限流孔板在管輸天然氣中的應用

中國化工貿易限流孔板在管輸天然氣中的應用吳堅王宇鵬劉巖楊浩森易俊(中國石油塔里木油田天然氣事業(yè)部)摘要:在天然氣集輸過(guò)程中,水合物的形成容易堵塞管線(xiàn)、閥門(mén)和設備,從而影響天然氣集輸的正常運轉,只要條件滿(mǎn)足,天然氣水合物就會(huì )在集輸段各部位形成,這對天然氣的外輸危害很大,這也是集輸工藝中最危險的因素之一。本文旨在針對英買(mǎi)油氣轉運站天然氣在進(jìn)行管輸過(guò)程中凍堵管線(xiàn)防治措施進(jìn)行分析,供大家討論和參考,以便遇到管線(xiàn)凍堵的時(shí)候能夠得心應手,清晰明了的解決該問(wèn)題。關(guān)鍵詞∴天然氣管輸管線(xiàn)凍堵水合物危害1、天然氣水合物相關(guān)知識氣過(guò)程中出現嚴重的凍堵現象,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(zhù)密切的聯(lián)系。卸氣水露點(diǎn)應該處于卸氣當地最低環(huán)境溫度以下,氣體水露點(diǎn)的水汽量稱(chēng)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,則導致氣體中的水分析出,阻礙氣體流通。量相對應的值稱(chēng)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第一滴水時(shí)的溫度為該壓力下的水露點(diǎn)卸氣柱沒(méi)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的溫度和壓力下;天工作,很容易造成卸氣柱內卸氣管線(xiàn)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“自由水”。因此對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(kāi)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(méi)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(lèi)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。脫水后對水露點(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(guò)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(chē)內存在少量雜質(zhì)降壓解凍有多種途徑:一是對可以實(shí)施這種方法的地方將水合物堵塞點(diǎn)的槽車(chē)內存在少量雜質(zhì),易造成卸氣管線(xiàn)、閥門(mén)堵塞,特別是在一些管徑相兩端截斷,中間放空,使管線(xiàn)壓力將為零,這樣就打破了水合物形成的平衡溫對細小的部位產(chǎn)生堵塞,造成卸氣不暢的現象度而自然解凍。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,然后開(kāi)氣將防凍劑推至堵塞點(diǎn)與水合物作用,在防凍劑現場(chǎng)工藝管線(xiàn)存在很多變徑、流向突變的情況,導致天然氣在流經(jīng)變徑作用下破壞了水合物形成的平衡溫度而解凍管線(xiàn)彎頭等部位時(shí)會(huì )產(chǎn)生節流效應,加上冬季溫度過(guò)低,勢必形成水合物堵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(guò)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晶速率或聚集狀態(tài),來(lái)達到保持流體流動(dòng)的目的,化學(xué)添加劑有以下兩類(lèi)卸氣站主要工藝流程:CNG槽車(chē)來(lái)氣20MPa,通過(guò)卸氣柱進(jìn)入真空加熱1熱力學(xué)抑制劑爐,加熱后,進(jìn)入一級調壓器減壓到75MPa,直接進(jìn)入庫輪管線(xiàn),進(jìn)行外輸。通過(guò)抑制劑分子或離子與水分子的竟爭,改變水和烴分子間的熱力學(xué)平衡由于管線(xiàn)前后壓差比較大、溫度過(guò)低,易在卸氣柱內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(guò)低,更容易發(fā)生凍堵2動(dòng)力學(xué)扣制劑現象,無(wú)法正常卸氣。根據分子作用的不同機理,將動(dòng)力學(xué)抑制劑分為水合物生長(cháng)抑制劑、水合為了生產(chǎn)設備正常運行,卸氣更加順暢,在一級調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(cháng)抑制劑可以延緩水合物晶核生十方案,對管輸天然氣進(jìn)行節流,其原理是:在調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)間內不至于生長(cháng)過(guò)快而發(fā)生沉積調壓閥前氣體與調壓閥后氣體壓差,增加管線(xiàn)背壓,減少節流壓差從而減少降溫3、限流孔板的基礎知識幅度,提高水合物形成的溫度,防止管線(xiàn)凍堵。因為卸氣柱至加熱爐段管線(xiàn)壓差3.1限流孔板的原理大,導致降溫幅度較大,所以當氣體流經(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量元件用來(lái)測量流量,也可以作為節流元件用氣體流經(jīng)空間減小,易形成水合物沉積,發(fā)生管線(xiàn)凍堵。而后續流程氣體經(jīng)過(guò)加來(lái)限定流量和降低壓力。當孔板前后存在一定壓差,流體流經(jīng)孔板,對于一定熱爐,氣體溫度得到升高,高于水合物形成溫度,所以不會(huì )發(fā)生凍堵現象。的孔徑,流經(jīng)孔板的流量隨著(zhù)壓差增大而增大。但當壓差超過(guò)某一數值(稱(chēng)為臨界壓差)時(shí),流體通過(guò)孔板縮孔處的流速達到音速,這時(shí),無(wú)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。限流孔板就是根據這一原理來(lái)限定流體的流量和降低壓力的。限流孔板管線(xiàn)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(kāi)孔數量分為單孔板和多孔板;按孔板數量可分為單級和多級過(guò)在卸氣站實(shí)踐證明,通過(guò)加裝限流孔板,增加管線(xiàn)背壓,減少節流壓差從而減3.2限流孔板的作用少管輸天然氣降溫幅度,達到抑制水合物生成的效果可行,但是此項工程改造并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重的凍堵現象出現,需進(jìn)一步改進(jìn)。所2代替流量調節閥限定最大流量以,在解決實(shí)際問(wèn)題中要對所有因素綜合考慮,不要只是片面的注意個(gè)別因素4、案例分析參考文獻在英買(mǎi)區塊,天然氣處理大部分通過(guò)中央處理廠(chǎng)進(jìn)行,但是還有部分試采門(mén)《天然氣礦場(chǎng)集輸與處理》,蘇建華,許可方,宋德琦等編著(zhù),石油工業(yè)出井、邊遠井的低壓天然氣進(jìn)行回收,通過(guò)槽車(chē)將井上拉運來(lái)的壓縮天然氣經(jīng)卸版社,200412氣站輸送至外輸管線(xiàn)。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,從而導致卸氣不暢甚]《天然氣處理與加中國煤化工社,9856至造成卸氣柱堵塞?！短烊粴獠奢斶^(guò)程CNMHG: 20044.1油氣轉運站卸氣不暢原因巧5]《輸氣管線(xiàn)中水合物YHE陳樹(shù)軍,20064.1.1壓縮天然氣卸氣狀態(tài)不穩定阿]《英買(mǎi)力氣田學(xué)習資料》