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天然气长输管线中水化物生成的工况分析与控制

2017-08-12 06:37

摘 要：应用计算机对天然气的各种性质参数与长输管线输配工况下水化物生成进行研究，获得水化物生成规律与不生成水化物的界限参数，提出控制天然气初始参数防止水化物生成的有效方法。

一、前言

　　天然气在长输管线中生成水化物将引起流通能力降低，甚至堵塞，是天然气输送中应重视的问题。在各种天然气性质参数与管线输配工况下，正确测算水化物生成的工况，生成地点与数量，获得不生成水化物的“初始界限参数”，提出控制初始参数的方法以减少或防止水化物的生成。本文应用作者开发的计算机软件进行上述工作。

二、主要计算公式

　　作者在开发计算机软件过程中，根据文献[1]等提供资料，部分公式与系数采用曲线拟合等方式获得。主要计算公式如下：

三、计算与分析

1、不同流速下水化物生成状况

　　水蒸气饱和的纯天然气以四种不同日流量、由直径400MM管线输送，并设定小时流量均匀，计算结果见表1。

表1

项 目VD400X104300X104200X104100X104　

沿

管

线

地

点

1L44．80725．25315．5977．616W18．81017．16016．74916．622HW5．4693．7553．3973．295VHD24．30612．5167．5493．661GPR4．4325．5475．8795．985LPR4．4295．5445．8765．982GT8．22010．1010．59010．7402L／61．07226．83912．576W／13．41513．36113．337HW／5．9614．5594．308VHD／19．87010．1304．786GPR／4．8595．7935．976LPR／2．8993．8494．046GT／4．6107．0407．460

注：天然气体积成分(％)：CH498.0、C3H8 0.3、C4H100.3、C5H12 0.4、N2 1.0，管线起点压力：6.0Mpa(相对压力)，管线起点天然气温度：20℃，水蒸气含量：30g/NM3，管线埋深：IM，管线埋深出土壤温度：2℃。

　　由表1可见，由于流量不同而使水化物生成量出现较大差别。以单位体积天然气用于生成水化物的水蒸气耗量HW衡量水化物的多少。对应于四种流量分别为5.469g/NM3、9.716g/NM3、7.956g/NM3与7.603g/NM3。其中生成次数少的场合，显然水蒸气耗量少，而生成次数相同时，水蒸气耗量随流量或流速的降低而减少。对于一定工况必然存在一个水蒸气耗量最大的流量或流速，称之为“最不利流量”或“最不利流速”，此流量或流速下生成最大量的水化物。对于表1的工况，最不利流量为302X104NM3/日，此时水蒸气耗量为9.964g／NM3。因此控制流量或流速，偏离以最不利流量或流速为峰值的不利区域，可以有

效降低或避免水化物的生成。

2、改变天然气水蒸气含量时水化物生成状况

　　设定管线起点天然气的水蒸气含量由表1饱和状态的30g/NM3降至未饱和状态的15g/NM3，其余原始数据同表1，计算结果见表2。

表2 项 目VD400X104300X104200X104100X104　

沿

管

线

地

点

1L／37．32420．3089．645W／15．00515．00215．0HW／4．8013．9653．766VHD／16．0058．8114．184GPR／5．3245．8435．982LPR／4．0804．7874．985GT／7．5308．8709．2102L／／47．52119．066W／／11．04111．242HW／／5．2124．841VHD／／11．5825．379GPR／／5．6325．964LPR／／2．6713．014GT／／3．8904．950

对比表1与表2可见，当水蒸气含量降至15g／NM3，即不饱和状态时，在流量或流速较大的场合，即流量为400X104NM3／日与300X104NM3／日出现水化物不生成与生成次数减少而降低总生成量。而在流量或流速较小的场合，即流量为200x104NM3／日与100x104NM3／日，水化物生成量分别增加2．714M3／日与1．116M