限流孔板在管输天然气中的应用

中国化工贸易限流孔板在管输天然气中的应用吴坚王宇鹏刘岩杨浩森易俊(中国石油塔里木油田天然气事业部)摘要:在天然气集输过程中,水合物的形成容易堵塞管线、阀门和设备,从而影响天然气集输的正常运转,只要条件满足,天然气水合物就会在集输段各部位形成,这对天然气的外输危害很大,这也是集输工艺中最危险的因素之一。本文旨在针对英买油气转运站天然气在进行管输过程中冻堵管线防治措施进行分析,供大家讨论和参考,以便遇到管线冻堵的时候能够得心应手,清晰明了的解决该问题。关键词∴天然气管输管线冻堵水合物危害1、天然气水合物相关知识气过程中出现严重的冻堵现象,可知卸气状态与气体的水露点的高低有在一定条件下,天然气中可能含有的最大水汽量,即天然气与液态平衡时着密切的联系。卸气水露点应该处于卸气当地最低环境温度以下,气体水露点的水汽量称为天然气的饱和含水汽量。天然气在一定压力条件下与饱和含水汽高于环境温度,则导致气体中的水分析出,阻碍气体流通。量相对应的值称为天然气的水露点,即在一定的压力下,使天然气不断降温4.1.2卸气柱自身因素出现第一滴水时的温度为该压力下的水露点卸气柱没有冬防保温措施,冬季直接在-30℃左右的自然环境中进行卸气形成水合物的主要条件有两个:天然气必须处于适当的温度和压力下;天工作,很容易造成卸气柱内卸气管线冻堵。卸气柱与卸气软管相连接的快速接然气必须处于或低于水汽的露点,出现“自由水”。因此对于一定组分的天然头和卸气软管两端的快速接头皆为弹簧式单向阀,如果连接点处的压差小,那气,在给定压力下,就有一水合物形成温度,低于这个温度将形成水合物。而么弹簧式安全阀的开启缝隙就会小,就容易形成水合物堵塞,一旦堵塞会使气高于这个温度则不形成水合物。高压也是形成水合物的重要条件。对组成相同流通道更为狭窄,加剧了水合物的集聚的气体,水合物生成的温度随压力升高而升高,随压力降低而降低,也就是压力越高易生成水合物。如果天然气中没有自由水,则不会形成水合物常用水合物防治处理措施2.1物理法1脱除法所谓脱除法,就是形成水合物的成分,即水和低分子量的烃类物质或气体6(含量降低到一定程度使水合物失去形成的基础。脱水后对水露点要求一般为集进沿这绿度低5C15C,除去形成水合物的气体组通过加热保温,使流体的温度保持在水合物形成的平衡温度以上,主要是使用加热炉图二卸气柱接头图三卸气软管接头.降压解冻4.1.3槽车内存在少量杂质降压解冻有多种途径:一是对可以实施这种方法的地方将水合物堵塞点的槽车内存在少量杂质,易造成卸气管线、阀门堵塞,特别是在一些管径相两端截断,中间放空,使管线压力将为零,这样就打破了水合物形成的平衡温对细小的部位产生堵塞,造成卸气不畅的现象度而自然解冻。还有就是关闭堵塞点一端,另一端放空降压为零,注入一定量414存在易形成水合物的流体环境的防冻剂于输气管内,然后开气将防冻剂推至堵塞点与水合物作用,在防冻剂现场工艺管线存在很多变径、流向突变的情况,导致天然气在流经变径作用下破坏了水合物形成的平衡温度而解冻管线弯头等部位时会产生节流效应,加上冬季温度过低,势必形成水合物堵2.2化学方法塞,一旦堵塞后气流通道更为狭窄,加剧了水合物的形成化学方法是通过加入一定量的化学添加剂,改变水合物形成的热力学条4.2提出解决方案及效果结晶速率或聚集状态,来达到保持流体流动的目的,化学添加剂有以下两类卸气站主要工艺流程:CNG槽车来气20MPa,通过卸气柱进入真空加热1热力学抑制剂炉,加热后,进入一级调压器减压到75MPa,直接进入库轮管线,进行外输。