天然气脱水流程与原理ppt课件

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1、CQUST天然气脱水天然气脱水重庆科技学院石油与天然气工程学院重庆科技学院石油与天然气工程学院重庆科技学院石油与天然气工程学院重庆科技学院石油与天然气工程学院 制作制作制作制作 CQUST 天然气脱水天然气脱水脱水的目的：脱水的目的：降低输送负荷降低输送负荷减小设备及管道腐蚀减小设备及管道腐蚀防止水合物的生成防止水合物的生成防止液泛防止液泛达到商品气质要求达到商品气质要求第一节概第一节概 述述 CQUST第一节第一节 概概 述述一、直接冷却法：一、直接冷却法：原理：通过降低天然气的温度，原理：通过降低天然气的温度，利用水与轻烃凝结为液体的温利用水与轻烃凝结为液体的温差，使水得以冷凝，从而达到差

2、，使水得以冷凝，从而达到脱水的目的。脱水的目的。缺点：需要制冷设施对天然气缺点：需要制冷设施对天然气进行制冷。进行制冷。天然气脱硫、脱水器天然气脱硫、脱水器 CQUST第一节第一节 概概 述述二、溶剂吸收脱水法二、溶剂吸收脱水法原理：天然气与某种吸水能力强的化学溶剂相接触，利用化原理：天然气与某种吸水能力强的化学溶剂相接触，利用化学溶剂对水的吸收能力，吸收天然气中的水分，同时不与水学溶剂对水的吸收能力，吸收天然气中的水分，同时不与水发生化学反应，最终达到脱水的目的。发生化学反应，最终达到脱水的目的。优点：吸收剂能通过一定的方法进行再生，使其能重复使用。优点：吸收剂能通过一定的方法进行再生，使其

3、能重复使用。三、固体吸附脱水法三、固体吸附脱水法原理：天然气与亲水性强的多孔物质相接触，利用多孔物质原理：天然气与亲水性强的多孔物质相接触，利用多孔物质宏大的比表面积吸附天然气中的水分，达到脱水的目的。宏大的比表面积吸附天然气中的水分，达到脱水的目的。优点：吸附剂能再生，可重复使用。优点：吸附剂能再生，可重复使用。特点：适用于深度脱水。特点：适用于深度脱水。CQUST第二节直接冷却法脱水第二节直接冷却法脱水 根据防止形成根据防止形成水合物的方法分为：水合物的方法分为：常温分离流程常温分离流程低温分离流程低温分离流程常温分离流程常温分离流程低温分离流程低温分离流程一、常温集输工艺流程一、常温集输

4、工艺流程 CQUST第二节直接冷却法脱水第二节直接冷却法脱水常温分离流程适用于：硫化氢含量低、凝析油不多的天然气。常温分离流程适用于：硫化氢含量低、凝析油不多的天然气。一、常温集输工艺流程一、常温集输工艺流程常常温温分分离离集集输输工工艺艺流流程程图图（一一）CQUST第二节直接冷却法脱水第二节直接冷却法脱水一、常温集输工艺流程一、常温集输工艺流程常常温温分分离离集集输输工工艺艺流流程程图图（二二）CQUST第二节直接冷却法脱水第二节直接冷却法脱水低温分离的集气流程适用范围：低温分离的集气流程适用范围：天然气压力高、产量大；天然气压力高、产量大；天然气中含有较高硫化氢、二氧化碳和凝析油和汽液水

5、；天然气中含有较高硫化氢、二氧化碳和凝析油和汽液水；为了增加液烃回收量，降低天然气露点。为了增加液烃回收量，降低天然气露点。二、低温集输工艺流程二、低温集输工艺流程 CQUST第二节直接冷却法脱水第二节直接冷却法脱水二、低温集输工艺流程二、低温集输工艺流程低低温温集集输输工工艺艺流流程程图图（一一）CQUST第二节直接冷却法脱水第二节直接冷却法脱水二、低温集输工艺流程二、低温集输工艺流程低低温温集集输输工工艺艺流流程程图图（二二）CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水一、吸收剂一、吸收剂吸收容量：对水有高的吸附能力；吸收容量：对水有高的吸附能力；选择性：具有较高的选择性吸附能力；选择性：

6、具有较高的选择性吸附能力；饱和蒸汽压：越小越好，可减小循环量，节约热、电、吸收塔直径等；饱和蒸汽压：越小越好，可减小循环量，节约热、电、吸收塔直径等；沸点：应在沸点：应在443K473K范围内；范围内；粘度：影响热量传递和输送的重要因素，粘度小将节约热能和电能；粘度：影响热量传递和输送的重要因素，粘度小将节约热能和电能；热化学稳定性：热化学性质稳定性，便于再生，要求一般使用热化学稳定性：热化学性质稳定性，便于再生，要求一般使用618年。年。其他：密度小；有足够的强度；价格便宜。其他：密度小；有足够的强度；价格便宜。对吸收剂的要求：对吸收剂的要求：CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水常用

