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第五章 天然气脱水 1

第一节 溶剂吸收法脱水 2

一、用甘醇做溶剂的天然气脱水装置 3

(一)甘醇类化合物的主要物理性质 4

(二)甘醇脱水装置的工艺流程 14

(三)三甘醇脱水装置吸收塔的工艺计算 16

(四)三甘醇脱水装置溶液再生系统的计算 24

(五)装置运转和操作中存在的问题 34

(六)酸性天然气的三甘醇脱水过程 35

(七)甘醇——乙醇胺脱水脱硫流程 36

二、用氯化钙水溶液做溶剂的天然气脱水工艺 37

第二节 固体吸附法脱水 38

一、吸附的基本过程 39

二、天然气工业常用的吸附剂 42

(一)活性铝土矿(Activated Bauxute) 44

(二)活性氧化铝(Actiated Alumina) 44

(三)硅胶(Silica Gel) 44

(四)分子筛 45

三、吸附法天然气脱水工艺流程 49

(五)复式固体吸附剂 49

四、吸附法脱水装置工艺计算 51

(一)依据 52

(二)吸附塔(器)的设计 57

(三)吸附剂再生和冷却过程中的工艺计算 61

(四)气体通过吸附床的压降计算 66

第三节 其它吸附法净化天然气过程 69

一、吸附法脱除天然气中的水汽和含硫化合物 69

二、吸附法脱除天然气中水汽并回收重烃类 73

(一)烃类的吸附过程 74

(二)吸附剂的再生和烃液体的回收 77

(三)关于装置设计的说明 78

三、多塔吸附净化天然气流程 79

第六章 天然气脱硫及硫磺回收 82

第一节 脱硫装置 82

一、脱硫方法分类 82

二、化学吸收法(用醇胺类化合物做溶剂的化学吸收法) 86

(一)吸收用溶剂 86

(二)过程的化学反应 87

(三)醇胺溶液的基本物化数据 92

(四)过程溶液的选择 113

(五)工艺流程 120

(六)设计与操作 121

三、物理吸收法 153

(一)多乙二醇醚法 153

(二)砜胺法 169

四、直接氧化法 194

(一)铁碱法 194

(二)蒽醌法 195

五、干法脱硫过程 201

一、硫磺回收的意义 203

第二节 硫磺回收装置 203

二、元素硫和硫化氢制硫过程中的含硫化合物 205

三、硫磺回收过程的工艺流程 212

(一)工艺流程的选择 212

(二)过程气的再热方式 216

四、硫磺回收过程中的化学反应和化学平衡 216

(一)硫磺回收过程中的化学反应 216

(二)硫化氢制硫的化学平衡 219

五、影响硫磺回收率的因素 220

六、酸气质量对硫磺回收装置的影响 224

七、硫磺回收催化剂 225

(一)硫磺回收催化剂的组成 226

(二)硫磺回收催化剂的类型 226

(三)硫磺回收催化剂的活性衰退和再生措施 229

八、液硫的处理和成型 233

(一)液硫脱气 233

(二)液硫输送 238

(三)硫磺成型 239

第三节 克劳斯装置的尾气处理 240

(一)斯科特法尾气净化工艺 245

一、还原-吸收法 245

(二)比文法尾气净化工艺 252

二、克劳斯泼尔法尾气净化工艺(IFP法) 253

三、冷床吸附(CBA)法和萨弗林法 260

四、魏尔曼-洛德法 264

五、化学吸收处理法 265

六、尾气的灼烧 267

第七章 天然气贮运 272

第一节 输气管道的工艺计算 274

一、输气管道水力计算基本公式的导出 274

二、输气管道的水力摩阻系数 275

三、管道的局部阻力系数和压力损失 279

四、关于管道通过能力的实用计算式 283

(一)魏玛斯公式 283

(二)全苏气体科学研究所公式 283

(三)潘汉德公式 284

五、管道线路高程变化对通过能力的影响 285

六、输气管道的压力分布，平均压力和均压时间 287

七、输气管道的温度分布，平均温度和总传热系数 288

八、管系的水力计算 291

九、管道的贮气能力 296

第二节 输气管道的管材和强度计算 299

一、输气管道材质的基本要求 300

(一)管材的强度 300

(二)管材的韧性 300

(三)可焊性 300

二、管子的外形规格 301

(一)管子的直径与壁厚 301

三、输气管道的强度计算 302

(一)管子壁厚计算公式 302

(三)管子的不圆度和端面平整度 302

(二)管子的长度 302

(二)输气管道的应力计算 308

(三)输气管道的强度校核 309

第三节 天然气的管道增压输送与压缩机站 310

一、增压输送管道压缩机站的压比、布局和最佳参数分析 311

(一)增压输送时的压比ε 311

