能源化學概論天然氣的利用市公開課獲獎課件

1、4.2 天然氣利用第7組曾浦君、梁鈺沛、羅利淦、譚志新第1頁第1頁 天然氣是一個優(yōu)質能源形式，可直接作為民用燃氣使用，也可作為電力生產燃料，或經過壓縮作為車用燃料。 不同地域天然氣組成有著顯著差異，多數(shù)存在少許雜質。我國天然氣及液化質量指標以下圖所表示。第2頁第2頁4.2.1天然氣分離和凈化 天然氣在開采和集輸過程中往往混有砂、鐵銹等固體雜質，以及水、硫化物和二氧化碳等有害物質。因此，進行天然氣分離和精髓是天然氣利用前提。第3頁第3頁天然氣分離和凈化包括四個基本過程：1.原料氣首先分離脫除固體雜志；2.從其體重回收可凝析組分和烴蒸汽；3.從氣體中除去水蒸氣；4.從氣體中除去其它有害組分并回收有

2、用組分，如除去硫化物及二氧化碳，回收硫磺。第4頁第4頁(1)天然氣脫除固體雜質 重力分離和離心分離是天然氣脫除固體及液體慣用辦法。第5頁第5頁(2)天然氣脫硫脫碳 從天然氣中脫除酸性組分工藝過程統(tǒng)稱為脫硫脫碳或脫酸氣。下圖是幾種常見脫硫脫碳辦法。第6頁第6頁化學吸取法 采用弱堿性溶液為吸取劑，與酸性組分反應生成化合物。吸取了酸性富液，在高溫低壓條件下解析，放出酸氣，使溶液再生，吸取過程連續(xù)進行。醇胺法是最為常見天然氣脫硫脫碳辦法。第7頁第7頁(3)天然氣脫水 天然氣脫水是指從天然氣中拖出飽和水蒸氣或從天然氣凝液(NGL)中脫除溶解水過程。天然氣及其凝液脫水辦法有吸取法、吸附法、低溫法、膜分離法

3、、汽提法和蒸餾法等。圖為常見天然氣脫水裝置。第8頁第8頁 三甘醇脫水法為典型天然氣脫水辦法之一、該裝置由高壓吸取系統(tǒng)和低壓再生系統(tǒng)兩部分構成。含有投資低、系統(tǒng)壓降較小、能夠連續(xù)運營、脫水時補充三甘醇比較容易、再生是所需熱量小等長處。第9頁第9頁(4)硫磺回收及尾氣處理 天然氣中硫主要以硫化氫形式存在。將天然中有毒氣體硫化氫進行提取、回收、不但有助于天然氣利用，還能夠避免污染壞境、變廢為寶。當前，全世界50%硫磺起源于含硫天然氣中。 其中，克勞斯工藝是天然氣硫磺回收典型工藝。第10頁第10頁(5)天然氣凝液回收 天然氣除含甲烷外，還含有一定量多元烷以及重烴類，為了符合商品天然氣質量指標質量要求，

4、同時取得液化燃料和化工原料，需要分離和回收天然氣中乙烷以上組分烴類。天然氣凝液回收基本屬于物理過程，主要回收辦法包括吸附法、油細法、和冷凝法分離三種。 吸附法中，NGL吸附法是最為常見一個。第11頁第11頁除此之外，尚有油吸附法和冷凝分離法。詳細流程請看圖第12頁第12頁4.2.2 天然氣化工利用天然氣化工是以天然氣為原料生產化工產品工業(yè)。通過凈化處理后天然氣，通過裂解、蒸汽轉化、氧化、氯化、硫化、芳構化、異構化、脫氫、氣重整部分氧化等反應能夠合成氨及尿素、甲醇及其加工產品(甲醛、乙酸等)、乙炔、炭黑、氫氰酸、甲烷氯化物等其它產品。第13頁第13頁(1)天然氣制合成油簡介由于全球天然氣儲采比遠

5、不小于石油，預計天然氣產率不斷增長。以天然氣為原料合成液態(tài)燃料，補充石油資源不足，已成為一個主要戰(zhàn)略選擇。當前，以天然氣為原料合成氣，催化轉化為液態(tài)烴辦法，即天然氣制合成油路線(GTL)，含有比以煤為原料生產路線更清潔、更環(huán)境保護特點，越來越多國家和石油公司都準備加入到發(fā)展GTL行列中。第14頁第14頁(2)天然氣制合成油發(fā)展歷程天然氣制合成油也是合成氣制合成油(GTL)技術一個，依賴于費托合成。該技術是1923年由德國科學家 Frans Fischer 和 Hans Tropsch 創(chuàng)造，簡稱費托合成。并最早于1936年在德國實現(xiàn)工業(yè)化。 費托合成流程圖第15頁第15頁第二次世界大戰(zhàn)后，GTL發(fā)展經歷了三個階段發(fā)展，無論是催化劑還是工藝，都取得突破性進展。其中具代表性是美孚(Mobil)公司、南非Sasol公司、Energe International公司等。第16頁第16頁(3)天然氣制合成油工藝GTL技術由合成氣制備、F-T法合成和產品精制三個部分構成。其工藝流程如右圖所表示。第17頁第17頁(4)天然氣制合成油發(fā)展前景GTL產品在世界市場上不斷增長，預計在此后十多年間，全球中餾分油需求以年3%速率增長。預計在，GTL石蠟將占全世界石蠟市場需求量25%左右。我國消費天然氣在能源消費結構中所占百分比遠遠低于世界平均水平，并且