液化天然气第二章液化厂气体预处理工艺
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液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
ຫໍສະໝຸດ Baidu
固体杂质 水或水蒸气 硫化物 二氧化碳 重烃 氮气氦气等惰性 汞
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
因此净化处理的主要原因有： ⑴ 为了满足液化天然气 的应用规范： ⑵ 防止在低温下设备受 堵； ⑶ 避免设备的腐蚀和磨 蚀。
LNG原料气质量要求
天然气液化厂总流程
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
液化天然气工厂主要包括原料天然气净化、天然气液化、液化天 然气储存和液化天然气的装卸等几个单元，其中液化天然气的净 化处理是一个非常重要的过程。天然气液化前的净化主要是为了 脱除原料中的有害杂质及深冷过程中可能固化的物质。
对调峰型LNG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。
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
另外，天然气中微量汞对铝制品换热器有腐蚀作用，也应 加以脱除。1973年，LNG工业才开始意识到即使天然气中 含有极少量的汞成分（包括单质汞、汞离子及有机汞化合 物），就会造成铝合金材料设备的腐蚀。它还会引起催化 剂中毒，造成环境污染以及检修过程中对人体的危害等不 良后果。由于水的存在会大大增强这种伤害，而最好的干 燥法也不可能将所有的水分全部去除掉，因此必须把汞减 少到尽可能低的水平。
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
二、固体干燥剂吸附脱水
固体表面对临近气体（或液体）分子存在吸附力，在固体表 面可捕捉临近的气液分子，这种现象称吸附。吸附有化学吸 附和物理吸附两种
固体吸附剂：作为天然气脱水的固体吸附剂应具备下列条件： 吸水量大； 选择吸附好； 具有再生能力； 机械强度高，使用寿命长； 无毒，无腐蚀性； 价格便宜。
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
除了烃类之外，其他杂质都是在预处理单元中去除的，预 处理单元一般包括： ⑴ 来料气体的过滤和与液相的分离（如果有液相）； ⑵ 利用吸收法去除CO2、H2S等酸性气体及其它可能的 硫化物； ⑶ 用固体层床吸附脱水； ⑷ 用固体层床吸附除汞。
重烃，特别是芳香族是在深冷段通过分馏萃取。
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
对管道输送而言，要求气体露点小于最低管输气体温度5℃，对 脱水要求较低。目前，天然气脱水常和从天然气中回收的乙、丙、 丁烷相结合（称为轻烃回收）。轻烃回收常用： 浅冷法：通过以氨为制冷剂的压缩式制冷机，使气体温度降 至-20℃左右，从气流中分离出来。 深冷法：通过膨胀机或热分离机，使气体温度降至-80～-90℃ 左右，可使70％C2，90％以上的C3冷凝下来。 这样，对天然气露点的要求很高，使分子筛脱水在现场获得 广泛使用。
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
第一节 分离和除尘
重力式和旋风式（离心式）分离器是脱除气体中所带固体尘粒和凝析液滴 的最常用设备。 重力式分离器有立式和卧式两类，各种重力式分离器原理基本相同， 由分离、沉降、除雾和储存四个部分组成。 分离段：气体从切线方向进入分离器，在离心力作用下，气体中的固 （液）体微粒初步得到分离。在另一类型的分离器中，气体从中心进 入分离器，经弯头喷向伞形板，气体中的微粒被粘附而达到初步分离。 沉降段：气体得到初步分离后，由于分离器的流动截面大，气体流速 降低，当气体的上升速度低于微粒的沉降速度时，气体中的微粒就会 向下沉降而分离，沉降段是重力式分离器清除较大尘粒的主要阶段。
原因 （2） （2） （1） （3） （1） （3） （2） （2） （3）
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
通常，原料气中的二氧化碳、硫化氢和COS采用醇胺法或其 他方法脱除；水采用分子筛吸附法（主要用4A分子筛）脱 除；汞采用可再生的HgSIV吸附剂脱除（该吸附剂几乎可以 脱除所有的汞，同时还可以脱水）；氮气采用闪蒸分离法 脱除。
