GB/T 22634-2008 天然气水含量与水露点之间的换算

犐犆犛７５．０６０

犈２４

中华人民共和国国家标准

／—

犌犅犜２２６３４２００８

天然气水含量与水露点之间的换算

犆狅狀狏犲狉狊犻狅狀犫犲狋狑犲犲狀狑犪狋犲狉犮狅狀狋犲狀狋犪狀犱狑犪狋犲狉犱犲狑狅犻狀狋狅犳狀犪狋狌狉犪犾犪狊

狆犵

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（：—

ＩＳＯ１８４５３２００４ＮａｔｕｒａｌａｓＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎ

ｇ

，）

ｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｗａｔｅｒｄｅｗｏｉｎｔＭＯＤ

ｐ

２００８１２２９发布２００９０５０１实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

／—

犌犅犜２２６３４２００８

目次

前言Ⅰ

引言Ⅱ

１范围１

２符号、单位、术语和定义１

３关联式的开发２

４应用范围和关联式的不确定度２

５关联关系３

附录（资料性附录）计算示例Ａ７

附录（资料性附录）溯源性

Ｂ９

附录（规范性附录）热力学原理Ｃ１０

附录（资料性附录）单位换算

Ｄ１５

附录（资料性附录）平衡状态下天然气水含量关联式

ＥＢｕｋａｃｅｋ１６

附录（资料性附录）本标准与：的技术性差异及其原因表

ＦＩＳＯ１８４５３２００４１８

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／—

犌犅犜２２６３４２００８

前言

本标准修改采用《天然气———水含量与水露点之间的关联》（年英文版），同时参考

ＩＳＯ１８４５３２００４

《通过测量露点获得水蒸气含量的标准测试方法》（年英文版）和研究报告《天

ＡＳＴＭＤ１１４２１９９５ＩＧＴ８

然气平衡水含量》（１９９５年英文版）而成文。

本标准根据ＩＳＯ１８４５３２００４：重新起草。

考虑到我国法规要求和工业的特殊需要，本标准在采用国际标准时进行了修改。为便于使用，本标

准在编辑性、技术性、文本结构上还做了修改。有关技术性差异已编入正文中并在它们所涉及的条款的

页边空白处用垂直单线标识。在附录中给出了这些技术性差异及其原因的一览表以供参考。

Ｆ

本标准与ＩＳＯ１８４５３２００４：的主要差异如下：

———编写规则按／—《标准化工作导则第部分：标准的结构和编写规则》编写；

ＧＢＴ１．１２０００１

———第章范围，在第章的基础上，增加标准参比条件的规定；

１ＩＳＯ１８４５３１

———第章符号与定义，符号是把：附录的下标、符号和单位内容移至本章，并

２ＩＳＯ１８４５３２００４Ｄ

按／—进行必要的修改，定义采用：第章的内容，删除“常态参

ＧＢＴ１．１２０００ＩＳＯ１８４５３２００４２

比条件”和“溯源性”的定义；

———附录，将附录中符号与定义的内容移至章，其余部分删除了缩写的内容，并

ＤＩＳＯ１８４５３Ｄ２

对单位换算相关内容进行完善和细化；

———附录，参考：中的和研究报告的内容编写；

ＥＡＳＴＭＤ１１４２１９９５６．３ＩＧＴ８

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———将一些适用于国际标准的表述改为适用于我国标准的表述；

