天然气的预处理
天然气预处理工艺教学
目录
CONTENTS
• 天然气预处理工艺简介 • 天然气预处理工艺流程 • 天然气预处理工艺设备 • 天然气预处理工艺操作与管理 • 天然气预处理工艺的未来发展
01 天然气预处理工艺简介
CHAPTER
天然气预处理的定义
• 天然气预处理：在天然气输送和使用之前，对天 然气进行净化和提纯的过程，以满足管道输送和 用户需求。
天然气的脱烃
总结词
降低天然气中烃类的含量，以满足特定加工要求。
详细描述
通过吸附、冷凝或压缩等方法，将天然气中的轻烃和重烃类物质如甲烷、乙烷 等去除，以适应下游化工产品的生产需求。
天然气的脱氮
总结词
降低天然气中氮气的含量，提高天然气的热值和经济价值。
详细描述
利用化学或物理方法，如选择性吸附、深冷分离等，将天然 气中的氮气去除，以提高天然气的热值和纯度，满足用户需 求。
冷箱的种类也有多种，根据结构可分为立式和卧式冷箱，根据操作方 式可分为压缩制冷和液氮制冷等。
压缩机组
压缩机组通常由多级离心式压缩机组成，通过 叶轮的高速旋转产生离心力将气体压缩。
压缩机组也有多种类型，根据用途可分为离心式压缩 机、往复式压缩机等。
压缩机组是天然气预处理工艺中的核心设备之 一，用于提供足够的压力能以克服管道阻力和 工艺流程中的阻力损失。
05 天然气预处理工艺的未来发展
CHAPTER
新技术的研发与应用
膜分离技术
利用特殊膜材料，实现天 然气中不同组分的选择性 分离，提高处理效率和产 品纯度。
吸附分离技术
利用吸附剂的吸附性能， 对天然气中的杂质进行吸 附和脱附，实现高效净化。
冷凝分离技术
通过降低温度，使天然气 中的水蒸气和轻质烃类物 质冷凝下来，实现分离。
天然气预处理
2 天然气预处理技术
2.1预处理 原理
天然气从地下开采出来后一般都 含有固体杂质（岩屑、金属腐蚀 产物）、液体杂质（水、凝析油） 和气体杂质（硫化氢、有机硫、 二氧化碳、水汽），因开采工艺 的需要可能还会混进发泡剂、防 冻剂等化学药剂 天然气预处理主要指的是：杂质的 过滤和与液相的分离
2 天然气预处理技术
重力沉降法 天然气
离心分离法
预处理常用
分离方法 碰撞分离法 过滤分离法
2 天然气预处理技术
天然气预处理常用分离方法
1 重力沉降法原理
原理：靠油气比重的不同实现分离，重力分离 只能除去直径大于100微米的液滴。 如分离直径40～50微米的液滴则需十分庞大的 设备，现实不大可能。
2 天然气预处理技术 天然气预处理常用分离方法
当管道、设备必须在低于水合物形成温 度以下操作时，则应考虑加入化学剂的 方法。
2 天然气预处理技术
1
热两种方法。 如果节流前后压降不变，提高节流前天然气的温度也等于提高了节
பைடு நூலகம்
加热法
加热法主要是指提高节流前天然气温度，包括蒸气加热和水套炉加
流后天然气的温度，可以有效预防节流后水合物的生成。
气体水合物的临界温度表
2 天然气预处理技术
从井口采出的或从矿场分离器分出的天 然气一般都含水。 含水的天然气当其温度降低至某一值后， 就会形成固体水合物，堵塞管道与设备。
2.2水合物 防治
防止固体水合物形成的方法有三种： 加热法、注剂法和脱水法。
天然气脱水是防止水合物形成的最好的 方法，但需建脱水装置，在气体处理规 模较大且过程温度较低时才比较经济；
性质 分子式 沸点（0.1MPa下），℃ 密度（20℃），g/cm3 甲醇 CH3OH 64.7 0.7915 乙二醇 C2H6O2 197.3 1.1088 二甘醇 C4H10O3 245.0 1.1184 三甘醇 C6H14O4 287.4 1.1254
