第3章天然气水合物与防止措施ppt

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1、第3章天然气水合物与防止措施烃－水体系热力学抑制剂法动力学抑制剂及防聚剂1第一节烃－水体系天然气中水的危害天然气水含量的预测天然气水合物水合物形成条件预测烃－水体系的相特性2不论是气田气还是伴生气，从井口采出后都含有饱和水。天然气中含有的这种饱和水蒸气的量通称为天然气的含水量；以液态的形式存在于天然气中水，我们称之为游离水或液态水。天然气中水的危害：①降低了天然气的热值和输气管道的输送能力。②当温度降低或压力增加时，天然气中的水会呈液相析出，在管道或设备中造成积液，增加流动压降，加速天然气中酸性组分对管道和设备的腐蚀。③液态水在冰点时会结冰，在高压低温

2、下形成水合物，堵塞管道或阀门。因此，在天然气的加工处理过程中，首先要除去天然气中的水。一、天然气中水的危害3预测方法用图来查取天然气的水含量。根据天然气的温度、压力及酸性组分含量来确定其水含量。应用状态方程来进行多组份平衡计算来求取天然气中的水含量，如用SRK、PR等方程。1.不含酸性组分的天然气含水量预测（见图2－7）二、天然气含水量的预测方法4图解法状态方程法应用图2－7时应注意以下几点：①图中水合物形成曲线（虚线）以下是水合物形成区，气体和水合物呈平衡状态。②水合物曲线以上是液态水析出区，气体与液态水之间程平衡。③纵坐标是相对密度为0.6，并与纯

3、水接触时天然气的饱和含水量,单位为g/103m3。④已知天然气的含水量和压力，可查天然气的水露点。⑤当天然气的相对密度不是0.6或者气体与含盐水接触时，应对天然气的含水量进行校正，其校正方法如下5当气体相对密度不是0.6时，可从附图中查得校正系数CRD，其定义式为：当气体与盐水接触时，可从附图中查得校正系数CB，其定义式为：因此，当气体密度不是0.6，且与盐水接触时，含水量W为W0—由图2－7查得的未经校正天然气含水量，g/103m362.含酸性组分的天然气水含量预测7式中：WS－酸性天然气的含水量，g/103m3;yHC－酸性天然气中除CO2和H2S

4、外所有组分的摩尔分数。yCO2,yH2S－酸性天然气中CO2和H2S的摩尔分数。WHC－由图2－7查得的天然气含水量，（已用附图校正）WCO2－纯CO2的含水量，由图2－8查得。WH2S－纯硫化氢的含水量，由图2－9查得。（1）坎贝尔（Campbell）法当天然气中的酸性组分低于40％时，用下式计算其含水量8(2)罗宾逊（Robinson）法9用SRK方程，通过计算机计算了H2S含量分别为0％、10％、20％、30％、40％时不同温度与压力条件下天然气的水含量数据，并将其绘制成图（见图2－10、图2－11）。当气体中含有CO2气体时，将天然气中CO2的

5、含量乘0.75折算成H2S的含量。见图2－10、图2－11。10（3）Wichert法(韦切尔特)11Wichert等提出了一种确定含酸性组分的天然气水含量的图解法，此法是先用其它方法得到脱除酸性组分后的天然气水含量(可利用图2—7查得)，再由其提供的图2—12查得含酸性组分与脱除酸性组分的天然气水含量比值，从而计算出酸性天然气的含水量。当天然气中同时含有CO2时，将CO2的摩尔含量乘以0.75折算成H2S的当两含量。其适用条件为：压力≤70MPa，温度≤175℃，H2S含量≤(55％(X)）其用法如红虚线所示。12三、天然气水合物13在一定的条件（高

6、压、低温）下，天然气中的某些组分能与其所含水分形成固体水化物，这种天然气水合物是白色结晶体，相对密度为0.96－0.98，外观类似于松散的冰或致密的雪，可浮在水面上或沉在液烃中。这种固体水合物会堵塞输送管道和设备，影响天燃气的开采和加工。因此，必须弄清水合物的结构、性质、形成机理和形成条件，以便预防和破坏水合物的形成。1.水合物的形成及结构（1）水合物的形成在适宜的条件（T、P）下，水分子首先用氢键方式自身连结为“笼状”结构的晶格，气体分子包笼在晶格的空腔内，起到稳定晶格的作用。没有烃分子存在，这种笼状结构结构的晶格就不能形成。（热力学不稳定）（2）水

7、合物的结构水合物结构示意图见图2-13Ⅰ型:晶格内有46个水分子,共有8个空腔2个小空腔,直径0.52nm6个大空腔,直径0.59nmⅡ型:晶格内有136个水分子,共有24个空腔16个小空腔,直径0.48nm8个大空腔,直径0.69nm14dmax>0.69nm的分子，不能形成水合物，例戊烷dmax<0.59nm的分子，能形成Ⅰ型水合物，例甲烷0.59

8、件①天然气处于水蒸汽过饱和状态或由液态水存在。②有足够的高压力和足够低的温度。③在①②条件满足