2分子筛脱水工艺流程
2.1分子筛的选择
分子筛通常分为X型和A型两类。它们的吸附机理是相同的，区别在于晶体结构的内部特征。A型分子筛具有与沸石构造类似的结构物质，所有吸附均发生在晶体内部孔腔内。 X型分子筛能吸附所有能被A型分子筛吸附的分子，并且具有稍高的容量。13X型分子筛中吸附像象芳香烃这样的大分子。根据表2-1，选用用球形4A分子筛吸附脱水，已知4A分子筛的颗粒直径为3.2mm，堆密度为660kg/m，吸附周期采用8小时。
表2-1常用分子筛的性能表
型号 孔直径 吸附质分子 直径<4A的分4A 4 子，包括以上各分子 直径<5A的分子5A 5 包括以上各分子 直径<8A的分10X 8 子，包括以上各分子 直径<10A的分13X 10 子包括以上各分子 排除的分子 直径>4A的分子如丙烷等 直径>5A的分子，如异构化合物及4碳环化合物 二正丁基胺及更大分子 应用范围 3
饱和烃脱水 从支链烃及环烷烃中分离正构烃、脱水 芳烃分离 （C4H9)3N及更大分子 同时脱水、CO2、H2S等
2.2
流程选择
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。
本装置所处理的湿净化气流量为1.2×105m3/d（20℃、101.325kPa标准状态下）。对于这样规模较大的分子筛脱水装置，可以采用2个吸附塔或3个吸附塔两种方案（分别
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简称两塔方案、三塔方案）。而相同工艺不同方案的操作情况与投资数据却完全不同，现将两塔方案、三塔方案的操作情况与投资情况进行比较，从而选择出最佳方案。 在两塔流程中，一塔进行脱水操作，另一塔进行吸附剂的再生和冷却，然后切换操作。在三塔或多塔流程中，切换的程序有所不同，通常三塔流程采用一塔吸附、一塔再生、一塔冷吹同时进行。
表2-2 三塔方案（常规）时间分配表
吸附器 分子筛脱水塔A 分子筛脱水塔B 分子筛脱水塔C 0～8h 吸附 冷却 加热 8～16h 加热 吸附 冷却 16～24h 冷却 加热 吸附
由表2-2可以看出，在三塔方案中，加热炉连续工作，并且冷吹再生时间长，期间的加热、冷却功率相对较小，三塔流程灵活性较高。
表2-3两塔方案（常规）时间分配表
吸附器 分子筛脱水塔A 分子筛脱水塔B 0～8h 吸附 加热/冷却 8～16h 加热/冷却 吸附
由表2-3可以看出，分子筛两塔脱水装置运行时，始终保持一塔处于吸附状态，另一塔处于再生状态。因此，加热炉操作不连续，点火、停炉频繁，不利于装置的长周期正常、平稳运行，且会造成一定的热损失。但两塔流程简单，其吸附时间增长，能耗大大降低。两塔流程较三塔流程减少1座吸附塔，大大节约了设备采购费用。由于设备数量的减少，操作维护费用也将大大降低。同时，由于减少了设备、工艺管线的数量，实际上也相应削减了管线、设备穿孔泄露的风险，提高了安全可靠性。且吸附、再生、冷却过程为密闭过程，对环境污染少。
两塔流程由装填有分子筛的两个塔组成,假设塔2在进行干燥,塔1在进行再生。在再生期间,所有被吸附的物质通过加热而被脱吸,为该塔的下一个吸附周期作准备。湿原料气一般经原料气过滤分离器,除去携带的液滴后自上而下地进入分子筛脱水塔(塔2),进行脱水吸附过程。脱除水后的干气一般经产品气粉尘过滤器除去分子筛粉尘后,作为本装置产品气输送出去。且选用两塔流程仍有扩建空间。若以后天然气处理量逐步增大，可能导致分子筛床层内气体流速增大，部分分子筛被击碎，并被原料气
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携带进入粉尘过滤器，造成粉尘过滤器滤网堵塞，装置运行不平稳。则可对分子筛脱水工艺流程进行改造，在原两塔的基础上增加一台同规格的分子筛干燥塔，将“两塔流程”改为“三塔流程”，同时增加配套的自控系统，以完成扩建。
