子或另一分子中電和電負(fù)性較大的原子相連，包括同一分子或另一分子中電 負(fù)性較大的原子，所以甘醇與水能夠完全互溶，并表現(xiàn)出負(fù)性較大的原子，所以甘醇與水能夠完全互溶，并表現(xiàn)出 很強(qiáng)的吸水性。很強(qiáng)的吸水性。 因此甘醇水溶液可將天然氣中的

8、水蒸氣萃取出來(lái)形成因此甘醇水溶液可將天然氣中的水蒸氣萃取出來(lái)形成甘醇甘醇 稀溶液稀溶液，使天然氣中水汽量大幅度下降。，使天然氣中水汽量大幅度下降。 液化天然氣技術(shù) 12 液化天然氣技術(shù) 13 液化天然氣技術(shù) 14 液化天然氣技術(shù) 15 液化天然氣技術(shù) 16 （4）甘醇法脫水工藝流程）甘醇法脫水工藝流程 液化天然氣技術(shù) 17 流程中各設(shè)備的作用是：流程中各設(shè)備的作用是： 霧沫分離器霧沫分離器 分離干氣攜帶的分離干氣攜帶的 吸吸 收收 塔塔 是氣流傳質(zhì)的場(chǎng)所，使氣相中的水分轉(zhuǎn)入是氣流傳質(zhì)的場(chǎng)所，使氣相中的水分轉(zhuǎn)入 中；中； 泵泵 輸送設(shè)備；輸送設(shè)備； 貧液冷卻器貧液冷卻器 冷卻貧甘醇以達(dá)到需要的溫

9、度；冷卻貧甘醇以達(dá)到需要的溫度； 閃閃 蒸蒸 器器 使富液閃蒸除去進(jìn)入富液中的輕組分，減少再使富液閃蒸除去進(jìn)入富液中的輕組分，減少再 生塔的再生負(fù)荷；生塔的再生負(fù)荷； 貧富液熱交換器貧富液熱交換器 使貧液溫度下降，富液溫度升高，充使貧液溫度下降，富液溫度升高，充 分利用熱能；分利用熱能； 液化天然氣技術(shù) 18 再再 生塔生塔 提濃富液的場(chǎng)所（精餾原理）；提濃富液的場(chǎng)所（精餾原理）； 緩緩 沖沖 罐罐 緩沖、貯存、補(bǔ)充液體；緩沖、貯存、補(bǔ)充液體； 過(guò)過(guò) 濾濾 器器 過(guò)濾溶液，除去腐蝕產(chǎn)物及其它雜質(zhì)，減少溶液過(guò)濾溶液，除去腐蝕產(chǎn)物及其它雜質(zhì)，減少溶液 發(fā)泡的可能性。發(fā)泡的可能性。 液化天然氣技術(shù)

10、19 利用此法須注意利用此法須注意，當(dāng)再生溫度超過(guò)，當(dāng)再生溫度超過(guò)204204 及系統(tǒng)中有氧氣及液態(tài)烴存在時(shí)，都會(huì)降低甘醇的及系統(tǒng)中有氧氣及液態(tài)烴存在時(shí)，都會(huì)降低甘醇的pHpH值，值， 促使甘醇分解。因此需要定期檢查甘醇的促使甘醇分解。因此需要定期檢查甘醇的pHpH值，要控制值，要控制pHpH 值大于值大于7 7。在有條件時(shí)將甘醇用。在有條件時(shí)將甘醇用氮?dú)獗Ｗo(hù)氮?dú)獗Ｗo(hù)，以防止氧化。，以防止氧化。 甘醇法適用于大型天然氣液化裝置中脫除原料氣所含的甘醇法適用于大型天然氣液化裝置中脫除原料氣所含的 大部分水分。大部分水分。 與采用固體吸附劑脫水的吸附塔比較，與采用固體吸附劑脫水的吸附塔比較，甘醇吸收

