第二章--天然气预处理.
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
调峰型工厂 其原料气多是已先期净化的管输天然气。但管输天然 气的气质标准比液化前对原料气的气质要求低，因此 必须对管输气再次净化。 基本负荷型工厂
靠近气源建立，井口气或先期简单处理，或直接进入 LNG工厂，其原料气的杂质含量较高。
液化天然气技术
4
表2-1 原料气杂质在LNG中的溶解度
组分 CO2 H2S 甲硫醇 乙硫醇 COS 异丁烷 正丁烷 在LNG中的溶解度① 4 × 10-5（体积百分数） 7.35 × 10-4（体积百分数） 4. 7× 10-5（体积百分数） 1.34 × 10-4（体积百分数） 3.2％（摩尔百分数②） 62.6％（摩尔百分数②） 15.3％（摩尔百分数②） 组分 壬烷 癸烷 环己烷 甲基环戊烷 甲基环己烷 苯 甲苯 在LNG中的溶解度① 10-7（体积百分数） 5×10-12（体积百分数） l.15 × 10-4（体积百分数） 0.575％（摩尔百分数） 0.335％（摩尔百分数） 1.53 ×10-6（体积百分数） 2.49 × 10-5（体积百分数）
31
液化天然气技术
（ 3 ）吸附 法脱水工 艺流程 吸附 再生
冷却
液化天然气技术
32
第二节 脱酸性气体
由地层采出的天然气除通常含有水蒸气外，往往还含 有一些酸性气体。这些酸性气体一般是H2S, CO2、COS与 RSH 等气相杂质。含有酸性气体的天然气通常称为酸性气 或含硫气。 酸性气体不但对人身有害，对设备管道有腐蚀作用，而 且因其沸点较高，在降温过程中易呈固体析出，故必须脱 除。脱除酸性气体常称为脱硫脱碳，或习惯上称为脱硫。 在净化天然气时，可考虑同时除去H2S和CO2，因为醇胺法 和用分子筛吸附净化中，这两种组分可以被一起脱除。
异戊烷
正戊烷 已烷 庚烷 辛烷
2.3％（摩尔百分数）
0.89％（摩尔百分数） 2.17 × 10-4（体积百分数） 7 × 10-5（体积百分数） 5 × 10-7（体积百分数）
邻二甲苯
间二甲苯 对二甲苯 H2O 汞
2.2 × 10-7（体积百分数）
l.54 × 10-6（体积百分数） 0.012（摩尔百分数） 10-11（体积百分数③） —④
液化天然气技术
17
再 生塔 缓冲罐 过滤器
提浓富液的场所（精馏原理）； 缓冲、贮存、补充液体； 过滤溶液，除去腐蚀产物及其它杂质，减少溶液
发泡的可能性。
液化天然气技术
18
利用此法须注意防止甘醇分解，当再生温度超过204℃ 及系统中有氧气及液态烃存在时，都会降低甘醇的pH值， 促使甘醇分解。因此需要定期检查甘醇的pH值，要控制pH 值大于7。在有条件时将甘醇用氮气保护，以防止氧化。 甘醇法适用于大型天然气液化装置中脱除原料气所含的 大部分水分。 与采用固体吸附剂脱水的吸附塔比较，甘醇吸收塔的优 点：①一次投资较低，压降少，可节省动力；②可连续运 行：③容易扩建；④塔易重新装配；⑤可方便地应用于在 某些固体吸附剂易受污染的场合。
易达到吸附平衡等特点。物理吸附和化学吸附是很难截然
分开的，在适当的条件下，两者可以同时发生。
液化天然气技术
21
•（1）吸附法脱水的优缺点
与液体吸收脱水的方法比较，吸附脱水能够提供非常低
的露点，可使水的体积分数降至 1×10-6m3/m3以下；吸附
法对气温、流速、压力等变化不敏感；相比之下没有腐蚀、 形成泡沫等问题；适合于对于少量气体的深度脱水过程。 它的主要缺陷是基本建设投资大；一般情况下压力降较 高；吸附剂易于中毒或碎裂；再生时需要的热量较多。
