能源化學概論課件42天然氣的利用

1、4.2 天然氣的利用第7組君、梁鈺沛、羅利淦、譚志新 天然氣是一種優(yōu)質(zhì)的能源形式，可直接作為民用燃氣使用，也可作為電力生產(chǎn)的燃料，或經(jīng)過壓縮作為車用燃料。 不同地區(qū)的天然氣組成有著顯著的差別，多數(shù)存在少量的雜質(zhì)。我國天然氣及液化的質(zhì)量指標如下圖所示。4.2.1天然氣的分離和凈化 天然氣在開采和集輸過程中往往混有砂、鐵銹等固體雜質(zhì)，以及水、硫化物和二氧化碳等有害物質(zhì)。因此，進行天然氣的分離和精華是天然氣利用的前提。天然氣的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.從氣體中除去其他有害組分并回收有用組分，如除去硫化物

2、及二氧化碳，回收硫磺。(1)天然氣脫除固體雜質(zhì) 重力分離和離心分離是天然氣脫除固體及液體的常用方法。(2)天然氣的脫硫脫碳 從天然氣中脫除酸性組分的工藝過程統(tǒng)稱為脫硫脫碳或脫酸氣。下圖是幾種常見的脫硫脫碳方法?；瘜W吸收法 采用弱堿性溶液為吸收劑，與酸性組分反應生成化合物。吸收了酸性的富液，在高溫低壓的條件下解析，放出酸氣，使溶液再生，吸收過程持續(xù)進行。醇胺法是最為常見的天然氣脫硫脫碳方法。(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)中脫除溶解水的過程。天然氣及其凝液的脫水方法有吸收法、吸附法、低溫法、膜分離法、汽提法和蒸餾法等。圖為常見天然氣脫水裝置。 三甘

3、醇脫水法為典型天然氣脫水方法之一、該裝置由高壓吸收系統(tǒng)和低壓再生系統(tǒng)兩部分組成。具有投資低、系統(tǒng)壓降較小、可以持續(xù)運行、脫水時補充三甘醇比較容易、再生是所需的熱量小等優(yōu)點。(4)硫磺回收及尾氣處理 天然氣中的硫主要以硫化氫的形式存在。將天然中的有毒氣體硫化氫進行提取、回收、不但有利于天然氣的利用，還可以避免污染壞境、變廢為寶。目前，全世界50%的硫磺來源于含硫的天然氣中。 其中，克勞斯工藝是天然氣硫磺回收典型工藝。(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(zhì)量指標的質(zhì)量要求，同時獲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的烴類。天然

4、氣凝液回收基本屬于物理過程，主要回收方法包括吸附法、油細法、和冷凝法分離三種。 吸附法中，NGL吸附法是最為常見的一種。除此之外，還有油吸附法和冷凝分離法。具體流程請看圖4.2.2 天然氣的化工利用天然氣化工是以天然氣為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品的工業(yè)。經(jīng)過凈化處理后的天然氣，通過裂解、蒸汽轉(zhuǎn)化、氧化、氯化、硫化、芳構(gòu)化、異構(gòu)化、脫氫、氣重整部分氧化等反應可以合成氨及尿素、甲醇及其加工產(chǎn)品(甲醛、乙酸等)、乙炔、炭黑、氫氰酸、甲烷氯化物等其他產(chǎn)品。(1)天然氣制合成油簡介由于全球天然氣的儲采比遠大于石油，預計天然氣的產(chǎn)率不斷增長。以天然氣為原料合成液態(tài)燃料，補充石油資源的不足，已成為一種重要的戰(zhàn)略選擇。

5、目前，以天然氣為原料合成氣，催化轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴的方法，即天然氣制合成油路線(GTL)，具有比以煤為原料的生產(chǎn)路線更清潔、更環(huán)保的特點，越來越多國家和石油公司都準備加入到發(fā)展GTL的行列中。(2)天然氣制合成油的發(fā)展歷程天然氣制合成油也是合成氣制合成油(GTL)技術(shù)的一種，依賴于費托合成。該技術(shù)是1923年由德國科學家 Frans Fischer 和 Hans Tropsch 發(fā)明的，簡稱費托合成。并最早于1936年在德國實現(xiàn)工業(yè)化。 費托合成流程圖第二次世界大戰(zhàn)后，GTL的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段的發(fā)展，無論是催化劑還是工藝，都取得突破性的進展。其中具代表性的是美孚(Mobil)公司、南非Sasol公司、Energe International公司等。(3)天然氣制合成油工藝GTL技術(shù)由合成氣制備、F-T法合成和產(chǎn)品精制三個部分組成。其工藝流程如右圖所示。(4)天然氣制合成油的發(fā)展前景GTL產(chǎn)品在世界市場上不斷增長，預計在今后十多年間，全球中餾分油的需求以年3%的速率增長。預計在2015年，GTL石蠟將占全世界石蠟市場需求量的25%左右。我國消費天然氣在能源消費結(jié)構(gòu)中所占的比例遠遠低于