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
第二节 天然气脱水
天然气工业中常用的脱水方法有五种：
一、冷却脱水法
直接冷却法 加压冷却法 膨胀制冷冷却法 用机械制冷(冷剂制冷)的油吸收法或冷凝分离法 当气体压力较低，使用直接冷却法脱水后的气体露点达不到要求，
而采用加压冷却或机械制冷冷却又不经济时，则需采用其它脱水 方法。
COS虽本身无腐蚀性，但它与极少量的水反应后，可形成硫化氢 和二氧化碳，从而产生腐蚀，如果在运输和储存中出现潮湿，即 使是0.5ppm（V）的COS被水化，也会产生腐蚀事故；而且COS 的正常沸点（-48℃）靠近丙烷的沸点（-42℃），当分离回收丙 烷时，约90%的COS出现在丙烷尾气或液化石油气中。
分子筛表面具有大量较强的局部电荷。因而对极性分子和不 饱分子有很高的亲和力。水和硫化氢是强极性分子，所以分 子筛是干燥气体、脱硫化氢的优良吸附剂。
用分子筛脱水时，干气能达到的最小露点远低于其它两种吸 附剂。若用深冷法从天然气内回收C2H6和C3+等组分或使天然 气液化时，只能使用分子筛，别无他选。
常用的吸附剂液有化：天硅然气胶第、二活章性液氧化化厂铝气体、预分处子筛等。
理工艺
分子筛
分子筛是以Al2O3与SiO2为基料的人工合成无机吸附剂，为具 有骨架结构的碱金属或碱土金属的硅铝酸盐晶体。
分子筛孔道直径均匀，大于孔道直径的气体分子不能被吸附， 如：H2O的分子直径3.1Å，能被4A分子筛吸附；而C2H6的分 子直径4.4Å，不能吸附，因而分子筛的吸附具有选择性。
水（ H2O ） 二氧化碳（CO2） 硫化氢（ H2S ） COS
总硫（*） 汞 芳香族化合物 重烃 固体物质
最大允许含量 <0.1ppm (v) 50-100ppm (v) 4ppmv(5mgS/Nm3)
<0.1 ppm 10~50毫克/Nm3 <0.01 μg/Nm3
1~10ppm (v) <70 ppm
基本负荷型LNG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。
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
如果直接作为LNG装置的原料仍是不够纯净，还必须深度脱除水、 水蒸气、硫化物、二氧化碳，并逐级冷凝分离出丙烷以上的烃类， 以防在低温下形成固体堵塞管线和设备。为了减少NG液化过程的 动力消耗，还应控制原料气中氮气、氦气等惰性气体含量。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
固体杂质 水或水蒸气 硫化物 二氧化碳 重烃 氮气氦气等惰性 汞
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
因此净化处理的主要原因有： ⑴ 为了满足液化天然气 的应用规范： ⑵ 防止在低温下设备受 堵； ⑶ 避免设备的腐蚀和磨 蚀。
LNG原料气质量要求
天然气液化厂总流程
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
液化天然气工厂主要包括原料天然气净化、天然气液化、液化天 然气储存和液化天然气的装卸等几个单元，其中液化天然气的净 化处理是一个非常重要的过程。天然气液化前的净化主要是为了 脱除原料中的有害杂质及深冷过程中可能固化的物质。
对调峰型LNG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。
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
另外，天然气中微量汞对铝制品换热器有腐蚀作用，也应 加以脱除。1973年，LNG工业才开始意识到即使天然气中 含有极少量的汞成分（包括单质汞、汞离子及有机汞化合 物），就会造成铝合金材料设备的腐蚀。它还会引起催化 剂中毒，造成环境污染以及检修过程中对人体的危害等不 良后果。由于水的存在会大大增强这种伤害，而最好的干 燥法也不可能将所有的水分全部去除掉，因此必须把汞减 少到尽可能低的水平。
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
二、固体干燥剂吸附脱水
固体表面对临近气体（或液体）分子存在吸附力，在固体表 面可捕捉临近的气液分子，这种现象称吸附。吸附有化学吸 附和物理吸附两种
固体吸附剂：作为天然气脱水的固体吸附剂应具备下列条件： 吸水量大； 选择吸附好； 具有再生能力； 机械强度高，使用寿命长； 无毒，无腐蚀性； 价格便宜。
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