通过抑制剂分子或离子与水分子的竟争,改变水和烃分子间的热力学平衡由于管线前后压差比较大、温度过低,易在卸气柱内单向阀和卸气软管连接处条件,使温度、压力平衡条件处在实际操作条件之外,避免水合物的形成形成水合物,发生冻堵,特别是在冬季,由于环境温度过低,更容易发生冻堵2动力学扣制剂现象,无法正常卸气。根据分子作用的不同机理,将动力学抑制剂分为水合物生长抑制剂、水合为了生产设备正常运行,卸气更加顺畅,在一级调压阀前加装限流孔板的物聚集抑制剂和双重功能扣制剂。水合物生长抑制剂可以延缓水合物晶核生十方案,对管输天然气进行节流,其原理是:在调压阀前加裝限流孔板,提升速率,使水合物在一定流体滞留时间內不至于生长过快而发生沉积调压阀前气体与调压阀后气体压差,增加管线背压,减少节流压差从而减少降温3、限流孔板的基础知识幅度,提高水合物形成的温度,防止管线冻堵。因为卸气柱至加热炉段管线压差3.1限流孔板的原理大,导致降温幅度较大,所以当气体流经卸气柱单向阀和卸气软管接头时,由于限流孔板可以作为流量測量元件用来测量流量,也可以作为节流元件用气体流经空间减小,易形成水合物沉积,发生管线冻堵。而后续流程气体经过加来限定流量和降低压力。当孔板前后存在一定压差,流体流经孔板,对于一定热炉,气体温度得到升高,高于水合物形成温度,所以不会发生冻堵现象。的孔径,流经孔板的流量随着压差增大而增大。但当压差超过某一数值(称为临界压差)时,流体通过孔板缩孔处的流速达到音速,这时,无论压差如何增水合物形成不仅仅受压力因素、温度因素影响,同时也受流体环境影响。其加,只要孔板上游的压力保持一定,流经孔板的流量将维持在一定数值而不再中压力因素和温度因素是指水合物形成的特定压力和温度,而流体环境主要增加。限流孔板就是根据这一原理来限定流体的流量和降低压力的。限流孔板管线变径和流体流冋突变,控制好这三个因素就能很好的防止水合物的产生。通按孔板上开孔数量分为单孔板和多孔板;按孔板数量可分为单级和多级过在卸气站实践证明,通过加装限流孔板,增加管线背压,减少节流压差从而减3.2限流孔板的作用少管输天然气降温幅度,达到抑制水合物生成的效果可行,但是此项工程改造并1保证离心泵安全启动和正常工作不适合所有环境,在冬季就造成了更加严重的冻堵现象出现,需进一步改进。所2代替流量调节阀限定最大流量以,在解决实际问題中要对所有因素综合考虑,不要只是片面的注意个别因素4、案例分析参考文献在英买区块,天然气处理大部分通过中央处理厂进行,但是还有部分试采门《天然气矿场集输与处理》,苏建华,许可方,宋德琦等编著,石油工业出井、边远井的低压天然气进行回收,通过槽车将井上拉运来的压缩天然气经卸版社,200412气站输送至外输管线。由于井场工艺、环境温度等原因,致使原料气水露点不四2]《化工原理》,钟稳定,在气温较低时会造成气温低于水露点的情况出现,从而导致卸气不畅甚]《天然气处理与加中国煤化工社,9856至造成卸气柱堵塞。《天然气采输过程CNMHG: 20044.1油气转运站卸气不畅原因巧5]《输气管线中水合物YHE陈树军,20064.1.1压缩天然气卸气状态不稳定阿]《英买力气田学习资料》