11、塔的優(yōu)甘醇吸收塔的優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)：一次投資較低，壓降少，可節(jié)省動(dòng)力；一次投資較低，壓降少，可節(jié)省動(dòng)力；可連續(xù)運(yùn)可連續(xù)運(yùn) 行：行：容易擴(kuò)建；容易擴(kuò)建；塔易重新裝配；塔易重新裝配；可方便地應(yīng)用于在可方便地應(yīng)用于在 某些固體吸附劑易受污染的場(chǎng)合。某些固體吸附劑易受污染的場(chǎng)合。 液化天然氣技術(shù) 20 “吸附吸附”的意思是一個(gè)或多個(gè)組分在界面上的富集（正的意思是一個(gè)或多個(gè)組分在界面上的富集（正 吸附或簡(jiǎn)單吸附）或損耗（負(fù)吸附）。其吸附或簡(jiǎn)單吸附）或損耗（負(fù)吸附）。其機(jī)理機(jī)理是在兩相界面是在兩相界面 上，由于異相分子間作用力不同于主體分子間作用力，使相上，由于異相分子間作用力不同于主體分子間作用力，使相 界面上

12、流體的分子密度異于主體密度而發(fā)生界面上流體的分子密度異于主體密度而發(fā)生“吸附吸附”。 按吸附作用力性質(zhì)的不同，可將吸附分為按吸附作用力性質(zhì)的不同，可將吸附分為物理吸附物理吸附和和化化 學(xué)吸附學(xué)吸附兩種類型。物理吸附是由分子間作用力，即兩種類型。物理吸附是由分子間作用力，即范德華力范德華力 產(chǎn)生的。由于范德華力是一種普遍存在于各吸附質(zhì)與吸附劑產(chǎn)生的。由于范德華力是一種普遍存在于各吸附質(zhì)與吸附劑 之間的弱的相互作用力，因此，物理吸附具有吸附速率快，之間的弱的相互作用力，因此，物理吸附具有吸附速率快， 易于達(dá)到吸附平衡和易于脫附等特征。易于達(dá)到吸附平衡和易于脫附等特征。 液化天然氣技術(shù) 21 化學(xué)吸

13、附是由化學(xué)吸附是由的作用產(chǎn)生的，在化學(xué)吸附的的作用產(chǎn)生的，在化學(xué)吸附的 過(guò)程中，可以發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移、原子的重排、化學(xué)鍵的斷過(guò)程中，可以發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移、原子的重排、化學(xué)鍵的斷 裂與形成等微觀過(guò)程。吸附質(zhì)與基質(zhì)之間形成的化學(xué)鍵多裂與形成等微觀過(guò)程。吸附質(zhì)與基質(zhì)之間形成的化學(xué)鍵多 為共價(jià)鍵，而且趨向于基質(zhì)配位數(shù)最大的位置上。為共價(jià)鍵，而且趨向于基質(zhì)配位數(shù)最大的位置上。 化學(xué)吸附通常具有明顯的選擇性，且只能發(fā)生單分子化學(xué)吸附通常具有明顯的選擇性，且只能發(fā)生單分子 層吸附，還具有不易解吸，吸附與解吸的速率都較小，不層吸附，還具有不易解吸，吸附與解吸的速率都較小，不 易達(dá)到吸附平衡等特點(diǎn)。物理吸附和化學(xué)吸

14、附是很難截然易達(dá)到吸附平衡等特點(diǎn)。物理吸附和化學(xué)吸附是很難截然 分開(kāi)的，在適當(dāng)?shù)臈l件下，兩者可以同時(shí)發(fā)生。分開(kāi)的，在適當(dāng)?shù)臈l件下，兩者可以同時(shí)發(fā)生。 液化天然氣技術(shù) 22 （1）吸附法脫水的優(yōu)缺點(diǎn)）吸附法脫水的優(yōu)缺點(diǎn) 與液體吸收脫水的方法比較，吸附脫水能夠提供非常低與液體吸收脫水的方法比較，吸附脫水能夠提供非常低 的露點(diǎn)，可使水的體積分?jǐn)?shù)降至的露點(diǎn)，可使水的體積分?jǐn)?shù)降至1 11010-6 -6m m3 3/m/m3 3以下；吸附以下；吸附 法對(duì)氣溫、流速、壓力等變化不敏感；相比之下沒(méi)有腐蝕、法對(duì)氣溫、流速、壓力等變化不敏感；相比之下沒(méi)有腐蝕、 形成泡沫等問(wèn)題；適合于對(duì)于少量氣體的形成泡沫等問(wèn)題

