天然气水化物的形成及防止.ppt

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1、天然气水化物的形成及防止2.1概述天然气水化物(hydrate)是轻的碳氢化合物和水所形成的疏松结晶化合物,是一种天然气中的小分子与水分子形成的类冰状固态化合物，是气体分子与水分子非化学计量的包藏络合物，即是水分子与气体分子以物理结合体所形成的一种固体。水化物通常是当气流温度低于水化物形成的温度而生成。在高压下，这些固体可以在高于0℃而生成。一、水化物形成的主要条件1．天然气的含水量处于饱和状态天然气中的含水汽量处于饱和状态时，常有液相水的存在，或易于产生液相水。液相水的存在是产生水合物的必要条件。2．压力和温度当天然气处于足够高的压力和足够低的温度时，水合

2、物才可能形成。天然气中不同组分形成水合物的临界温度是该组分水合物存在的最高温度。此温度以上，不管压力多大，都不会形成水合物。不同组分形成水合物的临界温度如下表所示。天然气生成水合物的临界温度表过去曾认为该值为21.5，后经研究，在33.0～76.0MPa条件下，甲烷水合物在28.8℃时仍存在，而在390.0MPa条件下，甲烷水合物形成温度高达47℃。3．流动条件突变在具备上述条件时，水合物的形成，还要求有一些辅助条件，如天然气压力的波动，气体因流向的突变而产生的搅动，以及晶种的存在等。二、防止水化物形成的方法1、加热，保证气流温度总是高于形成水化物温度；2、

3、用化学抑制剂或给气体脱水。在选择水化物抑制剂或脱水方法之前，整个操作系统应该是最优化的，以使必须的处理过程减至最少。人们认为有以下的一般方法可供考虑：1、减少管线长度和阻力部件来减小压力降；2、检验在寒冷地区应用绝热管道的经济性。2．2天然气中水汽的含量一、天然气含水量的表示方法天然气在地层温度和压力条件下含有饱和水汽，天然气的水汽含水量取决于天然气的温度、压力和组成等条件。天然气含水汽量，通常用绝对湿度、相对湿度和水露点来表示。1．绝对湿度或绝对含水量e标准状态下每立方米天然气所含水汽的质量数，称为天然气的绝对湿度或绝对含水量。式中：e——天然气的绝对湿度

4、，g/m3；G——天然气中的水汽含量，g；V——天然气的体积，m3。2．饱和湿度或饱和含水量一定状态下天然气与液相水达到相平衡时，天然气中的含水量称为饱和含水量。用es表示在饱和状态时一立方米体积内的水汽含量。如果e

5、中开始出现第一滴水珠时的温度。天然气的露点降是在压力不变的情况下，天然气温度降至露点温度时产生的温降值。通常，要求埋地输气管道所输送的天然气的露点温度比输气管道埋深处的土壤温度低5℃左右。二、天然气含水量的确定方法1.天然气含水量测定方法天然气的含水量测定方法有露点法、电解法、电导法、滴定法、重量法和红外线吸收法。其中红外线吸收法很少应用。GB/T17283—1998《天然气水露点的测定冷却镜面凝析湿度计法》。SY/T7507—1997《天然气中含水量的测定电解法》。工程设计中普遍采用是查图法和公式法。2.天然气含水量的估算如果是xppm(质)，则含水量可表

6、示为：（1）气体的含水量用ppm表示mg/m3ρv—101.325kPa，20℃时气体密度，kg/m3。如果是xppm(体)，则含水量可表示为：mg/m3ρv—101.325kPa，20℃时气体密度，kg/m3；Mh—水的分子量；Mg—天然气的分子量。（2）估算含水量注意的问题气体体积的压力和温度条件；用天然气含水图查得的水汽含量，是在15.56℃和101.325kPa条件（即GPA标准）下求得的，若换算为我国的标准即20℃和101.325kPa条件下，则需将为所查得的水汽含量值乘以修正系数0.98485。（3）非酸性天然气含水量估算当不同的压力和温度时，在

7、饱和状态下，天然气中的水汽含量可用图2-1来查得。图2-1必须指出，图2-1是根据天然气相对密度为0.6，且不含氮气的实验数据绘制的。因此在求相对密度不为0.6的天然气的水汽含量时，必须引入相对密度的修正系数CRD(见图2-1左上角的小图)。另外，如果水中溶解有盐类（NaCl、MgCl2等），则溶液上面水汽的分压将下降，这样，天然气中水汽含量也就降低。此时，就必须引入含盐度的修正系数Cs（见图2-1左上角的小图）。甲烷含量摩尔浓度大于70%和含少量重烃的甜气含水量。（4）酸性天然气含水量估算当天然气中含有大量H2S和CO2等酸性气体时，天然气中饱和水蒸汽的含

8、量，将大大地高于常用的净化气图表（如图2-1）所查得