第一篇天然气处理工艺
一、天然气基本概念
1．天然气的利用
天然气发电清洁民用燃料作为化工原料天然气用作发动机燃料
2．天然气的组成与分类
（1）天然气的组成
天然气是以甲烷为主的碳氢化合物的混合物，而且这些化合物大部分是烷烃，其组成如下
CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5+ N2 CO2 H20 H2S He Ar Xer
（2）天然气的分类
(1) 按天然气的来源可分为：
①气田气（气藏气；气层气）在地下储层中呈均一气相存在, 采出地面仍为气相的天然气。

从气田中开采出来的，主要成分是甲烷和乙烷。

②伴生气在地下储层中伴随原油共生，或呈溶解气形式溶解在原油中，或呈自由气形式在含油储层游离存在的天然气。

与油共生，甲烷含量一般为70～80％。

(2)按甲烷含量可分为：
①干气（贫气）一般甲烷含量在90％以上，轻烃含量少。

②湿气（富气）一般甲烷含量在90％以下，轻烃含量较高。

3．天然气加工的目的(4个）
（1）燃气管网供气：主要内容包括，①脱除天然气中的硫化氢和二氧化碳，解决空气污染和热值问题，②脱重烃和水，解决输入过程的重烃和水的冷凝问题。

（2）天然气液化：主要解决天然气的远距离输送问题, 特别是跨海运输问题。

由于液化（常压，-162℃）天然气的体积为其气体（20℃，101.325kp）体积的1／1625，故有利于输送和储存。

（3）供应石油化工原料：①提供较纯的原料甲烷作为制氢、生产尿素和甲醇的原料；②回收轻烃，作为裂解、脱氢、异构化、芳构化及氧化等生产化学品的原料。

（4）提供石油液化气和天然气凝析油:石油液化气为城市提供燃料，凝析油经物理加工生产系列溶剂油。

5．天然气加工过程
6．商品天然气的主要质量指标
（1）热值（发热量）表示天然气质量的重要指标之一。

是用户正确选用燃烧设备或燃具时所必须考虑的一项质量指标。

用H表示，单位为KJ/m3
（2）华白（Wobb)指数燃气互换性的—个判定指数。

只要两种燃气的华白指数相同，则两种燃气在同一燃具上具有互换性。

（3）烃露点在一定压力下天然气中烃类开始冷凝的温度。

为防止天然气在管输过程中有液烃析出，烃露点应低于当地环境最低温度。

（4）水露点（也称露点）在一定压力下，天然气中水开始冷凝的温度。

为防止天然气在管输或加工过程中有水析出，水露点应低于环境最低温度。

（5）硫含量单位体积天然气所含硫化物的量，常用硫化氢含量和总硫含量表示，单位，mg/m3。

天然气中除了含有硫化氢外，还含有二硫化碳（CS2）、羰基硫（COS）、硫醇（CH3SH、C2H5SH)、噻吩（C4H4S）、硫醚（CH3SCH3)等有机硫化物，但主要含有硫化氢，有机硫属于微量范围。

（6）二氧化碳含量天然气中二氧化碳的体积百分含量。

由于二氧化碳具有不可燃烧性和在水存在时具有腐蚀性，一些国家规定天然气中二氧化碳的含量步的高于2～3％。

质量指标
项目
ⅠⅡⅢⅣ高位热值 A 组>31.4(>7500 kcal/m3)
二、天然气脱水
（一）脱水的目的：指用吸收或吸附的方法脱除天然气中的水蒸汽，使其露点达到一定要求的过程。

开采出的天然气都含有饱和水蒸气。

水是天然气中有害无益的组分，因为：
（1）它减低天然气的热值和输气管道的输送能力。

（2）温度降低时，水会以液相析出而积液，还腐蚀设备。

（3）水在冰点时会结冰堵塞管道、阀门和设备。

所以，在外输前要将其水蒸气脱至露点或水含量符合管输要求，此外，为防止天然气在轻烃回收装置的低温系统形成水化物或冰堵，也应对其深度脱水。

通常用露点降表示天然气的脱水深度或效果。

（4）露点降脱水前原料气的露点与脱水后干气露点之差称之。

轻烃回收中要求气体含水量＜1PPM
（二）脱水方法：
溶剂吸收法、固体吸附法、低温分离法、膜分离技术。

1、低温分离法
（1）原理：利用焦耳---汤姆逊效应使高压天然气节流膨胀制冷获得降温，从而使气体中一部分水蒸气和烃类冷凝析出。

2、溶剂吸收法
（1）原理：是根据吸收原理，采用一种亲水液体与天然气充分逆流接触，从而脱除天然气中的水蒸气。

吸水后的吸收剂经加热处理将水蒸出，使溶剂得以再生，然后循环使用。

（2）.用甘醇做溶剂的天然气脱水方法
从甘醇的化学结构可看出，分子中有两个羟基，存在氢键，当天然气与甘醇充分接触时，甘醇靠氢键作用与天然气中的水汽分子结合成络和物，从而脱除天然气中的水分。