———删除ＩＳＯ１８４５３２００４：的前言，修改了ＩＳＯ１８４５３２００４：的引言。

本标准的附录为规范性附录，附录、附录、附录、附录、附录均为资料性附录。

ＣＡＢＤＥＦ

Ⅰ

／—

犌犅犜２２６３４２００８

引言

ＩＳＯ１８４５３２００４：标准提供了天然气中水含量与水露点之间的一个可靠的数学关系式。该计算方

法是由ＧＥＲＧ１开发的，适用于水含量或水露点的计算。与热力学原理有关的资料在附录中给出；与Ｃ

其溯源性应用和不确定度有关的资料在附录中给出。

Ｂ

天然气工业中的某些操作问题可以追溯到天然气中的水含量。即使天然气中的水蒸气含量很低，

改变操作压力和温度条件也可能引起水凝析，从而导致腐蚀问题形成水合物或结冰。为了避免这些

问题，天然气公司不得不安装昂贵的脱水装置。这些装置的设计和成本取决于在露点下水含量的准确

认识和（合同）所规定的水含量。

过去几十年间，由于水分测量仪器的改进而导致仪器的开发注重于水含量的测定，而不注重于水露

点。因此，如果测量了水含量，就需要有表达水露点的关联式。

ＧＥＲＧ认识到，在确认现有的水含量与水露点之间关联式之前，需要为关注范围内大量有代表性

的天然气的水含量和对应的水露点值建立全面和准确的数据库。

后来证明，这个现有的关联式的不确定度范围可以改善。

因此，一个更准确的取决于组成的关联式在这一新数据库的基础上成功地开发出来。

ＩＳＯ１８４５３２００４：标准的目的是将由ＧＥＲＧ开发的与有代表性的贸易交接天然气中水含量与水露

点之间关系（反之亦然）有关的计算过程标准化。

为了使本标准更实用，切合我国天然气工业的实际，参考ＡＳＴＭＤ１１４２１９９５：中的６．３ＩＧＴ和研

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究报告（）的内容，增加了附录“平衡状态下天然气水含量关联式”。

８１９９５ＥＢｕｋａｃｅｋ

是“欧洲气体研究组织”的缩写。

１ＧＥＲＧＧｒｏｕｅＥｕｒｏéｅｎｄｅＲｅｃｈｅｒｃｈｅＧａｚｉèｒｅ

ｐｐ

Ⅱ

／—

犌犅犜２２６３４２００８

天然气水含量与水露点之间的换算

１范围

本标准确立了当天然气中水含量或水露点其中之一为已知时两者之间一个可靠的数学关系式；并

给出了关联式的不确定度，但对测量不确定度不作量化规定。

本标准的计算方法，既适用于水含量的计算，也适用于水露点的计算。

除特别说明外，本标准采用的体积标准参比条件为：压力为１０１．３２５ｋＰａ，温度为２０℃。

２符号、单位、术语和定义

２．１符号与单位

本标准使用的符号与单位见表。

１

表１符号与单位

符号含义量纲单位符号

犫体积补偿参数３－１３／

Ｌｍｍｋｍｏｌ

犡（）摩尔分数１

狔

狆（绝对）压力ＭＬ－１－２ＴＭＰａ

犚气体常数（０．００８３１４５１０）国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页２Ｔ－２ｍ－１－１ＭＪｋｍｏｌＫ／

