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二、硅胶和硅石球 1. 硅胶 硅胶是一种晶粒状无定形氧化硅，分子式为SiO2·nH2O。采用硅胶 脱水一般可使天然气露点达-60℃。用于天然气脱水的硅胶很容易再生， 再生温度较分子筛低。当硅胶吸附天然气中水份时，其量可达自身质量 的50％。但吸水时放出大量的吸附热，很易破裂产生粉尘，增加压降， 降低有效湿容量。 2. 硅石球 硅石球，例如美孚公司的吸附球(Sorbead)，有R型和H型两种，由 97％的SiO2和3％的Al2O3组成。它的吸附容量与硅胶基本相同，但因其 堆积密度略大，因而单位体积的处理能力也相应大一些。
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第一节 天然气脱水常用吸附剂
• 天然气脱水过程对吸附剂的要求 • 活性铝土和氧化铝吸附剂 • 硅胶和硅石球吸附剂 • 分子筛吸附剂 • 复合固体吸附剂
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天然气脱水过程要求吸附剂应具有以下特性的 ①必须是多孔性的、具有较大吸附比表面积的物质。用于天然气脱水 的吸附剂比表面积—般都在500—800m2／g，比表面积越大，其吸附容量 (或湿容量)越大。 ②对流体中的不同组分具有选择性吸附作用，亦即对要脱除的组分具 有较高的吸附容里。 ③具有较高的吸附传质速度，在瞬间即可达到相间平衡。 ④能简便而经济地再生，且在使用过程中能保持较高的吸附容量，使 用寿命长。
3A分子筛（平均孔径3Å， 1 Å ＝10-10m) 只允许H2O（2.7 Å ～3.1 Å ）、CH4直径小于3 Å的分子进入孔道。（不吸附乙烷）
4A分子筛：只允许H2O、CH4、C2H6、CO2、H2S 等直径小于4 Å的分 子进入孔道吸附（不吸附丙烷）。若希望同时吸附CO2和H2S，则不应选 择3A而应选择4A分子筛。
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三、分子筛 1. 分子筛吸附剂的化学组成 目前常用的分子筛系人工合成沸石，是一种硅铝酸盐晶体，由SiO4和 AlO4四面体组成。在分子筛晶体中存在着金属阳离子，以平衡AlO4四面 体中多余的负电荷。分子筛化学结构式如下：
M 2/nA2O l3XS 2Y iO 2 H O
其中，M－金属离子，可以是K＋、Na＋、Ca＋等 n－离子的价数； X－称为硅铝比
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2. 吸附平衡 吸附作用：由于吸附剂固体表面力的作用而产生的。 脱附作用：由于吸附质分子在吸附剂表面上的热运动而形成的。 当吸附速率＝脱附速率时，即达到了吸附平衡。 当吸附剂用于天然气脱水时，吸附剂吸附水的量又称为吸附剂湿容量。 固体吸附剂的吸附容量(或湿容量)与被吸附气体的特性和分压、固体吸 附剂的持性、吸附剂的比表面积和孔隙率以及吸附温度等有关。吸附质与吸 附剂表面之间的吸引力主要决定于气体和固体表面的特性，故吸附容量可因 吸附质一吸附剂体系不同而有很大差别。
5A分子筛：允许各中直链烷烃进入孔道。常用于正、异构烷烃分离， 用于天然气脱水则选择性差（失去了筛选作用，只靠极性差别吸附）不 作为干燥吸附剂用。
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（2）具有很高的吸附性能：在很低的水蒸汽分压下仍有较大的吸附容 量，可使干燥后气体中水的含量达到1ppm以下,相当于气体露点为-101℃。
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2. 分子筛的结构特点： 具有许多排列整齐，大小均一的孔道。孔道之间通过孔口相互联结， 孔口大小与分子大小相近。 分子筛的类型 硅铝比(X)不同,分子筛类型不同,分为 A、X、Y型分子筛； 金属离子不同，分子筛孔口直径不同，同类分子筛又有不同的牌号； 例如：3A，4A，5A型分子筛等。对不同类型分子筛可总结为：
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3. 不同类型分子筛
分子筛类型 A
X
Y
硅铝比（X） 2
2.5
5
对于A型分子筛，则有：
分子筛名称 3A
金属离子
K＋
4A Na＋
5A Ca＋＋
分子筛的两种效应：
①筛分效应：有效直径小于孔口的分子才可进入孔道被吸附。
②吸附效应：进入孔道的分子照极性强弱去吸附。
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4. 分子筛用作干燥剂时的特点 （1）具有很好用吸附剂 • 固体吸附剂脱水工艺及设备 • 固定床吸附过程特性及计算 • 吸附法在酸性天然气脱水中的应用
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概述
吸附分离是利用气体或液体中各组份在吸附剂表面吸附能力的差别 而使其分离的方法。
1. 吸附过程分类 按流体分子与吸附剂表面分子作用力不同可分为二类： ①物理吸附（ 范德华力） 特点：放热小（冷凝热＋润湿热），有可逆性，增加压力或降低温 度有利于吸附；降低压力，提高温度有利于脱附。吸附剂可循环使用。 ②化学吸附（剩余力场，剩余价力） 特点：吸附热大，接近于化学反应热。被吸附分子至少会发生变形， 可逆性小，这种过程很少用于混合物的分离。
（3）湿容量随温度的变化很小：分子筛经反复再生后，其湿容量可以 基本保持不变。而硅胶和氧化铝的湿容量在23→59℃时，则下降约50％， 多次再生后，可下降2／3。
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一、活性铝土和活性氧化铝 1. 活性铝土（铝矾土） 活性铝土是由含铁低的天然铝土(主要成分是Al2O3)经过加热活化而 成。它的优点是成本低，有液态水存在时不会破碎，能提供一定的露点 降。缺点是吸附容量小。 2. 活性氧化铝 它是人工合成，含有部分水合的、多孔和无定形的氧化铝。其比表 面积可达250m2/g以上。近年来问世的高效活性氧化铝能使的气体水露点 可低达-100℃。但其再生时耗热量较硅胶高，能吸附重烃且不易脱除。 此外，氧化铝呈碱性、可与无机酸发生化学反应，故不宜处理酸性天然 气。 活性氧化铝的湿容量很大，常用于水含量大的气体脱水。
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⑤工业用的吸附剂通常是颗粒状的。为了适应工业应用的要求，吸 附剂颗粒在大小、几何形状等方面应具有一定的特性。例如，颗粒大小 适度而且均匀，同时具有很高的机械强度以防止破碎和产生粉尘(粉化)等。
⑥具有较大的堆积密度。 ⑦有良好的化学稳定性、热稳定性以及价格使宜、原料充足等。 目前，在天然气脱水中主要使用的吸附剂有活性铝土和活性氧化铝、 硅胶及分子筛三大类。通常，应根据工艺要求进行经济比较后，选择合适 的吸附剂。