第二章 城市天然气工程课件.ppt

第二章 天然气的脱水与脱硫 第二章 天然气的脱水与脱硫 2—1 天然气水合物 一、水合物的结构和形成条件 ? 在0℃以上的一定温度有液相水存在的条件下，天然气中的某些组分能和液态水形成一种白色晶体，外观类似于松散的冰或者致密的雪，密度为0.88 ~ 0.9g/cm3，称为水合物。水合物的形成会使输气管道和设备堵塞，影响供气的正常进行。 水合物是一种由许多空腔构成的结构，空腔里有天然气分子，较稳定。这种空腔又称为笼。 第二章 天然气的脱水与脱硫 第二章 天然气的脱水与脱硫 分子量较小的气体如CH4 C2H6 H2S等的水合物形成I型结构，该结构每个笼有14个侧面，其中两个侧面为六角形面，其余为五角形面，每个被水合的气体分子周围有6到8个水分子，可写成CH4·6H2O，C2H6·8H2O，H2S·6H2O，CO2·6H2O； 相对分子量较大的气体如C3H8、iC4H10的水合物形成类似于金刚石的II型结构，该结构每个笼有16个侧面。其中四个侧面为六角形，十二个五角形面，每个被水合的气体分子周围有17个水分子。可写成C3H8·17H2O、C4H10·17H2O。 第二章 天然气的脱水与脱硫 水合物形成的条件有三： 1）天然气的含水量处于饱和状态。 天然气中的水含量处于饱和状态时，常有液相水的存在，或易于产生液相水，液相水的存在是产生水合物的必要条件。 2）压力和温度。 当天然气处于足够高的压力和足够低的温度时，水合物才能形成。天然气中不同组分形成水合物的临界温度是该组分水合物存在的最高温度。在此温度以上，不管压力多大，都不会形成水合物。 甲烷：21.5℃；乙烷：14.5℃；丙烷：14.5℃；二氧化碳：10℃。? 3）流动条件突变。 在具备上述条件时，水合物的形成，还要有一些辅助条件，如天然气压力的波动，气体因流向的突变而产生的搅动，以及晶种的存在等。 第二章 天然气的脱水与脱硫 二、天然气水合物的防止 1、降低压力、升高温度 降低输气压力，在出现水合物堵塞管道时，可采用。 提高节流阀前天然气的温度，使气体流动温度保持在水合物的生成温度以上。 2、加入防冻剂（脱水） 主要有甲醇、甘醇类化合物。对水有很好的溶解能力，溶水后蒸汽压很低，可再生和循环使用。 ④吸附水时，同时可进一步脱除残余酸气气体； ⑤不易受液态水的损害。 因此脱水装置多推荐选用以分子筛做吸附剂，考虑原料气的主要组分为CH4，其分子公称直径为40μm，水分子的公称直径为32μm，故选择孔径为42～47μm的分子筛（钠A型）吸附剂。 第二章 天然气的脱水与脱硫 三、 吸附操作原理 ? 吸附是用多孔性的固体吸附剂处理气体混合物，使其中所含的一种或数种组分吸附于固体表面上，达到分离的操作。吸附作用有两种情况：一是固体和气体间的相互作用并不是很强，类似于凝缩，称之为物理吸附；另一种化学吸附，这一类吸附需要活化能。物理吸附是一种可逆过程；而化学吸附是不可逆的，被吸附的气体往往需要在很高的温度下才能逐出，且所释放的气体往往已发生化学变化。目前用于天然气脱水的多为固定床物理吸附。 利用某些固体物质表面空隙可以吸附大量水分子的特点来脱除天然气中的水分。 第二章 天然气的脱水与脱硫 第二章 天然气的脱水与脱硫 解吸 用吸附剂除去气体混合物中的杂质，一般都使吸附剂再生循环使用。升温脱吸是工业上常用的再生方法。这是基于所有干燥剂的湿容量都随温度上升而降低这一特点实现的。通常采用一种经过预热的解吸气体来加热床层，使被吸附物质的分子解吸，然后再用载气将它们带出吸附器，这样就可使吸附剂再生。吸附剂再生所需的热量由载气带入吸附床，一般吸附剂的再生温度为175 ~ 260℃。 第二章 天然气的脱水与脱硫 吸附法脱水工艺流程 第二章 天然气的脱水与脱硫 2—3 天然气脱硫 天然气中通常含有H2S、CO2和有机硫等酸性组分，遇水后呈酸性，通常称为酸性气体。 天然气中酸性气体的存在。会增加对金属管道和设备的腐蚀，影响其使用寿命。含H2S较多的天然气，燃烧时会出现异味，污染环境，影响人体健康。因此，脱除天然气中的酸性气体，是天然气净化的主要任务之一。主要 是脱除H2S、CO2，分为干法和湿法。湿法按溶液的吸收和再生方式，分为化学吸收法、物理吸收法、直接氧化法；干法分为再生式、非再生式。 第二章 天然气的脱水与脱硫 三、分子筛法? 四、固体氧化铁法 通常，固体氧化铁脱硫剂是一种非再生式脱硫剂，可选择性地脱除H2S，其主要活性组分为氧化铁，并添加有许多种助催化剂。