石油处理-天然气输送前的预处理-优秀PPT.ppt
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1、天然气预处理技术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水合物的形成和防止技术天然气脱水技术天然气脱水技术天然气脱硫技术天然气脱硫技术天然气凝液回收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;天然气含水量测定和估算;水合物结构及形成条件;水合物结构及形成条件;水合物生成条件预测;水合物生成条件预测;水合物的防止措施;水合物的防止措施;抑制剂注入量抑制剂注入量一、天然气含水量测定和估算一、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的表示方法天然气含水量测定和估算方法天然气含水量测定和估算方法1.天然气
2、含水量的表示方法天然气含水量的表示方法 天天然然气气在在地地层层温温度度和和压压力力条条件件下下含含有有饱饱和和水水汽汽,天天然然气气的的水水汽汽含含水水量量取取决决于于天天然然气气的的温温度度、压压力力和和组组成成等等条条件件。天天然然气气含含水水汽汽量,通常用绝对湿度、相对湿度和水露点。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绝对湿度和相对湿度 天天然然气气绝绝对对湿湿度度是是指指一一立立方方米米天天然然气气中中所含水汽的克数,单位可用所含水汽的克数,单位可用g/m3表示。表示。在在一一定定温温度度和和压压力力下下,天天然然气气中中可可能能含含有有的的最最大大水水汽汽
3、量量,即即天天然然气气与与液液态态平平衡衡时时的的含含水汽量,称为天然气的饱和含水量。水汽量,称为天然气的饱和含水量。在在一一定定温温度度和和压压力力下下,天天然然气气绝绝对对湿湿度度和和饱和含水量之比则为天然气相对湿度。饱和含水量之比则为天然气相对湿度。(2)水露点水露点 天天然然气气水水露露点点是是指指天天然然气气在在一一定定压压力力下下析析出出第第一一滴滴水水时时的的温温度度,即即天天然然气气饱饱和和水水汽汽量量对应的温度。对应的温度。GB/T17283 天天然然气气水水露露点点的的测测定定 冷冷却却镜面凝析湿度计法。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。工程设计中普遍采
4、用是查图法和公式法。气体的含水量用气体的含水量用ppm表示表示如果是如果是x ppm(质质),则含水量可表示为:,则含水量可表示为:mg/m3v101.325kPa,0时气体密度,时气体密度,kg/m3。气体的含水量用气体的含水量用ppm表示表示mg/m3如果是如果是x ppm(体体),则含水量可表示为:,则含水量可表示为:v101.325kPa,0时气体密度,时气体密度,kg/m3;Mh水的分子量;水的分子量;Mg天然气的分子量。天然气的分子量。2.天然气含水量测定和估算天然气含水量测定和估算天然气含水量测定方法天然气含水量测定方法露点法:露点法:GB/T17283 天然气水露点天然气水露点
5、的测定的测定 冷却镜面凝析湿度计法冷却镜面凝析湿度计法电解法:电解法:SY/T 7507 天然气中含水量天然气中含水量的测定的测定 电解法电解法吸收重量法吸收重量法卡尔卡尔费歇法费歇法karlfischer)天然气含水量估算天然气含水量估算气体加工工程数据手册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非酸性天然气含水量估算甲烷含量摩尔浓度大于甲烷含量摩尔浓度大于70%和含少量重烃和含少量重烃的甜气含水量可用下式估算:的甜气含水量可用下式估算:W校正后的天然气含水量;校正后的天然气含水量;W0相相对对密度密度为为0.6时时含水量;含水
6、量;CG 相相对对密度校正系数;密度校正系数;Cs 含含盐盐量校正系数。量校正系数。天然气含水量图天然气含水量图估算含水量注意的问题估算含水量注意的问题气体体积的压力和温度条件;气体体积的压力和温度条件;用用天天然然气气含含水水图图查查得得的的水水汽汽含含量量,是是在在15.56和和101.325kPa 条条件件即即GPA标标准准下下求求得得的的,若若换换算算为为我我国国的的标标准准即即20和和101.325kPa条条件件下下,则则需需将将为为所所查查得得的的水水汽汽含量值乘以修正系数含量值乘以修正系数0.98485。(2)酸性天然气含水量估算酸性天然气含水量估算a.硫化氢加二氧化碳总含量摩尔
