Методика розрахунку необхідної кількості інгібітора, необхідна для попередження гідратоутворення
Інгібітор гідратоутворення, що вводиться в систему, витрачається для насичення газової фази і розчиняється у водному і вуглеводневому конденсатах, що утворилися при зміні термодинамічних параметрів системи. Отже, кількість інгібітора, необхідного для попередження гідратоутворення, може визначатися за рівнянням:
G = gж + gг + gк , (1.9)
де gж – кількість інгібітору, необхідне для насичення рідкої фази кг/1000 м3; gг – кількість інгібітору, необхідного для насичення газової фази кг/1000 м3; gк – кількість інгібітора, розчиненого в рідкій вуглеводневій фазі, що виділяється з 1000 м3 газу, кг.
Значення gж визначають за рівнянням:
gж = W·X2/(X1 – X2), (1.10)
де Х1 и Х2 – масова частка інгібітора в початковому і відпрацьованому розчинах;
W – кількість води в рідкій фазі в розрахунковій точці кг/1000 м3.
Масова частка інгібітора в початковому розчині (Х1) відноситься до відомих параметрів системи, а у відпрацьованому розчині (Х2) залежить від необхідного зниження температури гідратоутворення газу, природи самої речовини і визначається за формулою:
Х2
=
,
(1.11)
де М – молекулярна маса інгібітора; К – коефіцієнт залежний від типу розчину.
Для метанолу М = 32, К = 1220.
Якщо відома величина Х2, то величину зниження температури гідратоутворення для інгібітора визначають за формулою:
∆t
=
,
(1.12)
Значення необхідної температури пониження гідратоутворення розраховують за формулою:
∆t = Тг – Тр, (1.13)
де Тг – температура гідратоутворення газу, ˚С; Тр – температура газу в розрахунковій точці, ˚С.
Після визначення ∆t знаходять значення Х2.
Отримане значение Х2 відповідає такому розчину, який має температуру застигання нижче, ніж температура в розрахунковій точці. Цей розчин не утворює гідратів з компонентами газу.
Кількість води в рідкій фазі визначають по формулі:
W = b1 – b2 + ∆b, (1.14)
де b1 и b2 – вологомісткість газу в початковій і розрахунковій точках системи відповідно кг/1000 м3; ∆b – кількість краплинної вологи в газі в початковій точці системи, кг/1000 м3.
За відсутності фактичних даних про кількість краплинної вологи в системі, витрата інгібітору, необхідного для насичення газової фази, приймають на 10-20 % більше його розрахункового значення.
Кількість інгібітору, необхідна для насичення газової фази визначають по формулі:
Gг = 0,1∙а∙Х2, (1.15)
де а – відношення вмісту інгібітору, необхідного для насичення газової фази, до концентрації метанолу у відпрацьованому розчині.
Розрахунок виконаний за тих же умов і даних, що і при гідравлічному і тепловому розрахунку шлейфу. Для літніх умов розрахунок не проводився оскільки в цей час утворення гідратів не спостерігається.
Результаті розрахунку витрати інгібітору приведені в таблиці 1.2.
З результатів розрахунку видно, що в зимовий час питомий розрахунок інгібітору залежить від довжини шлейфу. Це явище безпосередньо пов'язане зі зниженням температури газу внаслідок теплопередачі з навколишнім середовищем. Також можна зробити висновок, що із збільшенням дебіту газу питома витрата інгібітору зменшується. Це пов'язано з тим, що збільшується швидкість газу і він знаходиться менший час у контакті з навколишнім середовищем через стінки труб. Зменшення часу контакту приводить до зменшення перепаду температури по довжині трубопроводу, що підтверджується розрахунковими даними.
Таблиця 1.2