7、吸收剂：常用吸收剂：甘醇类化合物：二甘醇、三甘醇等甘醇类化合物：二甘醇、三甘醇等氯化钙水溶液氯化钙水溶液 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水常用脱水吸收剂比较常用脱水吸收剂比较脱水吸收剂脱水吸收剂优点优点缺点缺点适用范围适用范围适用范围适用范围CaClCaCl2 2水溶液水溶液投资与操作费用低，不燃烧在更换新鲜CaCl2前可无人值守吸收水容量小,且不能重复使用露点降较小,且不稳定更换CaCl2时劳动强度大,且有废CaCl2水溶液处理问题边远地区小流量、露点降要求较小的天然气脱水二甘醇二甘醇二甘醇二甘醇(DEG)(DEG)(DEG)(DEG)水溶液水溶液水溶液水溶液浓溶液不会“凝固”天

8、然气中含有H2S、CO2 O2时，在一般温度下是稳定的吸水容量大蒸气压较TEG高，蒸发损失大理论热分解温度较TEG低，仅为164.4，故再生后的DEG水溶液浓度较小露点较TEG溶液得到的小投资及操作费用较TEG高集中处理站内大流量、露点降要求较大的天然气脱水三甘醇三甘醇三甘醇三甘醇(TEG)(TEG)(TEG)(TEG)水溶液水溶液水溶液水溶液投资与操作费用低，不燃烧在更换新鲜CaCl2前可无人值守投资及操作费用较CaCl2水溶液法高当有液烃存在时再生过程易起泡，有时需要加入消泡剂集中处理站内大流量、露点降要求较大的天然气脱水 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水结构：结构：CHCH2

9、 2CHCH2 2OH CHOH CH2 2O OCHCH2 2CHCH2 2OHOH O O CH CH2 2CHCH2 2OH CHOH CH2 2O OCHCH2 2CHCH2 2OHOH 二甘醇三甘醇二甘醇三甘醇二、甘醇脱水基本原理及物化性质二、甘醇脱水基本原理及物化性质 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水甘醇脱水剂甘醇脱水剂一甘醇一甘醇二甘醇二甘醇三甘醇三甘醇四甘醇四甘醇分子式CH2CH2 (OH)2 CH2CH2 OH O CH2CH2 OH CH2CH2 OH CH2CH2 OH C2H4OC2H4OH O C2H4OC2H4OH 相对分子质量62.1106.1150.

10、2194.2冰点，-11.5-8.3-7.2-5.6蒸气压(25),Pa161.331.331.33沸点,197.3244.8285.5314密度(60)1.0851.0881.0921.092 (103.3kPa,24)1.0851.11841.12541.128溶解度 20 全溶全溶全溶全溶理论热分解温度 165164.4206.7237.8实际使用再生温度 129148.9-162.8176.7-196.12.4.4-233.9闪点,115.6143.3165.6粘度 (20),Pa.s35.710-347.810-3 (60),Pa.s5.0810-37.610-39.610-310.

11、210-3比热容 kJ/(kg.k)2.432.312.202.18表面张力(25),N/m24.74.44.54.5折光指数(25)1.431.4461.4541.457常用甘醇脱水剂的物理性质常用甘醇脱水剂的物理性质 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水三甘醇质量的最佳值三甘醇质量的最佳值参数参数pHpH值值氯化物氯化物烃类烃类铁粒子铁粒子水水固体悬浮物固体悬浮物/(mg/L)/(mg/L)起泡倾向起泡倾向颜色及颜色及外观外观富甘醇富甘醇7.0-8.57.0-8.56006000.30.315153.5-3.5-7.57.5200200泡沫高度，泡沫高度，高度高度10-10-20m

12、L;20mL;破裂破裂时间，时间，5s5s洁净，洁净，浅色到浅色到黄色黄色贫甘醇贫甘醇7.0-8.57.0-8.56006000.30.315151.51.5200200富甘醇由于有酸性气体溶解，其富甘醇由于有酸性气体溶解，其pHpH值较低。值较低。由于过滤器效果不同，贫、富甘醇中烃类、铁粒子及固体悬浮物含量会有区别。由于过滤器效果不同，贫、富甘醇中烃类、铁粒子及固体悬浮物含量会有区别。烃含量为质量分数。烃含量为质量分数。贫、富甘醇的水含量（质量分数）相差在贫、富甘醇的水含量（质量分数）相差在2%2%6%6%CQUST 湿天然气自吸收塔底部湿天然气自吸收塔底部进入，自下而上与从顶部进进入，自下

