商品天然氣烴露點測定方法及其溯源性分析

籍鳳凱 周旭昭 郭安娜

摘要：在高壓輸配機運行系統(tǒng)中，高壓供應的商品天然氣容易在特殊工況下發(fā)生降壓，會使天然氣產(chǎn)生逆向凝析的現(xiàn)象，在氣相中容易發(fā)生形成嚴重的烴液滴。因此，應該嚴格規(guī)定烯烴露點指標，才能夠保障整個生產(chǎn)體系安全穩(wěn)定地運行。天然氣的組成部件非常復雜，相態(tài)特性與其他簡單的多元化學混合物截然不同，給進行商品天然氣烯烴的露點測量工作提供了極大的難度。

關鍵詞：商品天然氣烴露點;測定方法;溯源性分析

商品天然氣在高壓輸送時情況下通常會使其出現(xiàn)一種反凝析的現(xiàn)象，其在空氣中容易形成凝結(jié)的重烴液滴，會給輸配氣系統(tǒng)中的設備造成嚴重損傷，會直接損傷最終用戶。因此，工作人員要對此問題予以關注和重視，在輸送到大量的商品和天然氣系統(tǒng)的過程中，應該明確各種烴露點的質(zhì)量指標，以此才能夠有效地保障我們的生產(chǎn)管理系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定地正常運行。

一、冷卻鏡面法測定烴露點

在測定天然烴露點時，需要嚴格按照我國相關規(guī)定，采用冷卻鏡面水、烴露點儀，然后運用目測法測定天然氣烴露點的方法，但此方法具有局限性，只適合用在單相管輸天然氣。

手動目測式冷鏡法露點儀的主要工作原理是：采用冷鏡法的樣品天然氣能夠在恒定的壓力下，以一定的流速通過水或儀器來測定室內(nèi)的各種拋光金屬鏡面，但要特別注意檢查溫度，其對于空氣和電磁波的影響能夠通過人為地降低，并且能夠準確地進行測量。溫度減慢后，氣體就會開始分解析出烴類凝液，此時我們對鏡面溫度變化進行了測定，得出的溫度值即為樣品中天然氣的烴類凝液露點，觀察時有兩種方式，即目測或借助電子傳感器，也是手動式與自動式。

下面根據(jù)例子對其干擾因素與控制措施進行分析，才能夠改善冷鏡目測法的測量準確度。首先我們需要對烴料進行一次在線取樣，在此取樣過程中對于氣源壓力與烴料露點都有一定的要求，不得超過0. 5mpa ，并且每個烴料露點不得到超過2.0攝氏度。在取樣期間其溫度一般應該是要高于烯烴露點，再次進行試驗檢測，需要對各種有可能產(chǎn)生溫降的連接頭與管線處進行保溫與加熱;與其他烴露點相比，由于天然氣的水露點很低，二者之間存在著較大的差異，但二者之間的差異就越大，觀察到的烴露點也就越加精確。如果烴的露點溫度高于水的露點，將會影響到烴的露點觀察，從而影響最終測量結(jié)果，出現(xiàn)誤差等現(xiàn)象。例如，當水露點對于烴露點的檢測結(jié)果造成了干擾，觀察其中一個烴露點與另一個水露點之間在冷光下鏡面上的相互形成了凝析物的顏色與其形狀，進而對其做出正確的判斷。在測定期間，如果發(fā)現(xiàn)鏡面上存在有殘留的有機物，需要及時地將其擦拭，其中丙酮與石油醚等溶劑用于去除有機污漬的效果是極佳的。

在一個惰性氣相系統(tǒng)中每當流體化學出現(xiàn)時，第一滴惰性液體的氣相溫度變化為一個露點，此處的說明依據(jù)流體化學以及熱力學而在理論中也可以分析得出。冷鏡法、冷靜式熱水、烴烴的露點溫度檢測儀等測量計均目的是在準確觀察采用冷鏡法的表面烯烴經(jīng)過反射亮光后面所形成的液態(tài)烯烴檢測薄膜的露點基礎上，從而準確判斷各種烴烴的露點。同時，某些不同元素原子組成的氣體樣本的空氣由于與氣和水、烯烴的暴露點等極其容易接近而也發(fā)生了電磁干擾。再者又加上不同生產(chǎn)廠家設計生產(chǎn)的可以測量不同水、烴露點數(shù)量值的電子測量儀和計算機與不同工作站的原理不同，因此我們無法在相同露點數(shù)量的烴組成的固體樣本中同時得到相同的水烴露點數(shù)的值，因此，自動式烴露點測定儀的測定值通常會進行調(diào)整，使測定值與手動儀器測定值幾近相同;或者將其調(diào)整至以熱學模型對已知組成氣體的計算值一致。