除气流中的水蒸气。 用作脱水吸收剂的物质应具有以下特点：对天然气有很强 的脱水能力；热稳定性好，脱水时不发生化学反应；容易再 生；粘度小；对天然气和液烃的溶解度较低；起泡和乳化倾
向小；对设备无腐蚀性；同时还应价格低廉，容易得到。
液化天然气技术
9
• 甘醇脱水的基本原理
• 甘醇是直链的二元醇，其通用化学式是
然分子筛也称沸石，人工合成的则多称分子筛。 分子筛的物理性质取决于其化学组成和晶体结构。在 分子筛的结构中有许多孔径均匀的孔道与排列整齐的孔穴。 这些孔穴不仅提供了很大的比表面，而且它只允许直径比
孔径小的分子进入，而比孔径大的分子则不能进入，从而
使分子筛吸附分子有很强的选择性。
液化天然气技术
28
液化天然气技术
液化天然气技术
5
表2-2 最大允许杂质含量
杂质 H2O CO2 H2S COS 总含S量 Hg 芳香烃族 含量极限 <0.1mg/l (ppm) 50~100mg/l 3.5mg/Nm3 <0.1mg/l 10~50mg/Nm3 0.01µg/Nm3 1~10mg/l 依据 A B C C C A A或B
度降低而减少的原理实现天然气脱水。此法只适用于大量水 分的粗分离。 •当气体压力较低，使用冷却法脱水后的气体露点达不到液化 厂原料气的要求，还应采用其它方法对天然气进行进一步的 脱水。 •通常用冷却脱水法脱除水分的过程中，还会脱除部分重烃。
液化天然气技术
8
2、吸收脱水
吸收脱水是用吸湿性液体（或活性固体）吸收的方法脱
液化天然气技术
11
（1）甘醇胺溶液
优点：可同时脱除水、CO2和H2S，甘醇能降低醇胺溶
液起泡倾向。
缺点：携带损失量较三甘醇大；需要较高的再生温度，
易产生严重腐蚀；露点降小于三甘醇脱水装置，仅限于酸 性天然气脱水。
液化天然气技术
12
（2）二甘醇水溶液
优点：浓溶液不会凝固；天然气中有硫、氧和CO2存在
• 雾沫分离器 分离干气携带的ＴＥＧ • 吸 收 塔 是气流传质的场所，使气相中的水分转入ＴＥ Ｇ中； • 泵 输送设备； • 贫液冷却器 冷却贫甘醇以达到需要的温度； • 闪 蒸 器 使富液闪蒸除去进入富液中的轻组分，减少再 生塔的再生负荷； • 贫／富液热交换器 使贫液温度下降，富液温度升高，充 分利用热能；
时，在一般操作温度下溶液性能稳定，高的吸湿性。 缺点：携带损失比三甘醇大；溶剂容易再生，但用一般 方法再生的二甘醇水溶液的体积分数不超过 95%；露点降 小于三甘醉溶液，当贫液的质量分数为 95 ％一 96 ％时，
露点降约为28℃；投资高。
液化天然气技术
13
（3）三甘醇水溶液
优点：浓溶液不会凝固；天然气中有硫、氧、CO2存在
液化天然气技术
20
化学吸附是由化学键力的作用产生的，在化学吸附的
过程中，可以发生电子的转移、原子的重排、化学键的断
裂与形成等微观过程。吸附质与基质之间形成的化学键多 为共价键，而且趋向于基质配位数最大的位置上。 化学吸附通常具有明显的选择性，且只能发生单分子 层吸附，还具有不易解吸，吸附与解吸的速率都较小，不
液化天然气技术
26
• 硅胶是粉状或颗粒状物质，粒子外观呈透明或乳白色固体。 分子式为mSiO2 · nH2O，它是用硅酸钠与硫酸反应生 成水凝胶，然后洗去硫酸钠，将水凝胶干燥制成。其典型 组成如表所示。
天然气脱水用的是细孔硅胶，平均孔径20～30Å
液化天然气技术
27
•分子筛
分子筛是一种天然或人工合成的沸石型硅铝酸盐，天
液化天然气技术
24
• 典型活性氧化铝组成
液化天然气技术
25
•硅胶