(二)压缩机站的布局 312

(三)输气管道最佳参数分析 313

(一)压缩机和原动机 316

二、压缩机站的主要设备 316

(二)天然气的冷却装置 319

三、压缩机站的辅助设备 320

(一)空气滤清机 320

(二)压缩机的润滑系统 320

(三)离心式压缩机的轴密封系统 321

(四)压缩机站的油冷却系统 321

四、往复式压缩机站 323

(一)往复式压缩机站的工艺流程 323

(二)几种用于输气管道的往复式压缩机组 323

(三)往复式压缩机及管汇中的气体脉冲 328

(一)离心式压缩机站的工艺流程 329

五、离心式压缩机站 329

(二)离心式压缩机 332

(三)离心式压缩机的防喘振装置 338

六、离心式压缩机与管道的联合工作 339

(一)压缩机站的特性 342

(二)管道特性和压缩机站与管道的联合工作点 342

(三)离心式压缩机的调节方法 342

一、管道分水器 344

(一)输气管道中饱和水的凝析过程和凝析量的计算 344

第四节 输气管道的主要工艺设施 344

(二)分水器的布局 346

(三)分水器的类型及特征 348

二、气体除尘器 351

(一)湿式除尘器(涤尘器) 351

(二)球形涤尘器 355

(三)多管旋风除尘器 355

(四)气体过滤器 357

三、清管器和清管工艺 360

(一)清管器的分类和特性 360

(二)清管器探测仪器 366

(三)清管器收发装置 367

(四)清管器的发送和接收 368

(五)清管的几项工艺参数 371

(六)清管工艺制度的几点原则 372

(七)输气管道内壁光洁度对输送因素的影响 372

(八)管道内壁清理和内涂工艺简介 376

四、输气管线的干线切断阀 376

(一)干线切断阀及其驱动方式的类型 376

(二)球阀拨叉滑块驱动机构的特性 380

(三)球阀密封结构的型式 383

(四)输气管道干线阀门的紧急关闭系统 385

(五)输气管道阀门标准 392

(六)干线切断阀的安装 393

五、输气管道的调压计量站和配气站 395

第五节 输气管道的生产管理 396

一、输气管道生产管理的一般原则 396

二、输气管道生产管理的几项基本技术指标 396

三、管输天然气的气质标准 398

四、输气管道的压力试验和吹扫 398

五、输气管道线路部分的主要管理对象 402

六、输气管道线路部分的维护管理措施 404

七、输气管道的维修工作 406

一、天然气液化工艺过程 413

第六节 天然气液化、贮存和再气化过程 413

(一)不需机械功的天然气液化过程 414

(二)消耗机械功的天然气液化过程 415

(三)低温气体再液化过程 419

二、液化天然气的贮运 420

(一)液化天然气贮罐 420

(二)液化天然气的运输 424

三、液化天然气的再气化 427

四、设计和操作要点 430

(三)绝热材料 432

(一)低温过程对材质的要求 432

(二)热交换器 432

(四)其它设计和操作中应注意的问题 434

第八章 腐蚀与防蚀 435

第一节 腐蚀分类及影响因素 435

一、金属腐蚀分类 436

二、金属的化学腐蚀 438

三、金属的电化学腐蚀 438

(二)硫化氢腐蚀的特点 440

(一)硫化氢的腐蚀机理 440

四、硫化氢腐蚀 440

(三)影响硫化氢腐蚀的因素 441

五、二氧化碳腐蚀 448

六、氧腐蚀 450

第二节 气田开发设备的腐蚀概况和测试方法 452

一、采气设备的腐蚀 452

二、集输管线腐蚀 453

三、脱硫及硫磺回收设备腐蚀 459

四、甘醇脱水装置的腐蚀 463

六、生产装置腐蚀监控方法 465

五、现场腐蚀测试方法 465

(一)工业挂片 466

(二)电阻探针 467

(三)探氢针 469

(四)测径规 470

(五)声发射 471

(六)铁含量的测定 472

七、腐蚀率单位换算 473

八、设备-破坏记录 473

一、腐蚀裕量的选择 475

第三节 防蚀设计和工艺防蚀 475

二、安全系数 476

三、防止残留水分腐蚀的结构 476

四、避免异种金属的接触腐蚀 479

五、焊接 481

六、腐蚀介质的脱除 482

七、钻探设备工艺防蚀措施 483

八、集输管线工艺防蚀措施 484

九、脱硫及硫磺回收装置工艺防蚀措施 485

十、甘醇脱水装置的工艺性防蚀 486

第四节 耐蚀材质的选择 487

一、耐蚀材质选择的原则 487

二、常用金属材质的耐蚀情况 487

三、对用于含硫油气田的碳钢及低合金钢的要求 487

四、评定材料抗硫性能的试验方法 490

