固體吸附脫水

根據(jù)吸附劑表面與被吸附物質(zhì)之間的作用力的不同，吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。

物理吸附是指流體中被吸附的流體分子與吸附劑表面分子間為分子間吸引力--范德華力所造成，其吸附速度快，吸附過程類似于氣體凝聚過程。這類吸附，當(dāng)氣體壓力降低或系統(tǒng)溫度升高時，被吸附的吸附質(zhì)可以容易地從固體表面脫附下來，而不改變氣體原來的性狀。吸附和脫附為可逆過程，工業(yè)上利用這種可逆性，借以改變操作條件，使吸附的物質(zhì)脫附，達到使吸附劑再生、回收或分離吸附質(zhì)的目的。

固體吸附劑對吸附劑的要求

吸附劑的性能對吸附操作極為重要，工業(yè)用吸附劑應(yīng)滿足如下要求:

①有高度選擇性:吸附劑對流體混合物中的不同組分應(yīng)具有較強選擇性吸附作用，例如10X分子篩吸附水和硫化氫的能力遠遠大于吸附乙烯、丙烯和丙烷的能力，當(dāng)裂解氣與l0X分子篩接觸時，吸附的只是水和硫化氫，使裂解氣得以脫水和脫硫。不同的吸附劑由于其結(jié)構(gòu)、吸附機理的差異對吸附質(zhì)選擇性有顯著的區(qū)別。

②有較大的內(nèi)表面:吸附劑的吸附作用主要發(fā)生在與流體相通的固體孔隙的內(nèi)表面上，內(nèi)表面積越大，吸附量就越多，比表面積(單位體積或質(zhì)量吸附劑所具有的表面積)也大。

③有高的吸附活性:吸附活性即吸附容量。吸附活性以單位體積(或質(zhì)量)吸附劑所能吸附的物質(zhì)量的多少來衡量。

④有一定的機械強度和物理特性:以免在裝卸及使用過程中磨損與壓碎，顆粒的幾何形狀、粒度等要合適，避免因流體的流速分布不均勻造成短路、返混等現(xiàn)象，或床層阻力降太大。

⑤有良好的化學(xué)惰性、熱穩(wěn)定性以及價廉易得等。

常用的吸附劑

天然氣工業(yè)中常用的吸附劑有硅膠、活性氧化鋁、活性鋁土礦和分子篩等。

吸附脫水流程

天然氣脫水的吸附設(shè)備多采用固定床吸附塔。為了保證干氣的連續(xù)生產(chǎn)必須循環(huán)操作，要用許多個并聯(lián)的吸附床。床的數(shù)量和安排形式，從兩個交替的吸附塔到多個塔不等。在每個塔內(nèi)，三種不同的功能或循環(huán)必須交替地起作用。這三個循環(huán)是:吸附或干燥氣循環(huán)，加熱或再生循環(huán)，以及冷卻循環(huán)。

典型的雙塔干燥劑脫水裝置的流程圖。任何固體干燥劑脫水系統(tǒng)的基本組成都是:

(1)入口氣體分離器。

(2)填充以固體吸附劑的兩個或多個吸附塔。

(3)提供熱再生氣使塔內(nèi)吸附劑再生的高溫加熱器。

(4)將熱再生氣中的水冷凝的再生氣冷卻器。

(5)清除再生氣中冷凝水的再生氣分離器。

(6)按照工藝過程的要求直接控制氣流的管道、切換閥及控制器等。

在天然氣加工中，脫水、脫硫過程都可應(yīng)用吸附操作。特別是吸附法脫水由于其具有高的脫水深度、裝置簡單、占地面積小等優(yōu)點，在天然氣深度脫水、深冷液化和海上平臺等方面居于不可動搖的地位。

當(dāng)液體與多孔的固體表面接觸時，由于流體分子與固體表面分子之間的相互作用，流體分子會被吸附在固體表面上，導(dǎo)致流體分子在固體表面上含量增多，這種現(xiàn)象稱為固體表面的吸附現(xiàn)象。固體吸附法就是利用多孔固體顆粒選擇性地吸附流體中一定組分在其內(nèi)外表面上，從而使流體混合物得以分離的方法。具有一定吸附能力的固體材料稱為吸附劑，被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)。

目前，固體吸附法在化工、冶金、石油煉制和輕工業(yè)等部門獲得了廣泛的應(yīng)用。在天然氣加工中，脫水、脫硫過程都可以應(yīng)用吸附法。特別是吸附法脫水，由于其具有深度脫水高、裝置簡單、占地面積小等優(yōu)點，在天然氣在深度脫水、深冷液化和海上平臺等方面居于不可動搖的地位。

根據(jù)吸附劑表面與吸附質(zhì)之間作用力的不同，吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。在實際過程中，有時物理吸附與化學(xué)吸附相伴發(fā)生，同一物質(zhì)在低溫時物理吸附為主，在高溫時以化學(xué)吸附為主。在通常的吸附分離中，主要是物理吸附。

(1)吸附劑的性能對吸附操作極為重要，工業(yè)用吸附劑應(yīng)滿足如下要求:高選擇性，較大的內(nèi)表面積，高的吸附活性，一定的機械強度和物理特性，良好的化學(xué)惰性、熱穩(wěn)定性以及價廉易得等。

(2)天然氣氣工業(yè)中常用的吸附劑:硅膠，活性氧化鋁，活性鋁土礦和分子篩 ? ? 活性炭?等。

天然氣脫水的吸附設(shè)備多采用固定床吸附塔。為了保證干氣的連續(xù)生產(chǎn)必須循環(huán)操作，且要用許多個并聯(lián)的吸附塔。吸附塔的數(shù)量和形式，從兩個交替到多個不等。在每個吸附塔內(nèi)，三種不同的功能或循環(huán)必須交替起作用。這三個循環(huán)是:吸附或干燥循環(huán)，加熱或再生循環(huán)，冷卻循環(huán)。

其典型的工藝流程是分子篩脫水雙塔工藝流程(具體流程圖此處略)。

天然氣脫水的方法一般包括低溫法、溶劑吸收法、固體吸附法、化學(xué)反應(yīng)法和膜分離法等。低溫法脫水是利用高壓天然氣節(jié)流膨脹降溫或利用氣波機膨脹降溫而實現(xiàn)的，這種工藝適合于高壓天然氣;而對于低壓天然氣，若要使用則必須增壓，從而影響了過程的經(jīng)濟性。溶劑吸收法和固體吸附法目前在天然氣工業(yè)中應(yīng)用較廣泛。

以下簡要介紹溶劑吸收法和固體吸附法。