因此，本设计中采取分子筛两塔吸附脱水流程。
2.3再生方法选择
对固定床气—固吸附而言，主要有三种再生方法： （1）温度转换再生法：
加热再生完全后，吸附剂需要冷却。
图2-4 温度转换再生示意图
（2）压力转换再生法：其原理是低压使水脱附从而再生。
（3）冲洗解吸再生法：其原理是用某种合适的气体冲洗吸附剂床层，达到解吸而再生的目的，升高温度或降低压力均有利于冲洗解吸。
降压脱附虽然具有能耗低、再生时间短、操作方便等优点，但由于被吸附的产品气体在脱附时不能回收，且还需部分产品气作为吹扫之用，因而效率低，在产品的纯度与效率间存在矛盾，工业上使用不多。
升温脱附是工业上常用的方法。这是基于所有干燥剂的湿容量都是温度随温度上升而降低这一特点来实现的。通常采用预热的解吸气体通过床层以升高吸附剂温度使
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吸附质脱附，并将吸附质带出吸附剂床层，从而实现吸附剂再生的目的。加热再生完成后，吸附剂床层需要冷却，然后重新开始吸附操作。冷却过程通常以都以冷却流进行冷却。
2.4工艺参数优选
分子筛脱水由吸附和再生两部分组成，吸附采用双塔流程，再生加热气和冷吹气采用干气，加热方式采用导热油炉加热。其主要设备由分子筛吸附器、再生气加热炉、再生气冷却器、再生气分离器。 选用4A分子筛脱水，其特性如下： 分子筛粒子类型：直径3.2mm条形
分子筛的有效湿容量：8kg（水）/100kg（分子筛） 分子筛堆积密度：660kg/m3 分子筛比热：0.96kJ/（kg·℃） 瓷球比热：0.88kJ/（kg·℃）
操作周期为8小时，再生加热时间为4.5小时，再生冷却时间为3.2小时，操作切换时间为0.3小时。加热炉进口温度为30℃，加热炉出口温度为275℃。
2.5工艺流程图
图2-5
2.6分子筛脱水工艺流程介绍
附录一为吸附法脱水流程。原料气自上而下流过分子筛吸附塔进行吸附脱水，脱
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水后的干气含水小于1 ppm，分子筛出口原料气经分子筛出口过滤器除去其中夹带的分子筛粉尘和杂质后进制冷单元。
分子筛干燥器采用两塔操作流程，8小时自动切换1次，原料气切换到已再生完毕的分子筛吸附塔进行吸附脱水，水饱和的吸附塔经再生、冷吹完成再生过程。再生气可以用干气或原料气，将气体用热油导热的方式进行加热，加热到一定温度后，进入吸附塔再生。当床层出口气体温度升至预定温度后，则再生完毕。此时将加热器停用，再生气经旁通入吸附塔，用于冷却再生床层。当床层温度冷却到要求温度时又可开始下一循环的吸附。吸附塔出再生气经再生气冷却器冷却，进入再生气分离器，分出游离水后作为生活及装置用气。
吸附操作时塔内气体流速最大，气体从上向下流动，这样可使吸附剂床层稳定，不致动荡。再生时，气体从下向上流动，一方面可以脱除靠近进口端被吸附的物质，并且不使其流过整个床层。另外，可使床层底部干燥剂得到完全再生，因为床层底部是湿原料气吸附干燥过程最后接触的部位，直接影响流出床层的干燥天然气质量。
2.7注意事项
（1）脱水器内应用栅板支撑床层，床顶有防护网罩，支撑结构应有利于气流均匀分布和更换吸附剂。
（2）人孔应根据脱水器筒体直径和高度设置，保证吸附剂装卸方便，确保床层装填水平。
（3）粉尘过滤器对过滤介质粒径大小的要求应根据下游工艺需求确定。
（4）当采用加热炉直接加热再生气时，应符合SY/T0540和SY/T0538的有关规定。
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