天然气的预处理(过滤与脱水)

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2 天然气预处理技术
1 加热法
加热法主要是指提高节流前天然气温度，包括蒸气或水加热方法。
如果节流前后压降不变，提高节流前天然气的温度也等于提高了节 流后（降压吸热）天然气的温度，可以有效预防节流后水合物的生
成。
气体水合物的临界温度表
组分名称 CH4 21.5 C2H6 14.5 C3H8 5.5 iC4H10 2.5 nC4H10 1.0 CO2 10.0 H2S 29.0
球形
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14~16
颗粒
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颗粒形状
圆柱体
3.2 天然气预处理设备
现代天然气公司采用的吸附脱水方法大都是分子筛吸附，常 用4A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。在天然气压缩或液化之前，要现将天然气的露点 将至很低值，此时使用分子筛脱水比较合适。 分子筛的主要缺点：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。在我公司实际使用中， 分输站的旋风分离器剂过滤分离器已脱 去大部分饱和水，再通过加气母站脱水 装置分子筛床层深度脱除残余的微量水 分，以获得很低的露点。
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的气体在中心轴附近由下而上做螺
旋运动，最后由顶部排气管排出。 通常，把下行的螺旋形气流称为外
旋流，上行的螺旋形气流称为内旋
流，内、外旋流气体的旋转方向相 同，外旋流的上部是主要除尘区。
3.2 天然气预处理设备 1、旋风分离器
除尘原料天然气排出 除尘天然天然气进入
外旋流
内旋流
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3.2 天然气预处理设备 2、过滤分离器
过滤分离器结构示意图
过滤原件 带O型圈的 快开头盖 二级分离室 原料天然气入口 除雾器原件
原料天然气 出口
一级分离室 隔板 清洗过滤原件的排放 储液罐 排液口
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排液口
3.2 天然气预处理设备
2、过滤分离器
玻璃纤维滤芯如图所示：
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天然气预处理设备
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3.1 原料气预处理工艺
原料气预处理最常见的方式是旋风分离、过滤分离、加热和 脱水干燥相结合的方法。
分离段
去除原料气带来的固体杂质 凝析油、游离水
干燥段
吸附原料气中的水蒸气
分离下来的凝析油、游离水和固体杂质排放至污水池（罐）。
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天然气预处理
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目录
概述 天然气预处理技术 天然气预处理设备
本章思考题
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概述
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1 概述
预处理 目的
脱除天然气中携带的油、游离 水和泥砂等气液（固）杂质
以及脱出天然气中的水蒸气 等组分等 会增加输气阻力，使管线输送 能力下降；水分会腐蚀管线和 设备；天然气的固态杂质在高 速流动时会冲蚀管壁；使天然 气流量测量不准；影响商品天 然气质量；对后续处理系统的 安全平稳运行构成威胁。
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3.2 天然气预处理设备
3、天然气预热器
天然气预热器常用的有换热器。
管壳式换热器是目前化工生产中 应用最广泛的换热设备，其单位
体积所具有的传热面积大、传热
效果好、适用性较高等，尤其在 高温、高压和大型装置上多采用
管壳式换热器。
（管程：天然气；壳程：热水）
管壳式加热器示意图
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/ /
6
7 8
47000 50000 38000
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3.4 设备配置和负荷
加气母站配置表
序号 1 2 3 4 5 名称 淇县母站 新乡母站 修武母站 吉利母站 孟津母站 干燥器 台数 单台最大处理量 (运行+备用) (Nm3/h) 2 2 2 2 2 10000 10000 12000 7500 7500
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2 天然气预处理技术
从分离器分出的天然气一般都含水(蒸汽)。 含水的天然气当其温度降低至某一值后， 就会形成固体水合物，堵塞管道与设备。
2.2水合物 防治
防止固体水合物形成的方法有两种： 加热法和脱水法。
天然气脱水是防止水合物形成的最好的 方法，但需建脱水装置（一般情况下， 压降1MPa，温降2~3℃ ），在气体处 理规模较大且过程温度较低时才比较经 济。
在一定的压力作用下，气体进入过 滤器，较大固体的颗粒一般呈直线运动， 较小的颗粒则会做自由运动，滤芯采用 筛、挡、阻三种方式去捕捉这些微粒， 由于滤芯材料分子吸引作用吸引液体， 并聚结成较大的液滴，通过将液滴吸引 到纤维上，滤芯逐渐变湿，滤芯纤维间 越来越多的空格被液体和固体颗粒塞满， 进入分离腔的液滴，由捕雾器捕捉而脱 离气体。 过滤分离器结构 过滤分离器主要由滤芯、壳体、快 开盲板以及内外部件组成，采用卧式、 快开盲板结构。
/ / 14000 / 115000 / 50000 /
2 2 2 2 6 2 2 2
250000 5500
12500 45000
/ 1 1 / / 1 1 2
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/
3 新乡分输清管站 4 5 修武分输站 博爱分输站 孟州分输站 洛阳末站 吉利支线末站
45000
25000 70000 115000
各类设备严禁超负荷运转
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本章思考题
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4 本章思考题