13、而上与从顶部进入的三甘醇贫液相接触后，入的三甘醇贫液相接触后，干气从顶部流出；贫三甘醇干气从顶部流出；贫三甘醇自塔顶进入，与吸收塔内湿自塔顶进入，与吸收塔内湿天然气充分接触后成为富液。天然气充分接触后成为富液。富液从塔底部流出，经过滤富液从塔底部流出，经过滤器、换热器与贫三甘醇换热器、换热器与贫三甘醇换热后进入再生塔，富液再生后后进入再生塔，富液再生后成为贫液经与富液换冷后加成为贫液经与富液换冷后加压循环注入吸收塔中。压循环注入吸收塔中。第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水三、甘醇脱水工艺流程三、甘醇脱水工艺流程三、甘醇脱水工艺流程三、甘醇脱水工艺流程甘醇脱水工艺流程示意图 CQUST第三节第三

14、节 吸收法脱水吸收法脱水甘甘醇醇脱脱水水原原理理流流程程 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水三三甘甘醇醇脱脱水水及及再再生生系系统统图图 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水常压再生：通过加热的方式再生，再生后三甘醇浓度可达常压再生：通过加热的方式再生，再生后三甘醇浓度可达98.5%98.5%。减压再生：通过降低装置压力的方法实现三甘醇的再生，减压再生：通过降低装置压力的方法实现三甘醇的再生，再生后三甘醇再生后三甘醇浓浓度可达度可达98.2%98.2%。气体汽提：这是一种辅助的再生方法，通过往三甘醇装置注入气体汽提：这是一种辅助的再生方法，通过往三甘醇装置注入N N2 2、C

15、OCO2 2、闪闪蒸气等气体，降低水蒸汽气相分压，再生后三甘醇浓度可达蒸气等气体，降低水蒸汽气相分压，再生后三甘醇浓度可达99.995%99.995%，此，此工艺具有成本低，操作方便等优点。工艺具有成本低，操作方便等优点。共沸再生：这是一种辅助的方法，将共沸剂注入到三甘醇再生装置中，与共沸再生：这是一种辅助的方法，将共沸剂注入到三甘醇再生装置中，与水生成低沸点的共沸物，而挥发出装置，从而实现三甘醇再生的目的，水生成低沸点的共沸物，而挥发出装置，从而实现三甘醇再生的目的，再再生后三甘醇生后三甘醇浓度可达浓度可达99.99%99.99%。对共沸剂要求：不溶于水和三甘醇；与水形成低沸点共沸物，无毒，

16、蒸发对共沸剂要求：不溶于水和三甘醇；与水形成低沸点共沸物，无毒，蒸发损失小（异辛烷）等特点。损失小（异辛烷）等特点。三、三甘醇再生方式及流程三、三甘醇再生方式及流程三、三甘醇再生方式及流程三、三甘醇再生方式及流程 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水汽提气工艺流程示意图汽提气工艺流程示意图 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水解吸溶剂解吸溶剂(DRIZO)(DRIZO)工艺流程图工艺流程图 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水四、吸收塔设备及结构介绍四、吸收塔设备及结构介绍分类分类板式塔：塔内装有一定数量的塔盘，气体以鼓泡或喷射板式塔：塔内装有一定数量的塔盘，气体以鼓泡

17、或喷射的形式穿过塔盘上的液层使两相密切接触，进行传质。的形式穿过塔盘上的液层使两相密切接触，进行传质。填料塔：塔内装填一定层段数和一定高度的填料层，液填料塔：塔内装填一定层段数和一定高度的填料层，液体沿填料表面呈膜状向下流动，作为连续相的气体自下而体沿填料表面呈膜状向下流动，作为连续相的气体自下而上流动，与液体逆流传质。上流动，与液体逆流传质。CQUST天然气脱水吸收法脱水陶瓷散堆陶瓷散堆填料填料填料塔结构填料塔结构 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水拉西环拉西环三丫环三丫环阶梯环阶梯环鲍尔环鲍尔环各型陶瓷各型陶瓷填料结构填料结构异鞍环异鞍环 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法

18、脱水金属鲍尔环填料金属鲍尔环填料菊花短环填菊花短环填压延孔环压延孔环 金属填料结构金属填料结构 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水逐级接触式塔板逐级接触式塔板分类：分类：u泡罩塔板泡罩塔板u浮阀塔板浮阀塔板u筛孔塔板筛孔塔板 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水泡罩塔板的单个泡罩泡罩塔板的单个泡罩泡罩塔板结构泡罩塔板结构 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水泡罩结构泡罩结构泡罩工作原理泡罩工作原理 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水浮阀塔浮阀塔矩形浮阀矩形浮阀中心式浮阀塔盘中心式浮阀塔盘圆形浮阀圆形浮阀折流式折流式浮阀塔板浮阀塔板浮阀塔板浮阀塔板 CQUST

