集输化学——天然气处理ppt课件

1、第十四章,天然气处理,第三篇 集输化学,前言,天然气：从地层采出的可燃气体。它主要含饱和烃气体（如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等）并含少量非烃气体（如二氧化碳、硫化氢、硫醇等）。 从气田产出的天然气叫气田气。 从油田产出的天然气叫油田气（也称伴生气,第一节,天然气脱水,第十四章 天然气处理,一、天然气脱水的必要性 水蒸汽存在的危害性： （l）在硫化氢和二氧化碳等酸性气体存在下，水蒸汽的冷凝可使管道产生严重腐蚀。 （2）天然气可与水在一定条件下生成水合物堵塞管道。 （3）用低温分离法回收天然气中的轻烃时，水蒸汽冷凝成水后结冰，也可引起管道堵塞,一、天然气脱水,2、天然气含水量表示法 绝对湿度 相对湿度

2、 （l）天然气绝对湿度： 单位体积天然气中所含水蒸汽的质量，单位为gm-3 。 标准状况：0 、0.1MPa （2）水蒸气的饱和含量 在一定的条件下，天然气中可能含有的最大水汽量，即天然气与水达到相平衡时天然气的绝对湿度所对应的天然气含水量为天然气中水蒸气的饱和含量,3）相对湿度： 天然气的绝对湿度与天然气中水蒸汽的饱和含量的比值。 （4）水露点： 在一定压力下，天然气中开始出现第一滴水珠时的温度。也就是该压力条件下，与天然气中水蒸汽的饱和含量所对应的温度,一、天然气脱水,天然气的水露点图,式中，w(H2O)在实际条件下天然气中水蒸气的饱和含量； w0(H2O)在作图条件下天然气中水蒸气的饱和

3、含量； 天然气相对密度的校正系数； 水中盐含量的校正系数,一、天然气脱水,3、天然气脱水法 降温法 吸附法 吸收法,一、天然气脱水,随着天然气温度的降低和压力的升高，天然气中水蒸汽饱和含量降低，因此可用降温法或先增压后降温法脱除天然气的水蒸汽。天然气降温脱水所达到的温度必须比管输天然气的水露点低57,3、天然气脱水法 （l）降温法,一、天然气脱水,一、天然气脱水,3、天然气脱水法 （2）吸附法 ：用吸附剂脱除天然气中水蒸汽的方法。 吸附剂的特性： 比表面大、孔隙度大， 比表面大,吸附容量大，天然气脱水用吸附剂的比表面积一般在500-800m2/g,有选择性 对天然气的不同组分具有选择性吸附作用

4、。 良好的热稳定和化学稳定 有一定机械强度 防止破碎和产生粉尘。 易再生使用 能简便而经济地再生，且使用过程中能保持较高的吸附容量。 来源广、成本低,Desiccant (Food Grade,molecular sieves,silica gel,一、天然气脱水,常用吸附剂：活性氧化铝、硅胶、分子筛,3）分子筛,由于分子筛的微孔孔径与水分子直径(0.28 nm)相近，分子筛的极性与水的极性也相近，因此分子筛有优异的吸水能力。经分子筛脱水后的天然气含水量可低达0.110 gm-3,一、天然气脱水,3、天然气脱水法 （3）吸收法 ： 用吸收剂脱除天然气中水蒸汽的方法。 吸收剂：对水溶解度高、对天

5、然气溶解度低、热稳定、化学稳定、粘度低、蒸汽压低、起泡和乳化倾向小、无腐蚀性、易再生使用、来源广、成本低的溶剂。 常用的吸收剂为甘醇。 主要使用其中的二甘醇、三甘醇和四甘醇,甘醇溶液特性： 分子中存在羟基和醚基团， 通过氢键与水结合，脱除天然气中的水。 主要使用其中的二甘醇、三甘醇和四甘醇。 三甘醇溶液使用最广。在美国，溶剂吸收法装置中，三甘醇溶液占85%。 在我国，考虑到产量及价格因素，二甘醇和三甘醇均有采用。 可用蒸馏和气提的方法将甘醇再生使用,三甘醇脱水工艺流程,吸收系统：吸收天然气中的水分 再生系统：包括闪蒸罐、重沸器等，对三甘醇进行再生,固体、液滴,二、天然气脱酸性气体,天然气中的酸

