翻译译文-天然气脱二氧化碳的传统工艺和膜技术.docVIP

常州大学本科生毕业设计（论文）外文翻译 第 PAGE 17页 共 24页 天然气脱二氧化碳的传统工艺和膜技术 概要：由于膜技术工艺的日渐纯熟，正在成为用于从天然气中，其处理简单，与传统方法相比,相对容易操作和控制，结构紧凑，易于扩大规模，到目前为止天然气脱二氧化碳的应用越来越重要。对比之下，在天然气分离和吸收二氧化碳过程中传统工艺要消耗更多的能量，而且保养和操作费用高一些。目前商业天然气脱除二氧化碳主要用聚合物膜。然而，聚合物膜具有缺点，如在高温低渗透性和选择性，塑化温度高，以及要求足够的热稳定性和化学稳定性。商用聚合物膜的诸多缺点促使科研人员开始研究选择其替代品，而无机膜由于其具有高的热稳定性，良好的耐化学溶剂能力，机械强度高，寿命长，将会得到大力发展。另外对无机膜表面以进一步提高选择性，渗透性或在膜的催化活性。本文从天然气在气体分离，膜技术比较与恢复等常规方法进行全面审查，目前商业聚合物膜技术面临的挑战、无机膜脱二氧化碳和膜表面改性技术，以提高选择性。 关键词：膜分离技术；无机膜；二氧化碳；天然气；表面改性 1、介绍 1.1天然气中的二氧化碳 天然气是一种更高效和更节能的能源，因此全球对天然气的使用需求量逐年增加。天然气也是用于化学工业的主要原料。天然气的全球消费量预计要从2003年的9.5×1013立方英尺增加到2030年的1.82×1014立方英尺[1]。美国的年天然气消费量大约在2.2×1013立方英尺而欧盟的年天然气消费量在5.22×1011立方米[2]。2008年一月马来西亚的天然气储量是8.8×1013立方英尺是原油5.46×109桶储量的三倍[3]。在天然气的储量当中，有38%是在马来西亚半岛的东海岸，48%在沙捞越近海岸和其余的14%储量在沙巴近海岸。 马来西亚的天然气储量预计还可以继续使用36年，按照现在的天然气消耗量[4]。目前， 全球市场对新的天然气分离设备每年消耗5×109美元，然而，膜分离技术费用只有不到总消费量的5％，并且这5%的费用几乎全部应用于去除二氧化碳。根据世界能源统计统计，世界天然气在2010年的探明储量仍足够的满足58.6年的全球生产需求，在全球所有天然气开采区增加而开采率低的情况下 [5]。中东仍然具有最高的地区储量采比，再后面非洲，欧洲和欧亚大陆，南美和中美洲，亚洲太平洋和北美，如图1所示。中东和前苏联体占拥有世界72%天然气储量。 天然气在井口收集的是一种气体混合物，含有多种化合物，除了甲烷，还有例如烷烃，芳烃，水，含硅化合物，二氧化碳，氮以及氦[6]。一般来说，未加工的天然气组成强烈地依赖于地质区和地下矿床类型，深度和位置。因此天然气中污染物的净化处理要达到下游处理器的生产规格和满足客户的需求。根据不同管道系统的设计和其客户需求，其下游连接管道，天然气管道运输要质量标准。交付给商业输气管网的气体要有严格的控制。美国天然气管道规格见表一[1]。因此天然气的质量标准如压力，比重，含水量等没有形成一种规范，否则将会导致操作上的各种问题，如管道的腐蚀和污垢，或管道破裂[7]。 图1.2010年世界范围天然气储采比 表1.美国国家管输天然气质量指标 组分 规格 组分含量 所占百分比 成分含量 二氧化碳 2% 72 1% 18 1%—3% 7 3%—10% 3 10% 总量 100 水 120ppm 800—1200ppm 硫化氢 4ppm 76 4ppm 11 4—1000ppm 4 1000—10000ppm 8 10000ppm 总量 100 C3＋ 露点﹣20℃ 惰性气体总含量 4% 14 4% 酸性气体，如硫化氢和二氧化碳的天然气井流 没有热值，以及它们形成的酸或酸性溶液 在水的存在下具有腐蚀性，因此除去二氧化碳是非常重要的。在一些非常规的天然气中酸性气体的含量甚至超过50%。天然气中二氧化碳的含量在4%―50%之间，这是由于气源不同。二氧化碳会造成钢管腐蚀和设备的固化。一般来说，管道规格要求二氧化碳的浓度低于2%–3%，此外还可以增加天然气的热值以及增强天然气的输送性。 2、传统方法除去天然气中的二氧化碳 炼厂天然气去除二氧化碳通常采用物理溶剂，化学溶剂和固体吸附剂三种方法。传统工艺的脱除二氧化碳主要是化学或物理吸收。 2.1 化学吸收 化学吸收法脱二氧化碳主要是在低温条件下的吸附反应。然后将反应在较高温度下进行再生。化学吸收的能力由活性的量的限制。达到饱和程度后，只有很轻微的物理吸收能力。化学溶剂对二氧化碳的吸收能力很强，即使在低压力条件下也有效；然而使富溶液再生需要更多能量。对于要求二氧化碳含量较低的情况下，使产品高纯度，主要采用化学溶剂。两组的化学品已被应