15、；適合于對(duì)于少量氣體的深度脫水深度脫水過(guò)程。過(guò)程。 它的主要缺陷是基本建設(shè)投資大；一般情況下壓力降較它的主要缺陷是基本建設(shè)投資大；一般情況下壓力降較 高；吸附劑易于中毒或碎裂；再生時(shí)需要的熱量較多。高；吸附劑易于中毒或碎裂；再生時(shí)需要的熱量較多。 液化天然氣技術(shù) 23 吸附法脫水一般適用于吸附法脫水一般適用于小流量氣體的脫水小流量氣體的脫水。對(duì)于大流。對(duì)于大流 量高壓天然氣脫水，如要求的露點(diǎn)降僅為量高壓天然氣脫水，如要求的露點(diǎn)降僅為22 22 2828，一，一 般情況下采用甘醇吸收脫水較經(jīng)濟(jì)；如要求的露點(diǎn)降為般情況下采用甘醇吸收脫水較經(jīng)濟(jì)；如要求的露點(diǎn)降為 28 28 4444，則甘醇法和吸附

16、法均可考慮，可參照其它影，則甘醇法和吸附法均可考慮，可參照其它影 響因素確定；如要求的露點(diǎn)降高于響因素確定；如要求的露點(diǎn)降高于4444，一般情況下應(yīng)考，一般情況下應(yīng)考 慮吸附法脫水，至少也應(yīng)先采用甘醇吸收脫水，再串接吸附慮吸附法脫水，至少也應(yīng)先采用甘醇吸收脫水，再串接吸附 法脫水。法脫水。 在某些情況下，特別是在氣體流量、溫度、壓力變化頻在某些情況下，特別是在氣體流量、溫度、壓力變化頻 繁的情況下，由于吸附法脫水適應(yīng)性好，操作靈活，而且可繁的情況下，由于吸附法脫水適應(yīng)性好，操作靈活，而且可 保證脫水后的氣體中無(wú)液體，所以成本雖高仍應(yīng)采用吸附法保證脫水后的氣體中無(wú)液體，所以成本雖高仍應(yīng)采用吸附法

17、 脫水脫水 。 液化天然氣技術(shù) 24 （2）常用吸附劑）常用吸附劑 與目前在天然氣凈化過(guò)程中，主要使用的吸附劑有活與目前在天然氣凈化過(guò)程中，主要使用的吸附劑有活 性氧化鋁、硅膠和分子篩三大類?；钚蕴康拿撍芰ι跷?，性氧化鋁、硅膠和分子篩三大類?；钚蕴康拿撍芰ι跷?， 主要用于從天然氣中回收液烴。主要用于從天然氣中回收液烴。 其主要成分是部分水化的、多孔的和無(wú)定型其主要成分是部分水化的、多孔的和無(wú)定型 的氧化鋁，并含有少量的其它金屬化合物。穩(wěn)定性好，它常的氧化鋁，并含有少量的其它金屬化合物。穩(wěn)定性好，它常 用于氣體、油品和石油化工產(chǎn)品的脫水干燥?；钚匝趸X干用于氣體、油品和石油化工產(chǎn)品的脫水干燥

