固体吸附法及选择课件

分子筛脱水装置重庆气矿万州采输作业区

工艺参数分子筛脱水技术特点1234567分子筛脱水工艺流程净化系统概述分子筛脱水基本原理注意事项8开车及加热炉启动分子筛脱水特点及应用脱水工艺简介目前国内外应用较广泛，技术较成熟的脱水工艺有：低温分离、固体吸附和溶剂吸收三种方法。1概述（1）活性氧化硅：孔径：15(10-1nm)最低露点：－50℃—－96℃再生温度：175℃－260℃特性：再生时耗热高，能吸附重烃但不易脱出，呈碱性不宜处理酸性天然气。几种常用吸附剂性能比较

（2）硅胶：孔径：10－90(10-1nm)最低露点：－50℃—－96℃再生温度：150℃－260℃特性：吸附时放出吸附热，易破碎产生粉尘；遇液态水会损坏；易受缓蚀剂腐蚀。几种常用吸附剂性能比较

（3）分子筛（A型）：孔径：3，4，5，7，8，10(10-1nm)最低露点：－73℃—－185℃再生温度：220℃－290℃特性：A、分子筛的吸附选择性强：由于分子筛的孔径均匀，只有比孔径小的分子才能被吸入晶体内的空腔中，而大于孔径的分子就被“筛去”或“排除”。此外，分子筛又是离子型吸附剂，能按照分子的极性不同进行选择性吸附，而水正是强极性分子。所以，通过选择不同型号的分子筛，可以达到在吸附水的同时，减少甚至消除对其他物质分子的共吸附作用。几种常用吸附剂性能比较

分子筛脱水应用

分子筛脱水工艺作为固体吸附法的典型工艺技术，已经广泛应用在国内外天然气脱水、以及对水露点要求高的领域。在国外，分子筛脱水技术已经广泛应用于高含硫天然气的脱水。分子筛脱水基本原理分子筛类型被吸附水的分子的最大直径A3A分子筛——钾沸石34A分子筛——钠沸石45A分子筛——钙沸石510x分子筛——钙沸石813x分子筛——钠沸石9分子筛类型和吸附水的分子的最大直径分子筛脱水基本原理

分子筛表面具有较强的局部电荷，因而对极性分子和不饱和分子有很高的亲和力。

水是强极性分子，分子直径为2.7～3.1A比通常使用的分子筛孔径小，所以分子筛是干燥气体和液体的优良吸附剂。分子筛脱水基本原理

在脱水过程中，分子筛和硅胶,活性氧化铝和活性铝土矿相比较，具有以下两个显著的特点：分子筛的选择吸附性分子筛的高效吸附特性分子筛脱水基本原理

分子筛的高效吸附特性体现在：在较低的水蒸汽分压时，分子筛的湿容量比其它吸附剂都高；随着相对湿度进一步降低，分子筛的湿容量相对地更高；在高温下脱水，它的湿容量比其它吸附剂高得多

3分子筛工艺流程

分子筛脱水根据吸附塔的数量不同，可分为两塔流程、三塔流程和四塔流程；按照再生气中是否含水可分为湿气再生和干气再生

两塔流程-湿气再生工艺再生气吸附干天然气再生分离器湿天然气

两塔流程-干气再生工艺分离器再生气吸附干天然气再生分离器湿天然气管道压缩机

对于站场脱水，脱水深度要求不高，水露点达到-10℃即可，且井口压力又很高，再生气采用湿气完全能够满足要求。分子筛脱水工艺流程分子筛脱水工艺流程（一）脱水（吸附）工艺流程：原料气经气液分离器及过滤分离器脱去游离水及其他固体杂质，然后进入吸附塔脱水。1、由于吸附剂床层在在脱水操作中被水饱和后需要再生，故为了保证装置连续操作至少需要两个干燥塔，一个进行脱水，一个进行再生（加热和冷却），然后切换操作。2、脱水操作时干燥塔内气体流速大，故通常采取自上而下流过吸附剂床层，这样可以减少高速气流对床层的扰动。1）、吸附周期：吸附周期（切换周期）应根据水含量、流速、塔高径比、再生能耗、吸附剂寿命等综合因素确定。吸附剂装填量多，吸附周期长，再生次数少，吸附剂寿命长，但投资较高。一般吸附周期设计为8－24h，本脱水装置采用10h的吸附周期。2）、湿气进塔温度：吸附剂的湿容量随温度的升高而减少，故进气温度一般不超过50℃。4、工艺参数

