加气站天然气脱水之露点

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1、--加气站天然气脱水之露点1概述在地球上水分子无处不在，天然气中含有程度不同的水分。从GB5832.2—2008《气体中微量水分的测定第2部分：露点法》附录中[1]，可知即使在-100℃、大气压下的饱和空气中，仍然有0.01039mg/m3的水以水蒸气状态存在。在很多工业生产和科学研究中，水是必须去除的有害组分。天然气中含有水、硫化氢、二氧化碳等有害组分，对这些组分必须进行控制。天然气中有害组分控制要求和国主要管道天然气的有害组分参数见表1。从表1可以看到，我国车用天然气标准GB18047—2000《车用压缩天然气》对水分、硫

2、化氢的要求[2]，要高于城市管道天然气的标准GB17820—1999《天然气》[3]。各条长输管道天然气实际的水分、硫化氢、二氧化碳等有害组分的控制结果也各不相同。--可修编----未经处理的天然气中所含有的水分、硫和其他杂质，不仅会影响天然气的热值及辛烷值，还会影响管道、加气站设备和天然气汽车的安全。当水分子处于气体状态时，天然气中的硫化氢、二氧化碳对于处理和储存天然气的设备无害或者危害极小，可以忽略不计。当气态的水分子一旦凝结成液体后，便和硫化氢、二氧化碳形成酸性的腐蚀性液体，给设备的长期运行带来安全隐患。另外，水分的存在

3、也会直接导致加气站设备(如加气机等)在运行中出现冰堵等故障，影响正常生产。天然气中的水分脱除是加气站建设中一项重要的工艺过程，它对加气站的安全运行和G汽车的安全行驶起着至关重要的作用。因此合理地选择天然气脱水装置成为压缩天然气加气站建设中一项不可忽视的工作。2气体脱水方法的分类目前用于工业上的气体水分脱除方法主要有加压冷却、冷冻降温分离、膜分离、吸收、物理吸附等方法。--可修编----加压冷却和冷冻降温分离的原理相同，都是通过使气体中水蒸气的分压力超过其当时温度下的饱和压力，导致水蒸气凝结成液态水，再通过机械分离的方法将液态水

4、排除，以降低气体中的水分含量。两者的不同之处在于加压冷却是采用压缩机将气体压力提升到适当的值，然后将压缩后的气体再冷却到接近常温；当水蒸气的分压力超过其温度下的饱和压力时，一部分水蒸气便凝结成液体；随着气体水分子的凝结，水蒸气分压力也随之下降，直到与该温度下的饱和压力相等，气态的水蒸气分子不再凝结；然后，用机械的方法排除凝结水，再将气体减压膨胀到所需的压力，气体由此得到干燥。而冷冻降温分离则利用冷冻机冷却气体，随着温度的降低，水蒸气的饱和压力也逐渐下降，直到低于水蒸气的分压力，水蒸气便凝结成液体，被排出系统。气体温度越低，从水

5、蒸气凝结的液态水也越多，气体干燥的程度也越高。冷冻降温法仅适用于干燥度要求不高的工业气体，如压缩空气等。膜分离利用气体组分在有机高聚合物膜的渗透能力、扩散速度不同，以压力或化学位能为推动力，达到分离水分或某种组分的目的。膜式干燥器目前可将气体的水露点降低20～30℃。由于气体通过中空的纤维膜时，水分子或某种特定组分是依靠分子的渗透率及扩散速度差实现分离，因此过程中不需要耗电。膜分离目前主要应用于压缩空气的干燥及化工领域的气体分离。吸收分离法主要是利用甘醇类物质的吸水性，通过洗淋等方法将气体中的水分吸收，达到干燥气体的目的，可使

6、气体水露点降低28～42℃，适用于大流量、水分含量较高的气体的干燥。--可修编----吸附分离是一种非相变状态下的组分在吸附剂微孔表面的富集，其机理是在两相界面上，因异相分子间作用力与主体分子间作用力不同，导致相界面上流体分子密度不同于主体密度而产生吸附作用。多孔介质颗粒吸附剂拥有大量的微孔，具有较大的比表面积(400～1000m2/g)，见表2，适合于不同类型的吸附分离过程。工业用多孔介质颗粒吸附剂的性能参数见表2。目前常用于加气站天然气脱水的吸附剂主要是人工合成的分子筛，如钾A型分子筛、钠A型分子筛。3天然气深度脱水原理当

7、前国外主要的天然气深度脱水装置，是利用合成氟石分子筛对气体中的水蒸气分子的强烈吸附作用，达到深度脱水的目的。合成氟石分子筛是一种有严格骨架结构的硅铝酸盐晶体，其硅铝四面体形成的部骨架具有三维连通的无数微孔，是一种孔径大小均一的强极性吸附剂，具有很高的选择吸附分离能力。随着硅铝比的增加，分子筛的极性逐渐降低，因此低硅铝比的分子筛具有更强烈的吸附水分的能力，适合于气体的深度脱水。分子筛是压缩天然气常用的高效脱水剂，其主要优点如下：--可修编----①分子筛可以使气体深度脱水。在通常情况下，它的吸附量比其他吸附剂高，因而可以缩小干燥

8、塔的尺寸，节约资金。②分子筛在较高温度下也能有效地干燥气体。③分子筛能选择性地吸附水分，避免发生重烃类共吸附而使吸附剂失效。④分子筛不易被液态水损坏，而硅胶等吸附剂遇水则容易破脆。按不同的分子结晶结构和不同的交换金属离子，分子筛微孔孔径的大小也各异。如钾A型分子筛的有效孔径为