18、?；钚匝趸X干 燥后的氣體露點(diǎn)可低達(dá)燥后的氣體露點(diǎn)可低達(dá)7373?；钚匝趸X宜在?；钚匝趸X宜在177-177- 316316下再生，因此其再生時(shí)耗熱量較高?；钚匝趸X吸附下再生，因此其再生時(shí)耗熱量較高?；钚匝趸X吸附 的的重?zé)N在再生時(shí)不易除去重?zé)N在再生時(shí)不易除去。氧化鋁呈堿性，可與無(wú)機(jī)酸發(fā)生。氧化鋁呈堿性，可與無(wú)機(jī)酸發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)，故化學(xué)反應(yīng)，故不宜處理酸性天然氣不宜處理酸性天然氣。 液化天然氣技術(shù) 25 典型活性氧化鋁組成典型活性氧化鋁組成 液化天然氣技術(shù) 26 這是一種堅(jiān)硬無(wú)定形鏈狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的這是一種堅(jiān)硬無(wú)定形鏈狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆硅酸聚合物顆 粒粒，為一種，為一種親水性的極性吸

19、附劑親水性的極性吸附劑。硅膠對(duì)極性分子和不飽。硅膠對(duì)極性分子和不飽 和烴具有明顯的選擇性，因此可用于天然氣脫水。其吸附和烴具有明顯的選擇性，因此可用于天然氣脫水。其吸附 性能和其它吸附劑大致相同，一般可使天然氣的露點(diǎn)達(dá)性能和其它吸附劑大致相同，一般可使天然氣的露點(diǎn)達(dá) 6060。硅膠很。硅膠很容易再生容易再生，再生溫度為，再生溫度為180 180 200200。 雖然硅膠的脫水能力很強(qiáng)，雖然硅膠的脫水能力很強(qiáng)，但易于被水飽和，且與液但易于被水飽和，且與液 態(tài)水接觸很易炸裂，產(chǎn)生粉塵。態(tài)水接觸很易炸裂，產(chǎn)生粉塵。為了避免進(jìn)料氣夾帶的水為了避免進(jìn)料氣夾帶的水 滴損壞硅膠，除了濕進(jìn)料氣進(jìn)吸附塔前應(yīng)很好

20、地脫除液態(tài)滴損壞硅膠，除了濕進(jìn)料氣進(jìn)吸附塔前應(yīng)很好地脫除液態(tài) 水外，有時(shí)也采用在吸附床進(jìn)口處，加一層不易被液態(tài)水水外，有時(shí)也采用在吸附床進(jìn)口處，加一層不易被液態(tài)水 破壞的吸附劑，稱做破壞的吸附劑，稱做吸附劑保護(hù)層吸附劑保護(hù)層。粗孔硅膠，如。粗孔硅膠，如WW型硅型硅 膠即可用于此目的。膠即可用于此目的。 液化天然氣技術(shù) 27 硅膠是粉狀或顆粒狀物質(zhì)，粒子外觀呈硅膠是粉狀或顆粒狀物質(zhì)，粒子外觀呈透明或乳白色固體透明或乳白色固體。 分子式為分子式為mSiOmSiO2 2 nH nH2 2OO，它是用硅酸鈉與硫酸反應(yīng)生，它是用硅酸鈉與硫酸反應(yīng)生 成水凝膠，然后洗去硫酸鈉，將水凝膠干燥制成。其典型成水凝

21、膠，然后洗去硫酸鈉，將水凝膠干燥制成。其典型 組成如表所示。組成如表所示。 天然氣脫水用的是細(xì)孔硅膠，平均孔徑天然氣脫水用的是細(xì)孔硅膠，平均孔徑20203030 液化天然氣技術(shù) 28 分子篩是一種天然或人工合成的沸石型分子篩是一種天然或人工合成的沸石型硅鋁酸鹽硅鋁酸鹽，天，天 然分子篩也稱沸石，人工合成的則多稱分子篩。然分子篩也稱沸石，人工合成的則多稱分子篩。 分子篩的物理性質(zhì)取決于其化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)。在分子篩的物理性質(zhì)取決于其化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)。在 分子篩的結(jié)構(gòu)中分子篩的結(jié)構(gòu)中有許多孔徑均勻的孔道與排列整齊的孔穴有許多孔徑均勻的孔道與排列整齊的孔穴。 這些孔穴不僅提供了很大的比表面，而且它

