天然氣水露點(diǎn)的現(xiàn)場應(yīng)用

溫愈低，飽和水氣壓就愈小。所以對于含有一定量水汽的空氣，在氣壓不變的情況下降低溫度，使飽和水汽壓降至與當(dāng)時(shí)實(shí)際的水汽壓相等時(shí)的溫度，稱為露點(diǎn)。而在溫度一定的情況下，開始從氣相中分離出*批液滴的壓力，或在壓力一定的情況下，開始從氣相中分離出*批液滴的溫度，就叫做水露點(diǎn)。

天然氣水露點(diǎn)溫度指天然氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下，冷卻到飽和時(shí)的溫度。是用來測濕度的參數(shù)。露點(diǎn)溫度越低，空氣的干燥程度越高。

由于我國管輸天然氣僅規(guī)定進(jìn)入大管網(wǎng)的凈化氣不含游離水即可（SY7514-88）。此外，加上有些地方沿長輸管道各站點(diǎn)有大量未經(jīng)脫水的無硫氣及低硫氣輸入，即使有些凈化廠配有三甘醇（TEG）脫水裝置，整個(gè)天然氣管網(wǎng)，除個(gè)別地段外水蒸氣也基本是飽和的。在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，我國原料天然氣的含水量達(dá)到管輸標(biāo)準(zhǔn)（0.12g/m3）是困難的。

根據(jù)《汽車用壓縮天然氣》（SY/T7546-1996）的規(guī)定，壓縮天然氣在貯存和向汽車充氣過程中，在Z高儲存壓力下，氣體中水露點(diǎn)應(yīng)低于當(dāng)?shù)豘低環(huán)境溫度5℃以下，如果達(dá)不到該要求，壓縮天然氣可能會析出液態(tài)水。液態(tài)水的存在將會對汽車及加氣站的安全產(chǎn)生如下嚴(yán)重?fù)p害。

① 系統(tǒng)冰堵。這是因?yàn)樘烊粴獾慕苟?湯姆遜效應(yīng)較一般氣體更為強(qiáng)烈，如壓縮空氣壓力每下降1bar，其溫度降低約0.1℃，而壓縮天然氣壓力每下降1bar，溫度降低約0.4℃，其焦耳-湯姆遜效應(yīng)是壓縮空氣的4倍。加氣站和汽車內(nèi)部管道、閥門多處在節(jié)流小孔，極易形成大壓降、大溫差，導(dǎo)致管內(nèi)氣體溫度驟降至零下幾十度，遠(yuǎn)低于當(dāng)?shù)豘低環(huán)境溫度，因此，CNG系統(tǒng)所要求的水分含量也遠(yuǎn)低于輸送管網(wǎng)所要求的氣體水分含量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，中國大陸南方當(dāng)氣體露點(diǎn)溫度高于-35℃，北方地區(qū)露點(diǎn)溫度高于-45℃，東北、新疆等寒冷地區(qū)露點(diǎn)溫度高于-55℃，就有可能發(fā)生冰堵現(xiàn)象，導(dǎo)致加氣站不能實(shí)現(xiàn)正常加氣，汽車無法啟動和運(yùn)行；

② 在高壓狀態(tài)下，液態(tài)水的存在會在貯氣容器中生成水合物。壓力為25MPa、密度為0.68MPa的天然氣在24℃時(shí)就可能生成水合物，同樣會堵塞管道和閥門。

③ 液態(tài)水的存在加強(qiáng)了酸性組分（H2S、CO2）對壓力容器及管道的腐蝕，并可能發(fā)生硫化氫應(yīng)力腐蝕開裂及二氧化碳腐蝕開裂，導(dǎo)致爆炸等災(zāi)難性事故的發(fā)生。如資料[1]稱川東某加氣站，一個(gè)鋼瓶炸裂并飛至50m以外，由此還使15個(gè)鋼瓶的接頭處發(fā)生天然氣的噴射燃燒，火焰高達(dá)20余米；又據(jù)資料[2]提供的信息：自1994年9月至1997年7月的三年時(shí)間內(nèi)，四川省的六個(gè)加氣站先后有8個(gè)鋼瓶產(chǎn)生爆裂事故。以上資料同時(shí)指出對這些事故的現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，事故鋼瓶均為下部撕裂，并且有黑色粉末存在或見到水的痕跡，究其原因均是氣體中有過量的H2S和H2O，由此產(chǎn)生對鋼的腐蝕，并在交變應(yīng)力作用下慢性疲勞而導(dǎo)致的破壞。

④ 水（油、烴）聚集。據(jù)資料[3]介紹，出租車氣瓶使用兩年后，在維護(hù)檢測時(shí)，往往能倒出0.5～1升的油水混合物。不僅占據(jù)了氣瓶的有效容積，而且游離水會提供上述裂紋缺陷的生存發(fā)展條件。另據(jù)介紹，中國、泰國推廣應(yīng)用液壓子站時(shí)，某些子站液壓油壽命極低，追究原因，發(fā)現(xiàn)大部分也是由于母站輸送氣體含水、含烴量過高所致。

表2.1天然氣中有害成分的控制要求和國內(nèi)主要管線的有害成分參數(shù)

因此，無論是天然氣加氣站還是天然氣汽車，使壓縮天然氣的含水量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)是至關(guān)重要的（表2.1）。天然氣的脫水深度應(yīng)根據(jù)加氣站所在地區(qū)的Z低大氣溫度來確定，其表示方法為儲氣瓶儲氣壓力下的水露點(diǎn)（PDP），也可用天然氣中的殘余水含量來表示。只要將天然氣的含水量脫出到符合標(biāo)準(zhǔn)，無論是加氣站還是汽車都不會發(fā)生因天然氣含濕量引起的有關(guān)問題。