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第4期王海秀：含(CH,+CO?+H?S)酸性天然气水合物生成的影响因素13

含(CH?+CO?+H?S)酸性天然气水合物生成的影响因素

王海秀

(广东石油化工学院化工与环境工程学院，广东茂名525000)

摘要：介绍了含HS和CO?组分的天然气输送时可能带来的影响。基于Chen-Guo模型进行含(CH?+CO?+H?S)酸性天然气水合物相平衡研究，分析了酸性天然气各组分对水合物生成的影响。结果表明，酸性天然气中各组分对水合物生成的影响程度不同，H?S影响最为明显；同一组分在不同条件下影响方向可能不同。分析结果可为水合物法天然气脱硫脱碳提供理论指导，尤其对于高含H?S天然气。

关键词：酸性天然气；水合物；生成；相平衡；影响因素

中图分类号：TQ013.1;TE8文献标识码：A文章编号：1001-9219(2014)04-13-03

含有高浓度H?S和CO?组分的天然气在世界范围内相当普遍，在我国西南地区发现的酸性天然气藏，φ(H?S)高达30%1。CO?和H?S的存在势必给天然气输送带来系列影响。首先，造成管道和设备的严重腐蚀引发安全问题；其次，在有水存在和一定温压下，CO?和H?S都能生成水合物，H?S则更容易生成，从而导致管路堵塞，影响正常输气。确定含H?S和CO?组分酸性天然气水合物生成条件及影响因素，对采用水合物法进行酸性天然气脱硫脱碳，具有非常重要的指导作用。

1酸性天然气水合物相平衡模型

在众多水合物相平衡模型中，Chen-Guo模型适宜酸性天然气水合物生成条件的预测，陈光进和郭天民基于他们提出的水合物生成机理提出了一个新的水合物模型123,即：

式中：f-气体组分i的逸度，MPa;θ-j组分气体分子在连接孔中的填充率；x-由气体组分i形成的基础

收稿日期：2013-10-13;作者简介：王海秀(1982-),女，讲师，硕士，主要从事天然气水合物研究工作，电电邮whx8207@126.com。

水合物在混合基础水合物中所占的物质的量分数；f9°-纯基础水合物组分i的逸度。

2酸性天然气水合物相平衡研究

BdW/d18[

BdW/d

18[

8

H?S-M1

14

-M3M4

10

298302

270274278282286290294

12

16

77K

图1纯水中单一组分和三元体系的水合物生成条件

参考实际酸性天然气中主要成分的组成范围，根据Chen-Guol?水合物模型计算四组含CH?、CO?、H?S的三元模拟体系在纯水中的水合物生成条件，如图1所示。由图1可见，与单一组分相比，三元体系的水合物生成条件明显不同，其相平衡曲线介于纯组分CH?和H?S相平衡曲线之间，且随着混合气中H?S含量增大，三元体系相平衡曲线向右偏移明显，越来越靠近纯H?S相平衡曲线，水合物生成区域扩大，说明含有CO?和H?S酸性气体的天然气，提高了水合物生成温度、降低了生成压力，受H?S含量的影响最为明显，因为与碳氢化合物相比，酸性气体易溶于水。所模拟的四组酸性天然气三元体系组成见表1。

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14天然气化工(C?化学与化工)2014年第39卷

表1酸性天然气三元模拟体系组成

体系

气体组成，φ%

CH

CO?

H?S

M1

89.55

5.7

4.75

M2

822

7.9

9.85

M3

76.38

7.25

16.37

M4

68.29

6.29

25.42

3酸性天然气组分对水合物生成的影响

酸性天然气的主要成分为CH?,同时含有CO?和H?S。CH?、CO?和H?S均能生成水合物。基于Chen-Guo4模型编制程序，分析了酸性天然气中CH?、CO?、H?S含量对水合物生成相平衡条件的影响。

3.1CH?含量的变化对酸性天然气水合物生成的影响

表2和表3分别给出了几组CO?一定、CH?含量变化和H?S一定、CH?含量变化的酸性天然气组成，同时为了比较CO?和H?S含量的变化对水合物生成的影响，表2和表3取了相同摩尔分数的CO?和H?S,按其数据的计算结果绘于图2、图3中。

表2CO?一定、CH?