天然气净化技术和方法的探讨与研究

天然气净化技术和方法的探讨与研究
摘要：天然气净化的任务，一是脱除气中的有害组分和杂质，以保证城镇燃气输配系统和应用系统的安全正常运行；二是对生产的燃气中夹带的一些宝贵化工产品回收利用；天然气净化是安全运行的第一道屏障。

便于输送和应用。

硫化氢腐蚀设备、管道，其燃烧产物污染大气，从燃气中脱除下来的一些有害组分和杂质，经进一步加工处理成为宝贵的化工产品。

在此篇论文中就天然气的净化任务、工艺流程进行分析探讨探讨，总结关于天然气净化处理的一点体会。

介绍天然气几种主要净化和利用方法、脱硫净化技术以及工艺特点和在国内的应用和发展，最后提出了优化天然气净化技术方案和实施方法的建议。

关键词：天然气净化工艺天然气净化
1.绪论
1.1天然气净化的目的与意义
随着人们保护环境的意识日益增强，世界各国制定出越来越严厉的环保法规，以进一步控制有害污染物的排放，这就促使了天然气处理的工艺不断地向前发展；另一方面，天然气作为一种燃料和原料的资源地位越来越突出，国内外都十分重视天然气的加工和利用，相关领域也在方法上，技术上以及应用上取得了重大进步。

本论文将介绍天然气处理，加工和利用的技术水平以及发展的趋势，以便系统地了解国内外技术发展的有关情况，使决策工作和研究开发能够从中获取有益的信息。

1.2 天然气净化研究概况
为了降低天然气中含硫化物和水分在储存和使用过程中的安全隐患，防止环境污染和对人体的伤害，输送到城镇燃气管道和储存设备中的天然气有必要进行净化处理。

富含硫化物的天然气，必须经过脱硫处理，以达到输送要求，副产品的硫磺作为硫资源，用以生产硫酸、二硫化碳等一系列硫化物；脱硫后，天然气经过深冷分离，可得到液化天然气。

2.天然气净化工艺与分析
2.1天然气净化的工艺的介绍
天然气中通常有硫化氢、二氧化碳和有机硫化物等酸性组分存在，这些气相杂质在水存在的情况下会腐蚀金属，并污染环境。

因此天然气的净化处理主要有脱硫和脱水两项内容：
天然气脱硫技术主要有干湿和湿式两种方法，干式脱硫效率高，适用于低含硫处理。

湿法脱硫按分为化学吸收法和氧化还原法两种。

2.2天然气净化工艺的分析与应用
2.2.1脱硫工艺
在脱硫净化的化学溶剂法中各种胺法应用广泛，常用的醇胺类溶剂有一乙醇胺（mea）、二乙醇胺（dea）、二异丙醇胺（dipa）、甲基二乙醇胺（mdea）等。

醇胺吸收酸气的基本流程：原料气从下而上与溶液逆流通过吸收塔。

从吸收塔流出的富液与从解析塔地流出的贫液热换而被加热，
然后进入解析塔顶部。

在处理高压酸性天然气的装置中，通常降幅也通入闪蒸器，闪蒸至中等压力，以除去解析前在溶液中溶解和夹带进入的烃类。

在热交换器中部冷却了的贫液用水冷或风冷进一步冷却，然后泵人吸收塔顶部，完成溶液循环。

天然气脱水有几种方法：液体脱水剂（甘醇）法、固体脱水剂（分子筛、铝土、硅胶）法及氯化钙法。

分子筛法用于深度脱水。

氯化钙法主要用于严寒地区和边远井，但目前已很少应用。

二甘醇法在天然气工业中应用不多。

三甘醇（teg）法是最主要的天然气脱水方法，它具有的优点是：（1）沸点较高（287.4℃），使在常压下再生贫液浓度也可达98.5～98.7%以上，因而露点将比二甘醇多8～22℃左右。

（2）蒸气压较低，27℃时，仅为二甘醇的20%，因而损耗小。

（3）热力学性质稳定，理论热分解温度约比二甘醇高40℃。

（4）脱水操作费用比二甘醇法低。

2.2.2 脱水工艺
提高三甘醇贫液浓度的方法有两种：减压再生与气体汽提。

（1）固体吸附法脱水
吸附操作原理：吸附是用多孔性的固体吸附剂处理气体混合物，使其中所含的一种或数种组分吸附于固体表面上以达到分离的操作。

吸附法脱水工艺流程：至少需要两个吸附塔。

工业上经常采用双塔或三塔流程，在双塔流程中，一个塔进行脱水操作，另一个塔进行吸附剂的再生和冷却，两者轮换操作。

在三塔流程中，一般是一
塔脱水，一塔再生，另一塔冷却。

天然气脱水多为固定床物理吸附。

吸附剂再生循环使用。

升温脱吸是工业上常用的再生方法。

一般吸附剂的再生温度为175～260℃。

（2）吸附剂
活性氧化铝：活性氧化铝的主要组分是部分水化的、多孔和无定型的氧化铝，并含有其他金属化合物。

硅胶：工业上使用的硅胶多为颗粒状，分子式为sio2.nh-2o。

它具有较大的孔隙率。

分子筛：分子筛是一种人工合成的无机吸附剂，是具有骨架结构的碱金属或碱土金属的硅。

分子筛能脱除天然气中的水，硫化物和其它杂质，也可用于酸性天然气的干燥。

特殊的抗酸性分子筛的使用寿命长，能保持其脱水能力。

分子筛用于气体干燥不需要甘醇脱水那样的预冷却。

随着天然气价格的上涨，以前不景气的许多酸性气田目前已考虑选择用抗酸性分子筛干燥天然气。

工业上使用的分子筛的可用压力范围为负压至高于
10mpa，温度范围零下～200℃。

由于分子筛能将气体干燥至0.lppm，通常用于天然气液化或深冷之前。

因此，在天然气提氦、液化、膨胀致冷、回收乙烷等工艺中被广泛采用。

（3）膜分离工艺
美国气体研究院提出的膜分离工艺，是根据含有水蒸汽、溶解气的流动气体通过聚合物薄膜发生的扩散或渗透，由于不同气体有不
同的溶解度和扩散系数，气体通过膜具有不同的移动速度，从而达到分离的目的。

工业上早期使用的气体分离膜，成本高、分离能力低，大规模使用受到限制，随着膜分离系统分离能力的改进和费用的降低，在经济上可以与传统的甘醇脱水装置相竞争。

3.总结
天然气脱硫工艺，由于所处理的介质是含有硫化氢、二氧化碳、水等多种腐蚀物质，其在生产中所形成的腐蚀问题已经越来越引起人们的关注。

特别随着气田开采进入中后期，生产系统的腐蚀问题越来越严重，穿孔次数越来越多，如果净化工艺不善，技术指标不达标的天然气进入下游市场，给安全生产带来了许多隐患和造成巨大的经济损失。

随着环境保护法规的日益严格，天然气脱水工艺也必将朝着更清洁化方向发展；天然气脱水工艺更注重其效率及经济性；teg脱水工艺日臻完善，本文中分析的脱水、脱硫的净化工艺也必将在实际应用中得到改善，为天然气开采、储存、输送和使用提供安全保障。

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