19、第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水塔径塔径mmmm塔板间距塔板间距,mmmm600-700600-700600-700600-700300300300300350350350350450450450450-800-1000800-1000800-1000800-1000-350350350350450450450450500500500500600600600600-1200-14001200-14001200-14001200-1400-350350350350450450450450500500500500600600600600800 800 800 800 1600-30001600-

20、30001600-30001600-3000-450 450 450 450 5005005005006006006006008008008008003200-42003200-42003200-42003200-4200-600600600600800800800800浮阀塔的塔板间距浮阀塔的塔板间距不推荐采用不推荐采用 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水折流式筛塔板结构折流式筛塔板结构液体入口液体入口气体入口气体入口气体出口气体出口液体出口液体出口降液管道降液管道堰板堰板 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水板式塔与填料塔的比较：板式塔与填料塔的比较：操作范围：板式塔操作

21、范围大于填料塔；操作范围：板式塔操作范围大于填料塔；清洗：板式塔较填料易于清洗；清洗：板式塔较填料易于清洗；设计：板式塔较填料塔易于设计；设计：板式塔较填料塔易于设计；造价：填料塔的造价低于板式塔；造价：填料塔的造价低于板式塔；填料塔可用于起泡物系；易腐蚀物系；热敏性物系填料塔可用于起泡物系；易腐蚀物系；热敏性物系压降：填料塔压降低于板式塔。压降：填料塔压降低于板式塔。CQUST天然气脱水吸收法脱水吸吸收收塔塔流流程程干气干气富液去重沸器贫液贫液天然气与贫液天然气与贫液热交换器热交换器贫液贫液天然气天然气来自入口洗涤器来自入口洗涤器的湿气的湿气捕雾器捕雾器 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸

22、收法脱水五、三甘醇法脱水工艺参数的选取五、三甘醇法脱水工艺参数的选取五、三甘醇法脱水工艺参数的选取五、三甘醇法脱水工艺参数的选取如入口温度高：如入口温度高：1.1.天然气含水量高；天然气含水量高；2.2.天然气的体积增加导致吸收塔塔径的增大；天然气的体积增加导致吸收塔塔径的增大；3.3.超过超过4848将导致三甘醇损失增大；将导致三甘醇损失增大；4.4.高于天然气水合物形成的温度；高于天然气水合物形成的温度；5.5.高于高于1010 （10 10 以下甘醇会变稠）；以下甘醇会变稠）；6.6.高于高于1515-21-21 （若低于此温度，醇会与液烃形成稳定的乳化液）。若低于此温度，醇会与液烃形成

23、稳定的乳化液）。n n 入口温度：入口温度：入口温度：入口温度：结论：入口气体温度在结论：入口气体温度在2738 之间。之间。CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水n n 塔内压力塔内压力塔内压力塔内压力1.1.含水量随压力的增加而减少。含水量随压力的增加而减少。2.2.气体流速随压力的增加而降低，可减小吸收塔塔径。气体流速随压力的增加而降低，可减小吸收塔塔径。3.3.壁厚随压力的增加而增大。壁厚随压力的增加而增大。结论：结论：压力选择为压力选择为3.453.458.27MPa8.27MPa。CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水n 吸收塔塔板数吸收塔塔板数吸收塔塔板数吸收塔塔板数

24、1.1.在甘醇循环率和贫甘醇浓度恒定的条件下，塔板数增加，在甘醇循环率和贫甘醇浓度恒定的条件下，塔板数增加，露点降增大。露点降增大。2.2.吸收相同水分，塔板数的增加，甘醇循环率可相应减少，吸收相同水分，塔板数的增加，甘醇循环率可相应减少，节约热能和电能。节约热能和电能。结论：结论：结论：结论：吸收塔塔板数吸收塔塔板数吸收塔塔板数吸收塔塔板数一般定为一般定为一般定为一般定为6 6 6 68 8 8 8块。块。块。块。CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水n贫甘醇温度贫甘醇温度贫甘醇温度贫甘醇温度1.1.较低的甘醇温度有利于吸收水分。较低的甘醇温度有利于吸收水分。2.2.甘醇温度过低可导致

25、烃类冷凝并使甘醇发泡。甘醇温度过低可导致烃类冷凝并使甘醇发泡。3.3.甘醇温度过高会导致甘醇损失。甘醇温度过高会导致甘醇损失。结论：甘醇温度较出口气体温度高结论：甘醇温度较出口气体温度高3 38 8。CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水n 甘醇浓度甘醇浓度浓度增加，气体露点降增加。浓度增加，气体露点降增加。增加贫甘醇浓度比增加循环率更有效。增加贫甘醇浓度比增加循环率更有效。n 甘醇循环率甘醇循环率在塔板数和贫甘醇浓度确定之后，气体露点降为甘醇循在塔板数和贫甘醇浓度确定之后，气体露点降为甘醇循环率的函数。环率的函数。结论：吸收结论：吸收1 1kgkg的水需的水需2525-60L-60L三

