天然气水合物

天然气的露点是指在一定的压力条件下， 天然气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。
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二、天然气含水量的确定方法
1.天然气含水量测定方法
CRD W / W0.6
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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 2-3 左上角的小图）。
Cs Ws / W
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相对密度为的天然气含水量 CRD 相对密度为0.6时天然气含水量 水中含盐时天然气的含水量 Cs 水中不含盐时天然气的含水量
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1．绝对湿度或绝对含水量e
给定条件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。
G e V
式中： e——天然气的绝对湿度，g/m3； G——天然气中的水汽含量，g； V——天然气的体积，m3。
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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<es ，天然气是不饱和的。 而e=es时，天然气则是饱和的。
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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
Hale Waihona Puke 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。
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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， 水合物才可能形成。 形成水合物的临界温度 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。
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（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，则需将所查得的水汽含
量值乘以修正系数0.98485。
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（3）非酸性天然气含水量估算
2.天然气含水量的估算
（1）气体的含水量用ppm表示

如果是x ppm(质)，则含水量可表示为：
x v
mg/m3
ρv—101.325kPa，20℃时气体密度，kg/m3
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• 如果是x ppm(体)，则含水量可表示为：
Mh x v Mg
mg/m3
ρv—101.325kPa，20℃时气体密度，kg/m3； Mh—水的分子量； Mg—天然气的分子量。
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3．流动条突变

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扰动，以及晶 种的存在等。
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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、用化学抑制剂或给气体脱水。
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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。

当不同的压力和温度时，在饱和状 态下，天然气中的水汽含量可用图2-3来 查得。
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图2-3
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必须指出，图 2-3 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2-3左上 角的小图)。
2.1 概 述

天然气水化物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。
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3.相对湿度

在给定条件下，一立方米天然气中的 水汽含量e与相同条件下成饱和状态时一立 方米天然气中水汽含量es之比称为相对湿度。
e es
式中： ——天然气相对湿度； e——天然气的绝对湿度； es——天然气的饱和湿度。
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4．天然气的露点和露点降 (dew point , dew point depression)
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。

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2.2 天然气中水汽的含量
一、天然气含水量的表示方法
（water content of natural gas） 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。
W W0.6 CRD Cs
甲烷含量摩尔浓度大于70%和含少量重 烃的甜气含水量。
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（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量，将大大地高于常用的 净化气图表（如图2-3）所查得的水分含量，特别 是当压力高于6895千帕（1000磅力/英寸2）时，尤 为显著。但是当压力为4020.7～6668.5千帕或更低 时，则酸性气体对平衡水含量的影响甚小，其误差 可以忽略不计。顺便指出一点，对于压力低于2100 千帕（绝）的所有气体，都可以应用图2-3快速估 算出气体中水份的含量。当压力高于2100千帕（绝） 时，可按下式计算出水分的约略含量W：
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气体生成水合物的临界温度表
名 称 临界温度 (℃)

CH4 21.5
C2H6 14.5
C3H8 iC4H8 5.5 2.5
CO2 10.0
H2S 29.0
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℃。




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/T 7507—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。
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