天然气预处理的目的以及各种方法的原理
水合物是怎么形成的，如何预防水合物形成？
讲述天然气预处理相关设备。
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THANKS
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3.2 天然气预处理设备
分子筛作为吸附剂的优点：
吸附选择性强：能按照物质的分子大小进行选择只吸附临界 直径比分子筛孔径小的分子；对极性分子也具有高度选择性， 能牢牢吸附住这些分子。经分子筛干燥后的气体，一般含水量 可达到0.1~10ppm，脱水装置中多用4A、5A等分子筛作吸附 剂。 脱水用分子筛不吸附重烃，从而避免因吸附重烃而使吸附剂 失效。 分子筛具有高效吸附性能，在低水汽分压、高温、高气体流 速等苛刻的条件下，仍保持相对高的吸附容量（100℃时，分 子筛的湿容量15%），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。
0.27
4.2 55~60
0.31~0.34
21~23
/
/
/
780 1.047 150~230
51
800~880 1.005 180~310
堆积密度（g/L）
比热【J/(g•℃)】 再生温度（℃） 静态吸附容量(相对湿度60%)【%重量】
660~690
0.837~1.047 150~310 22
33.3
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3.2 天然气预处理设备
分子筛是具有骨架结构（许多孔径均匀 的孔道与排列整齐的孔穴）的碱金属的 硅铝酸盐晶体，是一种高效、高选择性 的固体吸附剂。其分子式如下： M2/NO•AI2O3•xSiO2•YH2O
M—某些碱金属或碱土金属离子， 如Li、Na、Mg、Ca等；n—M的 价数；x—SiO2的分子数；y—水 的分子数。
离心分离法 天然气
预处理常用
分离方法 过滤分离法
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2 天然气预处理技术
天然气预处理常用分离方法
1
离心分离法原理
原理：当流体改变流向时，密度大的液滴具有较
大的惯性，就会与器壁相撞，使液滴从气体中分 离出来。 它主要用于分离大量液体和大直径液滴，宜用于 固体微粒大于50μm的气固分离。
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3.4 设备配置和负荷
场站配置表
序 号 1 2 旋风分离器 名称 安阳首站 鹤壁分输站
台数
过滤分离器
单台 最大处理量 (Nm3/h)
换热器
台数
(运行+备用)
单台 台数 最大处理量 (运行+备用) (运行+备用) (Nm3/h)
单台 最大处理量 (Nm3/h)
/ / 2 / 2 / 2 /
不脱除 杂质
因此需要对天然气进行预处理
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天然气预处理技术
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2 天然气预处理技术
固态杂质：泥沙、岩石颗 粒和硫化亚铁等 液体杂质：液态水、凝析 油和重烃等
2.1预处理 过滤原理
天然气预处理过滤主要指的是：杂 质的过滤和与液相的分离
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2 天然气预处理技术
3.2 天然气预处理设备
1.旋风分离器
1
2
天然气预 处理设备
2.过滤分离器
3.天然气预热器
4.干燥器（脱水装置）
3
4
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3.2 天然气预处理设备 1、旋风分离器
旋风分离器是利用惯性离心力的作
用，颗粒被抛向器壁而与气流分离， 沿壁面落至锥底的排灰口，净化后
旋风分离器工作原理 天然气通过设备入口进入设备内旋风 分离区，当含杂质气体沿轴向进入旋风分 离管后，气流受导向叶片的导流作用而产 生强烈旋转，气流沿筒体呈螺旋形向被甩 向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流 出旋风管排尘口至设备底部储液区，从设 备底部的出液口流出。旋转的气流在筒内 收缩向中心流动，向上形成二次涡流经导 气管流至净化天然气室，再经设备顶部出 口流出。 旋风分离器结构 旋风分离器采用立式圆筒结构，内部 沿轴向分为集液区、旋风分离区、净化室 区等。内装旋风子构件，按圆周方向均匀 排布亦通过上下管板固定；设备采用裙座 支撑，封头采用耐高压椭圆型封头。
尘粒
旋风分离器结构示意图
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3.2 天然气预处理设备 2、过滤分离器
过滤分离器通常分为两部分： 过滤分离器工作原理
第一部分设有过滤一聚结作 用的元件，当气流通过这些 元件时，液体微粒就被聚结 成较大的液滴。 第二部分是当这些液滴达到 足够大的尺寸时，在气流的 作用下，它们被带出过滤部 分而进人中心区，叶片型或 金属丝网型捕雾器将较大的 液滴除去。
（净化大于1-3微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘等杂物）
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2 天然气预处理技术 天然气预处理常用分离方法
2 过滤分离法原理
原理：利用气体与固体和液体微粒直径大小
不同，气体可通过过滤介质，微粒被截留在
过滤介质上，气体中悬浮的微粒就被分离出 来。 本方法适用于分离直径0.2μm至40μm的微粒。
3.2 天然气预处理设备
4、天然气干燥器
天然气脱水装置示意图
吸附塔的内部结构
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3.2 天然气预处理设备
在天然气脱水中常用的吸附剂：分子筛、硅胶、活性氧化铝。
物理性质 表面积（m2/g） 孔体积（cm3/g） 孔直径（A） 平均孔隙度（%） 分子筛 4A~5A 700~900 硅胶 R型 550~650 活性氧化铝 F-1型 210
水合物临界
温度，℃
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2 天然气预处理技术
2
吸附脱水的原理： 吸附是用多孔性的固体吸附处理气体混合物，使其中一种或
脱水法
多种组分吸附（停留）于固体表面上，其他的不吸附，从而
达到分离操作。 水是一种强极性分子，分子直径（2.76A~3.2A）很小。不同 孔径性固体的孔径是不同的，孔径大于3.2A的，都可以吸附 水。