液化天然气 第二章 液化厂的气体预处理工艺

1、液化天然气液化天然气 第二章第二章 液化厂的气体预处理工艺液化厂的气体预处理工艺 天然气液化厂总流程天然气液化厂总流程 n液化天然气工厂主要包括原料天然气净化、天然气液化、液化天 然气储存和液化天然气的装卸等几个单元，其中液化天然气的净 化处理是一个非常重要的过程。天然气液化前的净化主要是为了 脱除原料中的有害杂质及深冷过程中可能固化的物质。 n对调峰型LNG工厂，其原料气多是已先期净化的管输天然气。但 管输天然气的气质标准比液化前对原料气的气质要求低，因此必 须对管输气再次净化。 n基本负荷型LNG工厂靠近气源建立，井口气或先期简单处理，或 直接进入LNG工厂，其原料气的杂质含量较高。 n如

2、果直接作为LNG装置的原料仍是不够纯净，还必须深度脱除水、 水蒸气、硫化物、二氧化碳，并逐级冷凝分离出丙烷以上的烃类， 以防在低温下形成固体堵塞管线和设备。为了减少NG液化过程的 动力消耗，还应控制原料气中氮气、氦气等惰性气体含量。 nCOS虽本身无腐蚀性，但它与极少量的水反应后，可形成硫化氢 和二氧化碳，从而产生腐蚀，如果在运输和储存中出现潮湿，即 使是0.5ppm（V）的COS被水化，也会产生腐蚀事故；而且COS 的正常沸点（-48）靠近丙烷的沸点（-42），当分离回收丙 烷时，约90%的COS出现在丙烷尾气或液化石油气中。 n另外，天然气中微量汞对铝制品换热器有腐蚀作用，也应 加以脱除。

3、1973年，LNG工业才开始意识到即使天然气中 含有极少量的汞成分（包括单质汞、汞离子及有机汞化合 物），就会造成铝合金材料设备的腐蚀。它还会引起催化 剂中毒，造成环境污染以及检修过程中对人体的危害等不 良后果。由于水的存在会大大增强这种伤害，而最好的干 燥法也不可能将所有的水分全部去除掉，因此必须把汞减 少到尽可能低的水平。 n 为了满足液化天然气 的应用规范： n 防止在低温下设备受 堵； n 避免设备的腐蚀和磨 蚀。 水（ H2O ）0.1ppm (v)（2） 二氧化碳（CO2）50-100ppm (v)（2） 硫化氢（ H2S ）4ppmv(5mgS/Nm3)（1） COS0.1 pp

4、m（3） 总硫（*）1050毫克/Nm3（1） 汞0.01 g/Nm3（3） 芳香族化合物110ppm (v)（2） 重烃70 ppm （2） 固体物质（3） LNG原料气质量要求 n通常，原料气中的二氧化碳、硫化氢和COS采用醇胺法或其 他方法脱除；水采用分子筛吸附法（主要用4A分子筛）脱 除；汞采用可再生的HgSIV吸附剂脱除（该吸附剂几乎可以 脱除所有的汞，同时还可以脱水）；氮气采用闪蒸分离法 脱除。 n 来料气体的过滤和与液相的分离（如果有液相）； n 利用吸收法去除CO2、H2S等酸性气体及其它可能的 硫化物； n 用固体层床吸附脱水； n 用固体层床吸附除汞。 第一节 分离和除尘

5、n重力式分离器有立式和卧式两类，各种重力式分离器原理基本相同， 由分离、沉降、除雾和储存四个部分组成。 n分离段：气体从切线方向进入分离器，在离心力作用下，气体中的固 （液）体微粒初步得到分离。在另一类型的分离器中，气体从中心进 入分离器，经弯头喷向伞形板，气体中的微粒被粘附而达到初步分离。 n沉降段：气体得到初步分离后，由于分离器的流动截面大，气体流速 降低，当气体的上升速度低于微粒的沉降速度时，气体中的微粒就会 向下沉降而分离，沉降段是重力式分离器清除较大尘粒的主要阶段。 第二节 天然气脱水 n直接冷却法 n加压冷却法 n膨胀制冷冷却法 n用机械制冷(冷剂制冷)的油吸收法或冷凝分离法 n当

