防止天然气水合物形成的方法——热力学抑制剂法.docx

1、欢迎光临安全人之家https:/防止天然气水合物形成的方法热力学抑制剂法防止天然气水合物形成的方法有三种：一是在天然气压力和水含量一定的情况下，将含水的天然气加热，使其加热后的水含量处于不饱和状态。目前在气井井场采用加热器即为此法一例。当设备或管道必须在低于水合物形成温度以下运行时，就应采用其他两种方法：一种是利用吸收法或吸附法脱水，使天然气露点降低到设备或管道运行温度以下；另一种则是向气流中加入化学剂。目前常用的化学剂是热力学抑制剂，但自 20 世纪 90 年代以来研制开发的动力学抑制剂和防聚剂也日益受到人们的重视与应用。天然气脱水是防止水合物形成的最好方法，但出自实际情况和经济上考虑，一般

2、应在处理厂(站)内集中进行。否则，则应考虑加热和加入化学剂的方法。关于脱水法将在下面各节中介绍，本节主要讨论加入化学剂法。水合物热力学抑制剂是目前广泛采用的一种防止水合物形成的化学剂。向天然气中加入这种化学剂后，可以改变水在水合物相内的化学位，从而使水合物的形成条件移向较低温度或较高压力范围，即起到抑制水合物形成的作用。常见的热力学抑制剂有电解质水溶液(如 CaCl2 等无机盐水溶液)、甲醇和甘醇类有机化合物。以下仅讨论常用的甲醇、乙二醇、二甘醇等有机化合物抑制剂。(一)使用条件及注意事项对热力学抑制剂的基本要求是：尽可能大地降低水合物的形成温度；不和天然气中的组分发生化学反应；不增加天欢迎光

3、临安全人之家https:/然气及其燃烧产物的毒性；完全溶于水，并易于再生；来源充足，价格便宜；凝点低。实际上，完全满足这些条件的抑制剂是不存在的，目前常用的抑制剂只是在某些主要方面满足上述要求。气流在降温过程中将会析出冷凝水。在气流中注入可与冷凝水混合互溶的甲醇或甘醇后，即可降低水合物的形成温度。甲醇和甘醇都可从水溶液相(通常称为含醇污水)中回收、再生和循环使用，在使用和再生中损耗掉的那部分甲醇和甘醇则应定期或连续予以补充。在温度高于-25并连续注入的情况下，采用甘醇(一般为其水溶液)比采用甲醇更为经济。由于乙二醇成本低、黏度小且在液烃中的溶解度低，因而是最常用的甘醇类抑制剂。而在温度低于-2

4、5的低温条件下，则应优先使用甲醇，因为甘醇的黏度较大，故与液烃分离困难。为了保证抑制效果，必须在气流冷却至形成水合物温度前就注入抑制剂。例如，在低温法脱水中应将甘醇类抑制剂喷射到气体换热器内管板表面上，这样就可随气流在管子中流动。当气流析出冷凝水时，已经存在的抑制剂就和冷凝水混合以防止水合物的形成。应该注意的是，必须保证注入的抑制剂在低于气体水合物形成温度下运行的换热器内每根管子和管板处都有良好的分散陛。甲醇、乙二醇、二甘醇等有机化合物抑制剂的主要理化性质见表 3-1。1.甲醇一般来说，甲醇适用于气量小、临时设施或季节性间歇采用的场合。如按水溶液中相同质量浓度抑制剂引起的水合物形成温度降来比较

5、，甲欢迎光临安全人之家https:/醇的抑制效果最好，其次为乙二醇，再次为二甘醇，见表 3-2。表 3-2 甲醇和乙二醇对水合物形成温度降(t)的影响组成/%(质量分数)5101520253035 温度降/Me0H2.14.57.210.113.517.421.8EG1.02.23.54.96.68.510.6 由 Hammerschmidt 公式计算求得。采用甲醇作抑制剂时，由于其沸点低，注入气流中的甲醇有相当一部分蒸发并保持气相，因而造成的连续蒸发损失较大，其量大约是含醇污水中甲醇的 23 倍。一般情况下可不考虑从含醇污水中回收甲醇，但必须妥善处理以防污染环境。当甲醇用量较大时，则应考虑将

6、含醇污水送至蒸馏再生系统回收甲醇(产品中甲醇的质量浓度大于 95%即可)。此时，应该注意的是：如果在气井井口向采气管线注入甲醇，由于地层水、凝析油的存在，需要根据水质情况(例如，含有凝析油、悬浮物，矿化度高、pH 值偏低因而呈酸性等)首先进行预处理以减少蒸馏再生系统设备和管线的腐蚀、结垢和堵塞；集气(含采气)、处理工艺和运行季节不同时，含醇污水量、污水的某些性质以及甲醇含量也有较大差别；对于含低分子醇类的含醇污水体系、采用 Wilson、NRTL 方程对蒸馏再生系统的甲醇精馏塔进行气-液平衡计算可获得较好的结果。目前，我国长庆气区等已有多套从含醇污水中回收甲醇的蒸馏再生装置在运行。由于甲醇易燃，其蒸气与空气混合会形成爆炸性气体，并且具有中等程度毒性，可通过呼吸道、食道和皮肤侵入人体，当体内剂量达到一定值时即会出现中毒(例如失明)现象甚至导致死亡，所以在使用甲醇做抑制剂时欢迎光临安全人之家https:/必须采取相应的安全对策和2.甘醇类甘醇类抑制剂无毒，沸点远高于甲醇，因而在气相中蒸发