五、常用抗硫材料 508

六、防硫采气井口、阀门及主要零部件选材 513

七、集气站、脱硫及硫磺回收装置设备选材 514

八、抗硫仪表选材 518

一、缓蚀剂 519

第五节 缓蚀剂保护 519

二、缓蚀剂作用原理 520

三、缓蚀剂的评定 522

四、天然气采输及净化厂用缓蚀剂 523

(一)含硫气井用缓蚀剂 523

(二)输气管线用缓蚀剂 524

(三)天然气脱硫厂用缓蚀剂 524

(四)甘醇脱水装置用缓蚀剂 525

(五)油气井酸化缓蚀剂的使用 527

(六)酸洗缓蚀剂的应用 527

一、涂层防蚀的优点及涂料的选用原则 530

第六节 防蚀涂层 530

二、防蚀涂料的品种及性能 537

三、涂层的施工 537

四、埋地管线外壁防蚀涂层 537

五、地面(或管沟内)管线及设备的防蚀涂层 539

六、输气管线内壁涂层 539

第七节 阴极保护 542

一、阴极保护的原理 542

二、阴极保护判断标准 548

三、长输管线的外加电源阴极保护 549

(一)阴极保护站接线图 549

(二)长输管道的阴极保护站设计 550

(三)阴极保护站的设备 552

(四)增长保护范围的措施 558

(五)阴极保护站管理 558

四、牺牲阳极保护 560

(一)常用牺牲阳极 560

(二)决定输气管道牺牲阳极间距及数量 563

(三)管线采用牺牲阳极保护时应注意的几个问题 566

五、阴极保护方法的选择 566

六、杂散电流与干扰腐蚀 566

第九章 天然气的综合利用 572

第一节 天然气做燃料的应用 573

一、天然气的燃烧特性 573

二、用天然气做燃料的燃烧器 577

三、天然气的供应方式 581

四、天然气燃料的应用 584

(一)家庭或商业用 584

(二)在冶金工业中的应用 586

(三)在水泥工业中的应用 588

(四)在玻陶工业中的应用 589

(五)天然气用做发电厂燃料 590

(六)天然气用做燃气轮机燃料 591

(七)其它方面的应用 593

第二节 天然气提氦 594

一、氦气的性质和用途 594

二、氦的生产 594

(一)天然气低温冷凝法提氦 595

(二)薄膜提氦 597

一、炭黑的性质 598

二、炭黑的用途 598

第三节 天然气制造炭黑 598

(三)氦资源保护 598

三、炭黑的生产工艺 600

(一)炭黑的生产方法概述 600

(二)天然气槽法炭黑生产工艺 603

(三)天然气半补强炉法炭黑生产工艺 604

(四)炭黑的加工处理 606

第四节 以天然气为原料的无机和有机合成工业 606

一、合成氨 610

(一)流程和说明 613

(二)主要原材料及消耗指标 616

二、天然气制甲醇 616

(一)合成甲醇的制备原理 617

(二)合成甲醇的生产 618

三、天然气制乙炔及乙炔二次加工的主要产品 621

(一)制备原理 622

(二)生产流程图及说明 624

(三)主要原材料消耗 625

(四)由乙炔合成的主要产品 625

四、天然气制甲醛 627

(一)制备原理 629

(二)生产流程和说明 629

(一)甲烷的氯化反应 630

(三)主要原材料消耗 630

五、甲烷氯化产品的生产和利用 630

(二)甲烷氯化物生产方法 632

(三)天然气氯化产品的性质和用途 638

六、天然气合成氢氰酸 640

(一)主要生产方法概述 640

(二)安氏法合成氢氰酸生产过程 641

(三)主要原材料消耗 642

七、天然气硝化制硝基甲烷 642

(一)硝基甲烷的生产 643

(二)主要原材料消耗 644

附录 646

一、单位换算 646

1.单位换算因子 646

2.温度换算公式 647

3.天然气体积单位换算表 647

4.天然气比重S(空气S＝1)，分子量及在基准条件下的重度换算表 648

5.硫化氢浓度单位换算表 649

(1)H2S体积百分数(％)和克H2S/标米3 649

(3)谷H2S/100英基英尺3和毫克H2S/标米3 650

(2)H2S百万分之一体积(ppm)和毫克H2S/标米3 650

6.二氧化碳体积百分浓度(％)和克CO2/标米3换算 651

二、烷烃混合物的热焓和汽-液平衡常数 652

1.烷烃混合物的热焓 652

2.汽-液平衡常数K值(公制单位) 657

三、天然气工业中有害物质的排放标准 663

1.主要有害气体排放标准 663

2.居住区大气中主要有害气体最高允许浓度 663

3.车间空气中有害气体的最高允许浓度 664

4.工业“废水”最高允许排放标准 664

主要参考书 665