3）、再气温度及冷却温度：（1）再生气进口温度：再生加热温度越高，再生后吸附剂的湿容量越大（效果越好），但其有效使用寿命越短。对于分子筛，一般控制在232－280℃。（2）再生气出口温度：对于分子筛，大约在115－120℃时床层吸附的水分开始大量脱附，所以此时温升比较缓慢。待水分完全脱附后，温度继续上升加热床层以脱出不易脱附的重烃和污物，再气出口温度达到180－220℃时，在220℃恒温30min，加热完成。4、工艺参数

加热炉有炉膛温度控制模式和再生气出口温度控制两种模式。本装置选用再生气出口温度控制模式，加热炉出口温度设定为295℃，并将加热炉的现场控制柜设定成自动远程控制模式，便以控制加热炉及分析再生气再生情况。4、工艺参数空冷器的出口温度：再生气经再生塔后进入空冷器冷却，空冷器出口温度采用自动阀控制百叶窗的控制模式，其温度的设定值一般根据原料气天然气的温度来设定，冬季可以提高适当提高4、工艺参数

再生气流量：再生气流量一般控制在处理天然气量的6％～10％，再生气流量通过流量调节阀来自动控制调节，再生气流量调节阀安装在进入吸附塔的原料气管线上，当再生气流量达到设定值后，调节阀将打开，让除再生气量以外的天然气进入到吸附塔进行脱水处理。4、工艺参数

由于在集输站场内分子筛脱水装置的处理规模较大，因此造成吸附塔内气量大，流速高，因此，原料气在吸附塔内从上向下流动，可使吸附剂床层稳定，不动荡。5分子筛脱水技术特点吸附塔内气体流动方向分子筛脱水技术特点气体流动方向如图示分子筛脱水技术特点

加热炉的供风方式有两种：强制通风和自然通风在含硫分子筛脱水装置中采用强制通风加热炉，可以提高燃烧效率，减少燃料气的消耗，并且更加容易控制，可以确保分子筛脱水装置更加平稳运行。加热炉的供风方式分子筛脱水技术特点

再生气采用风冷方式：采用强制通风冷却方式，并运用自动调节阀门根据出口温度值以控制百叶窗的开度来对气体进行冷却。再生气的冷却方式6净化空气系统工艺方法及特点：滑片式空气压缩机生产的压缩空气压力为0.75MPa（g），经前置过滤器除油后，压缩空气进入吸附式无热再生干燥器进行干燥，再经过后置过滤器过滤后进入净化空气储罐，然后进入净化空气管网。技术要求：净化空气压力：0.5～0.75MPa（g）净化空气露点：-40℃（压力为0.75MPa（g）条件下）流程：空压站由空气压缩、压缩空气净化、净化空气储存三部分组成。净化空气系统空气压缩部分

设置1台（备用）滑片式空气压缩机（排出压力P=0.75MPa（g），排气量Q=2.28m3/min），提供压力为0.75MPa-0.5MPa的压缩空气。来自压缩机的压缩空气经管道进入缓冲罐,缓冲罐的作用是避免后面干燥部分受脉动气流固频冲击。净化空气系统压缩空气净化部分来自缓冲罐的压缩空气分别经前置过滤器、吸附式无热再生干燥器、后置过滤器，净化后压缩空气水露点≤-40℃(0.75MPa(g)压力下)，油含量≤0.0031PPM，含尘粒径≤0.01µm。净化空气系统净化空气储存部分设置1个净化空气储罐，作用在于稳压和在停电的情况下，满足15分钟装置用气的需要。净化空气系统装置的硫沉积问题装置中的硫沉积很大程度上取决于原料气的组分，含有大量重烃组分一般不会有硫沉积，如果原料气中仅含有少量重烃，则容易形成更多的硫沉积。由于分子筛颗粒对H2S形成元素硫具有催化作用，所以在再生冷却循环过程中，当温度压力急剧变化时有可能形成硫沉积。