天然气净化处理工艺流程
天然气净化处理工艺流程一、概述天然气是一种清洁能源，但其中含有的杂质会对环境和设备造成损害，因此需要进行净化处理。
天然气净化处理工艺流程包括预处理、脱水、除硫、除碳等步骤。
本文将详细介绍天然气净化处理的工艺流程。
二、预处理1. 去除颗粒物首先，需要去除天然气中的颗粒物，防止颗粒物对设备造成损坏。
通常采用过滤器进行过滤。
2. 去除液态水天然气中含有大量的液态水，需要通过脱水工艺去除。
常见的脱水方法包括冷却凝结法和吸附剂法。
三、脱水1. 冷却凝结法冷却凝结法是将天然气冷却至露点以下温度，使其中的水分凝结成液态，再通过分离器将其分离出来。
该方法简单易行，但对设备要求较高。
2. 吸附剂法吸附剂法是利用吸附剂吸附天然气中的水分，在一定条件下再进行蒸发，将水分去除。
该方法具有处理能力强、效果好的优点。
四、除硫1. 生物法生物法是利用生物菌群对天然气中的硫化氢进行降解，将其转化为硫酸盐，再通过沉淀或过滤等方式将其去除。
该方法具有无污染、无二次污染等优点。
2. 化学法化学法是利用化学反应将天然气中的硫化氢转化为易于分离的物质，再通过吸附剂等方式将其去除。
该方法具有处理效果好、处理速度快等优点。
五、除碳1. 吸附剂法吸附剂法是利用吸附剂吸附天然气中的碳酸气，在一定条件下再进行蒸发，将碳酸气去除。
该方法具有处理能力强、效果好的优点。
2. 膜分离法膜分离法是利用特殊材料制成的膜对天然气中的碳酸气进行分离，将其从天然气中去除。
该方法具有操作简单、处理速度快等优点。
六、总结天然气净化处理工艺流程包括预处理、脱水、除硫、除碳等步骤。
不同的处理方法具有各自的优点和适用范围，根据实际情况选择合适的处理方法可以达到最佳的处理效果。
天然气预处理具体流程
天然气预处理具体流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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1. 除水。
使用吸附剂（如分子筛、活性炭）或膜分离技术去除天然气中的水蒸气，防止下游设备结冰或腐蚀。
第二章--天然气预处理.
液化天然气技术
8
2、吸收脱水
吸收脱水是用吸湿性液体（或活性固体）吸收的方法脱
易达到吸附平衡等特点。物理吸附和化学吸附是很难截然
分开的，在适当的条件下，两者可以同时发生。
液化天然气技术
21
•（1）吸附法脱水的优缺点
与液体吸收脱水的方法比较，吸附脱水能够提供非常低
的露点，可使水的体积分数降至 1×10-6m3/m3以下；吸附
法对气温、流速、压力等变化不敏感；相比之下没有腐蚀、 形成泡沫等问题；适合于对于少量气体的深度脱水过程。 它的主要缺陷是基本建设投资大；一般情况下压力降较 高；吸附剂易于中毒或碎裂；再生时需要的热量较多。
14
三甘醇脱水由于露点降大和运行可靠，在各种甘醇类化
合物中其经济效果最好，因而国外广为采用。
我国主要使用二甘醇或三甘醇，在三甘醇脱水吸收剂和 固体脱水吸附剂两者脱水都能满足露点降的要求时，采用 三甘醇脱水经济效益更好。
液化天然气技术
15
（4）甘醇法脱水工艺流程
液化天然气技术
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流程中各设备的作用是：
• 雾沫分离器 分离干气携带的ＴＥＧ • 吸 收 塔 是气流传质的场所，使气相中的水分转入ＴＥ Ｇ中； • 泵 输送设备； • 贫液冷却器 冷却贫甘醇以达到需要的温度； • 闪 蒸 器 使富液闪蒸除去进入富液中的轻组分，减少再 生塔的再生负荷； • 贫／富液热交换器 使贫液温度下降，富液温度升高，充 分利用热能；
