加装过滤装置在天然气水露点测定中的应用

一、项目概况

在GB 17820-2012《天然气》中, 水露点是衡量外输商品天然气是否合格的一个重要指标。目前, 普光净化厂化验室采用的便携式天然气水露点仪现场测定输气管线中流动的天然气水露点值时, 常常出现现场测定值与在线监测值相差较大的现象;并且在线水露点监测数值一直较稳定且在指标控制范围内, 而便携式水露点仪现场测定的数值不稳且经常达不到GB 17820-2012《天然气》所要求的水露点应比输送条件下最低环境温度低5摄氏度, 在普光地区也就是至少要在-9.8℃以下。针对这一情况, 对便携式天然气水露点仪测定的数据误差进行原因分析。

经过对现场装置工艺的分析, 净化厂脱水装置中采用三甘醇脱水溶液对湿净化气进行脱水, 净化天然气分液罐不能完全将脱水溶液分离回收, 致使天然气存在带液现象;并且天然气中存在一定的微小颗粒物或油类污染物, 这些杂质会对便携式水露点仪的测定造成一定的影响, 且管道中气体压力很大, 通过放空方式人为判断通过露点仪的气体流量使通过露点仪的气体流量不稳, 这些都是导致现场水露点测定值变化较大且与实际值偏差较大的原因。

针对上述找出的原因, 决定对进入水露点测定仪的天然气进行预处理, 在露点仪的前端采用两级过滤器, 安装限流阀等, 增加一套过滤装置, 达到捕集并除去固体颗粒、醇类等干扰物质的目的, 避免这些杂质对水露点仪的测定造成影响致使对水露点值测定的不准确。过滤装置在天然气水露点测定中应用后, 现场使用便携式水露点仪对天然气水露点的检测值与在线监测值基本吻合, 形成了两套系统对天然气水露点值进行实时监测, 相互补充。

二、取得的主要技术创新成果

1.

通过在露点仪的前端采用两级过滤器, 增加一套过滤装置, 达到捕集并除去固体颗粒、醇类等干扰物质的目的, 避免这些杂质对水露点仪造成影响致使对水露点值测定的不准确, 又不会对天然气的真实水露点造成影响。具体的实施方案是增加一个过滤膜, 可去除夹带的液体和微粒;增加一个墨盒过滤器, 以去除醇类物质。

2.

安装限流阀、流量计来控制经过水露点仪的气体流量, 使操作人员更容易控制进入露点仪的气体流量且能保证每次测定时通过露点仪的气体流量的稳定性。

三、现场应用效果分析

1. 应用情况

连续五天, 每天在同一时间使用过滤装置和不使用过滤装置分别对天然气水露点测定三次并取平均值, 和在线分析的数据进行对比, 对比使用前和使用后的天然气水露点分析结果, 对比试验结果如下:

使用前

在线露点仪检测数值一直较稳定且都在指标控制范围内, 可用便携式露点仪测定的值偏差较大且部分数值超出了控制指标。

使用后

通过上表统计数据对比能够看出, 该方案的实施达到了预期目标。净化天然气经过过滤装置后, 滤掉了其中的醇类和其它杂质, 排除了这些杂质对便携式水露点仪检测天然气露点指标的影响, 分析结果比较稳定且和在线数据相近。目前, 该过滤装置已应用于净化厂天然气水露点仪化验分析检测工艺。

2. 经济效益分析

目前购置一套满足实际需要的抗干扰水露点仪的市场价格在16万元左右, 本次定制一套按照要求设计的过滤装置需要3.5万元, 直接节约13万元。

过滤装置在天然气水露点测定中应用后, 现场使用便携式水露点仪对天然气水露点的检测值与在线监测值基本吻合, 形成了两套系统对天然气水露点值进行实时监测, 相互补充。

四、结论与认识

通过对现有的水露点测定仪使用过滤装置, 提高了便携式天然气水露点仪测定天然气水露点的准确性。解决了原来按照GB/T 17283-1998《天然气水露点的测定冷却镜面凝析湿度计法》要求检测的现场水露点值达不到GB 17820-2012《天然气》规定技术指标的问题。为其他高含硫气田商品气的水露点的分析提供技术借鉴。

摘要：在天然气水露点与含水量的换算过程中, 涉及天然气状态方程、气液相平衡、气体混合规则等多步计算, 参数多且需要迭代求解, 整个计算过程相当复杂。为此, 提出了一种快速、准确的天然气水露点与含水量的换算方法:选用PR状态方程, 并基于GB/T22634-2008提供的关联关系曲线, 通过相平衡理论导出计算气、液相的逸度系数公式, 最后迭代求解。给出了整个换算过程的详细计算步骤, 该计算方法的适用范围可扩展至0.1MPa≤p≤30MPa, -50℃≤t≤40℃。实际算例结果表明:该换算方法在压力范围为0.15MPa内计算结果准确性较高, 当压力超过8MPa时, 计算不确定度有待进一步分析。

关键词：天然气,水露点,含水量,换算,PR状态方程,逸度系数,相平衡