Гидратообразование при редуцировании газа. Методы по предотвращению гидратообразования

Гидратообразование при редуцировании газа. Методы по предотвращению гидратообразования. Наибольшие трудности при редуцировании газа возникают из-за образования гидратов, которые в виде твердых кристаллов оседают на стенках трубопроводов в местах установки сужающих устройств, на клапанах регуляторов давления газа, в импульсных линиях контрольно-измерительных приборов (КИП). Наиболее благоприятны для образования гидратов падение температуры и давления, что влечет за собой уменьшение как упругости водяных паров, так и влагоемкости газа, в результате чего происходит образование гидратов.

При редуцировании (дросселировании) газа происходит снижение его температуры, что приводит к отложению твердых кристаллогидратов на поверхности клапана и седла клапана регуляторов давления, вследствие чего они перестают работать, и что может привести к полной остановке ГРС. Гидраты представляют собой белые кристаллы, похожие на плотную снегообразную кристаллическую массу, при уплотнении напоминающую лед. Кристаллогидраты состоят из одной или нескольких молекул газа (метана, этана и пр. по составу транспортируемого газа см.таблицу 1) и нескольких молекул воды. Таблица 1. Состав транспортируемого товарного газа Так, например:  метан и этан образуют газовые гидраты с формулами и ;  пропан и изобутан образуют гидраты и. При транспорте газа образуются смешанные гидраты, которые являются нестабильными соединениями и при определенных условиях (понижение давления, повышение температуры) легко разлагаются на газ и воду. Для определения зоны возможного гидратообразования необходимо знать давление газа и его температуру после редуцирования.

На рис.1 представлен график границы гидратообразования от температуры и давления насыщенного парами воды природного газа [1]. Рис.1. Зависимость гидратообразования от температуры и давления насыщенного парами воды природного газа Условия образования гидратов с различной относительной плотностью можно определить по графику [1] на рис.2. Рис.2. График гидратообразования для природных газов с различной относительной плотностью. Углеводороды характеризуются максимальной температурой, выше которой ни при каком повышении давления нельзя вызвать гидратообразование газов.

Эта температура называется критической температурой гидратообразования и равна [1] ,0С: для метана +21,5; этана +14,5; пропана +5,5; н-бутана +2,5 ; изобутана +1. Для практических расчетов снижение температуры в результате дросселирования можно принимать равным 0,550С на 1 кгс/см2 или определять по графику «температура-энтальпия природного газа» [1]. Например, газ редуцируют с Рн=54 кгс/см2(5,4 МПа) до 3 кгс/см2(3 МПа). Определить конечную температуру газа tк, если начальная температура равна 100С (окружающего воздуха). Разница давлений ДР = 54-3 = 51 кгс/см2 Снижение температуры при дросселировании :Дt= 51*0,55=28,050С Конечная температура газа tк = +10-28,05= - 18,050С. В качестве методов по предотвращению гидратообразования (обмерзания) в настоящее время применяют:  общий или частичный подогрев газа;  местный обогрев корпусов регуляторов давления;  ввод метанола в коммуникации газопровода.

Наиболее широко применим первый метод, второй – менее эффективен, третий дорогостоящий.

Основными наиболее распространенными мероприятиями по недопущению обмерзания регуляторов являются: 1. размещение регуляторов в специальном помещении с обогревом с температурой в помещении не ниже 80С, 2. применение установки подогрева входного газа в зимний период, 3. применение электрического ленточного обогревателя путём обматывания регулятора (местный обогрев), 4. установка системы подачи метанола в газопровод.

Каждый из данных методов имеет свои положительные и отрицательные стороны, но все эти методы объединяет одно – высокая стоимость применяемого дополнительного оборудования, трудозатраты при обслуживании и эксплуатации дополнительного оборудования, повышенные требования промышленной безопасности при обслуживании и эксплуатации.

Так, например: метанол – это сильный яд, который может быть смертельным для человека, и использование которого в технологических процессах должно быть ограничено до минимума, а по возможности исключено, хотя данный метод очень эффективен при ликвидации образовавшихся гидратных пробок. 3.