Способ предупреждения гидратообразования

 

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано при добыче и транспортировке природного газа. Способ заключается в том, что транспортируемый газ подвергают высокотемпературной обработке в присутствии кислорода или воздуха при 300 500°С, давлении 10 - 100 атм и концентрации кислорода 2 4,5 об. в течение 0,2 2,0 сек, причем обработке подвергают 2 7% транспортируемого газа, который затем возвращают в магистраль.

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано при добыче и транспортировке природного газа.

Гидратообразование сложный физико-химический процесс в системе газ-вода. Основными факторами, определяющими процесс, являются давление, температура, состав газа, его влагосодержание, наличие и состав солей в пластовой воде.

Многие компоненты природного газа (метан, этан, пропан, бутан, двуокись углерода, сероводород и азот) образуют с водой газовые гидраты твердые кристаллические соединения включения (клатраты), которые при высоких давлениях существуют при положительных температурах.

При добыче и транспортировке газа гидраты часто отлагаются на стенках труб в промысловых коммуникациях и резко уменьшают их пропускную способность.

Для предупреждения образования гидратов в потоке газа необходимо устранить какое-либо из основных условий существования гидратов: высокое давление, низкую температуру или свободную воду. Наличие свободной влаги в потоке газа один из основных факторов, обуславливающих возможность образования гидратов в газопроводах, поэтому наибольшее распространение в качестве метода боpьбы с гидратообразованием получил ввод антигидратных ингибиторов веществ, связывающих воду или растворяющихся в ней и снижающих тем самым парциальное давление паров воды в системе [1-3] Наибольшее распространение в качестве такого ингибитора получил метанол [4] Недостатком известного способа [5] является необходимость доставки больших количеств метанола в места добычи и транспортировки газа, которые чаще всего являются отдаленными и труднодоступными.

Известен способ предупреждения образования гидратов путем снижения давления в газовых магистралях за счет выпуска части газа в атмосферу [4] Этот способ достаточно эффективен, но приводит к потерям газа и понижению температуры, вызванному дросселированием.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ предупреждения гидратообразования путем обработки транспортируемого газа, приводящей к изменению его свойств, а именно: к повышению температуры (газопровод подогревают горячей водой или открытым пламенем) [5] Данный способ не нашел широкого применения по экономическим причинам, кроме того, повышение температуры (как и снижение давления) приводит к увеличению влагосодержания в газовом потоке.

Задача изобретения разработка экономически выгодного и эффективного способа предупреждения гидратообразова- ния.

Это достигается предлагаемым способом предупреждения гидратообразования, включающим высокотемпературную обработку транспортируемого газа, в котором высокотемпературную обработку осуществляют при 300-500^оС, давлении 10-100 атм, в присутствии кислорода или воздуха при концентрации кислорода 2-4,5 об. в течение 0,2-2,0 с, причем обработке подвергают лишь несколько процентов (2-7%) транспортируемого газа, который затем возвращают в магистраль.

Отличием предлагаемого способа от известного является то, что высокотемпературная обработка газа в присутствии кислорода приводит не только к повышению его температуры, но и к изменению химических свойств транспортируемого газа: часть газообразных углеводородов превращается в спирты, которые, как известно [5] являются ингибиторами гидратообразования.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет не только повысить температуру транспортируемого газа, что достигается и в известном способе, но и одновременно вводить в поток газа ингибитор (метанол и другие органические продукты) без необходимости его доставки на место добычи или транспортировки газа.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Небольшую часть природного газа 5% (количество обрабатываемого газа варьируется в зависимости от условий транспортировки: температуры, давления, состава и влагосодержания транспортируемого газа) из трубопровода магистрали под давлением 10-75 атм очищают на фторопластовых фильтрах и нагревают сначала в рекуперативном теплообменнике "газ-газ" до 350^оС, затем в подогревателе (за счет тепла сгорания топливного газа) до 380-450^оС и подают в одно- и двухсекционный цилиндрический реактор из нержавеющей стали диаметром 20 см и длиной секций 400-600 см. В реактор же подают кислород или воздух, сжатый компрессором до давления на 5-10 превышающего давление природного газа (температура кислородного потока 40-50^оС). В реакторе при 300-500^оС (предпочтительно при 380-450^оС), давлении 10-100 атм и подаче кислорода 2-4,5 об. протекает процесс окисления природного газа с образованием, главным образом метанола. Скорость газового потока должна обеспечивать нахождение газа в реакторе в течение 0,2-2 с.

Из реактора реакционная смесь с температурой 390-500^оС и содержанием метанола 1,5-3 об. поступает в трубное пространство рекуперативного теплообменника, где отдает часть тепла холодному природному газу из магистрали, и затем ее вводят непосредственно в газовую магистраль.

П р и м е р.

Давление, МПа 10 Температура, ^оС 410 Расход природного газа, нм³/ч 58573 Расход кислорода, нм³/ч 1778 об. 2,8 Степень превращения
кислорода, 95
Время реакции, с 0,3
Выход метанола, кг/1000 нм³
пропущенного газа 20
Выход метанола, кг/кг из-
расходованного газа 0,63
Производительность по
метанолу, кг/ч 1170
Как видно из примера, при обработке газа по предлагаемому способу транспортируемый газ будет содержать 20 кг метанола на 1000 м³ обработанного газа, что позволит эффективно предотвратить гидратообразование в 10-20 раз большем объеме газа в зависимости от условий и влагосодержания.

Таким образом, предлагаемый способ сохраняет простоту известного способа, но значительно превосходит его по эффективности и экономичности.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ, включающий высокотемпературную обработку транспортируемого по магистрали газа, отличающийся тем, что высокотемпературной обработке подвергают 2 7% потока транспортируемого газа, после чего он вводится в магистраль, и высокотемпературную обработку осуществляют в присутствии кислорода или воздуха при 300 500^oС, давлении 10 100 атм и концентрации кислорода 2 4,5 об. в течение 0,2 - 2,0 с.