天然气预处理系统
天然气预处理系统
天然气预处理主要包括天然气脱碳、天然气脱水以及相应的辅助系统。
1．天然气脱碳工艺：将单乙醇胺（MEA）作溶剂，配置浓度为12%（Wt）的脱碳溶液，脱除原料气中的二氧化碳、硫化氢等酸性气体。
指标CO
含量小于50ppm。
2
2．天然气脱水工艺：两个干燥吸附器进行周期性切换操作将原料气中的水含量脱除至0.5ppm以下。
第三节脱硫
酸性气体不但对人体有害，对设备管道有腐蚀作用，而且因其沸点较高，在降温过程中易呈固体析出，必须脱除。
国际管道需满足OCT51.40-93标准的要求，应达到的硫化氢（H
S）指标为：
2
≤7mg/m3
第四节脱水、脱碳
若天然气中含有水分则在液化装置中，水在低于零度时将以冰或霜的形式冻结在换热器的表面和节流阀的工作部分；
二氧化碳在-78.5℃时形成干冰，它不仅可能导致管线阻塞，也可以造成喷嘴和分离设备的堵塞。
第五节天然气液化
去除水和二氧化碳等酸性气体以后，天然气进入工艺冷区（冷箱），冷箱由几个安装在一个柱形壳体内的缠绕式热交换器和容器组成。
天然气首先在E-301（原料气冷却器）中预冷却，并在V-301（原料气HHC分离器）除去可能存在的重烃组份；（原料气仅仅接近液化条件）；然后依次进入E-302（原料气液化器）冷凝和E-303（原料气深冷器）深冷到零下154摄氏度。
深冷温度是由用作燃气透平运行所需的燃料气的储罐返回气量来控制的。
冷剂由氮、甲烷、乙烯、丙烷和戊烷组成，冷量是通过封闭的混合制冷循环提供的。
天然气的预处理(过滤与脱水)
不脱除 杂质
因此需要对天然气进行预处理
诚信 责任 创新 发展
天然气预处理技术
诚信
责任
创新
发展
2 天然气预处理技术
固态杂质：泥沙、岩石颗 粒和硫化亚铁等 液体杂质：液态水、凝析 油和重烃等
2.1预处理 过滤原理
天然气预处理过滤主要指的是：杂 质的过滤和与液相的分离
诚信
责任
创新
发展
2 天然气预处理技术
离心分离法 天然气
预处理常用
分离方法 过滤分离法
诚信
责任
创新
发展
2 天然气预处理技术
天然气预处理常用分离方法
1
离心分离法原理
原理：当流体改变流向时，密度大的液滴具有较
大的惯性，就会与器壁相撞，使液滴从气体中分 离出来。 它主要用于分离大量液体和大直径液滴，宜用于 固体微粒大于50μm的气固分离。
诚信
责任
创新
发展
2 天然气预处理技术
从分离器分出的天然气一般都含水(蒸汽)。 含水的天然气当其温度降低至某一值后， 就会形成固体水合物，堵塞管道与设备。
2.2水合物 防治
防止固体水合物形成的方法有两种： 加热法和脱水法。
天然气脱水是防止水合物形成的最好的 方法，但需建脱水装置（一般情况下， 压降1MPa，温降2~3℃ ），在气体处 理规模较大且过程温度较低时才比较经 济。
/ / 14000 / 115000 / 50000 /
2 2 2 2 6 2 2 2
250000 5500
12500 45000
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诚信 责任
/
3 新乡分输清管站 4 5 修武分输站 博爱分输站 孟州分输站 洛阳末站 吉利支15000
天然气的预处理(过滤与脱水)
过滤器堵塞
定期检查和更换滤芯，保持过 滤器通畅。
脱水过度
控制脱水剂的用量和反应温度 ，避免过度脱水导致干涩气体
。
脱硫剂失效
