能源化学概论课件42天然气的利用

1、4.2 天然气的利用第7组君、梁钰沛、罗利淦、谭志新 天然气是一种优质的能源形式，可直接作为民用燃气使用，也可作为电力生产的燃料，或经过压缩作为车用燃料。 不同地区的天然气组成有着显著的差别，多数存在少量的杂质。我国天然气及液化的质量指标如下图所示。4.2.1天然气的分离和净化 天然气在开采和集输过程中往往混有砂、铁锈等固体杂质，以及水、硫化物和二氧化碳等有害物质。因此，进行天然气的分离和精华是天然气利用的前提。天然气的分离和净化包括四个基本过程：1.原料气首先分离脱除固体杂志；2.从其体重回收可凝析组分和烃蒸汽；3.从气体中除去水蒸气；4.从气体中除去其他有害组分并回收有用组分，如除去硫化物

2、及二氧化碳，回收硫磺。(1)天然气脱除固体杂质 重力分离和离心分离是天然气脱除固体及液体的常用方法。(2)天然气的脱硫脱碳 从天然气中脱除酸性组分的工艺过程统称为脱硫脱碳或脱酸气。下图是几种常见的脱硫脱碳方法。化学吸收法 采用弱碱性溶液为吸收剂，与酸性组分反应生成化合物。吸收了酸性的富液，在高温低压的条件下解析，放出酸气，使溶液再生，吸收过程持续进行。醇胺法是最为常见的天然气脱硫脱碳方法。(3)天然气脱水 天然气脱水是指从天然气中拖出饱和水蒸气或从天然气凝液(NGL)中脱除溶解水的过程。天然气及其凝液的脱水方法有吸收法、吸附法、低温法、膜分离法、汽提法和蒸馏法等。图为常见天然气脱水装置。 三甘

3、醇脱水法为典型天然气脱水方法之一、该装置由高压吸收系统和低压再生系统两部分组成。具有投资低、系统压降较小、可以持续运行、脱水时补充三甘醇比较容易、再生是所需的热量小等优点。(4)硫磺回收及尾气处理 天然气中的硫主要以硫化氢的形式存在。将天然中的有毒气体硫化氢进行提取、回收、不但有利于天然气的利用，还可以避免污染坏境、变废为宝。目前，全世界50%的硫磺来源于含硫的天然气中。 其中，克劳斯工艺是天然气硫磺回收典型工艺。(5)天然气凝液回收 天然气除含甲烷外，还含有一定量多元烷以及重烃类，为了符合商品天然气质量指标的质量要求，同时获得液化燃料和化工原料，需要分离和回收天然气中乙烷以上组分的烃类。天然

4、气凝液回收基本属于物理过程，主要回收方法包括吸附法、油细法、和冷凝法分离三种。 吸附法中，NGL吸附法是最为常见的一种。除此之外，还有油吸附法和冷凝分离法。具体流程请看图4.2.2 天然气的化工利用天然气化工是以天然气为原料生产化工产品的工业。经过净化处理后的天然气，通过裂解、蒸汽转化、氧化、氯化、硫化、芳构化、异构化、脱氢、气重整部分氧化等反应可以合成氨及尿素、甲醇及其加工产品(甲醛、乙酸等)、乙炔、炭黑、氢氰酸、甲烷氯化物等其他产品。(1)天然气制合成油简介由于全球天然气的储采比远大于石油，预计天然气的产率不断增长。以天然气为原料合成液态燃料，补充石油资源的不足，已成为一种重要的战略选择。

5、目前，以天然气为原料合成气，催化转化为液态烃的方法，即天然气制合成油路线(GTL)，具有比以煤为原料的生产路线更清洁、更环保的特点，越来越多国家和石油公司都准备加入到发展GTL的行列中。(2)天然气制合成油的发展历程天然气制合成油也是合成气制合成油(GTL)技术的一种，依赖于费托合成。该技术是1923年由德国科学家 Frans Fischer 和 Hans Tropsch 发明的，简称费托合成。并最早于1936年在德国实现工业化。 费托合成流程图第二次世界大战后，GTL的发展经历了三个阶段的发展，无论是催化剂还是工艺，都取得突破性的进展。其中具代表性的是美孚(Mobil)公司、南非Sasol公司、Energe International公司等。(3)天然气制合成油工艺GTL技术由合成气制备、F-T法合成和产品精制三个部分组成。其工艺流程如右图所示。(4)天然气制合成油的发展前景GTL产品在世界市场上不断增长，预计在今后十多年间，全球中馏分油的需求以年3%的速率增长。预计在2015年，GTL石蜡将占全世界石蜡市场需求量的25%左右。我国消费天然气在能源消费结构中所占的比例远远低于