冷卻鏡面法測定天然氣水露點技術探討獲獎科研報告

冷卻鏡面法測定天然氣水露點技術探討獲獎科研報告摘

要：冷卻鏡面法能夠精準有效的測定天然氣水露點的具體數(shù)值，其測定結果不僅具有相當?shù)膮⒖純r值，同時也是天然氣交接過程中判斷水露點數(shù)值的準確方式之一，因此操作人員理應合理控制冷卻鏡面法測定的各項步驟和數(shù)值，全面確保露點儀測試結果的準確性。本文首先簡單闡述了冷卻鏡面法測定天然氣水露點技術的原理，然后分析了冷卻鏡面法測定天然氣水露點技術的工藝流程，最后探討了冷卻鏡面法測定天然氣水露點技術的控制要點，以期為相關工作者的工作提供理論基礎和實踐借鑒。

關鍵詞：冷卻鏡面法;測定;天然氣;水露點;水含量

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

一、冷卻鏡面法測定天然氣水露點技術原理

在一般情況下，冷卻鏡面法所應用的水露點測試儀器為露點儀，露點儀就會在保證測定室內(nèi)壓力數(shù)值恒定的基礎上對天然氣測試樣品的水露點數(shù)值進行精準試驗計量，以此來得到準確的天然氣樣品水露點數(shù)據(jù)。露點儀的測試原理主要是通過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降低鏡面的溫度，觀察天然氣樣品結露的時間和溫度，最終就能夠得出天然氣樣品的水露點實際數(shù)值。一般情況下，冷卻鏡面法測定天然氣水露點技術所應用的鏡面溫度會有精密的鉑電阻溫度計進行檢測。

二、冷卻鏡面法測定天然氣水露點技術工藝流程

冷卻鏡面法所應用到的露點儀主要由光學、目鏡、數(shù)顯、溫度測量、制冷和取樣等結構組成，儀器制冷劑主要用于鏡面的等壓制冷，在等壓制冷的達到一定溫度時，天然氣中的水蒸氣就會達到飽和結露的狀態(tài)，此時的溫度數(shù)值就是天然氣樣品的水露點數(shù)值[2]。

2.1檢測流程

首先，操作人員要將露點儀安裝在高度調(diào)至適當?shù)娜羌苤?，并在此時確保制冷劑的入口閥、樣品管道的取樣口閥與露點儀的出入口閥保持在關閉狀態(tài)，其后將天然氣樣品的管道和露點儀的管線相連接，連接穩(wěn)固后再緩慢打開取樣管道的閥門，兩分鐘吹掃完成過后再將天然氣樣品放置在安全地點進行排放，以此來在保證管道處于微正壓狀態(tài)時進行取樣。

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從制冷劑管線進行連接，連接穩(wěn)固后再打開露點儀的入口閥，確保天然氣正常流入之后進行十分鐘的排出吹掃。在此過程中，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儀的鏡面。

而后再通過關閉部分排出閥的形式來調(diào)整測試的樣品流量，讓露點儀的壓力略低于管線內(nèi)部的壓力數(shù)值，最終讓露點儀壓力表所指示的數(shù)值與管線上壓力表的數(shù)值進行相應對照。

其后，再采用間歇性的形式在數(shù)秒的時間內(nèi)打開冷卻閥，使鏡片進行緩慢的降溫，降溫的速度要保證在1℃每分鐘以下，操作人員要在此過程中觀察鏡面是否形成了規(guī)則的圓形露點，露點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時，操作人員就要適當?shù)拈_啟排出閥，直至露點消失，而后進行兩分鐘吹掃。此步驟結束后，再以更快的頻率來調(diào)節(jié)制冷閥，來讓鏡面以更緩慢的速度降溫。當露點再次出現(xiàn)時，再重復排出閥開啟的相關操作，直至露點數(shù)值不再降低。

當露點的數(shù)值穩(wěn)定后，操作人員就可關閉制冷閥，并注意觀察鏡片升溫時露點消失的溫度，此溫度為露點的消露，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定的結果。

在第一次測量結束后，操作人員還要重復上述測量步驟兩次，三次的結果相差小于2℃為準確，三次測量步驟結果的平均值為最終的測量結果。

2.2儀器收取

在露點儀使用結束后，操作人員要嚴格按照操作標準來進行儀器的收取，首先要關閉二氧化碳鋼瓶的閥門和取樣口閥門，其次再采取制冷劑和樣品入口的相應管線，最后關閉露點儀的整體開關，并將露點儀小心地放置回儀器箱當中，以此來保障露點儀的使用壽命和使用質(zhì)量。

三、冷卻鏡面法測定天然氣水露點技術控制要點

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

3.1密封性與流量速度

露點儀與外接設備的連接處與設備自身應無泄漏，在其測量過程中內(nèi)部結構不能與空氣進行接觸，防止空氣中的水分影響最終的測量結果。天然氣樣品流量速度控制應控制在1～3升每分鐘，操作人員可采用觀察排水氣泡的形式來保證每次測量流量的一致性。

3.2吹掃

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

3.3降溫速率

由于測量水露點所用的鉑電阻溫度計具有一定的遲滯效應，過快的降溫速率反而會影響到結露現(xiàn)象的產(chǎn)生，部分時期還會導致冷卻鏡頭產(chǎn)生大面積結露的問題，因此操作人員要嚴格將冷卻的速率控制在0.5℃每分鐘。

四、結語

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實時檢測