S-2固定床吸附工艺

S－2分册

固定床吸附工艺

第1章简介

几乎所有气井气和油田伴生气中都含有水和杂质，必须在民用和工业使用前将这些水分和杂质脱除。另外，炼油厂和气体处理装置的液体产品，如LPG，经常含有水分和含硫化合物，在出售前也需要予以脱除。

这些产品的净化有数种方法，有些工艺在甘醇脱水、胺法净化和贫油吸收塔分册中有所描述。固定床吸附是从气体和液体物流中脱除杂质的另外一种工艺方法。与其它工艺不同的是，它不是一个简单的一步工艺方法。例如，以硅胶做吸附剂的固定床吸附系统，可用来同时完成气体干燥和重组分脱除；或者，采用分子筛的吸附装置同时去除LPG中的水分和H2S。

图S-2-1 4塔脱水/烃回收装置

当只需要完成一项净化内容时，也经常采用固定床系统，因为该工艺较其它工艺效果更彻底。例如，对于深冷气体处理装置中采用的固定床脱水塔，采用固定床吸附工艺而不是甘醇脱水工艺是因为固定床工艺对气体脱水深度比甘醇工艺高得多。而在深冷装置中，防止低温冻堵又是尤其重要的。

吸附工艺是间歇操作的。工艺流体流过一个吸附塔，直至吸附剂被所去除物质饱和。达到饱和点后，工艺物流被切换到另一座含有新鲜吸附剂的吸附塔。而已饱和的固定床则开始再生。再生的方法是向饱和的床层通入热的气体，将被吸附的物质蒸发出来。由于系统是间歇操作，装置通常都会有2座或2座以上的装有吸附剂的塔。一个或更多的塔在吸附，同时有一个或两个塔再生。

吸附装置的设备流程设置有多种方式，也可以采用不同的吸附剂。吸附塔的数量可以从两个到更多。再生气体和再生气体的排放方式因装置不同而异。工艺物流以及再生气在固定床中的流向可以向上也可以向下。上述不同情况的组合，装置的不同点几乎不计其数。

这里我们尽可能涵盖吸附和再生最常见的组合和流程配置。我们还将谈到为什么不同装置的流程不同。如果你熟悉不同于本分册所描述的一个装置，那么你就能了解该装置为什么采用这种流程配置。本分

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册主要讨论整个吸附装置。在P-2分册（固定床吸附塔）中详细论述了吸附塔和吸附剂的能力和效率，我

们在此也会多次涉及到该部分内容。

名词解释：

吸附剂能力——吸附剂脱除入口工艺物流中水分或其它物质的重量，表示为吸附剂重量的百分数。例

如：100Kg[100lb]的吸附剂的吸湿能力是7.0%，则表示能够从气体中去除7㎏[7 lb]水分。吸附剂的能力随

着时间的变化而逐渐损失。所以吸附剂的吸附能力比使用一年的吸附剂的吸附能力高2倍。

吸附剂效率——吸附剂从工艺流体中100%脱除水分或其它组分的相对能力。效率由处理后的出口工

艺流体剩余组分量表示。例如：脱水后气体露点为-75℃[-103℉]的吸附剂比气体脱水后露点为-50℃[-58℉]

的吸附剂效率高。吸附剂的效率不随时间变化。换句话说，如果一个装置用新鲜吸附剂脱水，处理后气体

露点为－50℃[-58℉]，在数月乃至数年后，在同Array样的操作条件下，处理后气体露点仍不变。

转效点——吸附剂保证吸附性能并使出口

工艺流体达到要求指标所能持续的时间。例如：

在设计气体流量下，吸附塔出口气体湿度达到极

限要求的时间为8.5小时。在8.5小时以后，出

口气体的湿度会迅速上升。因此，转效点为8.5

小时。

干燥剂——用来从工艺物流中去除水分的

吸附剂。

工艺流体——通过吸附装置的含有待去除

杂质的气体或液体物流。

图S-2-2 转效点曲线

露点——气体中水分开始冷凝下来时的温度。天然气的含水就象空气中含水一样。当天然气或空气被冷却到这一点时，气体会被水所饱和，或者说相对湿度是100%，再加入冷负荷的话，就会有水形成。露点下，气体中水的组成取决于气体的压力。这一点在P-2分册中有详细讨论。脱水装置出口气体的露点是测量和评估装置性能的控制指标。只要出口气体露点低于规定温度，其含水量就会低于规定值。

残留组成——被吸附物质，通常是水分，存留在再生后的吸附剂中的数量，以相对于吸附剂的质量%表示。例如：脱水装置的吸附剂再生后含有1.0%的水分，这就是残留组成。

___________________________________________________________________________________________ 习题1：

匹配左栏与右栏意思相关的各项。

1、吸附剂能力a、通过吸附装置的气体物流

2、吸附剂效率b、气体中水分冷凝下来的温度

3、转效点c、吸附剂再生后的含水量

4、干燥剂d、出口气体露点

5、露点e、吸附剂从工艺流体中脱除出来的杂质的重量占吸附剂的%

6、工艺流体f、从流体中脱水的吸附剂

7、残留组成g、在出口气体含水量超标前，工艺气体通过吸附塔的时间

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第2章 吸附装置的设备

图S-2-3所示的2塔吸附装置具有几乎所有吸附装置通用的大多数设备。有些装置可能含有3座或更多座吸附塔，有些装置还配有节能型换热器和压缩机。不管塔的个数是多少，设备的主要项目是相同的，讨论如下。

第1节 入口分离器

在气体处理装置中，入口分离器是至关重要的。它将气体中的液体脱除掉，从而防止吸附剂被烃类液体覆盖或者是由于游离水的存在而使吸附剂失效。同时还应去除污垢以及其它杂质等，以防止气体通过时堵塞吸附剂。

分离器的类型取决于被处理物流的来源。如果是来自多井系统或来自海上平台的气体，分离器必须足够大，使其能够扑集气体中可能存在的液体段塞流。另外，分离器中还应含有一些内部件来去除气体中可能存在的固体颗粒。过滤器和金属网状捕雾器能够有效地去除气体中的固体颗粒。

图S-2-3 吸附装置中的设备

不管气体来自何处，分离器必须去除气体中

的液体和固体颗粒。图S-2-4的双壳分离器是推荐

采用的形式。在这种分离器中，液体从气体中分

离出来，通过上面的腔体，沉积到底部的收集腔

内。这种分离器阻止气体流过液体表面而将液体

携带出分离器。

第2节 吸附塔