定期检测脱硫剂的活性，及时 更换失效的脱硫剂。
压缩机的磨损
定期检查压缩机的工作状态， 及时维修或更换磨损部件。
预处理的效果评估
气体纯度
通过检测气体中的杂质含量，评估过滤效果 。
有害气体含量
通过色谱分析或化学分析，评估脱硫效果。
含水量
通过露点分析或湿度传感器，评估脱水效果 。
压力稳定性
通过压力传感器或流量计，评估压缩机的性 能。
06
CATALOGUE
天然气的预处理发展趋势与展望
新技术发展
膜分离技术
利用特殊膜材料进行过滤与脱水，具有高效、低能耗、环保等优点 。
吸附法
利用吸附剂吸附气体中的水分，实现天然气的脱水，具有较高的脱 水效果。
01
根据天然气的品质和处理要求选 择合适的预处理技术。
02
对于杂质较多的天然气，过滤是 必要的预处理步骤。
对于需要长距离输送或对气体品 质要求较高的场合，脱水处理尤 为关键。
03
对于特定杂质，如酸性气体或重 烃组分，可能需要采用特殊的预 处理技术或组合工艺进行处理。
04
05
CATALOGUE
天然气的预处理实践
脱水原理主要是利用吸附剂或化学反应等方法，将天然气中的水分转化为水蒸气 ，然后将其从天然气中分离出来。
脱水方法
01 02
吸附法
利用吸附剂的吸附作用将天然气中的水分吸附在吸附剂表面，然后通过 加热或降低压力的方法将吸附的水分脱附出来。常用的吸附剂有分子筛 、活性氧化铝、硅胶等。
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1 概
过滤和 深度干 燥目的
述
脱除天然气中携带的固体物质 （泥沙、岩屑、腐蚀物以及酸 化残留物）、液体杂质（游离 水或地层水，凝析油） 脱出天然气中的水蒸气等组分
不脱除 杂质
会增加输气阻力,使管线输送能力下降； 水分会腐蚀管线和设备； 天然气的固态杂质在高速流动时会冲蚀 管壁； 使天然气流量测量不准；影响商品天然 气质量； 阻塞下游用户的燃气设备； 对后续处理系统的安全平稳运行构成威 胁。
诚信
责任
创新
发展
4 深度干燥
1 天然气水合物
从分离器分出的天然气一般都含水(蒸汽) 。 含水的天然气当其温度降低至某一值（水 露点）后，就会形成固体水合物，堵塞管 道与设备。
防治 水合物
防止固体水合物形成的方法：脱水干燥法 天然气脱水是防止水合物形成的最好的 方法，但需建脱水装置（一般情况下， 压降1.0MPa，温降2~3℃ ），在气体 处理规模较大且过程温度较低时才比较 经济。
诚信
责任
创新
发展
3 过滤分离
3 过滤分离器结构示意图（2）
诚信
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创新
发展
3 过滤分离
3 过滤分离器结构示意图（3）
玻璃纤维滤芯如图所示：
诚信
责任
创新
发展
3 过滤分离
4
分输站配置和负荷
过滤分离器
序号
1
单
位 台数(运行+备用) 单台最大处理量(Nm3/h)
安阳首站
鹤壁分输站 新乡分输清管站 修武分输站 博爱分输站 孟州分输站
诚信
责任
创新
发展
4 深度干燥
1 天然气水合物
天然气水合物形成的条件：
气体处于水汽的过饱和状态或有液态水存在； 有足够高的压力和足够低的温度； 在上述条件下，气体压力波动或流向突变产生 搅动或有晶体（固体腐蚀物、水垢等）存在就 促进产生水合物。
临界形成温度是水合物可能存在的最高温度。 高于临界温度，不管压力多大，也不会形成水合物。
在我公司实际使用中， 分输站的旋风分离器和过滤分离器已脱 去大部分饱和水，再通过加气母站脱水 装置分子筛床层深度脱除残余的微量水 分，以获得很低的露点，防止形成水合 物。
