天然气分离与净化在线视频

同学们大家好

今天我们来学习天然气的净化与分离

大家首先考虑

为什么要对天然气进行净化和分离呢

通过前面几节学习我们知道

开采出的天然气

是由一系列简单烃类组成的混合物

并且还混合有水蒸气硫化氢

二氧化碳等非烃有害气体

天然气在开采和输送过程中还会混进砂

铁锈等固体杂质

水蒸气冷凝后会增加输送管道压降

严重时有可能堵塞管道

减小了管道的输送能力和气体的热值

酸性气体硫化氢、二氧化碳等会造成

设备的腐蚀

将其用作化工原料还会引起催化剂中毒

影响产品的质量和收率

在燃烧过程中

硫化物的存在

不但会降低天然气的热值

还会污染环境

对人体的健康产生较大的危害

而天然气中的固体杂质

容易使设备仪表损坏

影响正常生产活动

因此进行天然气净化

和分离是天然气利用的前提

天然气的净化和分离主要包括

以下四个基本过程

一是原料气经相分离脱除固体杂质

二是从天然气中脱除酸性气体

并进行硫磺回收

第三步是除去天然气中的水蒸气

最后是从天然气中回收可凝组分和烃蒸气

下面我们详述每个过程

我们首先来学习第一个过程

天然气脱除固体杂质

脱除天然气中的固态杂质属于气固分离过程

化工原理课程中我们已学习了

气固分离单元操作的方法

一般有五类

分别是重力沉降法过滤法 静电除尘法

惯性分离法以及旋风分离法

由于过滤法的处理能力较小

静电除尘一般针对细微颗粒有效

因此重力分离惯性分离

和离心分离

是天然气脱除固体杂质最常用的三种方法

天然气中的酸性气体

主要是硫化氢和二氧化碳

脱除天然气中的硫化氢

和二氧化碳称为天然气脱硫脱碳

天然气脱硫脱碳的方法较多

主要分为化学吸收法物理吸收法

化学-物理吸收法和直接转化法等

化学吸收法是指

采用弱碱性溶液作为吸收剂

与酸性组分反应生成新的化合物

吸收了酸气的富液

在高温低压的条件下解吸

放出酸气使溶液再生

吸收过程连续进行

工业上常用的化学吸收剂有乙醇胺

二乙醇胺和氮甲基二乙醇胺

该图为醇胺法脱除天然气中

酸性气体的工艺流程

可见整个流程可分成两个部分

左边部分为

吸收塔内醇胺溶液吸收天然气中的

酸性气体变成富液

吸收过程在较低的温度下进行

需要设置溶液冷却器

经换热后的富液进入右边的

汽提塔解析出酸性气体

由于解析需要在较高温度下进行

因此汽提塔底设置有重沸器

天然气脱硫脱碳的物理吸收法

是利用有机溶剂对原料气中

酸性组分和烃类的溶解度差别

有选择性地脱除酸气

物理吸收法不发生化学反应

由于溶液的酸气负荷正比于

气相中酸气的分压

当气相中酸气分压高于平衡分压时

溶液就吸收酸性气体

酸气的平衡分压与温度成正比

所以此方法一般在高压低温下进行

适用于酸性组分分压较高

的天然气脱硫脱碳过程

物理溶剂对天然气中的重烃有较大的溶解度

物理吸收法不适用于重烃含量高的天然气

同时受再生程度的限制

物理吸收法净化度不如化学吸收法

常用的物理吸收法有碳酸丙烯酯法

聚乙二醇二甲醚法和冷甲醇法

化学物理吸收法综合了

化学吸收法和物理吸收法各自的优势

使得工艺的操作条件工艺流程

设备和脱硫脱碳效果与醇胺法相似

但其具有处理能力大

腐蚀小不易起泡和溶剂变质少等优点

适用于原料气中的酸性组分分压高的场合

还可脱除有机硫化物

是天然气脱硫脱碳的主要方法之一

典型的物理-化学吸收法为砜胺法

