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孟凡彬、王峰等。

若天然气中含有水分，则在液化装置中，水在低于零度时，将以冰或霜的形式冻结在换热器的表面和节流阀的工作部分。另外，天然气和水会形成天然气水合物，它是半稳定的固态化合物，可以在零度以上形成，它不仅可以导致管线堵塞，也可造成喷嘴和分离设备的堵塞。水合物形成温度的影响因素主要有以下三个方面：(1)混合物中重烃特别是异丁烷的含量；(2)混合物的组分，即使密度相同而组分不同，气体混合物形成水合物的温度也大不相同；(3)压力越高，生成水合物的起始温度也越高。

为了避免天然气中由于水的存在造成堵塞现象，通常需在高于水合物形成温度时就将原料气中的游离水脱除，使其露点达到-100℃以下。常用的天然气脱水方法有冷却法吸收法和吸附法等。天然气脱水的必要性如下：

(1)水的析出将降低输气量，增加动力消耗；

(2)水的存在将加速H₂S或CO，对管线和设备的腐蚀；

(3)导致生成水合物，使管线和设备堵塞。

因上述三方面原因，有必要对天然气进行脱水处理。天然气脱水方法有冷却脱水、吸收脱水、吸附脱水、膜分离技术脱水。

“吸附”一词的意思是气体在自由表面上的凝聚。国际上对吸附的严格定义为：一个或多各组分在界面上的富集(正吸附或简单吸附)或损耗(负吸附)。其机理是在两相界面上，由于异相分子间作用力不同于主体分子间作用力，使相界面上流体的分子密度异于主体密度而发生吸附。

(1)吸附脱水的优缺点

与液体吸附脱水的方法比较，吸附脱水能够提供非常低的露点，对气温，流速、压力等变化不敏感，相比之下，无腐蚀、形成泡沫等问题，适合于对于少量气体的廉价脱水过程。它的主要缺陷是基本建设投资大，一般情况下压力降较高，吸附剂易于中毒或碎裂，再生时需要的热量较多。由此可见，吸附脱水一般适用于小流量气体的脱水，对于大流量高压气体的脱水，如要求的露点降仅为22~28℃，则采用甘醇吸收脱水较经济，如要求的露点降为28~44℃，则甘醇法和吸附法均可考虑，可参照其他影响因索确定；如要求的露点降高于44℃，一般情况下应考虑吸附脱水，至少也应采用甘醇吸收脱水，再串接吸附脱水。在某些情况下，特别是在气体流量、温度、压力变化频繁的情况下，由于吸附脱水适应性好，操作灵活，而且，可保证脱水后的气体中无液体，所以成本虽高，仍采用吸附脱水。

(2)吸附脱水原理、吸附类型和操作方式

1、基本原理：吸附是用多孔性的固体吸附剂处理气体混合物，使其中一种或多种组分吸附于固体表面，其他的不吸附，从而达到分离操作。水是一种强极性分，分子直径很小。不同的多孔性固体的孔径是不同的，孔径较大的，都可以吸附水。吸附能力的大小与多种因素有关，主要是固体的表面力。

2、吸附类型：根据表面力的性质可将吸附分为两大类型，即物理吸附和化学吸附。

1)物理吸附

物理吸附是指流体中被吸附的分子与吸附剂表面分子间为分子间吸引力所造成，其吸附速度快，吸附过程类似于气体凝聚过程。当气体压力降低或系统温度升高时，被吸附的气体可以容易地从固体表面逸出，而不改变气体原来的性质，这种现象称为脱附。吸附和脱附为可逆过程,工业上利用这种可逆性，借以改变操作条件，使吸附的物质脱附，达到使吸附剂再生，回收或分离吸附质的目的。

2)化学吸附

化学吸附类似于化学反应。吸附时，吸附剂表面的未饱和化学键与吸附质之间发生电子的转移及重新分布，在吸附剂的表面形成一个单分子层的表面化合物。吸附中将产生吸附热。

化学吸附具有选择性,它仅发生在吸附剂表面，且吸附速度较慢,是不可逆的过程，要很高的温度才能把吸附分子释放出来，并且释放出来的气体常已发生化学变化，不复星原有的性质。为了提高化学吸附的速度，常常采用升高温度的办法。

3、吸附的操作方式

吸附剂与吸附物互相接触的操作(气-固吸附)一般可分为三种方式。

(1)间歇操作：将气体与吸附剂同时置于一容器内，使之充分接触而进行吸附，然后将吸附和气体分离。这种吸附操作主要用于实验室或小规模工业生产中。

(2)半连续操作：使被处理的气体通过固定的床层进行吸附，经过一定的时间后，停止进料，然后进行再生(解吸) ，再生后重新进行吸附，依此循环。

(3)连续操作：将吸附剂和气体连续地逆流或并流送人吸附器，使之互相接触而进行吸附，处理后的气体和吸附剂连续流出设备。连续操作的设备效率高，但设备结构复杂，因此在天然气脱水装置大多采用半连续操作，即固定床吸附。