22、只允許直徑比這些孔穴不僅提供了很大的比表面，而且它只允許直徑比 孔徑小的分子進(jìn)入，而比孔徑大的分子則不能進(jìn)入，從而孔徑小的分子進(jìn)入，而比孔徑大的分子則不能進(jìn)入，從而 使分子篩吸附分子有使分子篩吸附分子有很強(qiáng)的選擇性很強(qiáng)的選擇性。 液化天然氣技術(shù) 29 液化天然氣技術(shù) 30 分子篩同其它吸附劑相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：分子篩同其它吸附劑相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： 吸附選擇性強(qiáng)吸附選擇性強(qiáng)，只吸附臨界直徑比分子篩孔徑小的分，只吸附臨界直徑比分子篩孔徑小的分 子；另外，對(duì)極性分子也具有高度選擇性，能牢牢地子；另外，對(duì)極性分子也具有高度選擇性，能牢牢地 吸附住這些分子。吸附住這些分子。 脫水用分子篩它脫水用分子篩

23、它不吸附重?zé)N不吸附重?zé)N，從而避免因吸附重?zé)N而，從而避免因吸附重?zé)N而 使吸附劑失效。使吸附劑失效。 具有具有高效吸附性能高效吸附性能，在相對(duì)濕度或分壓很低時(shí)，仍保，在相對(duì)濕度或分壓很低時(shí)，仍保 持相當(dāng)高的吸附容量，特別適用于深度干燥。持相當(dāng)高的吸附容量，特別適用于深度干燥。 吸附水時(shí)，同時(shí)可以進(jìn)一步脫除殘余酸性氣體。吸附水時(shí)，同時(shí)可以進(jìn)一步脫除殘余酸性氣體。 不易受液態(tài)水的損害不易受液態(tài)水的損害。 液化天然氣技術(shù) 31 現(xiàn)代液化天然氣工廠采用的吸附脫水方法大都是分子 篩吸附，常用4分子篩。盡管分子篩價(jià)格較高，但卻是一 種極好的脫水吸附劑。在天然氣液化或深度冷凍之前，要 求先將天然氣的露點(diǎn)降低至很

24、低值，此時(shí)用分子篩脫水比 較合適。 。 在實(shí)際使用中，可將分子篩同硅膠或活性氧化鋁等串 聯(lián)使用。需干燥的天然氣首先通過(guò)硅膠床層脫去大部分飽 和水，再通過(guò)分子篩床層深度脫除殘余的微量水分，以獲 得很低的露點(diǎn)。 液化天然氣技術(shù) 32 （3 3）吸附）吸附 法 脫 水 工法 脫 水 工 藝流程藝流程 吸附吸附 再生再生 冷卻冷卻 液化天然氣技術(shù) 33 第二節(jié)第二節(jié) 脫酸性氣體脫酸性氣體 由地層采出的天然氣除通常含有水蒸氣外，往往還含由地層采出的天然氣除通常含有水蒸氣外，往往還含 有一些酸性氣體。這些酸性氣體一般是有一些酸性氣體。這些酸性氣體一般是HH2 2S, COS, CO2 2、COSCOS與與

25、 RSHRSH等氣相雜質(zhì)。含有酸性氣體的天然氣通常稱為等氣相雜質(zhì)。含有酸性氣體的天然氣通常稱為酸性氣酸性氣 或含硫氣?；蚝驓?。 酸性氣體不但對(duì)人身有害，對(duì)設(shè)備管道有腐蝕作用，而酸性氣體不但對(duì)人身有害，對(duì)設(shè)備管道有腐蝕作用，而 且因其沸點(diǎn)較高，在降溫過(guò)程中易呈固體析出，故必須脫且因其沸點(diǎn)較高，在降溫過(guò)程中易呈固體析出，故必須脫 除。脫除酸性氣體常稱為除。脫除酸性氣體常稱為脫硫脫碳脫硫脫碳，或習(xí)慣上稱為，或習(xí)慣上稱為脫硫脫硫。 在凈化天然氣時(shí)，可考慮同時(shí)除去在凈化天然氣時(shí)，可考慮同時(shí)除去HH2 2S S和和COCO2 2，因?yàn)榇及贩?，因?yàn)榇及贩?和用分子篩吸附凈化中，這兩種組分可以被一起脫除。和