这是一种坚硬无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗 粒，为一种亲水性的极性吸附剂。硅胶对极性分子和不饱 和烃具有明显的选择性，因此可用于天然气脱水。其吸附 性能和其它吸附剂大致相同，一般可使天然气的露点达－ 60℃。硅胶很容易再生，再生温度为180 ～ 200℃。 虽然硅胶的脱水能力很强，但易于被水饱和，且与液 态水接触很易炸裂，产生粉尘。为了避免进料气夹带的水 滴损坏硅胶，除了湿进料气进吸附塔前应很好地脱除液态 水外，有时也采用在吸附床进口处，加一层不易被液态水 破坏的吸附剂，称做吸附剂保护层。粗孔硅胶，如 W 型硅 胶即可用于此目的。
14
三甘醇脱水由于露点降大和运行可靠，在各种甘醇类化
合物中其经济效果最好，因而国外广为采用。
我国主要使用二甘醇或三甘醇，在三甘醇脱水吸收剂和 固体脱水吸附剂两者脱水都能满足露点降的要求时，采用 三甘醇脱水经济效益更好。
液化天然气技术
15
（4）甘醇法脱水工艺流程
液化天然气技术
16
流程中各设备的作用是：
液化天然气技术
22
吸附法脱水一般适用于小流量气体的脱水。对于大流 量高压天然气脱水，如要求的露点降仅为22 ～ 28℃，一般 情况下采用甘醇吸收脱水较经济；如要求的露点降为 28 ～ 44℃，则甘醇法和吸附法均可考虑，可参照其它影响因素 确定；如要求的露点降高于 44℃，一般情况下应考虑吸附 法脱水，至少也应先采用甘醇吸收脱水，再串接吸附法脱水。 在某些情况下，特别是在气体流量、温度、压力变化频 繁的情况下，由于吸附法脱水适应性好，操作灵活，而且可 保证脱水后的气体中无液体，所以成本虽高仍应采用吸附法 脱水 。
29
分子筛同其它吸附剂相比，具有以下优点：
吸附选择性强，只吸附临界直径比分子筛孔径小的分
子；另外，对极性分子也具有高度选择性，能牢牢地 吸附住这些分子。
脱水用分子筛它不吸附重烃，从而避免因吸附重烃而
使吸附剂失效。
具有高效吸附性能，在相对湿度或分压很低时，仍保
持相当高的吸附容量，特别适用于深度干燥。
吸附水时，同时可以进一步脱除残余酸性气体。 不易受液态水的损害。
液化天然气技术
30
现代液化天然气工厂采用的吸附脱水方法大都是分子 筛吸附，常用4Å分子筛。尽管分子筛价格较高，但却是一 种极好的脱水吸附剂。在天然气液化或深度冷冻之前，要 求先将天然气的露点降低至很低值，此时用分子筛脱水比 较合适。分子筛的主要缺点是当有油滴或醇类等化学品带 入时，会使分子筛变质恶化，再生时耗热高。 在实际使用中，可将分子筛同硅胶或活性氧化铝等串 联使用。需干燥的天然气首先通过硅胶床层脱去大部分饱 和水，再通过分子筛床层深度脱除残余的微量水分，以获 得很低的露点。
注：1.A为无限时生产下的累积允许值；B为溶解度限制；C为产品规格。
液化天然气技术
6
第一节 天然气脱水
脱水的目的：
使天然气中水的露点足够低，从而防止低温下水冷凝、 冻结及水合物的形成。
常用方法：
冷却法、液体吸收法、固体吸附法。
液化天然气技术
7
1、冷却脱水
冷却脱水是利用当压力不变时，天然气的含水量随温
时，在一般操作温度下性能稳定；高的吸湿性；容易再生，
用一般再生方法可得到体积分数为98.7%的三甘醇水溶液； 蒸气压低，携带损失量小，露点降大，三甘醇的质量分数
为98%～ 99%时，露点降可达33～ 42℃。
缺点：投资高；当有轻质烃液体存在时会有一定程度的 起泡倾向，有时需要加入消泡剂。
液化天然气技术
液化天然气技术
19
3、吸附脱水
