中國(guó)化工貿(mào)易限流孔板在管輸天然氣中的應(yīng)用吳堅(jiān)王宇鵬劉巖楊浩森易俊(中國(guó)石油塔里木油田天然氣事業(yè)部)摘要:在天然氣集輸過程中,水合物的形成容易堵塞管線、閥門和設(shè)備,從而影響天然氣集輸?shù)恼＿\(yùn)轉(zhuǎn),只要條件滿足,天然氣水合物就會(huì)在集輸段各部位形成,這對(duì)天然氣的外輸危害很大,這也是集輸工藝中最危險(xiǎn)的因素之一。本文旨在針對(duì)英買油氣轉(zhuǎn)運(yùn)站天然氣在進(jìn)行管輸過程中凍堵管線防治措施進(jìn)行分析,供大家討論和參考,以便遇到管線凍堵的時(shí)候能夠得心應(yīng)手,清晰明了的解決該問題。關(guān)鍵詞∴天然氣管輸管線凍堵水合物危害1、天然氣水合物相關(guān)知識(shí)氣過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的凍堵現(xiàn)象,可知卸氣狀態(tài)與氣體的水露點(diǎn)的高低有在一定條件下,天然氣中可能含有的最大水汽量,即天然氣與液態(tài)平衡時(shí)著密切的聯(lián)系。卸氣水露點(diǎn)應(yīng)該處于卸氣當(dāng)?shù)刈畹铜h(huán)境溫度以下,氣體水露點(diǎn)的水汽量稱為天然氣的飽和含水汽量。天然氣在一定壓力條件下與飽和含水汽高于環(huán)境溫度,則導(dǎo)致氣體中的水分析出,阻礙氣體流通。量相對(duì)應(yīng)的值稱為天然氣的水露點(diǎn),即在一定的壓力下,使天然氣不斷降溫4.1.2卸氣柱自身因素出現(xiàn)第一滴水時(shí)的溫度為該壓力下的水露點(diǎn)卸氣柱沒有冬防保溫措施,冬季直接在-30℃左右的自然環(huán)境中進(jìn)行卸氣形成水合物的主要條件有兩個(gè):天然氣必須處于適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο?天工作,很容易造成卸氣柱內(nèi)卸氣管線凍堵。卸氣柱與卸氣軟管相連接的快速接然氣必須處于或低于水汽的露點(diǎn),出現(xiàn)“自由水”。因此對(duì)于一定組分的天然頭和卸氣軟管兩端的快速接頭皆為彈簧式單向閥,如果連接點(diǎn)處的壓差小,那氣,在給定壓力下,就有一水合物形成溫度,低于這個(gè)溫度將形成水合物。而么彈簧式安全閥的開啟縫隙就會(huì)小,就容易形成水合物堵塞,一旦堵塞會(huì)使氣高于這個(gè)溫度則不形成水合物。高壓也是形成水合物的重要條件。對(duì)組成相同流通道更為狹窄,加劇了水合物的集聚的氣體,水合物生成的溫度隨壓力升高而升高,隨壓力降低而降低,也就是壓力越高易生成水合物。如果天然氣中沒有自由水,則不會(huì)形成水合物常用水合物防治處理措施2.1物理法1脫除法所謂脫除法,就是形成水合物的成分,即水和低分子量的烴類物質(zhì)或氣體6(含量降低到一定程度使水合物失去形成的基礎(chǔ)。脫水后對(duì)水露點(diǎn)要求一般為集進(jìn)沿這綠度低5C15C,除去形成水合物的氣體組通過加熱保溫,使流體的溫度保持在水合物形成的平衡溫度以上,主要是使用加熱爐圖二卸氣柱接頭圖三卸氣軟管接頭.降壓解凍4.1.3槽車內(nèi)存在少量雜質(zhì)降壓解凍有多種途徑:一是對(duì)可以實(shí)施這種方法的地方將水合物堵塞點(diǎn)的槽車內(nèi)存在少量雜質(zhì),易造成卸氣管線、閥門堵塞,特別是在一些管徑相兩端截?cái)?中間放空,使管線壓力將為零,這樣就打破了水合物形成的平衡溫對(duì)細(xì)小的部位產(chǎn)生堵塞,造成卸氣不暢的現(xiàn)象度而自然解凍。還有就是關(guān)閉堵塞點(diǎn)一端,另一端放空降壓為零,注入一定量414存在易形成水合物的流體環(huán)境的防凍劑于輸氣管內(nèi),然后開氣將防凍劑推至堵塞點(diǎn)與水合物作用,在防凍劑現(xiàn)場(chǎng)工藝管線存在很多變徑、流向突變的情況,導(dǎo)致天然氣在流經(jīng)變徑作用下破壞了水合物形成的平衡溫度而解凍管線彎頭等部位時(shí)會(huì)產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng),加上冬季溫度過低,勢(shì)必形成水合物堵2.2化學(xué)方法塞,一旦堵塞后氣流通道更為狹窄,加劇了水合物的形成化學(xué)方法是通過加入一定量的化學(xué)添加劑,改變水合物形成的熱力學(xué)條4.2提出解決方案及效果結(jié)晶速率或聚集狀態(tài),來達(dá)到保持流體流動(dòng)的目的,化學(xué)添加劑有以下兩類卸氣站主要工藝流程:CNG槽車來氣20MPa,通過卸氣柱進(jìn)入真空加熱1熱力學(xué)抑制劑爐,加熱后,進(jìn)入一級(jí)調(diào)壓器減壓到75MPa,直接進(jìn)入庫輪管線,進(jìn)行外輸。