摘 要: 應(yīng)用計算機(jī)對天然氣的各種性質(zhì)參數(shù)與長輸管線輸配工況下水化物生成進(jìn)行研究，獲得水化物生成規(guī)律與不生成水化物的界限參數(shù)，提出控制天然氣初始參數(shù)防止水化物生成的有效方法。

關(guān)鍵詞: 性質(zhì)參數(shù);天然氣水化物;輸管線

1 計算與分析

(1)不同流速下水化物生成狀況。

水蒸氣飽和的純天然氣以四種不同日流量、由直徑400MM管線輸送，并設(shè)定小時流量均勻，計算結(jié)果見表1。

由表1可見，由于流量不同而使水化物生成量出現(xiàn)較大差別。以單位體積天然氣用于生成水化物的水蒸氣耗量HW衡量水化物的多少。對于一定工況必然存在一個水蒸氣耗量最大的流量或流速，稱之為“最不利流量”或“最不利流速”，此流量或流速下生成最大量的水化物。對于表1的工況，最不利流量為302×104NM3/日，此時水蒸氣耗量為9.964g/NM3。因此控制流量或流速，偏離以最不利流量或流速為峰值的不利區(qū)域，可以有效降低或避免水化物的生成。

(2)改變天然氣水蒸氣含量時水化物生成狀況。

設(shè)定管線起點天然氣的水蒸氣含量由表1飽和狀態(tài)的30g/NM3降至未飽和狀態(tài)的15g/NM3，其余原始數(shù)據(jù)同表1，計算結(jié)果見表2。

對比表1與表2可見，當(dāng)水蒸氣含量降至15g/NM3，即不飽和狀態(tài)時，在流量或流速較大的場合，即流量為400×104NM3/日與300×104NM3/日出現(xiàn)水化物不生成與生成次數(shù)減少而降低總生成量。而在流量或流速較小的場合，即流量為200×104NM3/日與100×104NM3/日，水化物生成量分別增加2.714M3/日與1.116M3/日。因此盲目降低水蒸氣含量有可能導(dǎo)致水化物增加，特別在流量或流速較小的場合。進(jìn)一步降低水蒸氣含量至10g/NM3時，僅最小流量100×104NM3/日場合生成水化物一次。

(3)改變溫度時水化物生成狀況。

設(shè)定水蒸氣含量為15.785g/NM3，天然氣在管線起點的溫度為20℃與10℃，后者為飽和狀態(tài)，其余原始數(shù)據(jù)同表1。計算結(jié)果見表3。

由表3可見，在水蒸氣含量不變條件下，當(dāng)提高天然氣初始溫度由飽和狀態(tài)變?yōu)椴伙柡蜖顟B(tài)時，在較大流量或流速場合，如400×104NM3/日與300×104NM3/日，可減少水化物生成，而在較小流量或流速場合，如200×104NM3/日與100×104NM3/日，增加水化物生成量。因此當(dāng)初始溫度變化時，流量或流速對水化物的生成與否有顯著影響。在較大流量或流速范圍內(nèi)，可以確定一個界限初始溫度，其隨流量或流速的增大而降低。當(dāng)初始溫度低于此值時生成水化物。而在較小流量或流速下的界限初始溫度值較高，超過生成水化物的臨界溫度。表3工況下，三種流量的界限初始溫度見表4。

(1)天然氣的壓力、溫度、水蒸氣含量、密度等性質(zhì)參數(shù)與輸配工況是天然氣水化物生成的主要影響因素。

(2)針對不同的天然氣性質(zhì)參數(shù)與輸配工況的研究，掌握水化物生成與否，生成地點與生成量等狀況，在此基礎(chǔ)上提出“最不利流量(流速)”、“界限初始含水量”、“界限初始壓力”與“界限初始溫度”的概念與計算例。從而獲得通過控制天然氣性質(zhì)參數(shù)與輸配工況有效控制水化物生成的方法。

參考文獻(xiàn)

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[2]吳強(qiáng)，王永敬，張保勇.瓦斯水合物在煤-表面活性劑溶液體系中的生成[J].黑龍江科技學(xué)院學(xué)報，2006.