防止产生天然气水合物的方法.doc

防止产生天然气水合物的方法
-汤姆逊系数的计算
焦耳-汤姆逊系数可用下式近似估算
因为高压天然气在流过减压阀口的时候,气体压强会迅速降低,天然气的密度、温度以及湿度等指数都会产生一系列的改变;由于天然气体积的膨胀,在通过阀口的时候会损失掉一部分能量;温度的改变造成了天然气和周围环境之间的热量传递;但是,热量传递的速率比天然气的实际流速改变速率小得多;所以这个过程通常理想化为绝热反应过程。天然气经过绝热减压之后,实际温度T2是
将上式改写为
上图是压缩天然气在经过绝热节流之后,实际温度和节流压强差之间的相互关系,当节流压强差大于 4 MPa的时候,节流之后的天然气实际温度T2低于200 K(-73℃),这个时候气体的温度没有达到露点温度,天然气里的水分将会被凝结出来。
上表是在相同节流压强差,不同温度作用下,现场平均焦耳-汤姆逊指数,
分析可知,在相同节流压强差的时候,随着温度的不断提升,焦耳-汤姆逊指数变化不大,稍稍增高。
上表是当温度为273K,不同节流压强差作用下的焦耳-汤姆逊指数,分析可知,在温度为273K的时候,随着节流压强差的不断减小,焦耳-汤姆逊指数在不断增高。
根据上表,可以看出,当节流压差不变时,天然气节流前压力越大,温度降越小;节流前压力与节流压差越接近,温度见增长越快。

水合物,指的是由主体分子、客体分子在低温、高压作用条件下,采用分子间作用力,产生的结晶型固体物质;其中,水分子通过氢键作用,产生结晶型网格,网格里孔穴之中填充轻烃、重烃分子。水合物具备很强的气体储存性能,一
[3]个基本单位的水合物能够储存100~200倍于该基本单元体积的气体总量。水化
物在聚合条件下,表现成为白色晶体结构,或是带有一些铁锈色。水化物是不稳
定的结合物,在低压或者高温的作用下,就会自动分解成为气体与水。
天然气水合物的生成条件
在湿天然气里,产生水化物的根本决定因素就是压强与温度。在上图里,列举出了天然气所有成分产生水化物的压强与温度的作用范围。其中,曲线代表产生水化物的分离界限,曲线的左边是水化物稳定的区间,右边是没有水化物的区间。
目前我国的天然气输气压力一般为 2 ~ 4 MPa , 通过脱水处理之后的天然气露点最小值是-60 ℃。当这类天然气被加压处理到 20 MPa 的时候,冷却到周围环境温度,再经过节流处理到 0 .1 MPa , 温度通常都会减小到-100 ℃。在实际操作过程中,气体从周围环境里吸取大量热量
, 这样一来,天然气的实际温度就会比露点温度低很多, 在节流阀之后的管道内部形成冷凝水, 产生水化物从而堵塞、腐蚀管道。

,主要有天然气脱水以及管路系统降压升温这两类方式。其中,深度脱水方式,主要:速冻法、排除法以及吸收法。因为速冻法需要添加外部制冷源,还需要防止结冰,成本较高;针对2~,结合管道和环境热量传递的作用,通常来说,在节流之后的最低温度是-60℃,可以按照天然气中的实际含水量,选用不同方式在天然气加压处理之前,深度脱水处理。
①排除法,主要采用甲醇、二甘醇、丙三醇等有机物作为反应试剂;除了普通的吸收机理之外,醇类物质的蒸汽和水蒸气之间,还能