26、用分子篩吸附凈化中，這兩種組分可以被一起脫除。 液化天然氣技術(shù) 34 脫硫方法的分類脫硫方法的分類 脫硫方法一般可分為化學(xué)吸收法、物理吸收法、聯(lián)合脫硫方法一般可分為化學(xué)吸收法、物理吸收法、聯(lián)合 吸收法、直接轉(zhuǎn)化法、膜分離法和低溫分離法等。其中采吸收法、直接轉(zhuǎn)化法、膜分離法和低溫分離法等。其中采 用溶液或溶劑作脫硫劑的化學(xué)吸收法、物理吸收法、聯(lián)合用溶液或溶劑作脫硫劑的化學(xué)吸收法、物理吸收法、聯(lián)合 吸收法及直接轉(zhuǎn)化法，習(xí)慣上統(tǒng)稱為吸收法及直接轉(zhuǎn)化法，習(xí)慣上統(tǒng)稱為濕法濕法；采用固體床脫；采用固體床脫 硫的海綿鐵法、分子篩法統(tǒng)稱為硫的海綿鐵法、分子篩法統(tǒng)稱為干法干法。 化學(xué)吸收法：化學(xué)吸收法：以以弱堿

27、性弱堿性溶液為吸收溶劑，與天然氣中的酸溶液為吸收溶劑，與天然氣中的酸 性氣體（主要是性氣體（主要是HH2 2S S和和COCO2 2）反應(yīng)形成化合物。吸收了酸）反應(yīng)形成化合物。吸收了酸 性氣體的溶液（富液）在高溫低壓條件下，性氣體的溶液（富液）在高溫低壓條件下，分解分解放出酸氣，放出酸氣， 使溶液再生，恢復(fù)活性，使脫酸過(guò)程連續(xù)進(jìn)行。使溶液再生，恢復(fù)活性，使脫酸過(guò)程連續(xù)進(jìn)行。 液化天然氣技術(shù) 35 以以MEA吸收吸收H2S和和CO2為例，來(lái)表明胺法脫硫的主要化學(xué)為例，來(lái)表明胺法脫硫的主要化學(xué) 反應(yīng)過(guò)程。反應(yīng)過(guò)程。 液化天然氣技術(shù) 36 在化學(xué)吸收法中，各種烷醇胺法（簡(jiǎn)稱在化學(xué)吸收法中，各種烷醇胺

28、法（簡(jiǎn)稱胺法胺法）應(yīng)用最）應(yīng)用最 廣，所使用的胺有一乙醇胺廣，所使用的胺有一乙醇胺(MEA(MEA）、二乙醇胺（）、二乙醇胺（DEADEA）、）、 二異丙醇胺（二異丙醇胺（DIPADIPA）、甲基二乙醇胺）、甲基二乙醇胺(MDEA)(MDEA)等。胺法的等。胺法的 突出優(yōu)點(diǎn)是成本低、高反應(yīng)率、良好的穩(wěn)定性和易再生。突出優(yōu)點(diǎn)是成本低、高反應(yīng)率、良好的穩(wěn)定性和易再生。 一般對(duì)于一般對(duì)于H H2 2S S和和COCO2 2，胺吸收法更易吸收，胺吸收法更易吸收HH2 2S S?；瘜W(xué)吸收法?；瘜W(xué)吸收法 中另外還有堿性鹽溶液法，如改良熱鉀堿法和氨基酸鹽法。中另外還有堿性鹽溶液法，如改良熱鉀堿法和氨基酸鹽法