主要影响因素：
天然气中水蒸气的含量 管道压力温度
天然气露点在最大输送压力下，低
于管线周围介质最低温度5-15℃，
以保证管线不产生凝析水。
诚信
责任
创新
发展
4 深度干燥
2 天然气水露点的含义
处于露点状态时，天然气内水蒸气开始凝析结露、出现微量液态水，
温度继续降低后将形成水化物阻塞管道、阀门、仪表等。 在某一压力下，气体露点越低，气体水含量越少。 气体的实际温度高于露点温度，气体处于未饱和状态，无液态水析出； 低于露点，气体过饱和，有液态水析出。
诚信
责任
创新
发展
2 旋风分离
2 离心分离法
原理：当流体改变流向时，密度大的液滴具有较
大的惯性，就会与器壁相撞，使液滴从气体中分
离出来。 它主要用于分离大量液体和大直径液滴，宜用于 固体微粒大于50μm的气固分离。
（净化大于1-3微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘等杂物）
诚信
责任
创新
发展
2 旋风分离
3 旋风分离设备及工作原理
2
2 3 2 6 2
250000
5500
12500/45000
2
3 4
45000
25000/70000/115000
5
6 7 8
47000
洛阳末站
吉利支线末站
2
2
50000
38000
诚信 责任 创新 发展
深度干燥
诚信
责任
创新
发展
4 深度干燥
1 天然气水合物
又称气体水合物，是天然气与水分子在高压 （＞10MPa）和低温（0-10℃）条件下合成的 一种固体结晶物质。 其中80%-90%的成分为甲烷，故天然气水合物 又被称为甲烷水合物。
使固体物质恢复吸附能力。
诚信 责任 创新 发展
4 深度干燥
4 天然气脱水装置
吸 附 剂
天然气脱水装置示意图
（一塔吸附一塔再生）
干燥塔的内部结构
诚信 责任 创新 发展
4 深度干燥
4 天然气脱水装置
吸附剂床层内的吸附过程
诚信 责任 创新 发展
4 深度干燥
5
物理性质 表面积（m2/g）
分子筛
分子筛 4A~5A 700~900 0.27 4.2 硅胶 R型 活性氧化铝 F-1型
分离下来的凝析油、游离水和固体杂质排放至污水池（罐）。
诚信 责任 创新 发展
旋风分离
诚信
责任
创新
发展
2 旋风分离
1 什么叫“离心力”？
是一种惯性力。 当物体在做非直线运动时(非牛顿环境，例如:圆周运动或转弯运动)，因物 体一定有本身的质量存在，质量造成的惯性会强迫物体继续朝着运动轨迹的 切线方向(原来那一瞬间前进的直线方向)前进，而非顺着接下来转弯过去的 方向走。 若这个在做非直线运动的物体(例如:车)上有乘客的话，乘客由于同样随着 车子做转弯运动，会受到车子向乘客提供的向心力，但是若以乘客为参照系， 由于该参照系为非惯性系，他会受到与他相对静止的车子给他的一个指向圆 心的向心力作用，但同时他也会给车子一个反向等大，由圆心指向外的力， 就好像没有车子他就要被甩出去一样，这个力就是所谓的离心力。 由于处于非惯性系中，此状况下物体所感受的力并非真实，所以有些说法 会称这种现象为"离心力"。)
诚信 责任 创新 发展
旋风分离器是利用惯性离心力的作 用，颗粒被抛向器壁而与气流分离， 沿壁面落至锥底的排灰口，净化后 的气体在中心轴附近由下而上做螺 旋运动，最后由顶部排气管排出。 通常，把下行的螺旋形气流称为外 旋流，上行的螺旋形气流称为内旋 流，内、外旋流气体的旋转方向相 同，外旋流的上部是主要除尘区。
诚信
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创新
