天然气水化物的形成及防止选编.pptx

天然气水化物的形成及防止;2.1 概 述;一、水化物形成的主要条件;2．压力和温度;天然气生成水合物的临界温度表;3．流动条件突变;二、防止水化物形成的方法; 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; 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。;2．饱和湿度或饱和含水量;3.相对湿度 ;4．天然气的露点(dew point)和露点降;二、天然气含水量的确定方法;2.天然气含水量的估算;如果是x ppm(体)，则含水量可表示为：;（2）估算含水量注意的问题;（3）非酸性天然气含水量估算;; 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）。; ;（4） 酸性天然气含水量估算; 必须指出：用图2-1、2-2和2-3 查得的水汽含量，是在15℃和101.325千帕 条件（即GPA标准）下求得的，若换算为我国的标准即20℃和101.325千帕条件下，则需将为用图2-1、2-2和2-3所查得的水汽含量值乘以修正系数0.9848。;;;2．3 水化物的结构;图2－4 气体水化物的晶格 （a）I型结构；（b）Ⅱ型结构; 研究表明，所有被研究的水化物都结晶成下列两种结构中的某一种结构：Ⅰ型—具有1.2纳米参数的ＣsCl型体心立方晶格；Ⅱ型——具有1.73 ～1.74纳米参数的金刚石型面心立方晶格。以上所举的晶格参数值是在温度约273.1K时得到的。图2-4概括地表示了Ⅰ型和Ⅱ型结构的晶格。; 结构Ⅰ型和Ⅱ型都包含有两种大小不同而数目一定的洞穴是由水分子通过氢键连接起来而构成的多面体，有12面体、14面体和16面体三种。12面体分别和另外两种多面体搭配而形成Ⅰ、Ⅱ两种结构。 受洞穴本身大小的限制，洞穴对气体分子有一定的选择性。因为气体分子太小将起不到支撑洞穴，气体分子太大不能进入洞穴，象H2、He、戍烷和己烷以上烃类一般不形成水合物。;2．4 水化物形成条件（温度、压力）的预测;一、气－固平衡常数法预测 ; 已知天然气的组成，形成水合物的温度可用汽－固（水合物）平衡常数来预测。用来预测的基本方程是：; 汽—固平衡常数是由实验确定的。可从GPA以及API数据手册中得到。它被定义为某碳氢化合物组分在无水基气相中的摩尔分数同该组分在无水基固相中的摩尔分数之比。即：;图2-6 甲烷的气—固平衡常数图;图2-7 乙烷的气—固平衡常数图;水合物形成温度的计算;【例2-1】天然气的压力为27.5MPa，气体组成见表2-1，求天然气形成水合物的温度。 解：假设天然气形成水合物的温度为21℃，查出各组分的平衡常数，求出∑yi/Ki=1.08。重新假设温度为26.7 ℃，求出∑yi/Ki=0.87。在27.5MPa下，用线性内插法求得∑yi/Ki=1.0的温度为23.3℃时。;表2-1 例2-1已知条件和计算;在给定的系统压力（或温度）下可按下列步骤通过计算来确定形成水合物的温度（或压力）： (1) 假定一个水合物的形成温度（或压力）； (2) 查平衡常数曲线图，确定各个组分的Ki； (3) 算出各个组分的 值，并对 求和； (4) 如 ，重新假定温度或压力，重复上面的步骤1~3直到 时为止。 ;  不应忽视H2S的存在对形成水合物影响。当H2S浓度在30%或更高时，在碳氢气体中形成水合物，就如同在纯H2S中一样。;Baillie和Wichert根据HYSIM工艺过程模拟软件求取的大量水合物形成条件绘制成可用于含酸性组分的天然气水化物形成条件图。Baillie等指出，当酸性组分总含量在1%-70%， H2S含量在1%-50%， H2S / CO2 比在1：3~10：1，并对C3H8含量进行教正后，由图中查取的温度值，有75%的数据与用HYSIM软件预测的值相差+-1.1 ℃,90%的数据与用HYSIM软件预测值相差+-1.7 ℃。该图适用于不含酸性气体组分,丙