固体吸附脱水

根据吸附剂表面与被吸附物质之间的作用力的不同，吸附可分为物理吸附和化学吸附。

物理吸附是指流体中被吸附的流体分子与吸附剂表面分子间为分子间吸引力--范德华力所造成，其吸附速度快，吸附过程类似于气体凝聚过程。这类吸附，当气体压力降低或系统温度升高时，被吸附的吸附质可以容易地从固体表面脱附下来，而不改变气体原来的性状。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。

固体吸附剂对吸附剂的要求

吸附剂的性能对吸附操作极为重要，工业用吸附剂应满足如下要求:

①有高度选择性:吸附剂对流体混合物中的不同组分应具有较强选择性吸附作用，例如10X分子筛吸附水和硫化氢的能力远远大于吸附乙烯、丙烯和丙烷的能力，当裂解气与l0X分子筛接触时，吸附的只是水和硫化氢，使裂解气得以脱水和脱硫。不同的吸附剂由于其结构、吸附机理的差异对吸附质选择性有显著的区别。

②有较大的内表面:吸附剂的吸附作用主要发生在与流体相通的固体孔隙的内表面上，内表面积越大，吸附量就越多，比表面积(单位体积或质量吸附剂所具有的表面积)也大。

③有高的吸附活性:吸附活性即吸附容量。吸附活性以单位体积(或质量)吸附剂所能吸附的物质量的多少来衡量。

④有一定的机械强度和物理特性:以免在装卸及使用过程中磨损与压碎，颗粒的几何形状、粒度等要合适，避免因流体的流速分布不均匀造成短路、返混等现象，或床层阻力降太大。

⑤有良好的化学惰性、热稳定性以及价廉易得等。

常用的吸附剂

天然气工业中常用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝、活性铝土矿和分子筛等。

吸附脱水流程

天然气脱水的吸附设备多采用固定床吸附塔。为了保证干气的连续生产必须循环操作，要用许多个并联的吸附床。床的数量和安排形式，从两个交替的吸附塔到多个塔不等。在每个塔内，三种不同的功能或循环必须交替地起作用。这三个循环是:吸附或干燥气循环，加热或再生循环，以及冷却循环。

典型的双塔干燥剂脱水装置的流程图。任何固体干燥剂脱水系统的基本组成都是:

(1)入口气体分离器。

(2)填充以固体吸附剂的两个或多个吸附塔。

(3)提供热再生气使塔内吸附剂再生的高温加热器。

(4)将热再生气中的水冷凝的再生气冷却器。

(5)清除再生气中冷凝水的再生气分离器。

(6)按照工艺过程的要求直接控制气流的管道、切换阀及控制器等。

在天然气加工中，脱水、脱硫过程都可应用吸附操作。特别是吸附法脱水由于其具有高的脱水深度、装置简单、占地面积小等优点，在天然气深度脱水、深冷液化和海上平台等方面居于不可动摇的地位。

当液体与多孔的固体表面接触时，由于流体分子与固体表面分子之间的相互作用，流体分子会被吸附在固体表面上，导致流体分子在固体表面上含量增多，这种现象称为固体表面的吸附现象。固体吸附法就是利用多孔固体颗粒选择性地吸附流体中一定组分在其内外表面上，从而使流体混合物得以分离的方法。具有一定吸附能力的固体材料称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。

目前，固体吸附法在化工、冶金、石油炼制和轻工业等部门获得了广泛的应用。在天然气加工中，脱水、脱硫过程都可以应用吸附法。特别是吸附法脱水，由于其具有深度脱水高、装置简单、占地面积小等优点，在天然气在深度脱水、深冷液化和海上平台等方面居于不可动摇的地位。

根据吸附剂表面与吸附质之间作用力的不同，吸附可分为物理吸附和化学吸附。在实际过程中，有时物理吸附与化学吸附相伴发生，同一物质在低温时物理吸附为主，在高温时以化学吸附为主。在通常的吸附分离中，主要是物理吸附。

(1)吸附剂的性能对吸附操作极为重要，工业用吸附剂应满足如下要求:高选择性，较大的内表面积，高的吸附活性，一定的机械强度和物理特性，良好的化学惰性、热稳定性以及价廉易得等。

(2)天然气气工业中常用的吸附剂:硅胶，活性氧化铝，活性铝土矿和分子筛     活性炭 等。

天然气脱水的吸附设备多采用固定床吸附塔。为了保证干气的连续生产必须循环操作，且要用许多个并联的吸附塔。吸附塔的数量和形式，从两个交替到多个不等。在每个吸附塔内，三种不同的功能或循环必须交替起作用。这三个循环是:吸附或干燥循环，加热或再生循环，冷却循环。

其典型的工艺流程是分子筛脱水双塔工艺流程(具体流程图此处略)。

天然气脱水的方法一般包括低温法、溶剂吸收法、固体吸附法、化学反应法和膜分离法等。低温法脱水是利用高压天然气节流膨胀降温或利用气波机膨胀降温而实现的，这种工艺适合于高压天然气;而对于低压天然气，若要使用则必须增压，从而影响了过程的经济性。溶剂吸收法和固体吸附法目前在天然气工业中应用较广泛。

以下简要介绍溶剂吸收法和固体吸附法。