天然气的预处理过滤与脱水课件

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因此需要对天然气进行预处理会增加输气阻力，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；对后续处理系统的平安平稳运行构成威胁。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2.1预处理过滤原理天然气预处理过滤主要指的是：杂质的过滤和与液相的分离固态杂质：泥沙、岩石颗粒和硫化亚铁等液体杂质：液态水、凝析油和重烃等2天然气预处理技术天然气预处理常用别离方法离

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法2天然气预处理技术离心分离法原理1原理：当流体改变流向时，密度大的液滴具有较大的惯性，就会与器壁相撞，使液滴从气体中分离出来。它主要用于分离大量液体和大直径液滴，宜用于固体微粒大于50μm的气固分离。（净化大于1-3微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘等杂物）天然气预处理常用别离方法2天然气预处理技术过滤分离法原理2原理：利用气体与固体和液体微粒直径大小不同，气体可通过过滤介质，微粒被截留在过滤介质上，气体中悬浮的微粒就被分离出来。本方法适用于分离直径0.2μm至40μm的微粒。天然气预处理常用别离方法2天然气预处理技术2.2水合物防治从分离器分出的天然气一般都含水(蒸汽)。含水的天然气当其温度降低至某一值后，就会形成固体水合物，堵塞管道与设备。天然气脱水是防止水合物形成的最好的方法，但需建脱水装置（一般情况下，压降1MPa，温降2~3℃

），在气体处理规模较大且过程温度较低时才比较经济。防止固体水合物形成的方法有两种：加热法和脱水法。2天然气预处理技术加热法1加热法主要是指提高节流前天然气温度，包括蒸气或水加热方法。如果节流前后压降不变，提高节流前天然气的温度也等于提高了节流后（降压吸热）天然气的温度，可以有效预防节流后水合物的生成。组分名称CH4C2H6C3H8iC4H10nC4H10CO2H2S水合物临界温度，℃21.514.55.52.51.010.029.0气体水合物的临界温度表2天然气预处理技术脱水法2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〕于固体外表上，其他的不吸附，从而到达别离操作。水是一种强极性分子，分子直径〔2.76A~3.2A〕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别离、过滤别离、加热和脱水枯燥相结合的方法。吸附原料气中的水蒸气干燥段分离段去除原料气带来的固体杂质凝析油、游离水别离下来的凝析油、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.旋风别离器2.过滤别离器3.天然气预热器4.枯燥器〔脱水装置〕天然气预处理设备12341、旋风别离器旋风别离器是利用惯性离心力的作用，颗粒被抛向器壁而与气流别离，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。旋风别离器工作原理天然气通过设备入口进入设备内旋风别离区，当含杂质气体沿轴向进入旋风别离管后，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。旋风别离器结构旋风别离器采用立式圆筒结构，内部沿轴向分为集液区、旋风别离区、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别离器结构示意图3.2天然气预处理设备1、旋风别离器3.2天然气预处理设备2、过滤别离器过滤别离器通常分为两局部：第一局部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。第二局部是当这些液滴到达足够大的尺寸时，在气流的作用下，它们被带出过滤局部而进人中心区，叶片型或金属丝网型捕雾器将较大的液滴除去。过滤别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，较小的颗粒那么会做自由运动，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，进入别离腔的液滴，由捕雾器捕捉而脱离气体。过滤别离器结构过滤别离器主要由滤芯、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别离器结构示意图2、过滤别离器玻璃纤维滤芯如下图：3.2天然气预处理设备2、过滤别离器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、天然气枯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。物理性质分子筛4A~5A硅胶R型活性氧化铝F-1型表面积（m2/g）700~900550~650210孔体积（cm3/g）0.270.31~0.34/孔直径（A）4.221~23/平均孔隙度（%）55~60/51堆积密度（g/L）660~690780800~880比热【J/(g•℃)】0.837~1.0471.0471.005再生温度（℃）150~310150~230180~310静态吸附容量(相对湿度60%)【%重量】2233.314~16颗粒形状圆柱体球形颗粒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适宜。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，分输站的旋风别离器剂过滤别离器已脱去大局部饱和水，再通过加气母站脱水装置分子筛床层深度脱除剩余的微量水分，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/NO•AI2O3•xSiO2•YH2OM—某些碱金属或碱土金属离子，如Li、Na、Mg、Ca等；n—M的价数；x—SiO2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。经分子筛枯燥后的气体，一般含水量可到达0.1~10ppm，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，从而防止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%〕，特别适用于深度枯燥。吸附水时，同时可以进一步脱除剩余酸性气体。不易受液态水的损害。分子筛作为吸附剂的优点：序号名称旋风分离器过滤分离器换热器台数(运行+备用)单台最大处理量(Nm3/h)台数(运行+备用)单台最大处理量(Nm3/h)台数(运行+备用)单台最大处理量(Nm3/h)

1安阳首站//2250000//

2鹤壁分输站//255001

3新乡分输清管站214000212500450001

4修武分输站//245000//

5博爱分输站211500062500070000115000//6孟州分输站//2470001

7洛阳末站2500002500001

8吉利支线末站//2380002

场站配置表3.4设备配置和负荷加气母站配置表3.4设备配置和负荷序号名称