天然气加工与工艺

硅胶的组成
组成
质量分数， %
SiO2
99.71 Na2O 0.02
Fe2O3
0.03 CaO 0.01
Al2O3
0.10 ZrO2 0.01
Ti2O
0.09 其它 0.03
组成
质量分数， %
硅胶
4、分子筛 人工合成沸石，由SiO4和AlO4的四 面体组成。主要由硅铝通过氧桥连接组 成空旷的骨架结构，在结构中有很多孔 径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很 大的空穴。此外还含有电价较低而离子 半径较大的金属离子和化合态的水。由 于水分子在加热后连续地失去，但晶体 骨架结构不变，形成了许多大小相同的 空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相 连，
③极性吸附 分子筛由于表面晶格的特点具有极 高的极性，因而对不饱和分子，极性分 子和易极化分子具有较强的吸附作用和 高的吸附容量。 分子筛对一些物质的吸附强弱顺序如下： H2O>NH3>CH3OH>CH3SH>H2S>COS>CO2>N2>CH4 ④热稳定性和化学稳定性好，不易被液 态水破坏，使用寿命长 ⑤分子筛价格高
2、高的选择性 吸附剂对流体混合物中的不同组 分有较强的选择吸附作用，亦对要脱除 的组分有较高的吸附容量 （吸附容量：以单位体积或单位质量吸 附剂所能吸附的物质的多少来衡量） 3、具有较高的吸附传质速度，在瞬间可 达到相平衡 4、易再生，寿命长
5、有一定的机械强度和物理特性 为了避免在装卸及使用的过程中磨 损与压碎，或因流体流速不均匀造成短 路、返混现象，吸附剂颗粒的几何形状、 粒度要合适。 6、具有较高的堆积密度 7、有优良的化学稳定性、热稳定性，价 格便宜，原料充足。
这些微小的孔穴直 径大小均匀，能把比孔 道直径小的分子吸附到 孔穴的内部中来，而把 比孔道大得分子排斥在 外,因而能把形状直径 大小不同的分子，极性 程度不同的分子，沸点 不同的分子，饱和程度 不同的分子分离开来， 即具有“筛分”分子的 作用，故称为分子筛
1）类型
根据分子筛的孔径、化学组成、晶体 结构及SiO2和Al2O3的摩尔比不同分为A、 X、Y型 A型 4A 5A 3A X型 10x 13X Y型 与X型结构相同，但化学组成不同， Y型常用做催化剂
5、复合固体吸附剂
使用两种或两种以上的吸附剂。如 硅胶（活性氧化铝）+分子筛 湿气依次通过硅胶、分子筛串联的双 床层 特点：1）既可较少投资，又可保证干气 露点 2）硅胶为分子筛的保护层（防止液态
水、液烃、胺类、缓蚀剂等对分子筛的破坏）
3）硅胶再生时能耗低 4）硅胶价格便宜
缺点： 1、间歇式操作，需2个或2个以上吸附塔 切换操作，故投资高、操作费用高 2、压降大 3、天然气的重烃、H2S和CO2等可使固体 吸附剂污染 4、使用中可产生机械性破碎 5、再生时消耗的能量多
第一节 脱水吸附剂的选择
一、工业吸附过程对吸附剂的要求 1、有较大的内表面积 吸附剂的吸附作用主要发生在与流体 相通的固体孔隙的内表面上。 内表面积越大，吸附量就越大，比表 面积越大。 （比表面积：单位体积或单位质量的吸 附剂所具有的表面积）
2、化学吸附： 以未饱和键 力作用，所 需的活化能、 吸附热大， 速度慢，不 可逆。
在实际中，有时物理吸附和化学 吸附相伴发生。同一物质，在低温 时以物理吸附为主，在高温时以化 学吸附为主。 通常的吸附分离中，主要是物理 吸附。
二、吸附法的优缺点（与甘醇法比较）
优点 1、脱水后的干气露点可低至－100℃， 相当于0.8mg/m3。 2、对进料气的压力、温度及流量变化不 敏感。 3、无严重的腐蚀和气泡。 4、装置简单、占地小。
13X分子筛
分子筛
2）特点
①选择性高。 均匀的孔径，只允许比孔径小的 分子进入微孔，而比孔径大的分子不能 进入，起到了筛分的作用。表5-4、5 ②有较高的吸附容量（图5-3） 吸附剂的湿容量与水蒸气的分压、 吸附湿度及吸附剂的性质有关 分子筛适合深度脱水，对于水含 量高的气体，适合用活性氧化铝或硅胶 干燥，然后用分子筛脱水。
二、天气工业中常用的吸附剂
1、活性铝土矿 天然铝土经加热活化，脱除表 面上的水后制成的坚硬红棕色颗粒。 Al2O3含量70～75%。 特点：成本低、吸附量小
2、活性氧化铝 由含水的氧化铝在严格控制的 加热速率下，加热活化而成。 化学式： Al2O3.nH2O Al2O3含量>90% 特点：具有很高的机械强度、且耐 高温、抗腐蚀，但不宜在强酸、强 碱条件下使用。常用于气体干燥、 液体脱水及焦炉气和炼厂气的精制。
吸附法：气体或液体与多孔的固 体颗粒表面接触，气体或液体与 固体表面分子之间互相作用而停 留在固体表面上，使气体或液体 分子在固体表面上浓度增大的现 象。 被吸附的气体或液体称为吸附质， 吸附气体或液体的固体称为吸附 剂。
一、分类（根据作用力的不同）
1、物理吸附： 由范德华力引 起吸附，速度 快，热量少， 平衡快，条件 变化容易脱附， 可逆。
典型的活性氧化铝组成
品名 F—1 H—105 AL2O3 92.00 90.00 Na2O 0.90 1.40 SiO2 ＜0.10 1.10 Fe2O3 0.08 0.10 灼烧损失 6.50 6.00
KA--201
93.60
0.30
0.02
0.02
6.00
活性氧化铝
3、硅胶 一种亲水性吸附剂，它是粒状无晶 形氧化硅，分子式为SiO2.nH2O。硅胶 由硅酸钠溶液用酸处理、沉淀后得到的 硅酸凝胶，经约360℃温度下加热，再 老化、水洗、干燥而得。硅胶吸水量很 大，可达自身质量的50%，常用于水含 量大的气体脱水。易再生，且再生温度 低（150～230℃） 缺点：吸附时放出大量的吸附热、破裂、 产生粉尘，增加压降）