欢迎访问化工填料网,厂家直销,品质保证

您所在的位置:主页 > 广西 > 北海 > 正文

分子筛在天然气处理中的应用

作者:user 来源:  日期:2019-10-31 21:00
  • 电话:
  • 微信:
  • QQ:
  • 电话:
  • 微信:
  • QQ:

摘要:随着我国工业和社会的不断发展,对天然气的需要量不断增加,尤其在环境污染不断加剧的今天,天然气由于其环保优势明显的特点,在实际中的应用越来越多。天然气处理是天然气生产中的重要环节,其直接影响到了天然气的生产质量。在液化天然气设施和注氮装置中,往往含有比较多的汞,通过分子筛处理工艺的应用,能够有效对其中的汞成本进行脱除,脱除效果也可以保障,在煤层气开发中,也有着比较多的应用。为此,文章对分子筛在天然气处理中的应用进行探讨,希望对促进我国天然气事业的发展,可以起到有利的作用。
 
分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物,主要由硅铝通过氧桥连接而成的空旷骨架结构,在结构的内部拥有非常多的直径比较均匀的孔道,在其内表面结构当中还存在大量排列整齐的空穴。结构内部还存在大量低价态的金属离子和少量处于化合态的水。内部结构中的水分子在高温的作用下会蒸发掉,但其晶体结构并不会发生改变,可以形成较多的空腔,空腔和各种微孔能够直接相连,这些微孔的直径比较均匀[1]。如果物质的直径小于分子筛晶体孔穴的直径,就可以直接进入到分子筛的内部,对直径比较大的物质具有比较强的排斥作用。分子筛对不同物质的吸附能力往往存在较大的差异,物质的极化性决定了对物质吸附能力的强弱,极性较强的分子更容易被吸附。在同一个装置内进行干燥和纯化的过程中,如果处理的温度比较高,仍可以保持比较大的吸附容量,其运行成本和使用成本也比较低。

1天然气处理厂的介绍

天然气处理厂主要完成对天然气的净化作业,通过净化工艺技术的应用,来满足天然气的实际使用需求。开采后的天然气只有经过净化处理后,才可以传输给用户,各种副产品也可以被回收使用。用户最终得到天然气的主要成分是甲烷和乙烷,对于戊烷以上的重组分需要单独进行处理,这都需要在处理厂来完成[2]。在当前的天然气处理过程中,主要采用的脱硫和脱碳的形式,还需要借助碱性溶液进行处理,如果需要对其中的水分进行吸收,往往需要采用各种吸附法,有效降低其中的水分含量,给用户的使用提供方便。
在当前天然气的脱水工艺中,主要采用的是分子筛脱水技术和TEG脱水技术,从而将其中的水分进行脱除,可以有效满足其含水率的要求。对于天然气脱烃技术,主要采用的是膨胀剂制冷技术,从而有效完成对天然气成分的分离,同时对凝液进行回收,为后期的生产提供便利。

2分子筛脱水

分子筛在脱水中的应用最为普遍,其依靠物理吸附原理来进行脱水。物理吸附主要是利用恶劣范德华力和扩散力,利用凝聚效应对气体进行吸附,吸附的选择性往往不是很强,整个过程也往往是可逆的,吸附过程中产生的热量比较小,所需要的活化能也相对较少,整个吸附过程比较快,吸附平衡效果也比较强。各种吸附剂对天然气的脱水作用原理是非常类似的,各种吸附剂往往可以直接进行互换,吸附装置的通用性也比较强。在利用吸附剂对天然气进行脱水处理的过程中,通常采用的是固定吸附塔,能够对天然气进行连续作业,每套装置一般会包括两台吸附塔,其中一个塔运行于吸附工作状态,另一个塔就会处于再生和冷却状态,连个塔之间是互换操作的。如果采用的是多塔装置,受到生产条件的不同,其切换程序可以有多种选择方式。例如子三塔流程当中,可以一个塔进行吸附、一个塔进行再生、一个塔进行冷却或者吸附,各个塔之间的操作应该替换进行,能够有效保证生产的连续性。
在我国的天然气资源当中,有很大一部分比例是含硫天然气,以四川盆地为代表的含硫气田,气田的含硫量比较高,开发也已经超过恶劣几十年的时间。在最近几年发现的气田当中,如东北的普光、罗家寨等气田,这些气田的一个明显特点就是天然气中硫化氢成分的比例比较高。为了保证对这些天然气脱水工艺开展的效率,我国在20世纪60年代就已经开始了分子筛脱水工艺的研究,并成功研制出了配套的设备,设备在实际运行过程中,取得了非常不错的实际工作效果。
在分子筛再生的过程中,通常采用的湿气再生和干气再生这两种工艺。在天然气中含硫量较低的情况下,对于再生湿天然气经过冷却分离后,可以直接作为加热炉的燃料气进行使用。在该工艺下,通常使用干气或者湿气作为再生气体,能够有效保证分子筛再生的效果,对生产效率和生产成本,也不会产生太大的影响。
在吸附装置运行过程中,吸附压降小于0.03MPa,再生压降小于0.003MPa。吸附剂的使用寿命取决于工艺参数和方案设计,在UOP提供的2.1中技术条件和操作参数下,使用寿命一般可以达到三年。为了保证装置的实际使用效果,在装置应用过程中,应该改遵循几点建议:
一、买方注意保证不能出现进水等异常情况的发生,如果发生液态游离水进入分子筛床层的情况,先采用大加温等方法处理再酌情考虑是否更换分子筛。
二、建议买方增加5%余量分子筛,而瓷球可以适当少装(只要满足上下层瓷球高度各大于100mm就行)。
三、做好对装置的定期维护工作,及时发现问题,及时进行解决[3]。

