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1、第九章第九章 天然气处理与污水处理天然气处理与污水处理 第三篇 集输化学 前言 天然气：从地层采出的可燃气体。它主要含饱和烃气从地层采出的可燃气体。它主要含饱和烃气 体（如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等）并含少量非烃气体（如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等）并含少量非烃气 体（如二氧化碳、硫化氢、硫醇等）。体（如二氧化碳、硫化氢、硫醇等）。 从气田产出的天然气叫气田气。从气田产出的天然气叫气田气。 从油田产出的天然气叫油田气（也称伴生气）。从油田产出的天然气叫油田气（也称伴生气）。 污水：从生产井（气井、油井）脱出的水，它主要来从生产井（气井、油井）脱出的水，它主要来 自地层的边水、底水和（或）注入水。自地
2、层的边水、底水和（或）注入水。 天然气和污水存在着各种问题，需要对它们进行各种天然气和污水存在着各种问题，需要对它们进行各种 处理。处理。 本章主要内容 9-1 天然气处理 9-2 油田污水处理 第一节第一节 天然气处理天然气处理 第九章 天然气处理与污水处理 一、天然气脱水 1、天然气脱水的必要性、天然气脱水的必要性 水蒸汽存在的危害性：水蒸汽存在的危害性： （l）在硫化氢和二氧化碳等酸性气体存在下，水）在硫化氢和二氧化碳等酸性气体存在下，水 蒸汽的冷凝可使管道产生严重腐蚀。蒸汽的冷凝可使管道产生严重腐蚀。 （2）天然气可与水在一定条件下生成水合物堵）天然气可与水在一定条件下生成水合物堵 塞
3、管道。塞管道。 （3）用低温分离法回收天然气中的轻烃时，水）用低温分离法回收天然气中的轻烃时，水 蒸汽冷凝成水后结冰，也可引起管道堵塞。蒸汽冷凝成水后结冰，也可引起管道堵塞。 一、天然气脱水 2、天然气含水量表示法、天然气含水量表示法 （l）天然气绝对湿度：天然气绝对湿度： 单位体积天然气中所含水蒸汽的质量，单位体积天然气中所含水蒸汽的质量， 单位为单位为g m-3。 标标 准状况：准状况：0 、0.1MPa （2）相对湿度：）相对湿度： 天然气的绝对湿度与天然气中水蒸汽的饱和含量的比值。天然气的绝对湿度与天然气中水蒸汽的饱和含量的比值。 （3）水露点：）水露点： 在一定压力下，与天然气绝对湿
4、度相等的天然气中水蒸汽在一定压力下，与天然气绝对湿度相等的天然气中水蒸汽 的饱和含量所对应的温度。的饱和含量所对应的温度。 一、天然气脱水 一、天然气脱水 3、天然气脱水法、天然气脱水法 （l）降温法降温法 ： 随着天然气温度的降低和压力的升高，天然气随着天然气温度的降低和压力的升高，天然气 中水蒸汽饱和含量降低，因此可用降温法或先中水蒸汽饱和含量降低，因此可用降温法或先 增压后降温法脱除天然气的水蒸汽。天然气降增压后降温法脱除天然气的水蒸汽。天然气降 温脱水所达到的温度必须比管输天然气的水露温脱水所达到的温度必须比管输天然气的水露 点低点低57 。 一、天然气脱水 3、天然气脱水法、天然气脱
5、水法 （2）吸附法）吸附法 ： 用吸附剂脱除天然气中水蒸汽的方法。用吸附剂脱除天然气中水蒸汽的方法。 吸附剂：比表面大、孔隙度大，对水有选择性吸附剂：比表面大、孔隙度大，对水有选择性 、热稳定、化学稳定、有一定机械强度、易再、热稳定、化学稳定、有一定机械强度、易再 生使用、来源广、成本低的固体。生使用、来源广、成本低的固体。 一、天然气脱水 一、天然气脱水 3、天然气脱水法、天然气脱水法 （3）吸收法）吸收法 ： 用吸收剂脱除天然气中水蒸汽的方法。用吸收剂脱除天然气中水蒸汽的方法。 吸收剂：对水溶解度高、对天然气溶解度低、热稳定吸收剂：对水溶解度高、对天然气溶解度低、热稳定 、化学稳定、粘度低
