天然气管线水合物生成影响因素研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第4期王海秀等：天然气管线水合物生成影响因素研究天然气管线水合物生成影响因素研究王海秀，周锡堂(广东石油化工学院化工与环境工程学院，广东茂名525000)摘要：介绍了天然气管线中水合物生成条件、以及水合物的生成对管线正常输送和安全运行的影响；提出了天然气管线水合物生成影响因素比较框图，对不同输送工况下管道中水合物的生成进行了分析，得出天然气管线中水合物生成影响因素有输量、起点压力、起点温度和管径，其中输量影响最大，起点压力影响最小，适当增大输量、提高起点温度、降低起点压力和减小管径．可以缩小水合物生成范围甚至避免水合物生成。关键词：天然气管线；水合物；

2、生成；影响因素中图分类号：TE8文献标识码：B文章编号：1001．9219(2013)04．11．o41影响水合物形成的因素管道的末段趋近于甚至低于周围介质的温度。因此，必须了解输气管的沿程温度分布，以便为判断天然气水合物是天然气中某些组分与水在一输气管水合物的形成提供温度依据。根据能量方程定温度、压力下形成的半稳定状态的化合物。一般可推导出[21，距管路起点．27ITI处，输气管线的温度在35℃以下就有可能形成【1。水合物的生成一般需为：具备三个条件121：(1)天然气中含有足够的水分；(2)一定的温度与压力；(3)气体处于脉动、紊流等激烈r：To+(一To)P一一堕(1__e-ax)

3、(1)H厶扰动中，并有结晶中心存在。上面3个条件，前两个2．2输气管线压降计算是内在主要的。后一个是外部次要的。值得注意的设输气管AB长为，以表示管段上任意一点是[3]：天然气形成水合物有一个最高温度，即临界温距起点A的距离，根据输气管内任两段流量相等，度。高于此温度。在任何压力下也不可能形成水合可计算管道中的气体压力为【2】：物。表l列出了天然气各组分形成水合物的临界温度。水合物一旦形成后，不仅可能导致管线堵塞，也=√一一)(2)可造成分离设备和仪表堵塞【1】，严重影响管线的正公式(1)、(2)中：一管道周围介质的温度，cC；一输常输送和安全运行。因此，在天然气输送过程中，预气管线起点

4、温度，cI=；K一总传热系数，Wl(m：·K)；D一测管线中水合物的生成条件、确定水合物初始生成管径，ITI；G一气体质量流量，kS／s；一气体质量定压位置以及生成影响因素，对采取有效措施保证天然热容，Jkg·K)；一输气管内任一点距起点的距离；气管道安全运行具有十分重要的意义。一焦耳．汤姆逊系数，~C／MPa；PQ一管道起点压力。表1天然气组分形成水合物的临界温度MPa；一管道终点压力，MPa；L一管道长度，in；口=堡鱼整!竺：!坚!：!!K~rD／(G)；Pr输气管内距起点处的压力，MPa。临界温度／℃21．514．55．52．5110．029．03天然气管线水合物生成影响因素比较

5、2输气管线温度及压力计算下面给出管线中水合物生成影响因素比较框2．1输气管线温降计算图，如图1所示。对一条给定天然气组成、长度、埋气体在管道内流动的过程中温度逐步降低，在深、管道周围介质温度、土壤导热系数、终点压力等收稿日期：2013-03．25；作者简介：王海秀(1982-)，女，硕士，讲信息(这些条件以下简称条件1)的管道，比较管线师，主要从事天然气水合物研究工作，电话15986232956，电中水合物生成不同影响因素影响大小，其中TU为邮whx8207@126．{3ore。学兔兔www.xuetutu.coml2天然气化工(C1化学与化工)2013年第38卷水合物生成临界温度。表3

6、不同输量天然气管线沿程温度分布距离至量．塑笪垡些小f．

7、J艄fl⋯t水竹输量的影响／km30亿m／a35亿nl／a40亿m／a—!!兰苎球物起电fI，力@Zle~ifi'．fillJ,i的影响广两㈣M．竺⋯豢比较l影响J、，J、起点湖度影响慨管径的影响图1天然气管线水合物生成影响因素比较框图4算例及分析设有一条长度为300km。埋于地下1．6m处的水平输气管道，管线埋地温度为5℃，土壤导热系数为1．2W／(m·K)，所输天然气的组成如表2所示，天然气相对密度为0．6269。试计算和讨论下面不同输送工况下的天然气管线沿程温度分布及各种情况下水合物生成的先后顺序。分析不同因素影响大小。表2天

8、然气组成数据工况I：管线起点压力IOMPa。终点压力3MPa。图2不同输量天然气管线沿程温度分布起点温度5O℃，管径0．6m，输量分别为3O亿m3／a、由图2可知，输送过程中，天然气的温度逐渐35亿m3／a、40亿mS／a时的天然气管线沿程温度分下降，先快后慢；随着输量增大，天然气温度下降梯布：度减小，输量小的管线先达到水合物生成临界温工况Ⅱ：管线起点温度50℃．管径0．6m，输量35表4不同起点压力天然气管线沿程温度分布亿m3／a