“吸附”的意思是一个或多个组分在界面上的富集（正 吸附或简单吸附）或损耗（负吸附）。其机理是在两相界面 上，由于异相分子间作用力不同于主体分子间作用力，使相 界面上流体的分子密度异于主体密度而发生“吸附”。
按吸附作用力性质的不同，可将吸附分为物理吸附和化学
吸附两种类型。物理吸附是由分子间作用力，即范德华力产 生的。由于范德华力是一种普遍存在于各吸附质与吸附剂之 间的弱的相互作用力，因此，物理吸附具有吸附速率快，易 于达到吸附平衡和易于脱附等特征。
液化天然气技术
第二章 天然气预处理工艺
天然气中所含杂质：
水 水蒸气 硫化物 二氧化碳
重烃
氮气、氦气等惰性气体 汞
液化天然气技术
2
预处理的主要原因 ⑴ 为了满足液化天然气的应用规范；
⑵ 防止在低温下冻结而堵塞设备；
⑶ 避免设备的腐蚀和磨蚀。
液化天然气技术
3
不同类型的LNG工厂所处理的原料气不一样，因 此处理方法和工艺也不尽相同。
CnH2n(OH)2。
液化天然气技术
10
• 从分子结构看，每个甘醇分子中都有两个羟基（-ＯＨ）。 羟基在结构上与水相似，可以形成氢键，氢键的特点是能 和电负性较大的原子相连，包括同一分子或另一分子中电 负性较大的原子，所以甘醇与水能够完全互溶，并表现出 很强的吸水性。 • 因此甘醇水溶液可将天然气中的水蒸气萃取出来形成甘醇 稀溶液，使天然气中水汽量大幅度下降。
液化天然气技术
ຫໍສະໝຸດ Baidu23
•（2）常用吸附剂
与目前在天然气净化过程中，主要使用的吸附剂有活 性氧化铝、硅胶和分子筛三大类。活性炭的脱水能力甚微， 主要用于从天然气中回收液烃。
•活性氧化铝 其主要成分是部分水化的、多孔的和无定型 的氧化铝，并含有少量的其它金属化合物。稳定性好，它常 用于气体、油品和石油化工产品的脱水干燥。活性氧化铝干 燥后的气体露点可低达－73℃。活性氧化铝宜在177-316℃ 下再生，因此其再生时耗热量较高。活性氧化铝吸附的重烃 在再生时不易除去。氧化铝呈碱性，可与无机酸发生化学反 应，故不宜处理酸性天然气。
靠近气源建立，井口气或先期简单处理，或直接进入 LNG工厂，其原料气的杂质含量较高。
液化天然气技术
4
表2-1 原料气杂质在LNG中的溶解度
组分 CO2 H2S 甲硫醇 乙硫醇 COS 异丁烷 正丁烷 在LNG中的溶解度① 4 × 10-5（体积百分数） 7.35 × 10-4（体积百分数） 4. 7× 10-5（体积百分数） 1.34 × 10-4（体积百分数） 3.2％（摩尔百分数②） 62.6％（摩尔百分数②） 15.3％（摩尔百分数②） 组分 壬烷 癸烷 环己烷 甲基环戊烷 甲基环己烷 苯 甲苯 在LNG中的溶解度① 10-7（体积百分数） 5×10-12（体积百分数） l.15 × 10-4（体积百分数） 0.575％（摩尔百分数） 0.335％（摩尔百分数） 1.53 ×10-6（体积百分数） 2.49 × 10-5（体积百分数）
31
液化天然气技术
（ 3 ）吸附 法脱水工 艺流程 吸附 再生
冷却
液化天然气技术
32
第二节 脱酸性气体
由地层采出的天然气除通常含有水蒸气外，往往还含 有一些酸性气体。这些酸性气体一般是H2S, CO2、COS与 RSH 等气相杂质。含有酸性气体的天然气通常称为酸性气 或含硫气。 酸性气体不但对人身有害，对设备管道有腐蚀作用，而 且因其沸点较高，在降温过程中易呈固体析出，故必须脱 除。脱除酸性气体常称为脱硫脱碳，或习惯上称为脱硫。 在净化天然气时，可考虑同时除去H2S和CO2，因为醇胺法 和用分子筛吸附净化中，这两种组分可以被一起脱除。
异戊烷
正戊烷 已烷 庚烷 辛烷
2.3％（摩尔百分数）