6、、蒸汽压低、起泡和乳化倾向小、化学稳定、粘度低、蒸汽压低、起泡和乳化倾向小 、无腐蚀性、易再生使用、来源广、成本低的溶剂。、无腐蚀性、易再生使用、来源广、成本低的溶剂。 常用的吸收剂为甘醇。常用的吸收剂为甘醇。 通过氢键与水结合，脱除天然气中的水。通过氢键与水结合，脱除天然气中的水。 可用蒸馏和气提的方法将甘醇再生使用。可用蒸馏和气提的方法将甘醇再生使用。 一、天然气脱水 二、天然气脱酸性气体 天然气中的酸性气体 ： 硫化氢：硫化氢：会增加管线和设备的腐蚀、污染环境并会增加管线和设备的腐蚀、污染环境并 在后加工过程中引起催化剂中毒。在后加工过程中引起催化剂中毒。 二氧化碳：二氧化碳：会增加管线
7、和设备的腐蚀外，减小天会增加管线和设备的腐蚀外，减小天 然气的热值（单位质量天然气的发热量）然气的热值（单位质量天然气的发热量） 二硫化碳（二硫化碳（CS2）、硫氧化碳（）、硫氧化碳（COS）、硫醇（）、硫醇（ RSH）等同时被脱除。）等同时被脱除。 二、天然气脱酸性气体 1 1、吸附法 （1 1）化学吸附剂：）化学吸附剂： 与酸性气体反应的吸附剂。与酸性气体反应的吸附剂。 海绵铁：化学成分为氧化铁（海绵铁：化学成分为氧化铁（FeFe2 2O O3 3），对硫化），对硫化 氢有特殊的选择性。氢有特殊的选择性。 用过的海绵铁，可通入空气，在空气中氧的作用用过的海绵铁，可通入空气，在空气中氧的作用
8、 下再生。海绵铁不用于脱除二氧化碳。下再生。海绵铁不用于脱除二氧化碳。 氧化锌、氧化钙作为化学吸附剂，不能再生。氧化锌、氧化钙作为化学吸附剂，不能再生。 二、天然气脱酸性气体 1 1、吸附法 （2）物理吸附剂）物理吸附剂 通过物理吸附脱除酸性气体的吸附剂。通过物理吸附脱除酸性气体的吸附剂。 分子筛：需用耐酸的分子筛。 硅铝比：分子筛组成中二氧化硅物质的量与三氧化二铝硅铝比：分子筛组成中二氧化硅物质的量与三氧化二铝 物质的量之比。耐酸的分子筛的硅铝比在物质的量之比。耐酸的分子筛的硅铝比在410范围。范围。 用热天然气再生。用热天然气再生。 活性炭 硅胶 二、天然气脱酸性气体 2 2、吸收法：用吸
9、收剂脱除酸性气体的方法。 （1 1）化学吸收剂：）化学吸收剂： 可与酸性气体反应的吸收剂。可与酸性气体反应的吸收剂。 一乙醇胺一乙醇胺 ： 可在低温（可在低温（25254040）下将酸性气体吸收除去。）下将酸性气体吸收除去。 可用升温（高于可用升温（高于150150）和气提的方法再生。）和气提的方法再生。 二、天然气脱酸性气体 2 2、吸收法：用吸收剂脱除酸性气体的方法。 醇胺法：醇胺法： 二、天然气脱酸性气体 2 2、吸收法：用吸收剂脱除酸性气体的方法。 碱洗法：用氢氧化钠溶液除去酸性气体的方法。碱洗法：用氢氧化钠溶液除去酸性气体的方法。 不能再生不能再生 碱渣处理碱渣处理 二、天然气脱酸性
10、气体 2 2、吸收法：用吸收剂脱除酸性气体的方法。 （2）物理吸收剂：）物理吸收剂： 通过物理吸收脱除酸性气体的吸收剂通过物理吸收脱除酸性气体的吸收剂 通过溶解作用除去酸性气体通过溶解作用除去酸性气体 用加热气提的方法再生用加热气提的方法再生 二、天然气脱酸性气体 2 2、吸收法：用吸收剂脱除酸性气体的方法。 （2）物理吸收剂：）物理吸收剂： 三、天然气水合物生成的抑制 天然气水合物：由天然气和水形成的固体化合天然气水合物：由天然气和水形成的固体化合 物，又称可燃冰。物，又称可燃冰。 1 1、天然气水合物的生成有两个条件：、天然气水合物的生成有两个条件： （1 1）天然气中有水存在；）天然气中
11、有水存在； （2 2）有足够低的温度和足够高的压力。）有足够低的温度和足够高的压力。 三、天然气水合物生成的抑制 1 1、天然气水合物的生成有两个条件：、天然气水合物的生成有两个条件： 三、天然气水合物生成的抑制 2 2、天然气水合物的结构：、天然气水合物的结构： 由水分子组成的三种基本空腔：由水分子组成的三种基本空腔： 一个小空腔一个小空腔5 512 12 ，两个大空腔 ，两个大空腔 5 512 126 62 2 ；5 512 126 64 4 三、天然气水合物生成的抑制 2 2、天然气水合物的结构：、天然气水合物的结构： 型晶胞：小空腔a与大空腔b组成 型晶胞：小空腔a与大空腔c组成 三、