26、甘醇溶液三甘醇溶液。CQUST天然气脱水吸收法脱水 CQUST天然气脱水吸收法脱水 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水n 甘醇重沸器温度甘醇重沸器温度重沸器内温度越高，贫甘醇浓度越大。重沸器内温度越高，贫甘醇浓度越大。结论：结论：重沸器内重沸器内温度限制在温度限制在204204 ，可达到甘醇浓度可达到甘醇浓度98.7%98.7%。n 重沸器内压力重沸器内压力压力高于大气压时，明显降低贫甘醇的浓度及脱水效率。压力高于大气压时，明显降低贫甘醇的浓度及脱水效率。压力低于大气压，贫醇浓度增加；但一般不采用真空再生。压力低于大气压，贫醇浓度增加；但一般不采用真空再生。CQUST第三节第三节 吸

27、收法脱水吸收法脱水n 汽提塔温度汽提塔温度较高温度会增加甘醇的损失（一般选为较高温度会增加甘醇的损失（一般选为107.2107.2）。较低温度将导致过多的水冷凝，增加再沸器的热负较低温度将导致过多的水冷凝，增加再沸器的热负荷。荷。CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水三甘醇脱水装置操作温度推荐值三甘醇脱水装置操作温度推荐值设备或部位原料气进 吸收塔贫甘醇进 吸收塔富甘醇进 闪蒸罐富甘醇进 过滤器富甘醇进 精馏柱精馏柱顶 部重沸器贫甘醇进 泵温度2738高于气体82793（宜选65)3893（宜选65)93149（宜选149)99（有汽提气时为88)177204（宜选193)93（宜选82

28、)CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水 CQUST天然气脱水吸收法脱水气提气用量与再生甘醇浓度的关系气提气用量与再生甘醇浓度的关系甘醇脱水装置再生塔的工艺参数的确定甘醇脱水装置再生塔的工艺参数的确定 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水u 常压、无汽提气再生常压、无汽提气再生u 减压、无汽提气再生减压、无汽提气再生u 常压、有汽提气再生常压、有汽提气再生u 减压、有汽提气再生减压、有汽提气再生六、图解法确定再生塔的操作条件：六、图解法确定再生塔的操作条件：CQUST天然气脱水吸收法脱水 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水七、降低七、降低TEGTEG损失量的措施损失量的

29、措施vTEGTEG正常消耗量：正常消耗量：8 8-16kg/-16kg/百万方百万方v导致甘醇大量消耗的原因：导致甘醇大量消耗的原因：溶液污染引起发泡溶液污染引起发泡重沸器温度过高重沸器温度过高原料气与原料气与TEGTEG入塔温度过高入塔温度过高 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水降低降低TEGTEG损失量的措施损失量的措施v选择合理的操作参数（温度）选择合理的操作参数（温度）v改善分离效果（地层水、表面活性物质、重烃、岩屑、金改善分离效果（地层水、表面活性物质、重烃、岩屑、金属腐蚀产物引发发泡）属腐蚀产物引发发泡）v保持溶液清洁（过滤和减压蒸馏）保持溶液清洁（过滤和减压蒸馏）v安装

30、除沫网安装除沫网v加注消泡剂加注消泡剂 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水八、含硫天然气脱水八、含硫天然气脱水vH H2 2S S在溶液中的溶解在溶液中的溶解 (降低降低PHPH值值,导致导致TEGTEG变质变质)：以不含天然气或惰性气体进行汽提。以不含天然气或惰性气体进行汽提。v装置防腐：装置防腐：腐蚀严重的设备或部位采用防腐蚀材料。腐蚀严重的设备或部位采用防腐蚀材料。采用工艺性防腐措施：加强分离过滤、降低操作温度或流体流速等。采用工艺性防腐措施：加强分离过滤、降低操作温度或流体流速等。使用中性剂或缓蚀剂，保持使用中性剂或缓蚀剂，保持PHPH值值7.37.3-8.5-8.5。CQU

31、ST天然气脱水吸收法脱水H H2 2S S在在TEGTEG溶液溶液中的中的溶解溶解度度 CQUST第三节第三节 吸收法脱水吸收法脱水含硫天然气含硫天然气TEGTEG法脱水的原理流程法脱水的原理流程 CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水一、概述：适用于深度脱水且吸水容量有限。一、概述：适用于深度脱水且吸水容量有限。吸附过程：流体与多孔固体粒子相接触，流体中某吸附过程：流体与多孔固体粒子相接触，流体中某些组分的分子被固体内孔径表面吸着的过程。些组分的分子被固体内孔径表面吸着的过程。二、分类：二、分类：物理吸附：流体分子与固体粒子之间的吸附为分物理吸附：流体分子与固体粒子之间的吸附为分子间吸

