冷卻鏡面法測(cè)定天然氣水露點(diǎn)技術(shù)探討獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

冷卻鏡面法測(cè)定天然氣水露點(diǎn)技術(shù)探討獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘

要：冷卻鏡面法能夠精準(zhǔn)有效的測(cè)定天然氣水露點(diǎn)的具體數(shù)值，其測(cè)定結(jié)果不僅具有相當(dāng)?shù)膮⒖純r(jià)值，同時(shí)也是天然氣交接過(guò)程中判斷水露點(diǎn)數(shù)值的準(zhǔn)確方式之一，因此操作人員理應(yīng)合理控制冷卻鏡面法測(cè)定的各項(xiàng)步驟和數(shù)值，全面確保露點(diǎn)儀測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文首先簡(jiǎn)單闡述了冷卻鏡面法測(cè)定天然氣水露點(diǎn)技術(shù)的原理，然后分析了冷卻鏡面法測(cè)定天然氣水露點(diǎn)技術(shù)的工藝流程，最后探討了冷卻鏡面法測(cè)定天然氣水露點(diǎn)技術(shù)的控制要點(diǎn)，以期為相關(guān)工作者的工作提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐借鑒。

關(guān)鍵詞：冷卻鏡面法;測(cè)定;天然氣;水露點(diǎn);水含量

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB17820-2018《天然氣》的規(guī)定中要求，輸送交接的天然氣水露點(diǎn)必須要低于輸送條件環(huán)境中溫度數(shù)值的5℃以下，天然氣的水露點(diǎn)能夠直接反映天然氣再進(jìn)入管道運(yùn)輸后的凝析幾率，是天然氣交接項(xiàng)目當(dāng)中所必須的氣體信息數(shù)值[1]，在天然氣加工運(yùn)輸效率的提升方面具有不可替代的積極意義。

一、冷卻鏡面法測(cè)定天然氣水露點(diǎn)技術(shù)原理

在一般情況下，冷卻鏡面法所應(yīng)用的水露點(diǎn)測(cè)試儀器為露點(diǎn)儀，露點(diǎn)儀就會(huì)在保證測(cè)定室內(nèi)壓力數(shù)值恒定的基礎(chǔ)上對(duì)天然氣測(cè)試樣品的水露點(diǎn)數(shù)值進(jìn)行精準(zhǔn)試驗(yàn)計(jì)量，以此來(lái)得到準(zhǔn)確的天然氣樣品水露點(diǎn)數(shù)據(jù)。露點(diǎn)儀的測(cè)試原理主要是通過(guò)將天然氣樣品放置在恒定的壓力之下，讓天然氣樣品流經(jīng)儀器的金屬鏡面，而后再借助儀器的制冷器來(lái)降低鏡面的溫度，觀察天然氣樣品結(jié)露的時(shí)間和溫度，最終就能夠得出天然氣樣品的水露點(diǎn)實(shí)際數(shù)值。一般情況下，冷卻鏡面法測(cè)定天然氣水露點(diǎn)技術(shù)所應(yīng)用的鏡面溫度會(huì)有精密的鉑電阻溫度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)。

二、冷卻鏡面法測(cè)定天然氣水露點(diǎn)技術(shù)工藝流程

冷卻鏡面法所應(yīng)用到的露點(diǎn)儀主要由光學(xué)、目鏡、數(shù)顯、溫度測(cè)量、制冷和取樣等結(jié)構(gòu)組成，儀器制冷劑主要用于鏡面的等壓制冷，在等壓制冷的達(dá)到一定溫度時(shí)，天然氣中的水蒸氣就會(huì)達(dá)到飽和結(jié)露的狀態(tài)，此時(shí)的溫度數(shù)值就是天然氣樣品的水露點(diǎn)數(shù)值[2]。

2.1檢測(cè)流程

首先，操作人員要將露點(diǎn)儀安裝在高度調(diào)至適當(dāng)?shù)娜羌苤希⒃诖藭r(shí)確保制冷劑的入口閥、樣品管道的取樣口閥與露點(diǎn)儀的出入口閥保持在關(guān)閉狀態(tài)，其后將天然氣樣品的管道和露點(diǎn)儀的管線相連接，連接穩(wěn)固后再緩慢打開(kāi)取樣管道的閥門(mén)，兩分鐘吹掃完成過(guò)后再將天然氣樣品放置在安全地點(diǎn)進(jìn)行排放，以此來(lái)在保證管道處于微正壓狀態(tài)時(shí)進(jìn)行取樣。

在連接管道處于微正壓狀態(tài)后，操作人員就可將二氧化碳鋼瓶的閥門(mén)從制冷劑管線進(jìn)行連接，連接穩(wěn)固后再打開(kāi)露點(diǎn)儀的入口閥，確保天然氣正常流入之后進(jìn)行十分鐘的排出吹掃。在此過(guò)程中，操作人員要注意防止空氣中和天然氣中的臟污氣體污染露點(diǎn)儀的鏡面。