7注意事项硫沉积的危害：堵塞管路

影响冷却器的传热能力。

解决硫沉积问题的可行技术方案：

在原料气进入集输站场分离器以前考虑设置硫溶剂加入口，避免元素硫在气体压力变化的过程中析出注意事项增加分子筛脱水装置前的过滤级数，增加过滤精度，尽量确保少量的元素硫不会被带入分子筛脱水装置。

在分子筛脱水中的，再生气在冷却器中冷却，温度从约200℃冷却到49℃，可能会在冷却器管束中造成硫堵塞，因此考虑在冷却前设置硫溶剂加入口。

注意事项分子筛选型及使用寿命选型：绝大部分分子筛脱水装置采用美国UOP公司的AW-500型的分子筛。

原因：不太容易催化元素硫的形成。

结论：这种分子筛应用在90%的酸性天然气分子筛脱水装置上。注意事项寿命影响因素：分子筛的型号和规格、操作温度、原料气气质条件、原料气中污染物、再生程序和操作等。寿命年限：一般寿命在4年左右，最长可到7年。

结论：加强原料气的过滤，以及严格操作管理将有利于提高分子筛的使用寿命。注意事项1).检查确认加热炉现场的各参数值，并在现场控制面板上将其设置为远程自动控制模式。2).设定好再生气流量值，并将再生流量调节阀投入到自动控制状态。3).设定好干气出站背压调节阀，并将其投入到自动控制状态。4).将过滤分离器、再生分离器的液位变送器倒至盘通开启状态，并将其液位调节阀投入手动关闭状态。开车操作5).点击控制面板上的复位(RESET)按钮，倒通气流通道。若按了紧急停车按钮，需在PLC端置柜面板上按复位(RESET)按钮后装置将启动。6).在工控机上远程启动加热炉系统。7).检查确认生产系统正常、稳定运行，做好记录。开车操作技术条件1.进气前,调节阀先投入手动状态,达到设定值时投入自动,控制吸附塔的压力上升速度在350KPa/min以内。2.当过滤分离器、再生气分离器液位达到一定值后，将其投入到自动状态。开车操作1、在PROCESSTEMP(出口温度燃烧控制器)、TEMPBURNERCONTROLLER（炉膛温度燃烧控制器）上将加热炉设置为自动远程开启控制状态，并设定好加热炉的各参数值。2、在工艺控制按钮中将加热炉选择在出口温度控制火焰燃烧状态。3、将冷吹模式开关旋钮置于OFF位置，将SYSTEMBURNER开关旋钮置于ON的位置。4、在控制室中远程启动加热炉。5、观察控制面板上各显示是否正常。加热炉开车技术条件如果加热炉出现报警，需现场按确认按钮，并按RESET按钮。若按了紧急停车按钮，加热炉现场电源灯将熄灭，此时只需在PLC端置柜的面板上按复位按钮，加热炉系统将会激活。此后按上述步骤启动加热炉。根据实际工况，在加热炉控制面板上，将再生气出口温度设置在295℃，将炉膛温度设置在403℃。加热炉开车固体吸附法脱水1、优点：1）脱水后气体中水含量可低于1㎎/L，露点降可达-70℃以下；2）对进料气的温度、压力、流量变化不敏感，操作弹性大； 3）操作简单，占地面积小。2、缺点：1）对于处理量大的大型装置，设备投资大