8. Предупреждение пр-са г/о-ния

Все применяемые методы борьбы с г/о-нием основаны на изменении энергетических соотношений мол-л Г (г/о-теля) и воды. На практике Наиболее широко для борьбы применяют:

– осушка Г-ового потока методами сорбции и НТС;

– ввод в Г-овый поток ингибиторов;

– поддержание t-ры Г > t-ры г/о-ния;

– поддержание Р Г < Р г/о-ния.

Целесообразность того или иного метода опр-ся технологическими возможностями, а также технико-экономического анализа в каждом конкретном случае.

Поддержание Р ниже равновесного Р применяется редко, то есть в большинстве случаев это не целесообразно из-за резко снижения дебита Г, однако, как временную меру на отдельном участке трубопровода этот метод.

При низких t-рах, когда при разложении гидратов при понижении Р t-ра становится меньше нуля, этот метод неэффективен, поскольку вода выделяющаяся при разложении гидратов замерзает, образуя ледяную пробку.

Метод поддержания t-ры Г-ового потока выше t-ры г/о-ния эффективен при образовании гидратов на дроссельных установках, шлейфах, когда они образуются в трубопроводах, с применением малогабаритных регулируемых подогревателей, к-е работают в автоматическом режиме, может быть весьма эффективен особенно когда перепад t-р невелик. В усл-ях прокладки шлейфа в грунте с повешенным коэффициентом теплопроводности и малых депрессия м/у равновесной и технологической t-рой – эффективен метод теплоизоляции шлейфов. Для усл-й магистрального транспорта Наиболее приемлема осушка Г. Для осушки Г с малым q Наиболее эффективны сорбционные методы.

Если они образуются в стволе или Г-осборных сетях при больших перепадах t-р, то Наиболее эффективен метод ввода ингибитора по замкнутому циклу с последующей их регенерацией.

Основы ингибирования.

При ингибировании в систему "Г-вода" вводят трехактивный комп-т к-й изменяет усл-я термодинамического равновесия, м/у водой и Г-ом, при этом имеется опр-ная зависимость м/у концентрацией раствора ингибитора и t-рой г/о-теля. Ввод ингибиторов в воду резко уменьшает растворимость Г в воде. В настоящее время на мест-ях подачу ингибитора в шлейф и скв-ну осуществляют по индивидуальной схеме от УКПГ до каждой скв-ны прокладывают ингибиторопровод, к-й на УКПГ подключают к дозировочному насосу, она отличается большой надежностью в эксплуатации. Недостаток этой схемы – это потребность в большом числе насосов и трудоемкость обслуживания, поэтому широко применяют централизованную систему.

В качестве ингибиторов применяют: водные растворы метанола, гликоля, гликолевых эфиров, нек-х солей (NaCl, MgCl₂, BrCl, CaCl₂).

5. Тепловой расчёт в г-кон-х шлейфах.

При трансп-е Г проис-т изм-е t-ры Г, за счёт сниж-я Р и теплообмена с ОС. Среднюю t-ру Г на расч-м участке L выч-ют по: T_ср=Т_гр+(Т_н–Т_гр)(1–е^–al)/(al), где Т_н – t-ра Г на нач-м участке ГПр-да, К; Т_гр – t-ра Г на глубине прокл-ки ГПр-а; а – пар-р Шухова:

а=(262,3Кd_н)/(Q∆C_р10⁶)

где К – коэф-т теплопередачи от трансп-го Г к ОС, Дж/кг; d_н – наруж-й  ГПр-а, мм;

d_н=d_вн+2(δ_т+δ_из)

где δ_т, δ_из – толщины стенок ГПр-а и изоляции, мм.

Осн-м в опр-нии t-ры Г на расч-м уч-ке ГПр-а явл-ся расчёт коэф-та теплопередачи, от транс-го Г к ОС. Коэф-т теплопередачи для подземного ГПр-а при произ-й толщине теплоизоляции опр-ся:

К=1/[1/_м+d_н/(210³_м)+ln((d_вн+2_м)/d_вн)+d_н/(210³_из)ln(d_н/(d_вн+2_м))+d_н/(d_вн_вн)]

где _т – коэф-т теплопередачи от трубопро-да в грунт, В/м²; _м – коэф-т теплемкости металла труб, Вт/(м^оС); _из – коэф-т теплоемкости изол-и, Вт/(м^оС); _вн – коэф-т теплообмена м/у транс-м Г и стенкой труб, Вт/(м²^оС). t-ра Г на заданном уч-ке Г-опро-в L опр-ся:

T_l=T_гр(Т_н–Т_гр)е^–al–Д_i(P_н²–Р_к²)(1–е^–al)/(2alP_ср)

где Д_i – коэф-т Джоуля-Томсона, ^оС/МПа; Р_ср – среднее знач-е Р на расч-м участке Г-опро-в: Р_ср=2(Р_н+Р_к²/(Р_н+Р_к))/3. Для подзем-х МГ экспл-мых при турб-м режиме внутр-й коэф-т теплопередачи равен: _i=50…400 Вт/(м²^оС). Эта величина знач-но превыш-т внешн-й коэф-т тепло-чи ₂=1,5…5 Вт/(м²^оС). 1/₁Д₁ можно пренебречь с малой погр-тью. Для гр-та из сухого песка К1,163 Вт/(м²^оС); для очень влажного песка К3,489 Вт/(м²^оС); для сырой глины К=1,57. При отсутствии данных о хар-ре и влажности грунта по трассе ГПр-а коэф-т теплопер-чи прин-ем К1,75 Вт/(м²^оС).

