Файл: Макогон, Ю. Ф. Гидраты природных газов.pdf

5)спектроскопические методы;

6)электрогигрометричеекпй метод.

Наиболее распространенным пз них является метод визуального определения точки росы, который дает хорошие результаты при определении влагосодержаиия сухих газов в случае отсутствия конденсации' углеводородов. При помощи данного метода точка росы может быть определена с точностью ±0,1° С. Однако данный метод не применим при определении точки росы газа, осушенного растворами диэтнлеигликоля, из-за конденсации оставшегося в газе гликоля.

Вторым методом, получившим широкое распространение при определении влагосодержаиия газа, является абсорбционный метод при помощи диэтнлеигликоля с последующим титрованием раствора до полного отделения воды, абсорбированной из газового потока. Титрометрцческцм методом влагосодержашге природных газов опре­ деляется с точностью до 0,01 г/м3 как при низких, так и при высоких давлениях.

Влагосодержанце природных газов, насыщенных парами воды, при нормальных условиях 1 можно определить и по помограмме, приведенной на рис. 64. На номограмме нанесена равновесная кри­ вая гидратообразованпя, ограничивающая определенную область, в которой влагосодержание газов должно определяться из условия равновесия паров воды пад гидратами.

Определение влагосодержаиия по дайной номограмме дает ошибку, не превышающую 4%, что вполне допустимо для практических расчетов.

Как видно из рис. 64, влагосодержание природного газа возра­ стает с повышением температуры и снижается с повышением давле­ ния (в кгс/см2). Кроме того, влагосодержание природных газов умень­ шается с увеличением их молекулярной массы и солености воды. На рис. 64 имеются два вспомогательных графика для определения поправочных коэффициентов на молекулярную массу, плотность газа Сѵ и соленость воды Cs.

Коэффициент Су применяем для любых компонентов природного газа. Он определяется из соотношения Су = WylW0# г/см3. Попра­ вочный коэффициент Cs определяется из соотношения Cs — W J W n,6 г/см3 (W06i — влагосодержание природного газа с плотностью по воздуху 0,6, находящегося в контакте с пресной водой; Wy — вла­ госодержание природного газа с плотностью по воздуху у; — влагосодержание природного газа, находящегося в контакте с рас­ солом).

Коэффициент Cs учитывается при определении влагосодержаиия природного газа в пластовых условиях, где газ находится в контакте

сминерализованной водой. При определении влагосодержаиия газа,

1Ниже будет рассматриваться только влагосодержание в условиях насы­ щения газа при нормальных условиях. Неполное насыщение будет оговари­

ваться особо.

96

благоемпость,

-50 4 0 -30 -20 4 0 0 10 20 30 00 50 60 70 8090100 120 100160 180

Т ем перат ура, °С

Рис. 64. Влагоемкость природных газов

7 Заказ 633

проходящего по газопроводам, где газ находится в контакте прак­ тически с пресной водой, конденсирующейся из газа, можно считать коэффициент Cs = 1 .

Влияние молекулярной массы иа влагосодержаиие газа возра­ стает с повышением температуры. Однако ввиду того, что все при­ родные газы от метана до газов с плотностью 1 , 0 имеют молекулярную массу между 16 и 30, последний не изменяет влагосодержания при­ родных газов более чем на 3—5 % .

Наличие в составе газа С02 и H 2S увеличивает его влагосодержа­ ние, а присутствие ІѴ2 — уменьшает.

Рассмотрим теперь аналитические методы, позволяющие опреде­ лять влагосодержаиие природных газов в заданных пределах да­ влений и температур.

98

Наиболее приемлемым аналитическим методом является метод Бюкачека [21], позволяющий определять влагосодержание в пре­ делах давлений от 1 до 700 кгс/сма и температур от —40 до +230° С. Ошибка при определении влагосодержания по данному методу не превышает 4 %.

Для определения влагосодержания газа используется следующее выражение:

(Л = 749 ріі,о, где Рн2о — упругость паров воды при заданной тем­ пературе); р — давление газа; В — коэффициент, зависящий от со­ става газа.

Значения коэффициентов А н В приведены в табл. 14.

Ввиду того, что выражение (III.1) получено для природных газов с относительной плотностью по воздуху р = 0 ,6 , находящихся в кон­ такте с пресной водой, при определении влагосодержания газов другой плотности, а также газов, находящихся в контакте с минера­ лизованной водой, выражение (III.1) примет следующий вид:

(ІИ-2)

Растворимость воды в жидких углеводородах

Сжиженные углеводороды вплоть до бутана в присутствии воды также дают гидраты, которые "нарушают технологию их перекачки и переработки. Количество воды, растворенной в жидких углево­ дородах, зависит от давления, температуры и их молярного состава.

Растворимость газов в воде

Экспериментально доказано, что в объеме воды при наличии центров кристаллизации активно образуются гидраты. Растворен­ ный в воде газ частично переходит в гидрат. Скорость накопления гидрата при этом определяется разницей равновесного содержания газа в воде до и после образования гидрата.

Природные газы довольно активно растворяются в воде даже прн низких давлениях.

С возрастанием молекулярной массы углеводородов раствори­ мость газа в воде снижается. Непредельные углеводороды углекис­ лоты и сероводорода увеличивают растворимость газа в воде. Присут­

где fi — летучесть газа в газовой фазе; N c — мольная доля раство­ ренного в воде газового компонента — отношение числа молен этого компонента в растворе к общему числу молей воды и всех

R — универсальная газовая постоянная; Vt — парциальный моляр­ ный объем растворенного в воде газового компонента.

На рис. 65 приведен график растворимости природного газа в воде.

Растворимость углеводородных газов хорошо изучена в области температур свыше 20° С. Развитие газовой промышленности в север­

ний. Вода в камере интенсивно перемешивалась при заданных температуре и давлении в течение нескольких часов, после чего вода и газ находились несколько часов в камере под давлением в ста­ тических условиях. Через определенное время отбирались пробы воды из камеры при неизменных давлении и температуре. Количество воды и газа измерялось с точностью до 0,1 см3. Количество отбирае­ мой воды составляло 75—100 см3.

На рис. 66 приведены кривые растворимости метана в воде при температурах 20, 14 и 10° С в безгидратном режиме давлений.

Отметим, что при относительно низких давлениях растворимость метана в воде ф при постоянном давлении с понижением температуры возрастает.

Растворимость метана в воде при давлениях до 60 кгс/см3 возра­ стает с понижением температуры (см. рис. 6 6 ). Растворимость газа в воде с увеличением давления также возрастает. Максимальное значение растворимости газа в воде, при заданной температуре, со­ ответствует величине равновесного давления образования гидратов.

•100