而后再通過(guò)關(guān)閉部分排出閥的形式來(lái)調(diào)整測(cè)試的樣品流量，讓露點(diǎn)儀的壓力略低于管線內(nèi)部的壓力數(shù)值，最終讓露點(diǎn)儀壓力表所指示的數(shù)值與管線上壓力表的數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)對(duì)照。

其后，再采用間歇性的形式在數(shù)秒的時(shí)間內(nèi)打開(kāi)冷卻閥，使鏡片進(jìn)行緩慢的降溫，降溫的速度要保證在1℃每分鐘以下，操作人員要在此過(guò)程中觀察鏡面是否形成了規(guī)則的圓形露點(diǎn)，露點(diǎn)的形成部位一般情況下位于鏡面中間。

在鏡面之上形成露點(diǎn)時(shí)，操作人員就要適當(dāng)?shù)拈_(kāi)啟排出閥，直至露點(diǎn)消失，而后進(jìn)行兩分鐘吹掃。此步驟結(jié)束后，再以更快的頻率來(lái)調(diào)節(jié)制冷閥，來(lái)讓鏡面以更緩慢的速度降溫。當(dāng)露點(diǎn)再次出現(xiàn)時(shí)，再重復(fù)排出閥開(kāi)啟的相關(guān)操作，直至露點(diǎn)數(shù)值不再降低。

當(dāng)露點(diǎn)的數(shù)值穩(wěn)定后，操作人員就可關(guān)閉制冷閥，并注意觀察鏡片升溫時(shí)露點(diǎn)消失的溫度，此溫度為露點(diǎn)的消露，出露和消露的數(shù)值一般情況下相差4℃以下，二者的平均值則為本次冷卻鏡面法測(cè)定的結(jié)果。

在第一次測(cè)量結(jié)束后，操作人員還要重復(fù)上述測(cè)量步驟兩次，三次的結(jié)果相差小于2℃為準(zhǔn)確，三次測(cè)量步驟結(jié)果的平均值為最終的測(cè)量結(jié)果。

2.2儀器收取

在露點(diǎn)儀使用結(jié)束后，操作人員要嚴(yán)格按照操作標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行儀器的收取，首先要關(guān)閉二氧化碳鋼瓶的閥門(mén)和取樣口閥門(mén)，其次再采取制冷劑和樣品入口的相應(yīng)管線，最后關(guān)閉露點(diǎn)儀的整體開(kāi)關(guān)，并將露點(diǎn)儀小心地放置回儀器箱當(dāng)中，以此來(lái)保障露點(diǎn)儀的使用壽命和使用質(zhì)量。

三、冷卻鏡面法測(cè)定天然氣水露點(diǎn)技術(shù)控制要點(diǎn)

作為一種測(cè)量天然氣水露點(diǎn)的方法，冷卻鏡面法對(duì)于操作人員手法的準(zhǔn)確性有著較高的要求，操作人員必須能夠精準(zhǔn)的判斷露點(diǎn)形成的時(shí)間和溫度，并且能夠分辨不同物質(zhì)的結(jié)露現(xiàn)象，同時(shí)也要點(diǎn)控制露點(diǎn)儀與外接設(shè)備的密封性、流量速度和降溫速率，正確進(jìn)行吹掃工作，才能有效保障冷卻鏡面法測(cè)定出的天然氣水露點(diǎn)數(shù)值的準(zhǔn)確性。

3.1密封性與流量速度

露點(diǎn)儀與外接設(shè)備的連接處與設(shè)備自身應(yīng)無(wú)泄漏，在其測(cè)量過(guò)程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)不能與空氣進(jìn)行接觸，防止空氣中的水分影響最終的測(cè)量結(jié)果。天然氣樣品流量速度控制應(yīng)控制在1～3升每分鐘，操作人員可采用觀察排水氣泡的形式來(lái)保證每次測(cè)量流量的一致性。

3.2吹掃

由于冷卻鏡面法測(cè)定天然氣水露點(diǎn)需要進(jìn)行三次測(cè)量，因此操作人員進(jìn)行單次測(cè)量后要進(jìn)行相應(yīng)時(shí)間和流量的正確吹掃，吹掃時(shí)間和流量的確定要根據(jù)結(jié)露現(xiàn)象來(lái)判斷，一般情況下最少的時(shí)間必須大于一分鐘，吹掃的流量需要控制在3～5升每分鐘，以此來(lái)保證測(cè)定室中的水分被吹掃完全。

3.3降溫速率

由于測(cè)量水露點(diǎn)所用的鉑電阻溫度計(jì)具有一定的遲滯效應(yīng)，過(guò)快的降溫速率反而會(huì)影響到結(jié)露現(xiàn)象的產(chǎn)生，部分時(shí)期還會(huì)導(dǎo)致冷卻鏡頭產(chǎn)生大面積結(jié)露的問(wèn)題，因此操作人員要嚴(yán)格將冷卻的速率控制在0.5℃每分鐘。

四、結(jié)語(yǔ)

為了有效保障天然氣加工和輸送的安全性與高效性，操作人員就要充分利用冷卻鏡面法來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)