ＭＬθ

狋摄氏温度θ℃

犜热力学（绝对）温度θＫ

犞体积３ｍ３

Ｌ

犞摩尔体积３－１３／

ｍＬｍｍｋｍｏｌ

ｗ质量浓度表示的水含量ＭＬ－３ｍｍ／３

βｇ

犽二元交互作用参数１

犻

犼

ω与物质有关的偏心因子１

犽与物质有关的常数１

下标ｃ表示临界点

下标Ｒ表示对比条件

下标ｖ表示气相

下标ｗ表示水

注：在“量纲”栏中，长度、质量、时间、摩尔和热力学温度的量纲，分别用、、、和表示。

ＬＭＴｍθ

２．２术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

２．２．１

关联犮狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀

在两个或多个随机变量的分布中两个或几个随机变量之间的关系。

１

／—

犌犅犜２２６３４２００８

２．２．２

工作范围狑狅狉犽犻狀狉犪狀犲

犵犵

关联式确认的参数范围。

２．２．３

扩展工作范围犲狓狋犲狀犱犲犱狑狅狉犽犻狀狉犪狀犲

犵犵

开发时关联式的参数范围，但已超出关联式确认的参数范围。

２．２．４

关联式的不确定度狌狀犮犲狉狋犪犻狀狋狅犳狋犺犲犮狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀

狔

来自实验数据库计算值的绝对偏差。

注：不包括任何现场测量不确定度。

２．２．５

偏心因子犪犮犲狀狋狉犻犮犳犪犮狋狅狉

表示分子偏心度或非球形度的参数。

３关联式的开发

３．１概述

ＧＥＲＧ开展了具有商品气特性的天然气水含量与水露点之间进行准确换算的研究项目，并收集了

关注范围的露点温度（）和压力（绝压，）的几组天然气的水含量和对

－１５℃＋５℃０．５ＭＰａ１０ＭＰａ

～～

应的水露点的可靠数据。除了对七个有代表性的天然气进行测量外，还对“甲烷水”的关键二元系统进

行了测量。收集测量数据的程序采用饱和法。

用卡尔费休仪的重复性和再现性的测定值作为所有被测水含量一致性程度的评价准则，只有几个

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

数据不一致，主要位于低含量范围（高压低温范围）。不一致的数据或者舍弃，或者在少数示例中降低

权重。大多数情况下，通过在相同压力和温度条件下完成的重复测量值来替代这些数据。

３．２开发

开发的关联式在露点温度范围为－１５℃＋５℃，绝对压力范围为０．５ＭＰａ１０ＭＰａ内被确认。

～～

用于确认该关联式的有代表性的天然气样品在取样时，技术上不含乙二醇甲醇和液态烃，并且硫

化氢的最高浓度为５ｍｍ／３（在标准参比条件下）。没有对这些内含污染物引起的不确定度影响做

ｇ

研究。

开发关联式的热力学背景使其应用范围可能超出工作范围，扩展到温度为－５０℃＋４０℃和绝

～

对压力为０．１ＭＰａ３０ＭＰａ的未知不确定度范围。

～

有意地将关联式整理为水含量与水露点之间可以相互换算的关系式，但应该注意这一关联式是用

若干个在现场取得的天然气组成样品在实验室条件下推导出来的。在实际的现场操作条件下，会产生

明显的附加不确定度。

除了测量换算不确定度外，还应该考虑测量值的不确定度。

除非明确规定，体积规定为标准参比条件下的体积。

４应用范围和关联式的不确定度

４．１工作范围与不确定度

４．１．１工作范围

本标准的工作范围如下：

ａ）压力范围：０．５ＭＰａ１０ＭＰａ；

≤

狆≤

ｂ）露点温度范围：－１５℃狋５℃；

≤≤

）组成范围：关联式把水含量或水露点和表给出的组成作为输入参数。

ｃ２

２

／—

犌犅犜２２６３４２００８

该计算方法适用于满足表所列范围的天然气。附录给出了组成影响的示例。２Ａ

表２天然气组成范围

化合物狔／％化合物狔／％

甲烷（ＣＨ４）≥４０．０正丁烷（Ｃ４Ｈ１０）≤１．５

氮气（Ｎ），二甲基丙烷（Ｈ）

２≤５５．０２２Ｃ５１２≤１．５

二氧化碳（ＣＯ）≤３０．０２甲基丁烷（ＣＨ）≤１．５

２５１２

乙烷（ＣＨ）≤２０．０正戊烷（ＣＨ）≤１．５

２６５１２

丙烷（ＣＨ）≤４．５Ｃ＋（己烷和更高烃类的总和）（ＣＨ）≤１．５

３８６６１４

２甲基丙烷（Ｃ４Ｈ１０）≤１．５

注：把Ｃ＋作为正己烷来处理。

６

４．１．２不确定度

在本标准的工作范围内不确定度如下：

ａ）由水含量计算水露点：±２℃；

ｂ）由水露点计算水含量：

１）／３：（／３）；

５８０ｍｍ０．１４＋０．０２１×±２０ｍｍ

ｗ＜ｇｗｇ

ββ

３（／３

）／：±２０ｍｍ）。

