化工工艺学课件薛荣书、谭世语主编第6章天然气化工

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1、化工工艺学Chemicalengineeringtechnics化学工程与工艺专业第6章天然气化工Chemicalengineeringofnaturalgas6.1天然气的组成与加工利用6.2天然气的分离与净化6.3天然气提氦6.4天然气制炭黑6.5天然气转化合成甲醇6.6天然气氧化加工6.7天然气的氯化加工6.8天然气的其它直接化学加工6.1天然气的组成与加工利用Thecomponentsofnaturalgasanditsapplication6.1.1天然气的组成与分类6.1.1.1.组成主要成份：烷烃CH4,C2H6

2、次要成份：非烃气体CO2，H2S，H2，He微量成份：烯烃、环烷烃、芳香烃有害成份：硫化氢等。6.1.1.2.分类原油伴生气根据矿藏特点，是否含非伴生气原油伴气来划分。干气按含C5以上重烃液体多少来湿气划分贫气按含C3以上烃类液体多少来富气划分酸性气按是否显著含有H2S,CO2洁气等酸性气体来划分按组成分类6.1.2天然气的物理化学性质略讲。略讲。突出天然气作为化工原料比直接作为燃料的经济价值高得多。插入天然气加工利用图6.1.6.1.3天然气的加工利用途径图6.16.2天然气的分离与净化Separationandpurifi

3、cationofnaturalgas6.2.1采出气的分离分离目的：分离采出气中的液体、固体杂质。重力分离法分离方法：旋风分离法其它分离法6.2.1.1.重力分离重力分离器工作3个主要步骤：沿切线进入分离器时有部分液、固体由于离心力作用可进行初步离心分离。由于重力作用进行沉降分离(主要分离阶段)。除雾(上部设除雾器除去雾滴)。除雾器主要形式：折流式和网状式折流式除雾器工作原理改变流体流动方向，由于惯性作用使液滴被折流板吸附，再沿板面流入搜集器中。网状式除雾器工作原理主要使液滴在流动中与网碰撞接触后凝结。重力分离器的工艺计算(1

4、)重力沉降速度化工原理课程已得出重力沉降速度公式：(6.2.1)注意：使用时需注意单位。滞流区：过渡区：湍流区：(2)允许气速允许气速由实验得出的经验关系计算：u=(0.70.8)ut(3)重力分离器的直径由流量关系加经验系数得出立式：注意：经验公式的物理量的单位！卧式：式中的Q1与前式中的Q不同！这里是工作条件下的气体流量，前式是标准体积流量。(4)顶部丝网除雾器水平丝网的最大允许气速注意：u表示气速。实际气速约为最大气速的3/4.u=0.75u丝网横截面直径可由气速求(5)分离器的高度和长度高度：H=(46)D长度：

5、L=(46)D(6)进出口管径常用重力分离器的结构：插入立式和卧式重力分离器.图6.6图6.5图6.56.2.1.2.旋风分离离心分离原理和旋风分离器的操作在化工原理都讲过。简要复习。旋风分离器直径可由流量及阻力损失计算。(标准旋风分离器=8.0)注意式中系数是按公式中所用单位换算来的。实际计算过程：由D及经验值分别计算最小流速、最小流量、压力损失及最大流速、最大流量、压力损失(max)，再比较范围。设P/g=70m(55-180m)，计算出直径D。计算气速u=4Q1/(D2)计算压力降计算旋风分离器的工作范围根据D

6、再取P/g=55m，计算最小流速umin,Qmin,Pmin;取压降大值计算umax,Qmax,Pmax.计算进出气管径正常范围：进口流速15-25m/s出口流速5-15m/s3.其它类型的分离扩散式分离器、螺道式分离器、串级离心式分离器。（略）4.井场分离工艺流程原则：一般多用常温分离。当含凝析油多时，采用低温分离流程。单井集气常温分离流程如图。图6.8图6.96.2.2天然气的脱水由汽液平衡原理知，开采出的天然气经分离后仍然含有水分(操作温度下的饱和蒸汽压决定)。当后续操作降温时，水汽就可凝结产生不利影响。所以，要

7、进行脱水操作。天然气含水量的表示绝对含水量：单位体积气中所含水分质量。露点温度：压力一定时，天然气中水蒸气开始凝结的温度。(间接表示)天然气脱水主要方法：溶剂吸收法、固体吸附法6.2.2.1.溶剂吸收法该法使用较普遍，关键是选择脱水剂。天然气脱水深度(程度)一般用露点降表示。露点降即脱水装置操作温度与脱水后干气露点温度之差。一般用它来评价脱水剂的脱水效率。常用的溶剂有：甘醇溶液和金属氯化物溶液。不同脱水剂的效果和适用性不同，具体情况见表6.5.Tx表6.5(1)甘醇脱水工艺流程三甘醇溶液使用更广泛，其露点降较大，但粘度大，吸收

8、塔的操作温度不宜低于10C.流程由吸收和再生两部分构成。再生方法主要有蒸馏和汽提。汽提原理在前面化学肥料一章中已讲。(化学平衡移动原理)插入图6.10，说明工艺过程及关键。图6.10(2)吸收塔工艺计算进塔贫液甘醇浓度的确定压力影响一般可忽略。由于气体流量远大于甘醇流量，所