7、浓度小于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:的天然气含水量可用下式计算:W天然气中总含水量,天然气中总含水量,g/m3;WC 烃实际含水量;烃实际含水量;WH H2S实际含水量;实际含水量;WO CO2实际含水量。实际含水量。二氧化碳的水汽含量图二氧化碳的水汽含量图硫化氢的水汽含量图硫化氢的水汽含量图(2)酸性天然气含水量估算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硫化氢加二氧化碳的当量浓度为5%55%时,时,计算方法如下:计算方法如下:求酸性天然气中求酸性天然气中H2S当量浓度。当量浓度。H2S的当量浓度为的当量浓度为H2S的实际浓度加上的实际浓
8、度加上0.75倍倍CO2的实际浓度;的实际浓度;已知温度和压力查图已知温度和压力查图 求得求得H2S当量当量%下含水量的比下含水量的比值值R。(2)酸性天然气含水量估算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硫化氢加二氧化碳的当量浓度为5%55%时,计算方法如下:时,计算方法如下:酸性天然气含水量比值图酸性天然气含水量比值图二、水合物结构及形成条件二、水合物结构及形成条件 气气体体水水合合物物是是由由一一种种或或几几种种气气体体的的混混合合物物如如CH4、C2H6、CO2、N2等等在在一一定定的的温温度度、压压力力条件下和水作用生成的一类笼形结构的冰状晶体。条件下和水作用生成的一
9、类笼形结构的冰状晶体。天天然然气气水水合合物物外外观观结结构构似似碎碎冰冰或或雪雪末末,约约15%重重量量是是气气体体,比比重重在在0.9 g/cm3左左右右,随随气气体体组组成成的的不不同同而而变变化化。在在气气体体水水合合物物中中,水水分分子子主主体体通通过过氢氢键键作作用用形形成成一一种种点点阵阵晶晶体体结结构构,气气体体分分子子客客体体则则填填充充于于点点阵阵结结构构间间的的空空穴穴中中,主主、客客体体分分子子之之间间通通过过范范德德华华力力相相互互作作用用,水水合合物物的的结结构构类类型型主主要要取决于气体分子填充晶穴的大小。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二、
10、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,即已经发现的天然气水合物结构有三种,即结构结构 I 型、构造型、构造 II 型和结构型和结构H型。型。1951年发现水合物的年发现水合物的I型和型和II型两种结构,型两种结构,丁烷以上烃类不能形成这两类结构,每种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。适宜的气体分子才能进入孔穴。二、水合物结构及形成条件二、水合物结构及形成条件构造构造 I 型气水合物为立方晶体结构,其在型气水
11、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烷这两种小分子的烃以及N2、CO2、H2S等非烃分子。等非烃分子。构造构造 II 型气水合物为菱型晶体结构,除型气水合物为菱型晶体结构,除包容包容C1、C2等小分子外,较大的等小分子外,较大的“笼子笼子”(水合物晶体中水分子间的空穴还可(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;容纳丙烷及异丁烷等烃类;二、水合物结构及形成条件二、水合物结构及形成条件1987年年发发现现H型型结结构构,结结构构H型型气气水水合合物物为为六六方方晶晶体体结结构构,其其大大的的“笼笼子子
12、甚甚止止可可以以容容纳纳直直径径超超过过异异丁丁烷烷的的分分子子,如如iC5和和其其他他直径在直径在7.58.6之间的分子。之间的分子。水水合合物物结结构构中中水水分分子子数数与与气气体体分分子子数数的的比比例例称称为为水水合合物物数数,完完全全充充满满情情况况下下,I型型结结构构的的水水合合物物数数为为5.75,II型型和和H型型结结构构都都为为5.67。天然气水合物晶体结构天然气水合物晶体结构天然气水合物晶体特性天然气水合物晶体特性天然气水合物的形成条件天然气水合物的形成条件必必要要条条件件:气气体体处处于于水水汽汽的的饱饱和和或或过过饱饱和和状状态态并并存存在在游游离离水水;有有足足够够
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