天然气的预处理过滤与脱水

,天然气预处理,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,概述,1 概述,预处理目的,不脱除杂质,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。,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,天然气预处理技术,2 天然气预处理技术,2 天然气预处理技术,天然气预处理常用分离方法,离 心 分 离 法,过 滤 分 离 法,2 天然气预处理技术,天然气预处理常用分离方法,2 天然气预处理技术,天然气预处理常用分离方法,2 天然气预处理技术,2 天然气预处理技术,气体水合物的临界温度表,2 天然气预处理技术,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（2.76A3.2A）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。,天然气预处理设备,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。,分离下来的凝析油、游离水和固体杂质排放至污水池（罐）。,3.2 天然气预处理设备,1.旋风分离器2.过滤分离器3.天然气预热器4.干燥器（脱水装置）,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。,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。,3.2 天然气预处理设备,旋风分离器结构示意图,3.2 天然气预处理设备,1、旋风分离器,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：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。,过滤分离器工作原理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。,3.2 天然气预处理设备,过滤分离器结构示意图,2、过滤分离器,玻璃纤维滤芯如图所示：,3.2 天然气预处理设备,2、过滤分离器,3.2 天然气预处理设备,3、天然气预热器,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,天然气预热器常用的有换热器。,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,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。,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。,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/NOAI2O3xSiO2YH2OM某些碱金属或碱土金属离子，如Li、Na、Mg、Ca等；nM的价数；xSiO2的分子数；y水的分子数。,3.2 天然气预处理设备,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0.110ppm，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。,分子筛