0.89％（摩尔百分数） 2.17 × 10-4（体积百分数） 7 × 10-5（体积百分数） 5 × 10-7（体积百分数）
邻二甲苯
间二甲苯 对二甲苯 H2O 汞
2.2 × 10-7（体积百分数）
l.54 × 10-6（体积百分数） 0.012（摩尔百分数） 10-11（体积百分数③） —④
液化天然气技术
17
再 生塔 缓冲罐 过滤器
提浓富液的场所（精馏原理）； 缓冲、贮存、补充液体； 过滤溶液，除去腐蚀产物及其它杂质，减少溶液
发泡的可能性。
液化天然气技术
18
利用此法须注意防止甘醇分解，当再生温度超过204℃ 及系统中有氧气及液态烃存在时，都会降低甘醇的pH值， 促使甘醇分解。因此需要定期检查甘醇的pH值，要控制pH 值大于7。在有条件时将甘醇用氮气保护，以防止氧化。 甘醇法适用于大型天然气液化装置中脱除原料气所含的 大部分水分。 与采用固体吸附剂脱水的吸附塔比较，甘醇吸收塔的优 点：①一次投资较低，压降少，可节省动力；②可连续运 行：③容易扩建；④塔易重新装配；⑤可方便地应用于在 某些固体吸附剂易受污染的场合。
易达到吸附平衡等特点。物理吸附和化学吸附是很难截然
分开的，在适当的条件下，两者可以同时发生。
液化天然气技术
21
•（1）吸附法脱水的优缺点
与液体吸收脱水的方法比较，吸附脱水能够提供非常低
的露点，可使水的体积分数降至 1×10-6m3/m3以下；吸附
法对气温、流速、压力等变化不敏感；相比之下没有腐蚀、 形成泡沫等问题；适合于对于少量气体的深度脱水过程。 它的主要缺陷是基本建设投资大；一般情况下压力降较 高；吸附剂易于中毒或碎裂；再生时需要的热量较多。
除气流中的水蒸气。 用作脱水吸收剂的物质应具有以下特点：对天然气有很强 的脱水能力；热稳定性好，脱水时不发生化学反应；容易再 生；粘度小；对天然气和液烃的溶解度较低；起泡和乳化倾
向小；对设备无腐蚀性；同时还应价格低廉，容易得到。
液化天然气技术
9
• 甘醇脱水的基本原理
• 甘醇是直链的二元醇，其通用化学式是
然分子筛也称沸石，人工合成的则多称分子筛。 分子筛的物理性质取决于其化学组成和晶体结构。在 分子筛的结构中有许多孔径均匀的孔道与排列整齐的孔穴。 这些孔穴不仅提供了很大的比表面，而且它只允许直径比
孔径小的分子进入，而比孔径大的分子则不能进入，从而
使分子筛吸附分子有很强的选择性。
液化天然气技术
28
液化天然气技术
液化天然气技术
5
表2-2 最大允许杂质含量
杂质 H2O CO2 H2S COS 总含S量 Hg 芳香烃族 含量极限 <0.1mg/l (ppm) 50~100mg/l 3.5mg/Nm3 <0.1mg/l 10~50mg/Nm3 0.01µg/Nm3 1~10mg/l 依据 A B C C C A A或B
度降低而减少的原理实现天然气脱水。此法只适用于大量水 分的粗分离。 •当气体压力较低，使用冷却法脱水后的气体露点达不到液化 厂原料气的要求，还应采用其它方法对天然气进行进一步的 脱水。 •通常用冷却脱水法脱除水分的过程中，还会脱除部分重烃。
液化天然气技术
8
2、吸收脱水
吸收脱水是用吸湿性液体（或活性固体）吸收的方法脱
液化天然气技术
11
（1）甘醇胺溶液
优点：可同时脱除水、CO2和H2S，甘醇能降低醇胺溶
液起泡倾向。
缺点：携带损失量较三甘醇大；需要较高的再生温度，
易产生严重腐蚀；露点降小于三甘醇脱水装置，仅限于酸 性天然气脱水。
液化天然气技术
12
（2）二甘醇水溶液
优点：浓溶液不会凝固；天然气中有硫、氧和CO2存在
