石油处理-天然气输送前预处理-1.ppt

1 天然气预处理技术 天然气水合物的形成和防止技术 天然气脱水技术 天然气脱硫技术 天然气凝液回收技术 第一节天然气水合物的形成和防止技术 天然气含水量测定和估算； 水合物结构及形成条件； 水合物生成条件预测； 水合物的防止措施； 抑制剂注入量 一、天然气含水量测定和估算 天然气含水量的表示方法 天然气含水量测定和估算方法 1. 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。 (1) 绝对湿度和相对湿度 天然气绝对湿度是指一立方米天然气中所含水汽的克数，单位可用g/m3表示。 在一定温度和压力下，天然气中可能含有的最大水汽量，即天然气与液态平衡时的含水汽量，称为天然气的饱和含水量。 在一定温度和压力下，天然气绝对湿度和饱和含水量之比则为天然气相对湿度。 (2) 水露点 天然气水露点是指天然气在一定压力下析出第一滴水时的温度，即天然气饱和水汽量对应的温度。 GB/T17283—1998《天然气水露点的测定 冷却镜面凝析湿度计法》。 工程设计中普遍采用是查图法和公式法。 气体的含水量用ppm表示 如果是x ppm(质)，则含水量可表示为： 气体的含水量用ppm表示 2. 天然气含水量测定和估算 天然气含水量测定方法 露点法： GB/T17283—1998《天然气水露点的测定 冷却镜面凝析湿度计法》 电解法：SY/T 7507—1997《天然气中含水量的测定 电解法》 吸收重量法 卡尔·费歇法（karlfischer) 天然气含水量估算 气体加工工程数据手册（GPSA Engingeering Data Book) (1) 非酸性天然气含水量估算 甲烷含量摩尔浓度大于70%和含少量重烃的甜气含水量可用下式估算： 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。 (2) 酸性天然气含水量估算 a. 硫化氢加二氧化碳总含量摩尔浓度小于40%的天然气含水量可用下式计算： (2) 酸性天然气含水量估算 b. 硫化氢加二氧化碳的当量浓度为5%～55%时，计算方法如下： 求酸性天然气中H2S当量浓度。H2S的当量浓度为H2S的实际浓度加上0.75倍CO2的实际浓度； 已知温度和压力查图 求得H2S当量%下含水量的比值R。 (2) 酸性天然气含水量估算 二、水合物结构及形成条件 气体水合物是由一种或几种气体的混合物（如CH4、C2H6、CO2、N2等）在一定的温度、压力条件下和水作用生成的一类笼形结构的冰状晶体。 天然气水合物外观结构似碎冰或雪末，约15%重量是气体，比重在0.9 g/cm3左右，随气体组成的不同而变化。在气体水合物中，水分子（主体）通过氢键作用形成一种点阵晶体结构，气体分子（客体）则填充于点阵结构间的空穴中，主、客体分子之间通过范德华力相互作用，水合物的结构类型主要取决于气体分子填充晶穴的大小。 二、水合物结构及形成条件 已经发现的天然气水合物结构有三种，即结构 I 型、结构 II 型和结构H型。 1951年发现水合物的I型和II型两种结构，丁烷以上烃类不能形成这两类结构，每种形式的结构均包含两种大小不同而数目一定的孔穴，只有分子尺寸大小和几何形状适宜的气体分子才能进入孔穴。 二、水合物结构及形成条件 结构 I 型气水合物为立方晶体结构，其在自然界分布最为广泛，仅能容纳甲烷、乙烷这两种小分子的烃以及N2、CO2、H2S等非烃分子。 结构 II 型气水合物为菱型晶体结构，除包容C1、C2等小分子外，较大的“笼子”（水合物晶体中水分子间的空穴）还可容纳丙烷及异丁烷）等烃类； 二、水合物结构及形成条件 1987年发现H型结构，结构H型气水合物为六方晶体结构，其大的“笼子”甚止可以容纳直径超过异丁烷的分子，如iC5和其他直径在7.5～8.6?之间的分子。 水合物结构中水分子数与气体分子数的比例称为水合物数，完全充满情况下，I型结构的水合物数为5 .75 , II型和H型结构都为5 .67。 天然气水合物的形成条件 必要条件：气体处于水汽的饱和或过饱和状态并存在游离水；有足够高的压力和足够低的温度。 辅助条件如压力的脉动，气体的高速流动，流向突变产生的搅动、弯头、孔板、阀门、粗糙的管壁等。 水合物形成的临界温度 水合物形成的临界温度是水合物可能存在的最高温度，高于此温度，不论压力多高，也不会形成水合物。经研究表明当压力在33～76