29、。 特別是特別是 COCO2 2含量高、含量高、H H2 2S S含量低的天然氣，這樣成本可以降低。含量低的天然氣，這樣成本可以降低。 經(jīng)典醇胺法易起泡、腐蝕、在有機(jī)硫存在下會(huì)發(fā)生降解。經(jīng)典醇胺法易起泡、腐蝕、在有機(jī)硫存在下會(huì)發(fā)生降解。 鑒于上述缺陷，在鑒于上述缺陷，在2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代，研究開(kāi)發(fā)了二甘醇胺法年代，研究開(kāi)發(fā)了二甘醇胺法 （DGADGA法）、二異丙醇胺法（法）、二異丙醇胺法（ADIPADIP法）等新醇胺法。法）等新醇胺法。 液化天然氣技術(shù) 37 物理吸收法：物理吸收法：此法采用有機(jī)化合物作為吸收溶劑，吸收天然此法采用有機(jī)化合物作為吸收溶劑，吸收天然 氣中的酸性氣體。物理

30、吸收法的溶劑用量與原料氣中的酸性氣中的酸性氣體。物理吸收法的溶劑用量與原料氣中的酸性 氣體含量無(wú)關(guān)。因此，氣體含量無(wú)關(guān)。因此， 由于物理溶劑對(duì)天然氣中的重?zé)N有較大由于物理溶劑對(duì)天然氣中的重?zé)N有較大 的溶解度，因而物理吸收法常用于酸氣分壓大于的溶解度，因而物理吸收法常用于酸氣分壓大于0.35MPa0.35MPa、 重?zé)N含量低的天然氣脫硫，其中某些方法可選擇性地脫除重?zé)N含量低的天然氣脫硫，其中某些方法可選擇性地脫除 HH2 2S S。 聯(lián)合吸收法：聯(lián)合吸收法：此法兼有化學(xué)吸收和物理吸收兩類方法的特點(diǎn)。此法兼有化學(xué)吸收和物理吸收兩類方法的特點(diǎn)。 目前在工業(yè)上應(yīng)用較多的是砜胺法（目前在工業(yè)上應(yīng)用較多的

31、是砜胺法（S Sulfinolulfinol）法、二乙醇）法、二乙醇 胺胺- -熱碳酸鹽聯(lián)合法或稱海培爾（熱碳酸鹽聯(lián)合法或稱海培爾（Hi-PureHi-Pure）法。）法。 液化天然氣技術(shù) 38 直接轉(zhuǎn)化法：直接轉(zhuǎn)化法：稱為氧化還原法。它以氧化還原反應(yīng)為基稱為氧化還原法。它以氧化還原反應(yīng)為基 礎(chǔ)，借助于溶液中氧載體的催化作用，把被堿性溶液吸收礎(chǔ)，借助于溶液中氧載體的催化作用，把被堿性溶液吸收 的的H H2 2S S氧化為硫，然后鼓入空氣，使吸收液再生。氧化為硫，然后鼓入空氣，使吸收液再生。 膜分離法：膜分離法：2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代以來(lái)，為解決酸氣含量很高的天年代以來(lái)，為解決酸氣含量很高

32、的天 然氣凈化問(wèn)題，國(guó)外致力于開(kāi)發(fā)利用然氣凈化問(wèn)題，國(guó)外致力于開(kāi)發(fā)利用物理原理物理原理進(jìn)行分離的進(jìn)行分離的 方法，其中膜分離方法是較成功的一種。膜分離器應(yīng)用于方法，其中膜分離方法是較成功的一種。膜分離器應(yīng)用于 氣體分離有下列優(yōu)點(diǎn)：氣體分離有下列優(yōu)點(diǎn)：在分離過(guò)程中不發(fā)生相變，因而在分離過(guò)程中不發(fā)生相變，因而 能耗甚低；能耗甚低；分離過(guò)程不涉及化學(xué)藥劑，副反應(yīng)很少，基分離過(guò)程不涉及化學(xué)藥劑，副反應(yīng)很少，基 本不存在常見(jiàn)的腐蝕問(wèn)題；本不存在常見(jiàn)的腐蝕問(wèn)題；設(shè)備簡(jiǎn)單，占地面積小，過(guò)設(shè)備簡(jiǎn)單，占地面積小，過(guò) 程容易控制。程容易控制。 液化天然氣技術(shù) 39 n天然氣液化中常用的凈化方法天然氣液化中常用的凈