该法的脱硫脱碳溶液由环丁砜

醇胺和水复配而成

天然气脱硫脱碳的直接转化法是

基于氧化-还原反应

用溶液中的氧化剂

将碱性溶液吸收的硫化氢氧化为单质硫

然后使用空气使溶液再生

最终达到脱硫和硫回收的双重目的

直接转化法在水煤气 焦炉气

合成气脱硫和尾气处理方面有广泛的应用

其工艺特点是流程简单 投资低

主要脱除硫化氢

仅吸收少量的二氧化碳

基本无气体污染

但该方法存在废液处理和耗电量大的问题

在操作过程中故障率较高

在利用一系列方法脱除天然气中的硫化氢后

还需要进行硫的回收

一方面可以避免污染环境

另一方面可以回收资源生产硫磺

全世界50%的硫磺来源于含硫的天然气中

克劳斯法是回收硫化氢中硫资源的主要方法

克劳斯法用空气中的氧气

直接将硫化氢燃烧生成单质硫磺

整个过程可分为两个阶段

第一阶段是热反应阶段或燃烧阶段

即在反应炉中将1/3体积的

硫化氢燃烧生成二氧化硫

并放出大量的热

酸气中的烃类也全部在此阶段燃烧

第二阶段是催化反应或催化转化阶段

即将热反应阶段中燃烧生成的二氧化硫

与酸气中剩余三分之二体积的硫化氢

在催化剂上反应

生成元素硫

放出较少的热量

因而克劳斯法的装置

需要配置热反应器 余热回收

硫冷凝再热和反应等部分

天然气中的水主要包括

饱和水蒸气和从天然气凝液

中分离的溶解水

天然气脱水在天然气工业中非常普遍

在天然气凝液回收

天然气露点控制

压缩天然气及LPG生产过程中均需要脱水

此外用湿法脱硫后的样品也要脱水

天然气脱水方法主要有吸收法

吸附法 低温法 膜分离法 汽提法和蒸馏法等

吸收法利用亲水的溶剂与天然气逆流接触

吸收天然气中的水蒸气

从而达到脱水的目的

亲水的吸收溶剂主要是

液体干燥剂和脱水吸收剂

常见的有乙二醇

二甘醇和四甘醇

但吸收法不宜对酸性天然气

低温（-34摄氏度）气体脱水

吸收法脱水的工艺流程

与前面我们刚讲授的脱硫脱碳工艺类似

也主要分为吸收单元和解析单元

吸附法是利用吸附剂

与被吸附物间的分子作用力

来实现水分的分离

吸附法是物理过程

且被吸附物都在吸附剂表面

与吸收法的物理化学原理有很大不同

在工业过程中

通常采用物理吸附进行脱水

常用的吸附剂有分子筛

氧化铝硅胶

它们都有丰富的孔道结构和表面积

能够容纳水分

低温分离法是通过冷凝冷却

使天然气中水分凝结成液体

而实现分离的过程

该法一般不能被用来深度脱水

只可作为初脱水和辅助脱水方法

可利用低温法将天然气中

大部分水先行脱除

然后用分子筛法深度脱水

膜分离法 汽提法 蒸馏法等天然气

脱水方法在实际工业中的应用较少

就不再详述

大家有兴趣可以课外查找有关资料

接下来我们学习本节最后一个知识点

天然气凝液回收

天然气中的凝液是指除了

甲烷以外的高碳数烃类

那为什么要进行凝液回收呢

首先天然气中含有更高碳数的

烃类不符合天然气使用的质量要求

其次 从资源利用角度来看

凝液都属于宝贵的烃类资源

可以生产乙烷LPG和天然汽油

天然气凝液回收方法基本属于物理过程

主要的回收方法包括吸附法

油吸收法和冷凝分离法三种

分离方法的选择根据天然气的组成

压力 对凝液组分吸收率

以及相关的技术因素来决定

上述三种凝液回收方法

与我们前面讲述的天然气脱硫脱碳

天然气脱水中的方法原理类似

在这里不再赘述

好以上是本节所有内容

谢谢大家