除了烃类之外，其他杂质都是在预处理单元中去除的，预 处理单元一般包括： ⑴ 来料气体的过滤和与液相的分离（如果有液相）； ⑵ 利用吸收法去除CO2、H2S等酸性气体及其它可能的 硫化物； ⑶ 用固体层床吸附脱水； ⑷ 用固体层床吸附除汞。
重烃，特别是芳香族是在深冷段通过分馏萃取。
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
对管道输送而言，要求气体露点小于最低管输气体温度5℃，对 脱水要求较低。目前，天然气脱水常和从天然气中回收的乙、丙、 丁烷相结合（称为轻烃回收）。轻烃回收常用： 浅冷法：通过以氨为制冷剂的压缩式制冷机，使气体温度降 至-20℃左右，从气流中分离出来。 深冷法：通过膨胀机或热分离机，使气体温度降至-80～-90℃ 左右，可使70％C2，90％以上的C3冷凝下来。 这样，对天然气露点的要求很高，使分子筛脱水在现场获得 广泛使用。
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
第一节 分离和除尘
重力式和旋风式（离心式）分离器是脱除气体中所带固体尘粒和凝析液滴 的最常用设备。 重力式分离器有立式和卧式两类，各种重力式分离器原理基本相同， 由分离、沉降、除雾和储存四个部分组成。 分离段：气体从切线方向进入分离器，在离心力作用下，气体中的固 （液）体微粒初步得到分离。在另一类型的分离器中，气体从中心进 入分离器，经弯头喷向伞形板，气体中的微粒被粘附而达到初步分离。 沉降段：气体得到初步分离后，由于分离器的流动截面大，气体流速 降低，当气体的上升速度低于微粒的沉降速度时，气体中的微粒就会 向下沉降而分离，沉降段是重力式分离器清除较大尘粒的主要阶段。
原因 （2） （2） （1） （3） （1） （3） （2） （2） （3）
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
通常，原料气中的二氧化碳、硫化氢和COS采用醇胺法或其 他方法脱除；水采用分子筛吸附法（主要用4A分子筛）脱 除；汞采用可再生的HgSIV吸附剂脱除（该吸附剂几乎可以 脱除所有的汞，同时还可以脱水）；氮气采用闪蒸分离法 脱除。
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
第二节 天然气脱水
天然气工业中常用的脱水方法有五种：
一、冷却脱水法
直接冷却法 加压冷却法 膨胀制冷冷却法 用机械制冷(冷剂制冷)的油吸收法或冷凝分离法 当气体压力较低，使用直接冷却法脱水后的气体露点达不到要求，
而采用加压冷却或机械制冷冷却又不经济时，则需采用其它脱水 方法。
COS虽本身无腐蚀性，但它与极少量的水反应后，可形成硫化氢 和二氧化碳，从而产生腐蚀，如果在运输和储存中出现潮湿，即 使是0.5ppm（V）的COS被水化，也会产生腐蚀事故；而且COS 的正常沸点（-48℃）靠近丙烷的沸点（-42℃），当分离回收丙 烷时，约90%的COS出现在丙烷尾气或液化石油气中。
分子筛表面具有大量较强的局部电荷。因而对极性分子和不 饱分子有很高的亲和力。水和硫化氢是强极性分子，所以分 子筛是干燥气体、脱硫化氢的优良吸附剂。
用分子筛脱水时，干气能达到的最小露点远低于其它两种吸 附剂。若用深冷法从天然气内回收C2H6和C3+等组分或使天然 气液化时，只能使用分子筛，别无他选。
常用的吸附剂液有化：天硅然气胶第、二活章性液氧化化厂铝气体、预分处子筛等。
理工艺
分子筛
分子筛是以Al2O3与SiO2为基料的人工合成无机吸附剂，为具 有骨架结构的碱金属或碱土金属的硅铝酸盐晶体。
分子筛孔道直径均匀，大于孔道直径的气体分子不能被吸附， 如：H2O的分子直径3.1Å，能被4A分子筛吸附；而C2H6的分 子直径4.4Å，不能吸附，因而分子筛的吸附具有选择性。
水（ H2O ） 二氧化碳（CO2） 硫化氢（ H2S ） COS
总硫（*） 汞 芳香族化合物 重烃 固体物质
最大允许含量 <0.1ppm (v) 50-100ppm (v) 4ppmv(5mgS/Nm3)
<0.1 ppm 10~50毫克/Nm3 <0.01 μg/Nm3
1~10ppm (v) <70 ppm
基本负荷型LNG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。
液化天然气第二章液化厂气体预处 理工艺
如果直接作为LNG装置的原料仍是不够纯净，还必须深度脱除水、 水蒸气、硫化物、二氧化碳，并逐级冷凝分离出丙烷以上的烃类， 以防在低温下形成固体堵塞管线和设备。为了减少NG液化过程的 动力消耗，还应控制原料气中氮气、氦气等惰性气体含量。