明 宗 營

（1. 中國石油大學(xué)（華東）， 山東 青島 266580； 2. 中國石油工程建設(shè)公司華東設(shè)計(jì)分公司， 山東 青島 266071）

天然氣是一種多組分的混合物，其中的水蒸氣成分雖然含的摩爾分?jǐn)?shù)很小，但在天然氣輸送過程中因?yàn)槭艿綁毫蜏囟茸兓挠绊懽兂捎坞x的水析出。含有一定水分的天然氣在一定壓力下逐漸降低溫度，剛開始出現(xiàn)微小水滴時(shí)溫度稱為天然氣的水露點(diǎn)溫度，此時(shí)天然氣的含水量稱為飽和含水量。飽和含水量為該天然氣在給定溫度和壓力下最大含水量。很顯然，在給定天然氣成分（除水外其它組成）時(shí)，露點(diǎn)溫度與飽和含水量是一一對(duì)應(yīng)的，給定含水量可以求得水露點(diǎn)溫度，同樣，給定水露點(diǎn)溫度可以得到天然氣的飽和含水量。

計(jì)算天然氣的飽和含水量與露點(diǎn)溫度目前有狀態(tài)方程法、查圖法和經(jīng)驗(yàn)關(guān)系法三種。狀態(tài)方程法理論依據(jù)很強(qiáng)，但由于液相水的成分難于精確描述，含有溶解物的水相狀態(tài)方程缺乏，計(jì)算費(fèi)時(shí)費(fèi)力，所得結(jié)果有的誤差較大，但有精確的氣相和液相狀態(tài)方程可用，這種方法還是相當(dāng)精確的。查圖法本身比較可靠，但由于曲線數(shù)目有限，所得結(jié)果誤差只能滿足工程應(yīng)用，在精度較高時(shí)不合適。另外，查圖法已經(jīng)不適應(yīng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算的需求了。經(jīng)驗(yàn)公式把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)通過擬合成多項(xiàng)式，在實(shí)驗(yàn)的參數(shù)范圍內(nèi)，所得結(jié)果相當(dāng)可靠，但不能夠外推，同時(shí)避免了計(jì)算費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問題。

1 計(jì)算模型

根據(jù)文獻(xiàn)，酸性天然氣中的含水量可以用下式得到：

其中yw,sweet為非酸性天然氣中的含水量，摩爾分?jǐn)?shù)，可以由式（2）求得； Fsour是酸性氣體對(duì)含水量的影響系數(shù)，通過式（4）計(jì)算；Fhh是相對(duì)密度對(duì)含水量的影響系數(shù)，通過式（6）得到；FSalt是液相中的含鹽量對(duì)氣體中含水量的影響系數(shù)，通過式（7）計(jì)算。

式中: PwSat— 水的飽和蒸汽壓, MPa;

T — 溫度，K;

a1和a2— 均為常數(shù)。

式（6）中：g — 天然氣的相對(duì)密度；

b1、b2和 b3—常數(shù)；

T0= 273.15 K。

式（7）中wSalt為液相中鹽分的質(zhì)量濃度。

公式中常數(shù)的數(shù)值見表1。

表1 常數(shù)數(shù)值Table 1 Constant values

2 計(jì)算結(jié)果對(duì)比

程序計(jì)算可以完成如下工作：

（1）已知組成、壓力、溫度，計(jì)算含水量；

（2）已知組成、壓力、含水量，計(jì)算天然氣露點(diǎn)。

利用程序計(jì)算模型可以完成對(duì)普通天然氣、酸性天然氣的計(jì)算。計(jì)算過程需要輸入的參數(shù)包括天然氣的比重、二氧化碳、硫化氫含量等。下文利用開發(fā)的計(jì)算程序，計(jì)算對(duì)比了不同天然氣的露點(diǎn)和飽和含水量。表2給出了不同天然氣組成、壓力和溫度情況下含水量程序計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)和文獻(xiàn)[2]結(jié)果的對(duì)比。

表2 含水量程序計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)和文獻(xiàn)[2]的結(jié)果對(duì)比Table 2 The comparison of the program calculation results and experimental and literature[2] results for moisture content

表2的結(jié)果表明，程序計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差不大，幾乎與文獻(xiàn)［2］的計(jì)算結(jié)果相同，說明計(jì)算程序結(jié)果是正確的。為了進(jìn)一步驗(yàn)證程序，又與文獻(xiàn)[3]的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。

在《天然氣加工工程》[4]中Mcketta-Wehe算圖給出了一系列的天然氣含水量與組成、壓力、溫度的關(guān)系曲線，在工程設(shè)計(jì)中已廣泛應(yīng)用，為了對(duì)比計(jì)算結(jié)果，也與他們的曲線圖進(jìn)行了比較，結(jié)果如表4所示。

表3 含水量程序計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)[3]的結(jié)果對(duì)比Table 3 The comparison of the program calculation results and literature[3] results for moisture content

表4 含水量程序計(jì)算結(jié)果與Mcketta-Wehe算圖結(jié)果對(duì)比Table4 The comparison of the program calculation results and Mcketta-Wehe chart results for moisture content

表5 程序反算溫度與Mcketta-Wehe的結(jié)果對(duì)比Table 5 The comparison of the program inverse calculation temperature and Mcketta-Wehe chart results

3 結(jié) 論

通過程序計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，本文采用的模型和編制的計(jì)算程序計(jì)算結(jié)果是正確的，可以很容易的實(shí)現(xiàn)在已知壓力、溫度和天然氣干氣的組成計(jì)算天然氣的飽和含水量；或已知壓力、天然氣組成和含水量計(jì)算天然氣的露點(diǎn)，為酸性天然氣集輸系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)提供了一個(gè)方便快捷的工具。

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