《吸附法脱水》PPT课件

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1、概述天然气脱水过程常用吸附剂固体吸附剂脱水工艺及设备固定床吸附过程特性及计算吸附法在酸性天然气脱水中的应用第五章吸附法脱水概述吸附分离是利用气体或液体中各组份在吸附剂表面吸附能力的差别而使其分离的方法。1.吸附过程分类按流体分子与吸附剂表面分子作用力不同可分为二类：①物理吸附（范德华力）特点：放热小（冷凝热＋润湿热），有可逆性，增加压力或降低温度有利于吸附；降低压力，提高温度有利于脱附。吸附剂可循环使用。②化学吸附（剩余力场，剩余价力）特点：吸附热大，接近于化学反应热。被吸附分子至少会发生变形，可逆

2、性小，这种过程很少用于混合物的分离。吸附作用：由于吸附剂固体表面力的作用而产生的。脱附作用：由于吸附质分子在吸附剂表面上的热运动而形成的。当吸附速率＝脱附速率时，即达到了吸附平衡。当吸附剂用于天然气脱水时，吸附剂吸附水的量又称为吸附剂湿容量。固体吸附剂的吸附容量(或湿容量)与被吸附气体的特性和分压、固体吸附剂的持性、吸附剂的比表面积和孔隙率以及吸附温度等有关。吸附质与吸附剂表面之间的吸引力主要决定于气体和固体表面的特性，故吸附容量可因吸附质一吸附剂体系不同而有很大差别。2.吸附平衡天然气脱水过程对吸

3、附剂的要求活性铝土和氧化铝吸附剂硅胶和硅石球吸附剂分子筛吸附剂复合固体吸附剂第一节天然气脱水常用吸附剂①必须是多孔性的、具有较大吸附比表面积的物质。用于天然气脱水的吸附剂比表面积—般都在500—800m2／g，比表面积越大，其吸附容量(或湿容量)越大。②对流体中的不同组分具有选择性吸附作用，亦即对要脱除的组分具有较高的吸附容里。③具有较高的吸附传质速度，在瞬间即可达到相间平衡。④能简便而经济地再生，且在使用过程中能保持较高的吸附容量，使用寿命长。天然气脱水过程要求吸附剂应具有以下特性的⑤工业用的吸附

4、剂通常是颗粒状的。为了适应工业应用的要求，吸附剂颗粒在大小、几何形状等方面应具有一定的特性。例如，颗粒大小适度而且均匀，同时具有很高的机械强度以防止破碎和产生粉尘(粉化)等。⑥具有较大的堆积密度。⑦有良好的化学稳定性、热稳定性以及价格使宜、原料充足等。目前，在天然气脱水中主要使用的吸附剂有活性铝土和活性氧化铝、硅胶及分子筛三大类。通常，应根据工艺要求进行经济比较后，选择合适的吸附剂。一、活性铝土和活性氧化铝1.活性铝土（铝矾土）活性铝土是由含铁低的天然铝土(主要成分是Al2O3)经过加热活化而成。它

5、的优点是成本低，有液态水存在时不会破碎，能提供一定的露点降。缺点是吸附容量小。2.活性氧化铝它是人工合成，含有部分水合的、多孔和无定形的氧化铝。其比表面积可达250m2/g以上。近年来问世的高效活性氧化铝能使的气体水露点可低达-100℃。但其再生时耗热量较硅胶高，能吸附重烃且不易脱除。此外，氧化铝呈碱性、可与无机酸发生化学反应，故不宜处理酸性天然气。活性氧化铝的湿容量很大，常用于水含量大的气体脱水。二、硅胶和硅石球1.硅胶硅胶是一种晶粒状无定形氧化硅，分子式为SiO2·nH2O。采用硅胶脱水一般可使

6、天然气露点达-60℃。用于天然气脱水的硅胶很容易再生，再生温度较分子筛低。当硅胶吸附天然气中水份时，其量可达自身质量的50％。但吸水时放出大量的吸附热，很易破裂产生粉尘，增加压降，降低有效湿容量。2.硅石球硅石球，例如美孚公司的吸附球(Sorbead)，有R型和H型两种，由97％的SiO2和3％的Al2O3组成。它的吸附容量与硅胶基本相同，但因其堆积密度略大，因而单位体积的处理能力也相应大一些。1.分子筛吸附剂的化学组成目前常用的分子筛系人工合成沸石，是一种硅铝酸盐晶体，由SiO4和AlO4四面体组

7、成。在分子筛晶体中存在着金属阳离子，以平衡AlO4四面体中多余的负电荷。分子筛化学结构式如下：三、分子筛其中，M－金属离子，可以是K＋、Na＋、Ca＋等n－离子的价数；X－称为硅铝比具有许多排列整齐，大小均一的孔道。孔道之间通过孔口相互联结，孔口大小与分子大小相近。分子筛的类型硅铝比(X)不同,分子筛类型不同,分为A、X、Y型分子筛；金属离子不同，分子筛孔口直径不同，同类分子筛又有不同的牌号；例如：3A，4A，5A型分子筛等。对不同类型分子筛可总结为：2.分子筛的结构特点：分子筛类型AXY硅铝比（X

8、）22.55对于A型分子筛，则有：分子筛名称3A4A5A金属离子K＋Na＋Ca＋＋分子筛的两种效应：①筛分效应：有效直径小于孔口的分子才可进入孔道被吸附。②吸附效应：进入孔道的分子照极性强弱去吸附。3.不同类型分子筛（1）具有很好的吸附选择性：3A分子筛（平均孔径3Å，1Å＝10-10m)只允许H2O（2.7Å～3.1Å）、CH4直径小于3Å的分子进入孔道。（不吸附乙烷）4A分子筛：只允许H2O、CH4、C2H6、CO2、H2S等直径小于4Å的分子进入孔道吸附（不吸附