Інж. Мілан Режуча, Gas & Oil, с. р. о., Попрад

Ми опублікували першу частину цієї статті у журналі SLOVGAS 4/2003. У цій другій частині автор намагається знайти відповіді на деякі питання, які можуть бути викликані появою гідратів, напр. здатність прогнозувати їх утворення, запобігання утворенню гідратів та можливість їх видалення.

Частина I стосувалась гідратів природного газу, поширених у системах розподілу ТЕС, та. з. (далі лише "СПП" газ). Вона також розпочала питання про можливість утворення гідратів з біогазу. Додано короткий зміст можливості утворення гідратації з газів з великим вмістом інертних речовин.
(N2 + CO2).

У газовій промисловості - для цілей цієї статті газова промисловість розпочне видобуток, переробку та транспортування природного газу - важливо знати відповіді на такі запитання:

1. Гідрати можуть утворюватися за заданих робочих параметрів (тиск газу, температура газу, точка роси водяної пари в газі, газовий склад)?
2. Якщо за таких обставин можуть утворюватися гідрати, скільки часу потрібно, щоб виявилися труднощі в експлуатації? Як довго я можу дозволити собі роботу системи, знаючи, що можуть утворюватися гідрати?
3. Які кроки потрібно вжити, щоб виключити ризик гідратації?
4. Якщо гідрати вже утворились і їх потрібно видалити, як діяти далі?

Дайте відповідь на перше запитання є найпростішим і найпростішим. В даний час існують процедури та комерційно доступні програми, що дозволяють передбачити шляхом розрахунку та з високим ступенем точності, чи є робочі параметри в області утворення гідратів [1], [3] - [8], [10].

словацьких

В діаграми на Фіг. 6 a 7 наводяться прогнози утворення гідратів для газопроводу та зонда в статичному стані (без потоку газу). Графіки обробляються загалом і носять лише інформаційний характер. З аналогічно побудованих графіків легко визначити, чи можливе утворення гідратів у певному робочому стані чи ні, і де розпочинається розділ з ризиком гідратації.

Дайте відповідь на друге запитання складніше. Вивчення кінетики утворення гідратації тільки починається. У доступній літературі є неповні та суперечливі дані з цього питання. Сучасний стан знань не дозволяє цілком достовірно передбачити, як довго ця система може працювати в умовах, коли утворюються гідрати. В даний час автор не знає надійного способу оцінки швидкості утворення гідратації для системи, яка працює в галузі утворення гідратації. Важливою знахідкою є те, що досвід показав, що для утворення гідратів необхідна певна гіпотермія. Це означає, що для значень, знайдених у відповіді на перше запитання, можна експлуатувати систему, і існує велика ймовірність того, що гідрати ще не утворюються. Згідно з опублікованими даними, необхідно переохолодити систему приблизно на 1-2 ° C порівняно з розрахунковою температурою. У той же час, чим більше переохолодження системи, тим більша швидкість утворення гідратів.

Дайте відповідь на третє запитання. В даний час існує кілька способів запобігти утворенню гідратів. Традиційні включають:

1. видалення одного гідратуючого елемента, найпоширенішої води в газовій промисловості (сушіння газом),
2. Додавання компонента, який приваблює молекули води, сильніший за інші зволожуючі агенти, таким чином запобігаючи утворенню гідратів, таких як метанол, гліколі, розчини солей,
3. підвищення температури при заданому тиску,
4. зниження тиску при заданій температурі.

До нових методів належать:

5. використання антиагломерантів - поверхнево-активних речовин, що стабілізують емульсію вода в маслі. Цей метод застосовується, наприклад, при видобутку корисних копалин у Північному морі. Подальші подробиці не відомі, оскільки вони є предметом комерційної таємниці компаній, які їх використовують - вони характеризуються набагато меншим споживанням порівняно з метанолом.,
6. використання кінетичних інгібіторів кристалів гідрату, що затримують ріст, таких як полівінілпіролідон.

Наскільки відомо автору, в умовах словацької газової промисловості використовувались і використовуються методи, перелічені під номерами від 1 до 4.

Метод, зазначений під номером один, вважається найбезпечнішим та найефективнішим заходом. Опис методів газової сушки виходить за рамки цієї статті. Точка роси водяної пари від -6 до -7 ° C при 4,0 МПа забезпечує гарантію того, що гідрати не будуть виникати під час транспортування та розподілу газу за умов, передбачених у Словаччині. Якщо точка роси вища за це значення, це не означає, що починають утворюватися гідрати - це залежить від кількох обставин, таких як температура, тиск, значення точки роси водяної пари в газі. У цьому випадку можна провести аналіз, на основі якого можна відповісти на питання, де зміщується рівновага, якщо точка роси водяної пари в газі вища, ніж вимагає стандарт.

