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).