9.Физико-химические св-ва ингибиторов

При проектировании систем сбора необх-о принять во внимание:

1. в виду большой вязкости и плотности – склонны к скоплению в отдельных неровных участках шлейфах – образуя так называемые застойные зоны, что проводит к увеличению их гидропотерь, при использовании водных растворов метанола, вероятность образования этих зон мала, поэтому чаще всего поддают водные растворы метанола;

2. метанол > летуч, в виду чего его потери в Г-овой фазе на порядка больше чем у гликоля. Поскольку метанол ядовит, то при строительстве помещений регенерации, требуется большая циркуляция воздуха, что приводит к удорожанию строительства;

3. при регенерации метанола целевой продукт получается в качестве верхнего продукта колонны, вода и соли, снизу колонны отводятся, как кубовый остаток;

4. t-ра низа десорбера блока регенерации метанола поддерживается на 50…60⁰С ниже чем для гликоля, это снижает расход энергии на пр-с и обуславливает применение водяного пара низкого Р, что уменьшает эксплуатационные затраты на его производство;

5. метанол в 7…8 раз дешевле гликоля.

Метанол

Метиловый спирт – низший одноатомный спирт, бесцветная жидкость с характерным запахом. Молярная масса – 32,04, =0,81г/см; ₀=0,82, _-10=0,97, ₂₀=1,16, _-30=1,39, _-40=1,75. t-ра: вспышки=8^oС; самовоспламенения=464^oС. Критические пар-ры: Р=7,87 МПа, t=240^oК=513^oС. При t-ре ниже –40 ⁰С в качестве ингибитора рекомендуется применять метанол.

Гликоли

В качестве ингибитора получили распространения ДЭГ и ТЭГ. Их используют в основном в качестве сорбента влаги при осушки Г.

ЭГ Формула: С₂Н₄(ОН)₂; М=62,07, бесцветная вязкая жидкость, без запаха, трудно возгорается, хорошо растворяется в воде, спирте. Все гликоли > вязки по сравнению с метанолом. С увеличением молярной массы их вязкость возрастает. Водные растворы ЭГ можно применять до t=-35 ⁰С, при > низких t-рах ЭГ трудно перекачиваем.

ДЭГ Формула: (СН₂ОНСН₂)₂О, бесцветная жидкость, легко смешивается с водой, низшими спиртами, ЭГ. _р=_о(1+), где _р и _о – вязкость при Р_изб и Р_атм.

ТЭГ Формула: (СН₂О СН₂ СН₂ОН)₂, прозрачная бледно-желтая с запахом. По своим св-вам аналогична ДЭГ, но менее летуч. Водные растворы ТЭГ применяют в качестве ингибитора.

СaCl₂ Хлористый кальций, доступный, дешевый. Применяют раствор с концентрацией 30–35%. Высоко эффективен для снижения t-ры г/о-ия, возможность регенерации, мол-лярная масса – 111. Безводный СаСl₂ – белые кристаллы кубической формы, сильно гигроскопические. Применение растворов СаCl₂ с концентрацией >35% не целесообразно, особенно в зимних усл-ях, т. к. при этом замерзание раствора и выпадение солей в твердый осадок. Недостаток при длительном хранении в открытых емкостях они насыщаются О₂ воздуха и становятся коррозионно-активными.

Новые ингибиторы

Высокая стоимость гликолей, токсичность метанола, ограниченность технологических возможностей применения СаСl₂, разр-а мест-й с агрессивными комп-тами, при к-й необх-о предупредить как г/о-ие так и коррозию определяют необх-ость поиска новых ингибиторов г/о-ия.

Этиленкорбитол (ЭК) Побочный продукт производства эфирных гликолей ориентировочный состав % мас.: моноэтиловый эфир ДЭГ – 51,4; ЭГ – 46,15; ДЭГ – 1,13; этилцеллозоль – 0,18; пропилен гликоль – 0,4. ЭК прозрачная или слегка темная жидкость. t_замерз=–60^оС; t_кип=201,9^оС; _20C=0,9898 г/см³; _20С=4,5 мПас. вязкость ЭК меньше чем у гликолей, но потери его при регенерации довольно высокие, т. к. упругость паров в 10 раз >, чем у ДЭГ и в 6 раз > чем у ЭГ.

Этанол сырец и метанольная фракция Технологические сорта метанола получаемые в качестве побочных продуктов получении метанола (I сорт) и на гидролизных заводах при очистке этилового спирта сырца (II сорт).

Эфироальмедегидная фракция (ЭАФ) Побочный продукт производства технического этанола и этилена, не токсичен. Состав % мас: этиловый спирт – 63%; диэтиловый эфир – 33 %; ацетальдегид – 0,7%; вода – 3,3%. Снижение равновесной t-ры г/о-ия ПГ при применении ЭАФ 5-20% концентрацией – t=0,47С^1,06, С – массовая концентрация раствора ЭАФ.