能源化學(xué)概論天然氣的利用市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、4.2 天然氣利用第7組曾浦君、梁鈺沛、羅利淦、譚志新第1頁(yè)第1頁(yè) 天然氣是一個(gè)優(yōu)質(zhì)能源形式，可直接作為民用燃?xì)馐褂?，也可作為電力生產(chǎn)燃料，或經(jīng)過(guò)壓縮作為車用燃料。 不同地域天然氣組成有著顯著差異，多數(shù)存在少許雜質(zhì)。我國(guó)天然氣及液化質(zhì)量指標(biāo)以下圖所表示。第2頁(yè)第2頁(yè)4.2.1天然氣分離和凈化 天然氣在開(kāi)采和集輸過(guò)程中往往混有砂、鐵銹等固體雜質(zhì)，以及水、硫化物和二氧化碳等有害物質(zhì)。因此，進(jìn)行天然氣分離和精髓是天然氣利用前提。第3頁(yè)第3頁(yè)天然氣分離和凈化包括四個(gè)基本過(guò)程：1.原料氣首先分離脫除固體雜志；2.從其體重回收可凝析組分和烴蒸汽；3.從氣體中除去水蒸氣；4.從氣體中除去其它有害組分并回收有

2、用組分，如除去硫化物及二氧化碳，回收硫磺。第4頁(yè)第4頁(yè)(1)天然氣脫除固體雜質(zhì) 重力分離和離心分離是天然氣脫除固體及液體慣用辦法。第5頁(yè)第5頁(yè)(2)天然氣脫硫脫碳 從天然氣中脫除酸性組分工藝過(guò)程統(tǒng)稱為脫硫脫碳或脫酸氣。下圖是幾種常見(jiàn)脫硫脫碳辦法。第6頁(yè)第6頁(yè)化學(xué)吸取法 采用弱堿性溶液為吸取劑，與酸性組分反應(yīng)生成化合物。吸取了酸性富液，在高溫低壓條件下解析，放出酸氣，使溶液再生，吸取過(guò)程連續(xù)進(jìn)行。醇胺法是最為常見(jiàn)天然氣脫硫脫碳辦法。第7頁(yè)第7頁(yè)(3)天然氣脫水 天然氣脫水是指從天然氣中拖出飽和水蒸氣或從天然氣凝液(NGL)中脫除溶解水過(guò)程。天然氣及其凝液脫水辦法有吸取法、吸附法、低溫法、膜分離法

3、、汽提法和蒸餾法等。圖為常見(jiàn)天然氣脫水裝置。第8頁(yè)第8頁(yè) 三甘醇脫水法為典型天然氣脫水辦法之一、該裝置由高壓吸取系統(tǒng)和低壓再生系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。含有投資低、系統(tǒng)壓降較小、能夠連續(xù)運(yùn)營(yíng)、脫水時(shí)補(bǔ)充三甘醇比較容易、再生是所需熱量小等長(zhǎng)處。第9頁(yè)第9頁(yè)(4)硫磺回收及尾氣處理 天然氣中硫主要以硫化氫形式存在。將天然中有毒氣體硫化氫進(jìn)行提取、回收、不但有助于天然氣利用，還能夠避免污染壞境、變廢為寶。當(dāng)前，全世界50%硫磺起源于含硫天然氣中。 其中，克勞斯工藝是天然氣硫磺回收典型工藝。第10頁(yè)第10頁(yè)(5)天然氣凝液回收 天然氣除含甲烷外，還含有一定量多元烷以及重?zé)N類，為了符合商品天然氣質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量要求，

4、同時(shí)取得液化燃料和化工原料，需要分離和回收天然氣中乙烷以上組分烴類。天然氣凝液回收基本屬于物理過(guò)程，主要回收辦法包括吸附法、油細(xì)法、和冷凝法分離三種。 吸附法中，NGL吸附法是最為常見(jiàn)一個(gè)。第11頁(yè)第11頁(yè)除此之外，尚有油吸附法和冷凝分離法。詳細(xì)流程請(qǐng)看圖第12頁(yè)第12頁(yè)4.2.2 天然氣化工利用天然氣化工是以天然氣為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品工業(yè)。通過(guò)凈化處理后天然氣，通過(guò)裂解、蒸汽轉(zhuǎn)化、氧化、氯化、硫化、芳構(gòu)化、異構(gòu)化、脫氫、氣重整部分氧化等反應(yīng)能夠合成氨及尿素、甲醇及其加工產(chǎn)品(甲醛、乙酸等)、乙炔、炭黑、氫氰酸、甲烷氯化物等其它產(chǎn)品。第13頁(yè)第13頁(yè)(1)天然氣制合成油簡(jiǎn)介由于全球天然氣儲(chǔ)采比遠(yuǎn)

5、不小于石油，預(yù)計(jì)天然氣產(chǎn)率不斷增長(zhǎng)。以天然氣為原料合成液態(tài)燃料，補(bǔ)充石油資源不足，已成為一個(gè)主要戰(zhàn)略選擇。當(dāng)前，以天然氣為原料合成氣，催化轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴辦法，即天然氣制合成油路線(GTL)，含有比以煤為原料生產(chǎn)路線更清潔、更環(huán)境保護(hù)特點(diǎn)，越來(lái)越多國(guó)家和石油公司都準(zhǔn)備加入到發(fā)展GTL行列中。第14頁(yè)第14頁(yè)(2)天然氣制合成油發(fā)展歷程天然氣制合成油也是合成氣制合成油(GTL)技術(shù)一個(gè)，依賴于費(fèi)托合成。該技術(shù)是1923年由德國(guó)科學(xué)家 Frans Fischer 和 Hans Tropsch 創(chuàng)造，簡(jiǎn)稱費(fèi)托合成。并最早于1936年在德國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。 費(fèi)托合成流程圖第15頁(yè)第15頁(yè)第二次世界大戰(zhàn)后，GTL發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段發(fā)展，無(wú)論是催化劑還是工藝，都取得突破性進(jìn)展。其中具代表性是美孚(Mobil)公司、南非Sasol公司、Energe International公司等。第16頁(yè)第16頁(yè)(3)天然氣制合成油工藝GTL技術(shù)由合成氣制備、F-T法合成和產(chǎn)品精制三個(gè)部分構(gòu)成。其工藝流程如右圖所表示。第17頁(yè)第17頁(yè)(4)天然氣制合成油發(fā)展前景GTL產(chǎn)品在世界市場(chǎng)上不斷增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)在此后十多年間，全球中餾分油需求以年3%速率增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)在，GTL石蠟將占全世界石蠟市場(chǎng)需求量25%左右。我國(guó)消費(fèi)天然氣在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占百分比遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平，并且