12、天然气水合物生成的抑制 2 2、天然气水合物的结构：、天然气水合物的结构： 天然气水合物的形成：天然气水合物的形成： （1 1）结晶）结晶 （2 2）长大）长大 （3 3）聚并、沉积）聚并、沉积 三、天然气水合物生成的抑制 3 3、天然气水合物生成的抑制法、天然气水合物生成的抑制法 （1 1）降低压力）降低压力 （2 2）保持一定温度）保持一定温度 （3 3）减少天然气水含量）减少天然气水含量 （4 4）天然气水合物抑制剂）天然气水合物抑制剂 三、天然气水合物生成的抑制 3 3、天然气水合物生成的抑制法、天然气水合物生成的抑制法 （4 4）天然气水合物抑制剂）天然气水合物抑制剂 醇：醇：与水完
13、全互溶，将天然气水合物控制在与水完全互溶，将天然气水合物控制在结晶结晶 析出析出阶段。阶段。 表面活性剂：表面活性剂：通过吸附，将天然气水合物控制在通过吸附，将天然气水合物控制在 结晶的长大结晶的长大阶段。阶段。 聚合物：聚合物：天然气水合物结晶可与聚合物链节结合天然气水合物结晶可与聚合物链节结合 ，将天然气水合物控制在，将天然气水合物控制在聚并、沉积聚并、沉积阶段。阶段。 三、天然气水合物生成的抑制 3 3、天然气水合物生成的抑制法、天然气水合物生成的抑制法 （4 4）天然气水合物抑制剂）天然气水合物抑制剂 三、天然气水合物生成的抑制 3 3、天然气水合物生成的抑制法、天然气水合物生成的抑制
14、法 （4 4）天然气水合物抑制剂）天然气水合物抑制剂 三、天然气水合物生成的抑制 3 3、天然气水合物生成的抑制法、天然气水合物生成的抑制法 （4 4）天然气水合物抑制剂）天然气水合物抑制剂 三、天然气水合物生成的抑制 3 3、天然气水合物生成的抑制法、天然气水合物生成的抑制法 （4 4）天然气水合物抑制剂）天然气水合物抑制剂 第二节第二节 油田污水处理油田污水处理 第九章 天然气处理与污水处理 第二节 油田污水处理 污水：污水：从油井产液中脱出的水。从油井产液中脱出的水。 处理原因：处理原因：污水含有固体悬浮物、原油，并有污水含有固体悬浮物、原油，并有 腐腐 蚀、结垢和细菌繁殖等问题。蚀、结
15、垢和细菌繁殖等问题。 处理的目的：处理的目的：除油除油除油剂除油剂 除氧除氧除氧剂除氧剂 除固体悬浮物除固体悬浮物絮凝剂絮凝剂 防垢防垢防垢剂防垢剂 缓蚀缓蚀缓蚀剂缓蚀剂 杀菌杀菌杀菌剂杀菌剂 一、污水的除油 污水中的油是以油珠的形式存在于水中，污水中的油是以油珠的形式存在于水中， 油珠带负电。油珠带负电。 一、污水的除油 除油剂除油剂 （1）阳离子型聚合物：）阳离子型聚合物：中和油珠表面负电性中和油珠表面负电性 和桥接油珠的作用。和桥接油珠的作用。 一、污水的除油 除油剂除油剂 （2）有分支结构的表面活性剂）有分支结构的表面活性剂 ：可取代油珠表可取代油珠表 面原有的吸附膜，使吸附膜保护作用
16、大大削弱。面原有的吸附膜，使吸附膜保护作用大大削弱。 二、污水的除氧 水中的溶解氧的危害：水中的溶解氧的危害： （1 1）增加金属的腐蚀）增加金属的腐蚀 （2 2）使溶于水中的化学剂（如聚丙烯酰胺）氧化变）使溶于水中的化学剂（如聚丙烯酰胺）氧化变 质（如降解减粘）。质（如降解减粘）。 除氧方法：除氧方法： 加热、气提、抽真空、加热、气提、抽真空、除氧剂。除氧剂。 除氧剂：能除去水中溶解氧的化学剂。（还原剂）除氧剂：能除去水中溶解氧的化学剂。（还原剂） 。 二、污水的除氧 除氧剂除氧剂 （1）亚硫酸盐：）亚硫酸盐：亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫 代硫酸盐和低亚硫酸盐（连二亚硫酸盐）。代硫酸盐和低亚硫酸盐（连二亚硫酸盐）。 二、污水的除氧 除氧剂除氧剂 （2）甲醛：甲醛： 2CH2O + O22HCOOH （3）联氨 (高温除氧) ： （4）硫脲 ： 二、污水的除氧 除氧剂除氧剂 （5）异抗坏血