33、化方法 在天然氣液化裝置中，常用的凈化方法有三種，即醇醇 胺法胺法、熱鉀堿法熱鉀堿法（Benfield）、砜胺法砜胺法(Sulfinol)。 n醇胺法醇胺法:利用以胺為溶劑的水溶液，與原料天然氣中的酸 性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)脫除天然氣中的酸性氣體的，此法 可同時(shí)脫除CO2和H2S。目前主要采用一乙醇胺及二乙醇胺 為溶劑。 液化天然氣技術(shù) 40 液化天然氣技術(shù) 41 (改良改良)熱鉀堿法（熱鉀堿法（Benfield）:Benfield溶劑是碳酸鉀、 催化劑、防腐劑和水組成的混合物?？赏瑫r(shí)脫除H2S和 CO2。熱鉀堿法的吸收溫度較高，凈化程度好，對(duì)含有 大量CO2的原料氣尤為適合。Benfield流

34、程已被世界上 600多座天然氣預(yù)處理裝置所應(yīng)用。 液化天然氣技術(shù) 42 砜胺法：砜胺法：是近年來(lái)發(fā)展最快的聯(lián)合吸收法。該法的吸收溶 液由物理溶劑環(huán)丁砜、化學(xué)吸收劑二異丙醇胺加少量的水 組成。通過(guò)物理與化學(xué)作用，選擇性地或同時(shí)吸收原料氣 中的H2S和CO2 ，然后在常壓（或稍高于常壓）下將溶液 加熱再生以供循環(huán)使用。由于溶液中存在著化學(xué)吸收劑， 吸收能力原則上不受酸性氣體分壓的影響，所以可使凈化 后原料氣中的H2S含量降得很低。 液化天然氣技術(shù) 43 砜胺法對(duì)中至高酸氣分壓的天然氣有廣泛的適應(yīng)性， 而且有良好的脫有機(jī)硫能力，能耗也較低。適合于在高壓 下凈化，凈化度較高，在高溫部分的腐蝕率只有一乙

35、醇胺 法的1/41/l0。此法的缺點(diǎn)是，會(huì) 造成有效組分的損失。 對(duì)于低溫裝置，經(jīng)環(huán)丁砜洗滌后的天然氣還要經(jīng)過(guò)吸 附處理，以達(dá)到低溫裝置對(duì)H2S和CO2含量的要求。 液化天然氣技術(shù) 44 第三節(jié)第三節(jié) 其它雜質(zhì)的脫除其它雜質(zhì)的脫除 一、汞一、汞 19731973年年1212月，在斯基柯達(dá)天然氣液化裝置的低溫?fù)Q熱鋁管中發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的月，在斯基柯達(dá)天然氣液化裝置的低溫?fù)Q熱鋁管中發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的 汞腐蝕現(xiàn)象，致使該液化系統(tǒng)停工汞腐蝕現(xiàn)象，致使該液化系統(tǒng)停工1414個(gè)月之久。個(gè)月之久。 當(dāng)汞（包括單質(zhì)汞、汞離子及有機(jī)汞化合物）存在時(shí)，鋁會(huì)當(dāng)汞（包括單質(zhì)汞、汞離子及有機(jī)汞化合物）存在時(shí)，鋁會(huì) 與水反應(yīng)生成白色粉末狀的腐蝕產(chǎn)物，造成鋁制設(shè)備的與水