通過抑制劑分子或離子與水分子的竟?fàn)?改變水和烴分子間的熱力學(xué)平衡由于管線前后壓差比較大、溫度過低,易在卸氣柱內(nèi)單向閥和卸氣軟管連接處條件,使溫度、壓力平衡條件處在實(shí)際操作條件之外,避免水合物的形成形成水合物,發(fā)生凍堵,特別是在冬季,由于環(huán)境溫度過低,更容易發(fā)生凍堵2動(dòng)力學(xué)扣制劑現(xiàn)象,無法正常卸氣。根據(jù)分子作用的不同機(jī)理,將動(dòng)力學(xué)抑制劑分為水合物生長(zhǎng)抑制劑、水合為了生產(chǎn)設(shè)備正常運(yùn)行,卸氣更加順暢,在一級(jí)調(diào)壓閥前加裝限流孔板的物聚集抑制劑和雙重功能扣制劑。水合物生長(zhǎng)抑制劑可以延緩水合物晶核生十方案,對(duì)管輸天然氣進(jìn)行節(jié)流,其原理是:在調(diào)壓閥前加裝限流孔板,提升速率,使水合物在一定流體滯留時(shí)間內(nèi)不至于生長(zhǎng)過快而發(fā)生沉積調(diào)壓閥前氣體與調(diào)壓閥后氣體壓差,增加管線背壓,減少節(jié)流壓差從而減少降溫3、限流孔板的基礎(chǔ)知識(shí)幅度,提高水合物形成的溫度,防止管線凍堵。因?yàn)樾稓庵良訜釥t段管線壓差3.1限流孔板的原理大,導(dǎo)致降溫幅度較大,所以當(dāng)氣體流經(jīng)卸氣柱單向閥和卸氣軟管接頭時(shí),由于限流孔板可以作為流量測(cè)量元件用來測(cè)量流量,也可以作為節(jié)流元件用氣體流經(jīng)空間減小,易形成水合物沉積,發(fā)生管線凍堵。而后續(xù)流程氣體經(jīng)過加來限定流量和降低壓力。當(dāng)孔板前后存在一定壓差,流體流經(jīng)孔板,對(duì)于一定熱爐,氣體溫度得到升高,高于水合物形成溫度,所以不會(huì)發(fā)生凍堵現(xiàn)象。的孔徑,流經(jīng)孔板的流量隨著壓差增大而增大。但當(dāng)壓差超過某一數(shù)值(稱為臨界壓差)時(shí),流體通過孔板縮孔處的流速達(dá)到音速,這時(shí),無論壓差如何增水合物形成不僅僅受壓力因素、溫度因素影響,同時(shí)也受流體環(huán)境影響。其加,只要孔板上游的壓力保持一定,流經(jīng)孔板的流量將維持在一定數(shù)值而不再中壓力因素和溫度因素是指水合物形成的特定壓力和溫度,而流體環(huán)境主要增加。限流孔板就是根據(jù)這一原理來限定流體的流量和降低壓力的。限流孔板管線變徑和流體流冋突變,控制好這三個(gè)因素就能很好的防止水合物的產(chǎn)生。通按孔板上開孔數(shù)量分為單孔板和多孔板;按孔板數(shù)量可分為單級(jí)和多級(jí)過在卸氣站實(shí)踐證明,通過加裝限流孔板,增加管線背壓,減少節(jié)流壓差從而減3.2限流孔板的作用少管輸天然氣降溫幅度,達(dá)到抑制水合物生成的效果可行,但是此項(xiàng)工程改造并1保證離心泵安全啟動(dòng)和正常工作不適合所有環(huán)境,在冬季就造成了更加嚴(yán)重的凍堵現(xiàn)象出現(xiàn),需進(jìn)一步改進(jìn)。所2代替流量調(diào)節(jié)閥限定最大流量以,在解決實(shí)際問題中要對(duì)所有因素綜合考慮,不要只是片面的注意個(gè)別因素4、案例分析參考文獻(xiàn)在英買區(qū)塊,天然氣處理大部分通過中央處理廠進(jìn)行,但是還有部分試采門《天然氣礦場(chǎng)集輸與處理》,蘇建華,許可方,宋德琦等編著,石油工業(yè)出井、邊遠(yuǎn)井的低壓天然氣進(jìn)行回收,通過槽車將井上拉運(yùn)來的壓縮天然氣經(jīng)卸版社,200412氣站輸送至外輸管線。由于井場(chǎng)工藝、環(huán)境溫度等原因,致使原料氣水露點(diǎn)不四2]《化工原理》,鐘穩(wěn)定,在氣溫較低時(shí)會(huì)造成氣溫低于水露點(diǎn)的情況出現(xiàn),從而導(dǎo)致卸氣不暢甚]《天然氣處理與加中國(guó)煤化工社,9856至造成卸氣柱堵塞?！短烊粴獠奢斶^程CNMHG: 20044.1油氣轉(zhuǎn)運(yùn)站卸氣不暢原因巧5]《輸氣管線中水合物YHE陳樹軍,20064.1.1壓縮天然氣卸氣狀態(tài)不穩(wěn)定阿]《英買力氣田學(xué)習(xí)資料》