李庆杰，杨 圃，张辰源，吴明浩，张添龙，孙建波

（新疆油田油气储运公司，新疆 克拉玛依 834002）

PR方程与SRK方程在计算水露点中的比较与应用

李庆杰，杨 圃，张辰源，吴明浩，张添龙，孙建波

（新疆油田油气储运公司，新疆 克拉玛依 834002）

水露点是天然气管道输送安全的一个重要指标。介绍了PR方程与SRK方程，利用两个方程的不同混合法则及相平衡计算，通过编写程序，计算出在相同条件下，不同方程之间计算出的水露点的差异，得出利用PR方程计算出的水露点较SRK方程计算的结果偏低。

PR方程；SRK方程；水露点

含水率是天然气管道输送的一项重要的参数。水露点的形成由温度、压力、组分等直接决定，GB50251[1]规定，在管输天然气最高运行压力下水露点的温度较周围最低环境温度低5 ℃。水露点的析出将对管道运行造成巨大的危害，当管道运行温度低于相应的水露点时，容易降低管道的输送效率，加速对管道腐蚀的速度；如果形成固体水合物，将导致管道或其他设备的堵塞。例如2014年2月24日，新疆某油田一条56.6 km的天然气管线因析水造成冰堵，历时三天通过放空及注醇等方法进行抢修，管线逐步恢复正常。所以通过科学计算可有效预防和减少水露点所带来的危害。

1 理论部分

天然气含水量与水露点换算涉及复杂的计算过程，包括状态方程、气体混合规则、气液相平衡等理论计算，过程十分繁杂。目前适用于天然气的状态方程比较多，计算方法不同，为此需要比较常用方程的计算结果，便于实际应用的选取。

1.1 PR方程[2-7]

式中：P—系统压力，Pa;

V—摩尔体积m3/mol;

T—绝对温度,K;

R—气体常数J/（mol·K）;

a、b、ai、bi、aj、bj、βj—与混合物所含组分的种类及状态有关的常量;

aij—组分i、j的交叉系数;

xi、xl—进料组分i、j摩尔分数;

N—混合物所含组分的种类数;

Tci—组分i的临界温度，K;

Pci—组分j的临界压力，Pa;

Kij—二元交互作用系数;

wi—组分i的偏心因子;

Tri—组分i的对比温度;

Tc—临界温度，Pc为临界压力，Tr=T/Tc

w—为偏心因子。

k1是物质的特征参数其数据可见文献[2]

逸度方程计算：

式中：Z—压缩因子

1.2 SRK方程[8,9]

其中符号意义同PR方程。

2 计算应用

2.1 计算结果比较

选取新疆油田金龙一级站天然气样品，具体组成见表1。在计算过程中，环境温度为20 ℃，压力范围0.5～2.0 MPa。

通过PR方程和SRK方程，所计算出的结果见图1。

图1 PR方程与SRK方程计算结果比较Fig.1 The calculation results of PR and SRK equations

通过表1可以明显看出，PR方程计算出结果较SRK方程计算水露点温度偏低；在1.0 MPa下，其实际测量水露点为-22.1℃，较方程所计算数值偏高。显然，PR方程和SRK方程均能满足计算要求，但为了提高管道运行安全系数，建议采用PR方程作为计算方法更为安全合理。

表1 金龙一级站天然气组分Table 1 The gas composition of Jinlong station

2.2 实际应用

目前新疆油田天然气主管网设计承压能力均在6.3 MPa，但实际运行压力普遍偏低，造成管网利用效率不高的境地。

随着风城超稠油开采量增加，其用气量将逐年上升，势必要求提高管网的运行压力。当管网压力在高压环境下运行，到达某一节点时压力可升高到5.13 MPa，温度降低至0.24 ℃，经过调压阀节流后压力降低到1.7 MPa时，其温度将降低到-22.3 ℃，这将势必在水露点-17.23 ℃以下，这将要求在管网压力提升的同时对调压阀迚行加热保温或提高对天然气气质处理的要求。

4 结 论

（1）水露点的计算，各方程特点各不相同，对于PR方程和SRK方程计算水露点，相比较而言，PR方程的应用较为安全；

（2）高压管网输送天气时，当节流后输往用户时，应该充分考虑节流后介质温度的降低，以免形成凝水现象，给管道运行带来安全隐患。

［1］叶学礼，章申进，仸启瑞，等.GB 50251-2003输气管道工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003．

［2］Stryjek R,Vera J H.PRSV: An improved Peng-Robins on equation of state for pure compounds and mixtures[J].Can J Chem Eng,1986,64:323-333．

［3］Peng D Y, Robinson D B. A new two-constant equation of state [J].Ind Eng Chem Fundam,1976,15:59-64．

［4］朱开宏.化工过程流程模拟[M].北京：中国石化出版社，1993.

［5］童景山，高光华，刘裕品.化工热力学[M].北京：清华大学出版社，1996．

［6］冯霄.化工节能原理与技术[M].北京：化学工业出版社，2004．

［7］马沛生.化工热力学[M].北京：化学工业出版社，2005:89-101．

［8］Sozve G.. Equilibrium constants from a modified Redich-Kong equation of state[J]. Chem Eng Science, 1972：1197-1203．

［9］吴侃，刘景龙，贺承祖.用改迚的SRK状态方程计算高温气体在水中的溶解度[J].油气田地面工程，2003（7）：15-16．

Comparison and Application of PR and SRK Equations in Calculation of the Water Dew Point

LI Qing-jie，YANG Pu，ZHANG Chen-yuan，WU Ming-hao，ZHANG Tian-long，SUN Jian-bo
（PetroChina XinJiang Oilfield Company Oil & Gas Storage & Transportation Branch, Xinjiang Karamay 834002, China）

The water dew point is an important indicator for the natural gas pipeline safety. In this article, PR and SRK equations were described. Using mixing rules and phase equilibrium calculation of the two equations, the difference of the water dew points calculated by the two equations under the same conditions was calculated. The results show that, the water dew point calculated by the PR equation is lower than that calculated by the SRK equation.

PR equation; SRK equation; Water dew point

TQ 018

A

1671-0460（2014）10-2186-02

2014-03-16

李庆杰（1984-），男，江苏连云港人，工程师，研究生学历，2011年毕业于辽宁石油化工大学油气储运专业，研究方向：从事原油与天然气运行工作。E-mail：liqingjie01@aliyun.com。