6、气体压力较低，使用直接冷却法脱水后的气体露点达不到要求， 而采用加压冷却或机械制冷冷却又不经济时，则需采用其它脱水 方法。 n固体表面对临近气体（或液体）分子存在吸附力，在固体表 面可捕捉临近的气液分子，这种现象称吸附。吸附有吸附有化学吸化学吸 附和物理吸附附和物理吸附两种两种 n固体吸附剂：作为天然气脱水的固体吸附剂应具备下列条件： n吸水量大； n选择吸附好； n具有再生能力； n机械强度高，使用寿命长； n无毒，无腐蚀性； n价格便宜。 n 常用的吸附剂有：硅胶、活性氧化铝、分子筛等。 n分子筛是以Al2O3与SiO2为基料的人工合成无机吸附剂，为具 有骨架结构的碱金属或碱土金属的硅铝酸

7、盐晶体。 n分子筛孔道直径均匀，大于孔道直径的气体分子不能被吸附， 如：H2O的分子直径3.1，能被4A分子筛吸附；而C2H6的分 子直径4.4，不能吸附，因而分子筛的吸附具有选择性。 n分子筛表面具有大量较强的局部电荷。因而对极性分子和不 饱分子有很高的亲和力。水和硫化氢是强极性分子，所以分 子筛是干燥气体、脱硫化氢的优良吸附剂。 n用分子筛脱水时，干气能达到的最小露点远低于其它两种吸 附剂。若用深冷法从天然气内回收C2H6和C3+等组分或使天然 气液化时，只能使用分子筛，别无他选。 n浅冷法：通过以氨为制冷剂的压缩式制冷机，使气体温度降 至-20左右，从气流中分离出来。 n深冷法：通过膨胀

8、机或热分离机，使气体温度降至-80-90 左右，可使70C2，90以上的C3冷凝下来。 n这样，对天然气露点的要求很高，使分子筛脱水在现场获得 广泛使用。 n1吸附脱水 n2加热吸附剂再生及冷却床层 n吸附操作温度：一般6时），为获得适用于常规克劳 斯硫磺回收装置的酸气（酸气中H2S浓度低于15%时无法进入该装置） 而需要选择性脱H2S，以及其它可以选择性脱H2S的场合，应选用选择 性MDEA法； 原料气中碳硫比高，且在脱除H2S的同时，还需脱除相当量的CO2时， 可选用MDEA和其它醇胺（例如DEA）组成的混合醇胺法或合适的配方 溶液法； 原料气中H2S含量低、CO2含量高且需深度脱除CO2

9、时，可选用合适的 MDEA配方溶液法（包括活化MDEA法）； 原料气压力低，净化气的H2S质量指标严格且需同时脱除CO2时，可选 用MEA法、DEA法、DGA法或混合醇胺法。如果净化气中的H2S和CO2 质量指标都很严格，则可采用MEA法、DEA法或DGA法。 n当需要脱除原料气中的有机硫化物时一般应采用砜胺法，即： n 原料气中含有H2S和一定量的有机硫需要脱除，且需同时脱除 CO2时，应选用SulfinolD法（砜胺法）； n 原料气中含有H2S、有机硫和CO2，需要选择性地脱除H2S和有 机硫时应选用SulfinolM法（砜胺法）； n H2S分压高的原料气采用砜胺法处理时，其能耗远低于

10、醇胺法； 原料气如经砜胺法处理后其有机硫含量仍达不到质量指标时，可 继之以分子筛法脱有机硫。 n n n n 高压、高酸气含量的原料气可能需要在醇胺法和砜胺法之外选用 其他方法或者采用几种方法的组合。 主要脱除CO2时，可考虑选用膜分离法、物理溶剂法或活化 MDEA法； 需要同时大量脱除H2S和CO2时，可选用选择性醇胺法获得富含 H2S的酸气去克劳斯装置，再选用混合醇胺法或常规醇胺法以达 到净化气质量指标或要求； 需要大量脱除原料气中的CO2且同时还有少量H2S也需脱除时， 可选用膜分离法，再选用醇胺法以达到处理要求。 第四节第四节 脱脱汞 美国硫浸煤基活性炭HGR 日本MR-3吸收剂。 HgSIV分子筛可干燥并脱除汞至0.01毫克/标准立 方米。