Найчастіше використовується спрей з метанолом. Він використовується більше для видобутку та переробки природного газу. Наскільки мені відомо, він не використовується при транспортуванні та розподілі природного газу в умовах Словаччини. У словацьких умовах інші інгібітори (гліколі, розчини солей) навіть не застосовуються. Існують процедури оцінки кількості введеного метанолу таким чином, щоб запобігти утворенню гідратів за певних умов - навіть з достатнім запасом - [1], [3] - [8].

Регулювання тиску або температури та їх вплив на утворення гідратів достатньо проілюстровано в діаграми на Фіг. 2 a 4 опубліковано в частині I цієї статті. Суть цих заходів полягає в переміщенні робочої точки із зони гідратації в область, де гідрати не утворюються.

На закінчення необхідно підкреслити, що лише шляхом регулювання точки роси водяної пари можна остаточно вирішити проблему утворення гідратів у системі очищення та транспортування газів. Інші практики лише "підштовхнуть" цю проблему і можуть призвести до вирішення проблеми гідратації за кілька кілометрів.

Заходи, зазначені під номерами 5 та 6, не застосовуються в умовах словацької газової промисловості. Можлива комбінація заходів від 1 до 4, але обставини, які можуть виникнути, завжди повинні бути ретельно продумані. І в цьому випадку також слід переходити від випадку до випадку.

Дайте відповідь на четверте запитання. Тут профілактика краща і дешевша, ніж усунення наслідків. Іноді гідрати можуть утворюватися навіть у разі непередбачених геологічних та експлуатаційних умов та засмічувати витяжну колону зонда, вони можуть утворюватися в газопроводі, де вода не була достатньо видалена після ремонту, параметри можуть бути сформовані в технології . Однак деякі моменти є загальними. Головний принцип полягає в тому, щоб дістати робочі параметри ураженої ділянки до зони, де не утворюються гідрати.

Якщо в трубі вже утворилася гідратна пробка, її видалення відносно трудомістке та небезпечне. Якщо положення гідратної пробки в трубі може бути визначене, її можна видалити, наприклад, місцевим нагріванням. В цьому випадку необхідно подбати про евакуацію виділеного газу. Місцевий високий тиск може виникати, що також може призвести до розриву трубопроводу.

Якщо пробку не вдається знайти, її можна зняти, наприклад, зменшивши тиск. Під час цієї процедури також слід контролювати температуру в трубі. Він не повинен опускатися нижче 0 ° C - видалення льоду, як правило, навіть складніше, ніж видалення гідратної пробки. Знижуючи тиск, дійте дуже обережно і переконайтесь, що тиск рівномірно знижується з обох боків пробки. В іншому випадку існує ризик того, що гідратна пробка буде «вистрілена» через трубопровід. Описані випадки нещасних випадків, пов’язаних із цим заголовком та із відносно великими збитками.

Інше використання газових гідратів

Газові гідрати та їх властивості можна використовувати по-різному. Описана можливість транспортування та зберігання газів у формі гідрату, їх використання як сушильного середовища при приготуванні зневодненої їжі для видалення туману навколо аеропортів. Газові гідрати можуть бути використані для знесолення морської води, а також для концентрування та обробки водних розчинів [6].

Описано метод успішного придушення виверження зонда за допомогою гідратної пробки [6].

[1] КЕРОЛЛ, Дж.: Гідрати природного газу; Професійне видавництво в Перській затоці/Elsevier; 2003 рік
[2] PETERKA, P., KAЉUBA, P.: Гідрати природних газів - Частина 1, СЛОВГАЗ, рік VIII., No. 6/99, с. 23-24, 1999
PETERKA, P., KAЉUBA, P.: Гідрати природних газів - частина 2, SLOVGAS, том IX., No. 1/2000, с. 22-25, 2000
[3] СЛОАН, Е. Д.; Клатратні гідрати природних газів; Друге видання; Марсель Деккер, 1998 рік
[4] Інженерна книга даних GPSA; Одинадцяте видання-SI; GPSA 1998
[5] КОЛЕКТИВ: Підручник з газу; ГАЗ s. р. о., Прага 1997
[6] МАКОГОН, Дж. Ф.: Гідрати вуглеводнів; Книги PennWell 1997
[7] LYONS, W. C: Стандартний довідник з нафтогазової та газової техніки; Видавнича справа в Перській затоці 1996
[8] BENEЉ, PICK: Гази, що нагріваються; ИPNS; Прага 1995
[9] STN 38 61 10 Природний газ, діє з 1.1.1992
[10] різні інтернет-адреси; Я не перелічую

Інж. Павло Петерка, к.т.н., ТУ Кошице, факультет BERG, кафедра нафтового машинобудування
Інж. Томаш Ференч, Нафта, а. с., Гбели
RNDr. Роман Брихта, СПП, а. с., ОЗ ВВНП