3利用分子筛进行脱汞

在很多天然气田实际开采过程中,都会遇到汞,在使用铝钎焊式热交换器的处理厂,在其中天然气装置的运行过程中,很容易受到汞腐蚀的影响,严重时会造成设备的直接损坏。为了有效避免这种现象,应该汞对这些装置腐蚀的机理进行了解,然后采取针对性的措施,及时做好脱汞处理,才能有效避免各种装置汞腐蚀现象的发生。当前在太平洋很多周边的气田中,汞的含量已经大大提高,从30微克每立方米,提升到1000微克每立方米。为了有效脱出天然气中的汞元素,可以采用固体吸附剂的方法,在对天然气利用脱汞工艺处理后,天然气中的汞含量可以降到0.001微克每立方米。随着技术的不断发展,天然气脱汞技术也取得了非常大的发展,根据实际工作原理的不同,可以将这些工艺分为可再生工艺和不可再生工艺。
在可再生工艺中,通常使用的是HgSIV作为吸附剂的固定床反应器,通过对天然气的一次性处理,就以将其中的水和汞同时去除。活性银可以与任何存在的汞形成汞合金,其沸石基能够有效吸附被处理气体中的水分。HgSIV分子筛的添加方式和传统分子筛是一样的,在实际使用中,并不需要另外特殊处理,其再生可以直接在线完成,再生温度和脱水用分子筛的再生温度比较接近,经常和分子筛一同使用,在一个塔内进行布置。通过这种特殊的工艺处理,能够更进一步提升再生的灵活性,含汞气体也可以有效绕过各种低温设置。如果必要,可以采用收集设备对汞进行收集,并利用小型非再生保护床进行处理。在不可再生工艺的使用过程中,经常使用载硫活性炭来作为吸附剂的固定床反应器,在对原料气进行脱水处理后,再经过载硫活性炭来有效脱除天然气中的汞。活性炭中的硫可以和汞发生直接的反应,生成的物质可以吸附在活性炭的微孔之中,从而达到有效的脱汞目的。

4煤层气的富集

在很多煤田中都会存在煤层气,其经常以吸附和游离的状态出现在煤层当中,属于一种特殊的天然气资源,甲烷是其最主要的成分。为了提高煤层气中甲烷的富集程度,一个需要优先解决的问题是,如何实现氮气和甲烷的分离。在传统的生产过程中,往往采用的是富集法,其工艺流程相对比较简单,设备的耗能也比较低。在传统的吸附工艺处理过程中,经常采用的是固定床作为吸附装置,吸附颗粒可以均匀分布在固定床的内部,流体可以通过颗粒填充床层,能够根据不同组分之间的物理特性不同,实现对各组分的分离。在吸附技术的应用过程中,其主要采用的是吸附剂,吸附剂对组分的吸附选择性决定变压吸附分离的难易程度和经济效益。
ETS-4是一种含钛的沸石分子筛,孔径一般在0.4纳米左右,介于甲烷和氮气分子的直径之间可以有效实现氮气和甲烷的分离。对氮气含量为百分之二十五的氮气甲烷混合气体进行变压吸附的过程中,在保持旬环比为百分之十八点七的情况下,可以得到含甲烷为百分之九十六的天然气,甲烷的回收率也可以保持在百分之八十左右,整个系统对甲烷的回收率可以保持在百分之九十八左右。

5结语

随着时代的不断发展,对天然气的需要量不断增加。为了有效保证对天然气的处理质量,应该积极对分子筛工艺进行应用,对分子筛工艺应用的机理进行深入的研究,不断在工艺上进行优化,积极将各种先进的工艺装置应用到生产中。
 

  • 上一篇:没有了
  • 下一篇:没有了
热门资讯