32、引力，此过程为可逆过程。子间吸引力，此过程为可逆过程。化学吸附：流体分子与固体粒子之间的吸附为化化学吸附：流体分子与固体粒子之间的吸附为化学反应，此过程为不可逆过程。学反应，此过程为不可逆过程。CQUST三、三、吸吸附附过过程程分子筛吸附塔分子筛吸附塔瓷球瓷球第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水 CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水分子吸附分子吸附分子吸附分子吸附液液(气气)相主体相主体微孔道微孔道被吸附分子被吸附分子液膜液膜(气膜气膜)吸附剂吸附剂 CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水时间时间t te et tb b转效曲线转效曲线C CB BC CE EC CO O入口浓度入

33、口浓度吸吸收收塔塔入入口口浓浓度度饱和吸附段饱和吸附段吸附传质段吸附传质段末段吸附末段吸附h hs sh hz zh hb bh hc cB Bu uC CD D CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水转效曲线：流体通过某固定床吸附塔时可被吸转效曲线：流体通过某固定床吸附塔时可被吸附物质在流体中浓度随时间变化的曲线。附物质在流体中浓度随时间变化的曲线。转效点：当该物质的吸附传质段到达吸附床底转效点：当该物质的吸附传质段到达吸附床底部时，流出床层的气体中该组分的浓度迅速上部时，流出床层的气体中该组分的浓度迅速上升，这点称为该作用于此组分在此条件下的转升，这点称为该作用于此组分在此条件下的转

34、效点。效点。CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水饱和饱和H H2 2O OC C6+6+C C5 5C C4 4O O吸附床深饱和度吸附床深饱和度床层长度床层长度 CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水吸附剂湿容量：每吸附剂湿容量：每100100克吸附剂从气体中脱除的水克吸附剂从气体中脱除的水汽的克数。汽的克数。平衡湿容量：当吸附剂与一定量温度的气体达到平衡湿容量：当吸附剂与一定量温度的气体达到吸附平衡时，每吸附平衡时，每100100克吸附剂所吸附水气的克数。克吸附剂所吸附水气的克数。动态湿容量：吸附剂的吸附量随使用时间的增长动态湿容量：吸附剂的吸附量随使用时间的增长后的吸附水的

35、克数。后的吸附水的克数。CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水0 01 12 23 34 45 56 628使用时间，年使用时间，年0 04 48 812121616202024246 67 78 85 54 43 31 12 2有效湿容量公斤水有效湿容量公斤水100100公斤干燥剂公斤干燥剂 CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水四、工业吸附剂应有的性质四、工业吸附剂应有的性质有宏大的比表面积；有宏大的比表面积；有很强的选择性；有很强的选择性；传热速度快；传热速度快；能简便和经济地再生；能简便和经济地再生；较高的机械强度；较高的机械强度；无毒无害。无毒无害。CQUST第四节第四节

36、 吸附法脱水吸附法脱水五、常用的吸附剂五、常用的吸附剂1.硅胶硅胶主要成分：二氧化硅主要成分：二氧化硅优点：湿度较大时，湿溶量较高优点：湿度较大时，湿溶量较高缺点：不能与液态水接触缺点：不能与液态水接触 CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水2.分子筛：分子筛：由人工合成具有多种孔径的物质由人工合成具有多种孔径的物质优点：优点：具有很好的选择吸附性具有很好的选择吸附性具有高效吸附特性（深度及高温）具有高效吸附特性（深度及高温）不易被液态水所破坏不易被液态水所破坏缺点：价格较高缺点：价格较高 CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水分子筛在电子显微镜下的结构分子筛在电子显微镜下的结构

37、CQUST天然气脱水吸附法脱水0 020204040606080801001000 05 5101015152020252530303535404045吸附水，（干基）吸附水，（干基）活性铝土矿活性铝土矿(Florite,21(Florite,21o o2727o oC)C)活性氧化铝活性氧化铝 F-1(30F-1(30o oC)C)活性氧化铝活性氧化铝 H-151H-151硅胶硅胶(25(25o oC)C)相对湿度，相对湿度，分子筛分子筛.林德林德5A)5A)CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水0 0323323温度，温度，K K373373423423473473吸附量，吸附量，5

38、 510101515202025253013X分子筛分子筛5A分子筛分子筛硅胶硅胶硅胶硅胶活性氧化铝活性氧化铝 CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水六、吸附法脱水工艺流程六、吸附法脱水工艺流程吸附脱水：由上而下；接近转效点时进行再生。吸附脱水：由上而下；接近转效点时进行再生。再生：由下而上；有助于吸附塔底部的干燥；再生：由下而上；有助于吸附塔底部的干燥；有助于脱除吸附塔内进口端吸附的物质而不流过有助于脱除吸附塔内进口端吸附的物质而不流过整个床层。整个床层。CQUST吸附法脱水工艺流程吸附法脱水工艺流程第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水 CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水七、吸

