天然气脱水医学宣教专家讲座.pptx

第一节天然气水合物一、天然气饱和含水量1、甜气图如图，天然气饱和水含量随压力、温度改变关系。可见，压力越高、温度越低，饱和水含量越小。在一定压力下与天然气饱和水含量相对应温度称为天然气水露点。在某一压力下，水露点愈低，饱和含水量愈小。当气体实际温度高于水露点时，气体处于未饱和状态，无液态水析出；当气体实际温度低于水露点时，气体过饱和，有液态水析出。当日然气相对密度>0.6时，气体饱和水含量降低，可乘以相对密度修正系数进行修正。天然气与含盐水接触也会降低天然气饱和水含量，可乘以含盐修正系数进行修正。2、酸气图当压力小于2.0MPa时，酸气浓度对天然气含水量影响不大，能够按甜气图查得。高压时，天然气饱和含水量随酸气浓度增大而增大。压力大于2.0MPa时，可用Campbell法求酸性天然气含水量。Campbell法：天然气内饱和CO2有效水含量天然气内饱和H2S有效水含量3、饱和含水量测试方法有各种气体含水量测定方法，常见有露点法、吸收质量法和Karl．Fischer（卡尔-费希尔）法。1)露点法：在恒定压力下，气体以一定流量流经露点仪，仪器测量腔室内有抛光金属镜面，其温度可人为控制准确调整并准确测定。伴随镜面温度逐步降低，气体被水饱和时镜面上开始结露，此时镜面温度即为水露点。由水露点查表可得气体饱和含水量。2)吸收法：气体经过充满P2O5吸收管，吸收剂P2O5吸收气体内水分，准确测定P2O5质量增加值和经过吸收管气体量，即可求得气体内含水量。3)Karl-Fischer法：利用卡尔-费希尔试剂吸收天然气中水分，测出中和卡尔-费希尔试剂所需天然气量即可求得气体含水量。卡尔-费希尔试剂配制：8mol吡啶+2mol二氧化硫+15mol甲醇+1mol碘二、天然气水合物2、结构采取X射线衍射法对水合物进行结构测定发觉，气体水合物是由多个填充气体分子笼状晶格组成晶体，晶体结构有三种类型：I、II、H型。1）I型晶体结构：体心立方结构，由46个水分子组成，共有8个笼状晶格，可容纳8个气体分子。其中6个大（12个正五边形、2个正六边形组成十四面体，平均自由直径0.59纳米）、2个小（正五边形组成十二面体，平均自由直径0.52纳米）。分子式为S2L6·46H202）II型晶体结构：金刚石晶体立方结构，由136个水分子组成，共有24个笼状晶格，可容纳24个气体分子。其中8个大（12个正五边形、4个正六边形组成十六面体，平均自由直径0.69纳米）、16个小（正五边形组成十二面体，平均自由直径0.48纳米）。分子式为S16L8·136H203）H型晶体结构：对H型水合物尚处于研究中，知之甚少，H型水合物由34个水分子组成，共有6个笼状晶格，可容纳6个气体分子。其中1个大（12个正五边形、8个正六边形组成二十面体）、2个中（3个正四边形、6个正五边形、3个正六边形组成十二面体）、3个小（正五边形组成十二面体）。分子式为S3S2L1·34H20因为晶格空腔有大有小，所以不一样直径气体分子会形成不一样类型气体水合物。天然气中CH4、C2H6、C02、H2S可形成稳定I型水合物。每个气体分子周围有68个水分子，即：CH4·6H2OC2H6·8H2OH2S·6H2OC02·6H2O大分子量组分C3H8和i-C4H10(异丁烷)仅能进入II型水合物内大腔室，形成II型水合物。每个气体分子周围有17个水分子，即：C3H8·17H2Oi-C4H10·17H2O。气体分子填满腔室程度取决于外部压力和温度，腔室内充满气体分子程度愈高、水合物愈稳定。腔室未被气体分子占据时，结构处于亚稳定状态，称为β相；气体分子占有腔室后形成稳定结构，称H相。3、生成条件（1）气体处于水蒸汽过饱和状态或者有液态水，即气体和液态水共存；（2）一定压力温度条件——高压、低温；（3）气体处于紊流脉动状态，如：压力波动或流向突变产生搅动，或有晶种(固体腐蚀产物、水垢等)存在都会促进产生水合物。所以，在孔板、弯头、阀门、管线上计量气体温度温度计井等处极易产生水合物。4、图解法预测水合物生成即当水分条件满足时，预测生成水合物压力、温度条件。惯用图解法有两种，一个是只考虑气体相对密度相对密度法，另一个是考虑相对密度和酸气含量酸性气体图。（2）酸性气体图若天然气中同时含有CO2和H2S时，将CO2折算成H2S含量，折算关系为1molH2S=0.75molCO2，求得H2S总含量。依据气体压力、H2S含量、气体相对密度，能够查图得到水合物生成温度。C3含量校正：依据H2S含量、气体内C3含量、气体压力可查得修正值。C3含量高时修正值为正，低时为负。5、预防水合物生成方法破坏水合物生成条件即可预防水合物生成。主要有三种方法（1）加热气流，使气体温度高于气体水露点；（2）对天然气进行干燥剂脱水，使其露点降至操作