• 雾沫分离器 分离干气携带的ＴＥＧ • 吸 收 塔 是气流传质的场所，使气相中的水分转入ＴＥ Ｇ中； • 泵 输送设备； • 贫液冷却器 冷却贫甘醇以达到需要的温度； • 闪 蒸 器 使富液闪蒸除去进入富液中的轻组分，减少再 生塔的再生负荷； • 贫／富液热交换器 使贫液温度下降，富液温度升高，充 分利用热能；
时，在一般操作温度下溶液性能稳定，高的吸湿性。 缺点：携带损失比三甘醇大；溶剂容易再生，但用一般 方法再生的二甘醇水溶液的体积分数不超过 95%；露点降 小于三甘醉溶液，当贫液的质量分数为 95 ％一 96 ％时，
露点降约为28℃；投资高。
液化天然气技术
13
（3）三甘醇水溶液
优点：浓溶液不会凝固；天然气中有硫、氧、CO2存在
液化天然气技术
20
化学吸附是由化学键力的作用产生的，在化学吸附的
过程中，可以发生电子的转移、原子的重排、化学键的断
裂与形成等微观过程。吸附质与基质之间形成的化学键多 为共价键，而且趋向于基质配位数最大的位置上。 化学吸附通常具有明显的选择性，且只能发生单分子 层吸附，还具有不易解吸，吸附与解吸的速率都较小，不
液化天然气技术
26
• 硅胶是粉状或颗粒状物质，粒子外观呈透明或乳白色固体。 分子式为mSiO2 · nH2O，它是用硅酸钠与硫酸反应生 成水凝胶，然后洗去硫酸钠，将水凝胶干燥制成。其典型 组成如表所示。
天然气脱水用的是细孔硅胶，平均孔径20～30Å
液化天然气技术
27
•分子筛
分子筛是一种天然或人工合成的沸石型硅铝酸盐，天
液化天然气技术
24
• 典型活性氧化铝组成
液化天然气技术
25
•硅胶
这是一种坚硬无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗 粒，为一种亲水性的极性吸附剂。硅胶对极性分子和不饱 和烃具有明显的选择性，因此可用于天然气脱水。其吸附 性能和其它吸附剂大致相同，一般可使天然气的露点达－ 60℃。硅胶很容易再生，再生温度为180 ～ 200℃。 虽然硅胶的脱水能力很强，但易于被水饱和，且与液 态水接触很易炸裂，产生粉尘。为了避免进料气夹带的水 滴损坏硅胶，除了湿进料气进吸附塔前应很好地脱除液态 水外，有时也采用在吸附床进口处，加一层不易被液态水 破坏的吸附剂，称做吸附剂保护层。粗孔硅胶，如 W 型硅 胶即可用于此目的。
14
三甘醇脱水由于露点降大和运行可靠，在各种甘醇类化
合物中其经济效果最好，因而国外广为采用。
我国主要使用二甘醇或三甘醇，在三甘醇脱水吸收剂和 固体脱水吸附剂两者脱水都能满足露点降的要求时，采用 三甘醇脱水经济效益更好。
液化天然气技术
15
（4）甘醇法脱水工艺流程
液化天然气技术
16
流程中各设备的作用是：
液化天然气技术
22
吸附法脱水一般适用于小流量气体的脱水。对于大流 量高压天然气脱水，如要求的露点降仅为22 ～ 28℃，一般 情况下采用甘醇吸收脱水较经济；如要求的露点降为 28 ～ 44℃，则甘醇法和吸附法均可考虑，可参照其它影响因素 确定；如要求的露点降高于 44℃，一般情况下应考虑吸附 法脱水，至少也应先采用甘醇吸收脱水，再串接吸附法脱水。 在某些情况下，特别是在气体流量、温度、压力变化频 繁的情况下，由于吸附法脱水适应性好，操作灵活，而且可 保证脱水后的气体中无液体，所以成本虽高仍应采用吸附法 脱水 。
29
分子筛同其它吸附剂相比，具有以下优点：
吸附选择性强，只吸附临界直径比分子筛孔径小的分
子；另外，对极性分子也具有高度选择性，能牢牢地 吸附住这些分子。
脱水用分子筛它不吸附重烃，从而避免因吸附重烃而
使吸附剂失效。