２≥５８０ｍｍ－１８．８４＋０．０５３７×

ｗｇｗｇ

ββ

这些公式的应用参见附录和附录中的示例。

ＢＡ

４．２扩展工作范围与不确定度

应用范围的扩展可以在下列范围内外推，但其相关不确定度未知：

）压力范围：压力的扩展范围是国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页和；

ａ０．１ＭＰａ０．５ＭＰａ１０ＭＰａ３０ＭＰａ

≤＜＜≤

狆狆

ｂ）温度范围：露点温度的扩展范围是－５０℃狋－１５℃＋５℃和狋＋４０℃；

≤＜＜≤

）组成范围：组成范围与表相同。

ｃ２

５关联关系

５．１概要

关联方法是基于ＰＲ状态方程，见附录。Ｃ

５．１．１为确保准确计算在冰态和液态之上的水蒸气压，将新函数分解成两部分，见式（）和式（）：

１２

α

ａ）温度范围２２３．１５Ｋ２７３．１６Ｋ，使用在冰态之上的蒸汽压数据；

～

ｂ）温度范围２７３．１６Ｋ３１３．１５Ｋ，使用液态水之上的蒸汽压数据。

～

１２／１２／２１２／４２

（）［（）（）（）］…………（）

α犜１犃１犜犃１犜＋犃１犜１

Ｒ＝＋１－Ｒ＋２－Ｒ３－Ｒ

式中：

犜Ｒ———对比温度。

犜

犜Ｒ＝…………（）２

犜

ｃ

５．１．２新函数的系数如下：

α

ａ）当２２３．１５Ｋ犜２７３．１６Ｋ时：

≤＜

１）犃＝０．１０６０２５；

１

２）犃＝２．６８３８４５；

２

３）犃＝－４．７５６３８。

３

ｂ）当２７３．１６Ｋ≤犜３１３．１５Ｋ时：

＜

１）犃＝０．９０５４３６；

１

２）犃＝－０．２１３７８１；

２

３

／—

犌犅犜２２６３４２００８

３犃＝０．２６００５）。

３

对该参数的可靠估算是从一套适当的气液平衡数据获得的。

通过满足特定统计准则获取二元参数的最佳参数（通过最小二乘法拟合使目标函数最简

５．１．３犽

犻

犼

化）。对于二氧化碳／水甲烷／水和乙烷／水的二元系统，有必要引入以温度为函数的交互作用参数，以

获得对气液平衡的满意描述。温度函数式由式（）给出：

３

犜

（）１…………（）

，，

犽犜犽犽－３

犻＝犻０＋犻１

犼犼犼（２７３．１５）

（）这一定义的优势在于当温度为０℃时，（）等于，。对于该关系式的扩展工作范围

犽犜犽犜犽

犻犻犻０

犼犼犼

（－５０℃４０℃），二元气水系统的参数最优化。因此不允许对数据外推至扩展工作范围之外。

～

表列出了纯组分数据，表为完整的二元交互作用参数汇总。

３４

５．２换算

换算可利用根据本标准规定的方法开发的软件进行。

５．２．１输入

水含量／水露点关联式的输入参数是：

ａ）干气组成（）；

％

狔

ｂ）绝对压力（ＭＰａ）；

）水含量（／３）或水露点（）。

ｃｍｍ℃

ｇ

５．２．２输出

关联式既可以计算水露点（），也可以计算水含量（／３）。

℃ｍｍ

ｇ

表３纯组分数据（用于计算的化合物性质）

组分ωｃ（临界压力）／ＭＰａ犜ｃ（临界温度）／Ｋ

狆

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

水（Ｈ２Ｏ）０．３４４３７２２．０６４６４７．１４

氮气（Ｎ２）０．０３５９３３．３９９１２６．２６

二氧化碳（ＣＯ２）０．２２３９４７．３８６３０４．２１

甲烷（ＣＨ４）０．０１１４４．５９９１９０．５５

乙烷（Ｃ２Ｈ６）０．０９９０９４．８７２３０５．３３

丙烷（ＣＨ）０．１５６１１４．２４６３６９．８５

３８

２甲基丙烷（犻ＣＨ４１０）０．１８４６５３．６４４０７．８５

正丁烷（狀ＣＨ４１０）０．１９７７７３．７８４４２５．１４

，二甲基丙烷（）

２２ｎｅｏＣＨ０．１９５２８３．１９６４３３．７５

５１２

２甲基丁烷（犻ＣＨ）０．２２６０６３．３７４６０．３９

５１２

正戊烷（狀ＣＨ）０．２４９８３３．３６４４６９．６９

５１２

正己烷（ＣＨ）０．２９６３．０２５０７．８５

６１４

表４二元交互作用参数

组分犻组分犽，犽，

犼犻０犻１

犼犼

水氮气０．４８０００

水二氧化碳０．１８４０．２３６

水甲烷０．６５１－１．３８５

水乙烷０．６３５－０．９３

４

／—

犌犅犜２２６３４２００８

表（续）

４

组分犻组分犽，犽，

犼犻０犻１

犼犼

水丙烷０．５３０

水正丁烷０．６９０

水正戊烷０．５０

水正己烷０．５０

水２甲基丙烷０．６９０

水，二甲基丙烷

２２０．５０

水２甲基丁烷０．５０

氮气二氧化碳－０．０１７００

氮气甲烷０．０３１１０

氮气乙烷０．０５１５０

氮气