6、性气体 ： 硫化氢：会增加管线和设备的腐蚀、污染环境并在后加工过程中引起催化剂中毒。 二氧化碳：会增加管线和设备的腐蚀外，减小天然气的热值（单位质量天然气的发热量） 二硫化碳（CS2）、硫氧化碳（COS）、硫醇（RSH）等同时被脱除,吸附法,酸性气体脱除方法,吸收法,化学吸附法：海绵铁,物理吸附法：分子筛、活性炭、硅胶,化学吸收法：醇胺、碱,物理吸收法：环丁砜 化学吸收剂与物理吸收剂复配：环丁砜+醇胺,二、天然气脱酸性气体,1、吸附法 （1）化学吸附剂： 与酸性气体反应的吸附剂。 海绵铁：化学成分为氧化铁（Fe2O3 ），对硫化氢有特殊的选择性,2 Fe2O3 + 6 H2S 2 Fe2S3

7、+ 6 H2O,用过的海绵铁，可通入空气，在空气中氧的作用下再生。海绵铁不用于脱除二氧化碳。 氧化锌、氧化钙作为化学吸附剂，不能再生,2 Fe2S3 + 3O2 2Fe2O3 + 6S,二、天然气脱酸性气体,2）物理吸附剂 通过物理吸附脱除酸性气体的吸附剂。 分子筛：需用耐酸的分子筛。 硅铝比：分子筛组成中二氧化硅物质的量与三氧化二铝物质的量之比。耐酸的分子筛的硅铝比在410范围。用热天然气再生。 活性炭 硅胶,二、天然气脱酸性气体,2、吸收法：用吸收剂脱除酸性气体的方法。 （1）化学吸收剂： 可与酸性气体反应的吸收剂。 一乙醇胺 ： 可在低温（2540）下将酸性气体吸收除去。 可用升温（高于

8、150）和气提的方法再生,胺基提供碱度，与酸性气体反应。 以下反应均为可逆反应,碱性强，挥发性和腐蚀性强,硫化单乙醇胺,碳酸单乙醇胺,烷基硫化单乙醇胺,二、天然气脱酸性气体,醇胺,碱性、腐蚀性较弱,对H2S有选择性,二、天然气脱酸性气体,碱洗法：用氢氧化钠溶液除去酸性气体的方法。 不能再生 碱渣处理,二、天然气脱酸性气体,2）物理吸收剂： 通过物理吸收脱除酸性气体的吸收剂 通过溶解作用除去酸性气体 用加热气提的方法再生,二、天然气脱酸性气体,2）物理吸收剂,化学吸收剂和物理吸收剂复配,这种复配的吸收剂具有下列特点： (1) 净化面宽。可脱除CO2，羰基硫 COS，H2S，RSH，硫醚RSR。

9、(2) 净化度高。净化气中的硫化氢可低至6 mgm-3。 (3) 吸收量大。1 m3吸收剂最高可吸收酸性气体达120 m3。 (4) 消耗指标低。因吸收剂循环量少，蒸发消耗也少,应用实例,川东净化总厂的引进脱硫装置 川西北气矿天然气净化厂脱硫装置,fertilizers,sulfur,三、天然气水合物生成的抑制,天然气水合物：由天然气和水形成的固体化合物，又称可燃冰,1、天然气水合物的生成有两个条件： （1）天然气中有水存在； （2）有足够低的温度和足够高的压力,三、天然气水合物生成的抑制,1、天然气水合物的生成有两个条件,1）天然气中有水存在。 （2）有足够低的温度和足够高的压力,水合物临界

10、 生成温度 5.5,三、天然气水合物生成的抑制,2、天然气水合物的结构： 由水分子组成的三种基本空腔： 一个小空腔512 ，两个大空腔 51262 ；51264,水分子,氢键,三、天然气水合物生成的抑制,2、天然气水合物的结构,型晶胞：小空腔a与大空腔b组成 型晶胞：小空腔a与大空腔c组成,三、天然气水合物生成的抑制,天然气水合物的形成： （1）结晶 （2）长大 （3）聚并、沉积,三、天然气水合物生成的抑制,3、天然气水合物生成的抑制法,2）保持一定温度,1）降低压力,3）减少天然气中水含量 （4）天然气水合物抑制剂,三、天然气水合物生成的抑制,3、天然气水合物生成的抑制法 （1）降低压力,3、天然气水合物生成的抑制法 （2）保持一定温度（套管加热器加热天然气,3、天然气水合物生成的抑制法 （3）减少天然气中水含量 （4）天然气水合物抑制剂,三、天然气水合物生成的抑制,天然气水合物抑