从气田中采出的天然气，在进入长输管道、压缩天然气加气站及液化天然气生产装置前，都要进行脱水。不要小看脱水的重要性，天然气和水蒸气会在低温和高压下形成天然气水合物，其形状和质地类似碎冰，会堵塞阀门和管道。另外，天然气中含有的少量硫化氢可溶于水，二氧化碳遇水会生成碳酸，这些酸性物质会腐蚀管道和设备。水蒸气的存在还会使天然气的热值降低，影响用户使用。
为了脱除水蒸气，科学家发明了百般兵器，以满足不同种类的天然气和不同深度的脱水需求。常用的脱水方法有冷却法、吸附法、膜分离法和吸收法。
冷却法是通过降温实现气和水的分离，可分为直接冷却法和加压冷却法。直接冷却法是压力不变，天然气的含水量随温度降低而减少。加压冷却法是压力升高，天然气含水量随之降低，再冷却，水蒸气就会凝结为液态水而析出。但由于冷却法得到的冷却水往往不能达到气体露点要求，因此常与其他方法结合使用。
吸附法的原理是利用吸附剂吸附脱水，可通过改变温度或压力从而改变吸附平衡方向，达到吸附再生的目的。用于天然气脱水的吸附剂通常是具有较大吸附表面积的多孔材料。
常用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝和分子筛。硅胶是一种晶粒状无定形氧化硅，比表面积可达300米2/克以上，一般粉碎后使用，孔径分布不均匀，因此没有明显的选择性。活性氧化铝是一种极性吸附剂，湿容量大，常用于含水量高的气体脱水，再生时能耗高，因可与无机酸发生化学反应，一般不处理酸性气体。分子筛是一种立方晶格的硅铝酸盐，具有均匀的孔结构，对特定大小的分子具有优先吸附能力，使用寿命长，但其再生能耗和价格较高。目前常用分子筛多是人工合成，可针对吸附目标物控制孔径大小。
吸收法是利用溶剂对天然气、烃类的溶解度低，对水的溶解度高的特点，使天然气中的水蒸气被溶剂吸收。吸收剂多为分子量高的醇类，如乙二醇、三甘醇等。吸收剂和天然气在接触器中相向流动，最后从塔底流出，进入换热器和闪蒸罐，进行循环利用。目前三甘醇被普遍用于较大规模的天然气脱水，一般脱除1千克水需要三甘醇循环量为25～60升。
膜分离技术设备简单，能耗小，自动化程度高。其原理是利用各组分在压差作用下透过高分子膜时渗透量的差异来实现分离。当天然气到达膜表面时，水蒸气因易于透过膜而被除掉，实现了天然气的净化。理想的膜材料具有高透气性、高强度、稳定性。做好膜材料的基础研究，相信在未来会有很大突破。