具有高效吸附性能，在相对湿度或分压很低时，仍保
持相当高的吸附容量，特别适用于深度干燥。
吸附水时，同时可以进一步脱除残余酸性气体。 不易受液态水的损害。
液化天然气技术
30
现代液化天然气工厂采用的吸附脱水方法大都是分子 筛吸附，常用4Å分子筛。尽管分子筛价格较高，但却是一 种极好的脱水吸附剂。在天然气液化或深度冷冻之前，要 求先将天然气的露点降低至很低值，此时用分子筛脱水比 较合适。分子筛的主要缺点是当有油滴或醇类等化学品带 入时，会使分子筛变质恶化，再生时耗热高。 在实际使用中，可将分子筛同硅胶或活性氧化铝等串 联使用。需干燥的天然气首先通过硅胶床层脱去大部分饱 和水，再通过分子筛床层深度脱除残余的微量水分，以获 得很低的露点。
注：1.A为无限时生产下的累积允许值；B为溶解度限制；C为产品规格。
液化天然气技术
6
第一节 天然气脱水
脱水的目的：
使天然气中水的露点足够低，从而防止低温下水冷凝、 冻结及水合物的形成。
常用方法：
冷却法、液体吸收法、固体吸附法。
液化天然气技术
7
1、冷却脱水
冷却脱水是利用当压力不变时，天然气的含水量随温
时，在一般操作温度下性能稳定；高的吸湿性；容易再生，
用一般再生方法可得到体积分数为98.7%的三甘醇水溶液； 蒸气压低，携带损失量小，露点降大，三甘醇的质量分数
为98%～ 99%时，露点降可达33～ 42℃。
缺点：投资高；当有轻质烃液体存在时会有一定程度的 起泡倾向，有时需要加入消泡剂。
液化天然气技术
液化天然气技术
19
3、吸附脱水
“吸附”的意思是一个或多个组分在界面上的富集（正 吸附或简单吸附）或损耗（负吸附）。其机理是在两相界面 上，由于异相分子间作用力不同于主体分子间作用力，使相 界面上流体的分子密度异于主体密度而发生“吸附”。
按吸附作用力性质的不同，可将吸附分为物理吸附和化学
吸附两种类型。物理吸附是由分子间作用力，即范德华力产 生的。由于范德华力是一种普遍存在于各吸附质与吸附剂之 间的弱的相互作用力，因此，物理吸附具有吸附速率快，易 于达到吸附平衡和易于脱附等特征。
液化天然气技术
第二章 天然气预处理工艺
天然气中所含杂质：
水 水蒸气 硫化物 二氧化碳
重烃
氮气、氦气等惰性气体 汞
液化天然气技术
2
预处理的主要原因 ⑴ 为了满足液化天然气的应用规范；
⑵ 防止在低温下冻结而堵塞设备；
⑶ 避免设备的腐蚀和磨蚀。
液化天然气技术
3
不同类型的LNG工厂所处理的原料气不一样，因 此处理方法和工艺也不尽相同。
CnH2n(OH)2。
液化天然气技术
10
• 从分子结构看，每个甘醇分子中都有两个羟基（-ＯＨ）。 羟基在结构上与水相似，可以形成氢键，氢键的特点是能 和电负性较大的原子相连，包括同一分子或另一分子中电 负性较大的原子，所以甘醇与水能够完全互溶，并表现出 很强的吸水性。 • 因此甘醇水溶液可将天然气中的水蒸气萃取出来形成甘醇 稀溶液，使天然气中水汽量大幅度下降。
液化天然气技术
ຫໍສະໝຸດ Baidu23
•（2）常用吸附剂
与目前在天然气净化过程中，主要使用的吸附剂有活 性氧化铝、硅胶和分子筛三大类。活性炭的脱水能力甚微， 主要用于从天然气中回收液烃。
•活性氧化铝 其主要成分是部分水化的、多孔的和无定型 的氧化铝，并含有少量的其它金属化合物。稳定性好，它常 用于气体、油品和石油化工产品的脱水干燥。活性氧化铝干 燥后的气体露点可低达－73℃。活性氧化铝宜在177-316℃ 下再生，因此其再生时耗热量较高。活性氧化铝吸附的重烃 在再生时不易除去。氧化铝呈碱性，可与无机酸发生化学反 应，故不宜处理酸性天然气。