1.3.3 天然气及其净化分离(课件）-《化学工艺》同步教学（化学工业出版社）

第三节 石油化工 1.3.1 石油化工简介 1.3.2 石油及其加工炼制 1.3.3 天然气及其净化分离 1.3.3 天然气及其净化分离 一、天然气资源 何为天然气？ 天然气是埋藏在地下，自然喷出或人工开采出来的可燃性气体的总称。 天然气的主要成分是甲烷，有的还含有乙烷、丙烷等轻质饱和烃以及少量CO2、N2、H2S等非烃成分。 天然气按其组成可分为两类： 干气：甲烷含量在90％以上，常温下加压不能使之液化 湿气：除含有甲烷外尚含有相当数量的乙烷、丙烷、丁 烷及C4以上的烃类，乙烷以上的烃在常温下加压可以使之液化 一、天然气资源 天然气按矿藏类型可分为三种： 气井气 指由气井（开采时只出气不出油）开采出来的气体，属于干性天然气。 油田伴生气 与石油伴生的天然气，包括井蒸汽和溶解气两种。井蒸汽不溶于石油，为保持井压，不随便采出；溶解气是在开采石油时释放出来的气体，属于湿性天然气。 凝析井气 甲烷、乙烷等烃类混合物在1500米以下的地下是以气相存在的，井下压力一般很高，开采后经节流降压后会发生“逆反冷凝”，凝析出的液体烃被称为气田凝析油，此时开采出来的气体称为凝析井气。 世界上蕴藏的天然气资源中，常规资源总量为327.4万亿M3，非常规资源总量为849万亿M3。全球天然气资源集中于中东、欧洲和前苏联,，占全球储量约75.8%。我国天然气资源较贫乏，可采储量仅占全球约2%。主要集中在内蒙古。 一、天然气资源 常规天然气 煤层气俗称瓦斯气是赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。 我国是继俄罗斯、加拿大之后的第三大煤层气储量国。 非常规天然气——煤层气、天然气水合物、页岩气 非常规天然气——煤层气、天然气水合物、页岩气 一、天然气资源 天然气水合物又称固体瓦斯、气冰、可燃冰。它是一定条件（较低的温度、较高的压力、气体饱和度、水的盐度、pH值等）下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物。 全球天然气水合物的储量是现有常规天然气、石油储量的两倍。 二、天然气的净化 天然气中的主要杂质： 水 在一定温度和压力下可与烃类形成水合物堵塞管道 当温度降低时，冻结的冷凝水也会阻塞管道 二氧化碳 在有水存在时会腐蚀管道 含量过高会降低天然气的热值 硫化物 对输送管道有腐蚀作用，且会造成污染 1.3.3 天然气及其净化分离 二、天然气的净化 1、脱除酸性气体的方法 含有的硫化氢、二氧化碳和有机硫化合物统称为酸性气体 化学吸收法 以碱或醇胺类水溶液吸收天然气中的酸性气体 溶剂对重烃溶解量很小，吸收后富液再生所得再生气不含烃类，可直接送到制硫磺装置 物理吸收法 气体组份在吸收剂中只发生单纯的物理溶解过程 吸收剂有聚乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、甲醇及环丁砜 溶剂吸收能力强，适宜于处理酸气分压高的原料气，但不宜用于重烃含量高的原料气，净化度比不上化学吸收法 脱除方法的选择要考虑：操作压力、酸性气含量、净化要求、对硫磺回收的要求 物理－化学吸收法 工业上应用最广泛的物理—化学吸收法是砜胺法 此法所采用的物理溶剂为环丁砜，而化学溶剂则是一乙醇胺、二异丙醇胺或甲基二乙醇胺MDEA等 固体吸附法、转化法 直接氧化法 二、天然气的净化 2、脱水的方法 甘醇吸收脱水法 是气田上应用最早而且最广泛的天然气脱水方法 吸收剂有二甘醇、三甘醇（应用最多）和四甘醇 吸附脱水法 适宜处理初始含水量不大，又需深度脱水的天然气 常用吸附剂有铝胶、硅胶、分子筛 节流自制冷脱水法 将天然气减压节流，使其中的水分因降温冷凝而脱除 适用于气源压力较高，与输送管道压差较大的情况 是最经济的脱水方法 1.3.3 天然气及其净化分离 三、天然气的分离 湿性天然气中除了甲烷外，还含有乙烷、丙烷等轻烃，是裂解制乙烯、丙烯等的良好原料。 天然气分离的常用方法有： 吸附法 油吸收法：分为常温吸收法和低温吸收法 冷凝分离法：分为浅冷分离法和深冷分离法 分离方法的选择取决于： 天然气的组成、压力、所需回收的组分、所要求收率和其他技术经济因素。 一看组成就要知道用何方法 三、天然气的分离 吸附分离法 是利用固体吸附剂对各种烃类吸附容量的不同而使天然气中各组分得以分离的方法。 使用最广泛的吸附剂是活性炭 吸附装置一般采用三台吸附器交替操作 一台进行吸附操作 一台进行脱附操作 第三台进行冷却 为何要冷却？ 多用于气量较小及含液烃量较小的天然气的分离 三、天然气的分离 油吸收分离法 是根据天然气各组分在吸收油中溶解度的不同而使不同烃类得以分离的方法