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天然气水露点

更新时间:2015-08-10      点击次数:8996

气温愈低,饱和水气压就愈小。所以对于含有一定量水汽的空气,在气压不变的情况下降低温度,使饱和水汽压降至与当时实际的水汽压相等时的温度,称为露点。而在温度一定的情况下,开始从气相中分离出*批液滴的压力,或在压力一定的情况下,开始从气相中分离出*批液滴的温度,就叫做水露点。

天然气水露点温度指天然气在水汽含量和气压都不改变的条件下,冷却到饱和时的温度。是用来测湿度的参数。露点温度越低,空气的干燥程度越高。

由于我国管输天然气仅规定进入大管网的净化气不含游离水即可(SY7514-88)。此外,加上有些地方沿长输管道各站点有大量未经脱水的无硫气及低硫气输入,即使有些净化厂配有三甘醇(TEG)脱水装置,整个天然气管网,除个别地段外水蒸气也基本是饱和的。在相当长的时间内,我国原料天然气的含水量达到管输标准(0.12g/m3)是困难的。

根据《汽车用压缩天然气》(SY/T7546-1996)的规定,压缩天然气在贮存和向汽车充气过程中,在zui高储存压力下,气体中水露点应低于当地zui低环境温度5℃以下,如果达不到该要求,压缩天然气可能会析出液态水。液态水的存在将会对汽车及加气站的安全产生如下严重损害。

① 系统冰堵。这是因为天然气的焦耳-汤姆逊效应较一般气体更为强烈,如压缩空气压力每下降1bar,其温度降低约0.1℃,而压缩天然气压力每下降1bar,温度降低约0.4℃,其焦耳-汤姆逊效应是压缩空气的4倍。加气站和汽车内部管道、阀门多处在节流小孔,极易形成大压降、大温差,导致管内气体温度骤降至零下几十度,远低于当地zui低环境温度,因此,CNG系统所要求的水分含量也远低于输送管网所要求的气体水分含量。根据经验,中国大陆南方当气体露点温度高于-35℃,北方地区露点温度高于-45℃,东北、新疆等寒冷地区露点温度高于-55℃,就有可能发生冰堵现象,导致加气站不能实现正常加气,汽车无法启动和运行;

② 在高压状态下,液态水的存在会在贮气容器中生成水合物。压力为25MPa、密度为0.68MPa的天然气在24℃时就可能生成水合物,同样会堵塞管道和阀门。

③ 液态水的存在加强了酸性组分(H2S、CO2)对压力容器及管道的腐蚀,并可能发生硫化氢应力腐蚀开裂及二氧化碳腐蚀开裂,导致爆炸等灾难性事故的发生。如资料[1]称川东某加气站,一个钢瓶炸裂并飞至50m以外,由此还使15个钢瓶的接头处发生天然气的喷射燃烧,火焰高达20余米;又据资料[2]提供的信息:自1994年9月至1997年7月的三年时间内,四川省的六个加气站先后有8个钢瓶产生爆裂事故。以上资料同时指出对这些事故的现场观察发现,事故钢瓶均为下部撕裂,并且有黑色粉末存在或见到水的痕迹,究其原因均是气体中有过量的H2S和H2O,由此产生对钢的腐蚀,并在交变应力作用下慢性疲劳而导致的破坏。

④ 水(油、烃)聚集。据资料[3]介绍,出租车气瓶使用两年后,在维护检测时,往往能倒出0.5~1升的油水混合物。不仅占据了气瓶的有效容积,而且游离水会提供上述裂纹缺陷的生存发展条件。另据介绍,中国、泰国推广应用液压子站时,某些子站液压油寿命极低,追究原因,发现大部分也是由于母站输送气体含水、含烃量过高所致。

 

表2.1天然气中有害成分的控制要求和国内主要管线的有害成分参数

水分

H2S

CO2

总硫

mg/m3

%(v/v)

mg/m3

GB17820

在天然气交接点的压力和温度条件下,天然气的水露点应比zui低环境温度低5℃

一类

≤6

≤3.0

≤100

二类

≤20

≤200

三类

≤460

≤460

GB18047

在汽车驾驶的特定地理区域内,在zui高操作压力下,水露点不应高于-13℃;当zui低气温低于-8℃,水露点应比zui低气温低5℃

≤15

≤3.0

≤200

西气东输

0.002%mol

0.002%mol

0.473

陕-京线

4.5MPa下,压力露点-13℃

≤20

3

忠-武线

0.6~1.6MPa下,压力露点-13℃

≤20

0.863

中海油

1.9~2.6MPa下,压力露点≤-15℃

≤6

2.893

中原油田

常压露点≤-29℃

0.0003%v

1.25

因此,无论是天然气加气站还是天然气汽车,使压缩天然气的含水量达到标准是至关重要的(表2.1)。天然气的脱水深度应根据加气站所在地区的zui低大气温度来确定,其表示方法为储气瓶储气压力下的水露点(PDP),也可用天然气中的残余水含量来表示。只要将天然气的含水量脱出到符合标准,无论是加气站还是汽车都不会发生因天然气含湿量引起的有关问题。

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