发展
4 深度干燥
3 深度干燥的原理 吸附脱水的原理：
吸附是用多孔性的固体吸附处理气体混合物，使其中一种或多
种组分吸附（停留）于固体表面上，其他的不吸附，从而达到
分离操作。 采用内部孔隙很多、内部表面积很大的固体物质与含水天然气 接触，天然气中水被吸附于固体物质的空隙。 被水饱和了的固体物质经加热或减压（分子加速运动）再生后
过滤介质上，气体中悬浮的微粒就被分离出
来。
本方法适用于分离直径0.2μm至40μm的微粒。
诚信
责任
创新
发展
3 过滤分离
2 过滤分离设备及工作原理
在一定的压力作用下，气体进入过 滤器，较大固体的颗粒一般呈直线运动， 较小的颗粒则会做自由运动，滤芯采用 筛、挡、阻三种方式去捕捉这些微粒， 由于滤芯材料分子吸引作用吸引液体， 并聚结成较大的液滴，通过将液滴吸引 到纤维上，滤芯逐渐变湿，滤芯纤维间 越来越多的空格被液体和固体颗粒塞满， 进入分离腔的液滴，由捕雾器捕捉而脱 离气体。 过滤分离器结构 过滤分离器主要由滤芯、壳体、快 开盲板以及内外部件组成，采用卧式、 快开盲板结构。
鹤壁分输站 新乡分输清管站 修武分输站 博爱分输站（通豫） 孟州分输站
/
/ 2 / 2 /
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/ 14000 / 115000 /
2
3 4
5
6 7 8
洛阳末站
吉利支线末站
2
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50000
/
诚信 责任 创新 发展
过滤分离
诚信
责任
创新
发展
3 过滤分离
1 过滤分离法
原理：利用气体与固体和液体微粒直径大小 不同，气体可通过过滤介质，微粒被截留在
诚信
责任
创新
发展
1 概
述
（ GB17820-2012，2012年5月发布，9月1日实施 ）
诚信
责任
创新
发展
1 概
高位热值
A
述
规定量的气体完全燃烧， 所生成的水蒸汽完全冷 凝成水而释放出的热量。
在燃料化学中，表示燃料 质量的一种重要指标。单 位质量(或体积)的燃料完 全燃烧时所放出的热量。
热 值
规定量的气体完全燃烧，燃 烧产物的温度与天然气初始 温度相同，所生成的水蒸汽 保持气相，而释放出的热量。
诚信 责任 创新 发展
过滤分离器通常分为两部分： 过滤分离器工作原理
第一部分设有过滤一聚结作 用的元件，当气流通过这些 元件时，液体微粒就被聚结 成较大的液滴。
第二部分是当这些液滴达到 足够大的尺寸时，在气流的 作用下，它们被带出过滤部 分而进人中心区，叶片型或 金属丝网型捕雾器将较大的 液滴除去。
低位热值
B
诚信
责任
创新
发展
1 概
述
天然气是由碳氢化合物和其他成分组成的混合物，主要由甲烷 （CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）等组成， 其次还含有微量的重碳氢化合物和少量的其它气体，如氢气 （H2）、氮气（N2）、硫化氢（H2S）、一氧化碳（CO）、水气等。 同时还含有固体物质（泥沙、岩屑、腐蚀物以及酸化残留物）、 液体杂质（游离水或地层水，凝析油）和气态杂质（水蒸气）等 组分。
3 过滤分离
3
过滤原件 带O型圈的 快开头盖 二级分离室
过滤分离器结构示意图（1）
原料天然气入口 除雾器原件
原料天然气 出口
一级分离室 隔板 清洗过滤原件的排放 储液罐 排液口
诚信 责任 创新 发展
排液口
3 过滤分离
3 过滤分离器结构示意图（1）
诚信