吸收水分的甘醇可通过加热蒸发其水分而再生。

3、固体吸收法
（1）原理：用多孔性的固体吸附剂处理气体混合物，使其中一种或多种组分吸附于固体表面上，其他的不吸附，从而达到分离操作。

（2）天然气工业常用的吸附剂
1）活性氧化铝主要成分：三氧化二铝（AI2O3）一般由氧化铝的水合物(以三水合物为主)加热，脱水和活化制得.
2）硅胶是二氧化硅水合物，对水吸附性很强，再生易180-200℃吸附容量：7—9kgH2O/100kg 吸附剂，也可吸附天然气中的凝析油。

3）分子筛具有均一微孔结构，能将不同大小的分子分离的一种高效、高选择性的固体吸附剂。

成分：SiO2 、Al2O3
4）分子筛干燥器结构
分子筛、瓷球（改善气流分布，防干燥剂移动、破碎）、支撑栅板（防瓷球随进入气流下沉）、
分子筛天然气吸附脱水工艺流程图（两塔）：
进 口 分 离 器 空冷器
分
水 器
过滤器
再生气
湿原料气
吸附器
水
再生
冷吹
再生气加热器
再生气 干气
关着的阀门 开着的阀门 压缩机
排污
再生气进出阀
支撑梁、挡板（使气流以径向、低速流向干燥剂）进料口、外壳、取样口等。

三、天然气脱硫
天然气中硫化物：硫化氢、硫醇、二硫化碳等
（一）天然气脱硫的主要方法
1、化学溶剂法：醇胺法、有机热钾碱法。

2、化学—物理溶剂法：砜胺法
3、物理溶剂法--------冷甲醇法：利用硫化氢、二氧化碳、甲烷等在溶剂中的溶解度的差异脱硫。

4、直接再生法：以含氧化剂的碱性液脱硫化氢并氧化为单质，氧化剂以空气再生。

如：蒽醌法
5、吸附法：分子筛、膜分离等。

四、轻烃回收
（一）轻烃回收---天然气凝液回收从天然气中回收乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、等烃类混合物的过程，称天然气凝液（NGL）回收，习惯上称轻烃回收。

（二）回收后的NGL分为几种产品乙烷、丙烷和丁烷（液化石油气）、C5＋（天然汽油、轻油）。

（三）目前主要采用油吸收法、吸附法、冷凝法（低温分离法）
（四）油吸收法基于天然气中各组分在吸收中的溶解度的差异而使轻、重组分得以分离的方法。

吸收油一般采用石脑油、煤油、柴油等。

氨吸收制冷
（二）吸附法
1、原理利用具有多孔结构的固体吸附剂对各种烃类的吸附当量不同，从而使天然气中一些组分得以分离的方法。

（三）冷凝分离法-----低温分离法
1．原理利用原料气中各烃类组分的冷凝温度不同，通过将原料气冷至一定温度，从而将沸点
较高的烃类冷凝分离并经凝液精馏分离成合格产品的方法。

2. 冷剂致冷原理是利用某些物质（致冷工质）在相变（如：融化、汽化、升华）时的吸热效应产生冷量。

主要是氨吸收制冷。

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3．分类
浅冷分离：致冷温度－20-----－25℃，回收丙烷为目的
中深冷分离：致冷温度－25-----－90 ℃，有时也归深冷
深冷分离：致冷温度－90-----－100 ℃，回收乙烷为目的
4。

致冷方法：
按提供冷量的系统不同分：
冷剂致冷法：氨吸收制冷、氨压缩制冷、丙烷制冷。

直接膨胀致冷法：膨胀机制冷、节流阀。

联合膨胀致冷法：氨—膨胀机、丙烷—膨胀机制冷。

五、氢烃工艺流程
（一）天然气凝液回收流程
（二）天然气脱硫流程
（三）天然气脱水流程
液
采油站（井）来进站高压气分离
273装置325装置一级低压分离
气。