39、附法脱水工艺参数七、吸附法脱水工艺参数1.1.吸附操作吸附操作操作温度：一般不大于操作温度：一般不大于3838 ，否则应采用分否则应采用分子筛。子筛。操作压力：影响不大，防止波动。操作压力：影响不大，防止波动。吸附剂寿命：一般为吸附剂寿命：一般为1 1-3-3年。年。2.2.再生操作再生操作操作周期：长周期（操作周期：长周期（2424小时）和短周期（小时）和短周期（8 8小小时）时）CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水再生过程温度变化曲线再生过程温度变化曲线0 01 12 23 34 45 56 67 78 80 0100100200200T TA AA AB BT T1 1T T2

40、2T TB BT T3 32 2T TC CT T4 4C CT TD DT T5 51 13 3温度温度C C周期的时间、小时周期的时间、小时D D周期开始周期开始周期结束周期结束 CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水八、吸附器再生过程八、吸附器再生过程1.1.阶段阶段A A吸附的烃类全部脱附。吸附的烃类全部脱附。热负荷为吸附剂、烃（升温为热负荷为吸附剂、烃（升温为TA-T1TA-T1）、）、水、壳水、壳体及其它内容物升温所需热量和烃类脱附吸收体及其它内容物升温所需热量和烃类脱附吸收的热量之和。的热量之和。CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水2.2.阶段阶段B B水在水在TB

41、TB脱附。脱附。热负荷为吸附剂、水（升温为热负荷为吸附剂、水（升温为TB-T2TB-T2）、）、壳体及其壳体及其它内容物升温和水在它内容物升温和水在TBTB脱附时所需的热量之和。脱附时所需的热量之和。3.3.阶段阶段C C重烃脱附。重烃脱附。热负荷为吸附剂、壳体及内容物升温所需的热量。热负荷为吸附剂、壳体及内容物升温所需的热量。CQUST第四节第四节 吸附法脱水吸附法脱水4.4.阶段阶段D D用原料气对吸附剂、壳体及其它内容物进行冷却。用原料气对吸附剂、壳体及其它内容物进行冷却。总能量平衡式总能量平衡式阶段阶段A A、B B、C C所得到的热量等于再生气放出的热量；所得到的热量等于再生气放出的

42、热量；阶段阶段A A、B B、C C、D D所用时间的总和应小于等于总周所用时间的总和应小于等于总周期。期。CQUST第五节第五节 膜法脱水膜法脱水一、原理一、原理:利用特殊设计和制备的高分子气体分离膜对天利用特殊设计和制备的高分子气体分离膜对天然气中酸性组份的优先选择渗透性，当天然气流经然气中酸性组份的优先选择渗透性，当天然气流经膜表面时，其酸性组分（如膜表面时，其酸性组分（如H H2 2O O、COCO2 2、H H2 2S S）优先透）优先透过分离膜而被脱除。过分离膜而被脱除。过滤脱水装置过滤脱水装置 CQUST第五节第五节 膜法脱水膜法脱水二、工艺流程二、工艺流程 CQUST第五节第五

43、节 膜法脱水膜法脱水CHCH4 492.1892.18C C2 2H H6 60.690.69C C3 3H H8 80.260.26C C4 4H H10100.070.07C C5 50.670.67COCO2 25.935.93N N2 20.110.11H H2 2S S0.040.04H H2 2O O饱和饱和原料天然气组成的体积分数，原料天然气组成的体积分数，三、生产实例三、生产实例天然气处理量：天然气处理量：1.21.2 10105 5 m m3 3/d/d压力：压力：4.64.65.0MPa5.0MPa温度：温度：6 63333组成：组成：CQUST第五节第五节 膜法脱水膜法脱

44、水气体处理量对膜法脱水的影响气体处理量对膜法脱水的影响10001000150015002000200025002500202040406060808010010012012096969797989899999595100100气体处理量对膜法脱水的影响气体处理量对膜法脱水的影响原料气量原料气量m m3 3.h.h-1-1产品中水的体积分数产品中水的体积分数1010-4-4甲烷回收率甲烷回收率%CQUST第五节第五节 膜法脱水膜法脱水渗透侧压力对膜法脱水的影响渗透侧压力对膜法脱水的影响 渗透侧压力对膜法脱水的影响渗透侧压力对膜法脱水的影响渗透侧压力渗透侧压力kPakPa2020404060608

45、080100100100100505015015090909292949496969898100100产品中水的体积分数产品中水的体积分数1010-4-4甲烷回收率甲烷回收率%CQUST 0 0200200400400600600800800100100200200300300400400500500600600700700水的体积分数水的体积分数1010-4-4运行时间运行时间h h天然气膜法脱水稳定性实验结果天然气膜法脱水稳定性实验结果原料气原料气产品产品天然气脱水膜法脱水 CQUST第五节第五节 膜法脱水膜法脱水物流物流温度温度压力压力/MPaMPa流量流量/m/m3.3.h h-1-1