根據(jù)對上述影響因素進行闡述，對此方法測量準確度的說明為：通過研究與參考天然氣露點含量等相關資料，從而得出冷卻面目測法獲得的準確度更高。

在商品天然氣中，烴類的露點屬于其中的一種化學物性，其所測量的結(jié)果未經(jīng)論證后不具有溯源性。因而無法針對儀表進行精確的校準，從而會嚴重影響檢驗結(jié)果的精度。但當前我國針對測量結(jié)果的溯源性要求沒有明確的規(guī)定，合格考核評估機構(gòu)的人員應該能夠驗證所獲得的測量結(jié)果都是具有計量和溯源屬性。另外，在我們進行實際工藝過程中，烴類露點在測量前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多很大數(shù)量的液烴凝結(jié)到了鏡面上，隨著空氣和惰性物質(zhì)冷凝的增加，鏡面附近的溫度傳感器也會發(fā)生變化，如果鏡面的溫度很低，其溫度比鏡面溫度還要低。根據(jù)對這些氣溫影響要素因子的準確闡釋，導致該檢測儀器所實時記錄的對聚烯烴的暴露點溫的值數(shù)和讀數(shù)遠遠都要低于儀器鏡面的實際平均氣溫。

二、計算法得出天然氣烴露點

天然氣主要是由復雜烴類或者氣體混合物所組成，對于一個由給定烴類組成的天然氣，其最高露點下的壓力為烴類輸配電網(wǎng)壓力的中間位置值，因此，通過精準地分析了天然氣的組成后，利用狀態(tài)方程法從而將某一特定電網(wǎng)壓力下的烴類露點進行計算得出。

根據(jù)關于天然烴在露點下計算的氣相色譜技術要求，其中明確地規(guī)定了狀態(tài)方程計算天然氣烴在露點下的氣相色譜分析技術要求，天然氣的組成色譜分析主要包括兩種惰性組分與烴類，適用于2-2. 5mpa 的氣體溫度與壓力，并且溫度不得超過50攝氏度。該計算方法能夠有效地獲得自然氣烴中露點的分析準確度，受到了取樣的代表性、氣象學和色譜分析結(jié)果的準確性、微量重烴擴展分析所能夠達到的碳個體數(shù)、處理方法以及電腦軟件等多種因素的影響。

（一）重復性的影響

在分析常規(guī)天然氣樣品時，應滿足天然氣組成分析氣象色譜法的規(guī)定。例如，將兩個天然氣樣品進行分析，重復兩次，從而計算所得的天然氣組分中的含量和露點所計算的結(jié)果。通過實驗方法可以得出，同一個天然氣樣品進行分析兩次后所計算的結(jié)果差距約為2.8攝氏度;兩瓶樣本進行分析后所得的烴類露點之間的價差計算比較小，因此，氣相色譜法的分析技術在數(shù)學上具有明顯優(yōu)勢，并且能夠充分地滿足數(shù)學計算方法對各種組分物質(zhì)含量的分析重復性需求。

（二）碳數(shù)交叉的影響

通過對天然氣烴中微量重烴組分的測定和分析，根據(jù)對天然氣烴中微量露點法所計算出的氣象學和色譜分析的要求，從其中碳原子形成交叉組分，例如，苯、甲基環(huán)乙烷等，應單獨地進行測定，能夠提升分析結(jié)果的準確性。

結(jié)束語：

天然氣的輸配系統(tǒng)正常運行的過程中，經(jīng)常會發(fā)生反凝析的現(xiàn)象，應先按規(guī)定烴露點的指標，確保其安全、穩(wěn)定的運行，并引起相關部門的重視。烴露點儀器是利用石油或煤炭作為水溶劑而制成的天然氣一種特殊物性，常見的冷鏡式烴露點儀由于其測量的結(jié)果并沒有具備可追蹤的溯源性，因此，無法對儀器進行精確的校準，而且測量結(jié)果的評定也沒有足夠準確;同一個高壓下冷鏡法式烴露點儀進行了校準與調(diào)整，測得烴露點數(shù)值與被檢出的氣體中潛在的液烴含量之間存在著明確的聯(lián)系，以此能夠建立冷鏡法式烴露點儀的可追溯源校準過程。

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作者簡介：籍鳳凱，性別男，籍貫山東濰坊。出生1989.5，學歷本科，現(xiàn)從事天然氣長輸管道的生產(chǎn)運行管理工作

山東省天然氣管道有限責任公司 261200