46、组成的体积分数组成的体积分数H H2 2O OCHCH4 4COCO2 2C C2 2N N2 2C C3 3H H2 2S S原料气原料气4.634.63477647760.040.0491.4591.456.646.640.720.720.110.111.001.000.050.05产品气产品气4.634.63463346330.010.0192.3792.375.935.930.720.720.110.110.820.820.040.04渗透废气渗透废气0.1350.1351431430.930.9361.3361.3329.6129.610.780.780.090.097.007.00

47、0.270.27物料平衡数据物料平衡数据一组试验条件和物料平衡数据一组试验条件和物料平衡数据 CQUST习题1.1.在天然气甘醇脱水工艺中随着贫甘醇循环量的增加，天然气露点在天然气甘醇脱水工艺中随着贫甘醇循环量的增加，天然气露点就会随之明显下降。（就会随之明显下降。（）2.2.当多组分气体混合物通过吸附床层时，将会出现一个吸附传质段。当多组分气体混合物通过吸附床层时，将会出现一个吸附传质段。（）3.3.分子筛是一种人工合成的物质。（分子筛是一种人工合成的物质。（）4.4.对于腐蚀性物系，可采用耐腐的瓷质填料，因而宜选用填料塔。对于腐蚀性物系，可采用耐腐的瓷质填料，因而宜选用填料塔。（）5.5.

48、压力越大，温度越小，天然气的饱和含水量越大。（压力越大，温度越小，天然气的饱和含水量越大。（）6.6.使气流温度保持在天然气的水露点以上，可防止水合物形成。（使气流温度保持在天然气的水露点以上，可防止水合物形成。（）7.7.闪蒸分离的效果优于精馏分离的效果。闪蒸分离的效果优于精馏分离的效果。（）CQUST习题1.1.天然气脱水工艺中，三甘醇脱水装置的入口温度一般应在（天然气脱水工艺中，三甘醇脱水装置的入口温度一般应在（3 3）之间。之间。(1)10(1)1015.6 (2)15.615.6 (2)15.621.1 (3)26.621.1 (3)26.643.343.32.2.（3 3）方法可用

49、于天然气深度脱水。）方法可用于天然气深度脱水。(1)(1)压缩法压缩法 (2)(2)吸收法吸收法 (3)(3)吸附法吸附法3.3.不能表示天然气含水汽量的参数是不能表示天然气含水汽量的参数是 (4)(4)。(1)(1)绝对湿度绝对湿度 (2)(2)相对湿度相对湿度 (3)(3)水露点水露点 (4)(4)临界温度临界温度4.4.使气体流动温度保持在天然气的使气体流动温度保持在天然气的(1)(1)以上，可以防止水合物的生以上，可以防止水合物的生成。成。(1)(1)露点露点 (2)(2)临界温度临界温度 (3)(3)转化温度转化温度5.5.油水分离中使用最广泛的方法是：（油水分离中使用最广泛的方法是

50、：（1 1）（1 1）重力沉降重力沉降 （2 2）化学破乳）化学破乳 （3 3）电化学联合破乳脱水法）电化学联合破乳脱水法 CQUST习题6.6.加热沉降法分离油水法中有一点不是正确的说法加热沉降法分离油水法中有一点不是正确的说法(3)(3)(1)(1)降低原油粘度降低原油粘度 (2)(2)削弱油水界面的薄膜强度削弱油水界面的薄膜强度 (3)(3)降低油降低油水相对密度差水相对密度差7.7.以下哪一种方法不是形成原油乳化液的条件。以下哪一种方法不是形成原油乳化液的条件。(2)(2)(1)(1)存在油和水存在油和水 (2)(2)高于一定温度高于一定温度 (3)(3)有乳化剂有乳化剂 (4)(4)

51、剧烈的剧烈的搅拌搅拌8.8.在在DCDC电场中主要以（电场中主要以（1 1）为主。）为主。(1)(1)电泳聚结电泳聚结 (2)(2)偶极聚结偶极聚结 (3)(3)振荡聚结振荡聚结 9.9.在实际生产中，油气分离是（在实际生产中，油气分离是（3 3）(1)(1)一次分离一次分离 (2)(2)连续分离连续分离 (3)(3)多级分离多级分离10.10.负压稳定塔的塔板使用：（负压稳定塔的塔板使用：（3 3）(1)(1)浮阀浮阀 (2)(2)泡罩泡罩 (3)(3)筛孔筛孔11.11.负压闪蒸分离的好坏取决于负压闪蒸分离的好坏取决于 (3)(3)(1)(1)蒸发面积蒸发面积 (2)(2)闪蒸时间闪蒸时间 (3)(3)蒸发面积和闪蒸时间蒸发面积和闪蒸时间CQUST