Способ очистки внутренней поверхности трубопровода

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и»860899 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22} Заявлено 10D4 79 (21) 275 36 7 3/2 9-12 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 070981. Бюллетень 1 9 33

Дата опубликования описания 100981

<Я)М. Кл.

В 08 В 9/04

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621 79 °.022(088.8) (72) Автор изобретения

A.Ñ. Чепцов. Киевский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института по строительству магистральных трубопроводов (71) За яв итель (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

ТРУБОПРОВОДА

Изобретение относится к области очистки внутренней поверхности трубопроводов от загрязнений и может быть использовано для очистки внутренней поверхности газовых шлейфов и магистральных газопроводов от газового и водного конденсата, гидратов и других загрязнений, выпадающих в трубопроводах и период эксплуатации.

Известен способ изготовления гидратного поршня для очистки полости трубопровода, заключающийся в формировании гидратного поршня путем введения в охлаждаемую камеру гидратообразующих компонентов, их периодичес- .1з кого перемешивания в камере до получения суспензии гидратов, понижения давления в камере ниже упругости диссоциации гидратов, фильтрацию суспенэии с образованием кристаллического 2О осадка, прессование осадка до получения поршня, снятия загрязнений эа счет перемещения поршня в трубе с последующим удалением поршня из трубопровода (11 .

Такой способ изготовления гидратного поршня имеет недостатки. для улавливания гидратного поршня, изготовленного вышеописанным. способом, необходимо на очищаемом трубопроводе 30 монтировать камеру приема. Попадая в камеру приема, гидратный поршень разлагается эа счет теплообмена с потоком газа, если последний имеет температуру, превышающую равновесную температуру гидратообраэования при давлении газа в камере приема. Следует учитывать, что гидратный поршень обладает определенной термической устойчивостью, т.е. может перегреваться по отношению к равновесной температуре (явление гистерезиса) и длительное время сохраняться при давлении и температуре, соответствующих обпасти существования воды и газа. Если давление и температура газа в камере приема не обеспечивают разложения поршня, необходимо применять антигидратные ингибиторы (метанОл, водные растворы солей и др.), что удорожает способ очистки трубопровода. Таким образом, в целом ряде случаев возникает практическая необходимость снизить термическую устойчивость гидратного поршня и тем самым повысить скорость его разложения.

Гидратообразующие углеводороды, имеющиеся в природном газе (C„-Ñ4), обладают малой растворимостью в воде.

860899

ВследствИе этого, скорость образования гидратов в системе, содержащей только воду и газ, жвысокая. Так как скорость кристаллизации увеличивается с ростом содержания газа в воде, для ускорения процесса получения суспензии необходимо увеличить рабочее давление в камере . Проведение реакции кристаллизации гидратов при невысоких давлениях требует увеличения времени пребывания реагентов в камере. Как в первом, так и во втором случаях, экономические показатели процесса невысокие.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса очистки внутренней поверхности трубопровода эа счет, ликвидации камер приема, сокращения расходов материалов и.ингибиторов, упрощения технологии очистки трубопровода.

Цель достигается тем, .что s известном способе очистки внутренней поверхности трубопровода, заключающемся в формировании гидратного поршня путем введения в охлаждаемую камеру гидратообразующих компонентов, их периодического перемешивания в камере до получения суспенэии гидратов, понижения давления в камере ниже упругости диссоциации гидратов, фильтрации суспензии с образованием кристаллического осадка, прессования последнего до получения поршня, снятия загрязнений за счет.перемещения поршня в трубопроводе с последующИм его удалением из трубопровода, удаление поршня иэ трубопровода .Производят его разложением путем введения в охлаждаемую камеру по меньшей мере одного вещества, не образующего гидратов.

Кроме того, введение не образующего гидратов вещества производят. в процессе кристаллизации суспензии в охлаждаемой камере, причем в качестве вещества, не образующего гидратов, используют компоненты углеводородно-. го конденсата. В конденсате растворимость газа выше, чем в воде, поэтому добавление его в гидратообразующую систему вода-газ ускоряет процесс .кристаллизации гидратов., Конденсат не включается в состав гидратов и играет роль ускорителя процесса гидратообразования.

Следует отметить, что гидратообразующим системам также, как и для всех Других систем, в которых возможны обратные фаэовые превращения (кристаллизация-плавление) присуще явление гистереэиса. Это означает,. что для протекания процесса кристаллизации гидратов необходимо наличие переохлаждения системы по отношению к равновесной точке плавления— кристаллизации, а при плавлении, наоборот — перегрева. Вследствие этого, гидратный поршень, попадая в тру45

55 бО

Зная параметры транспорта газа, длину трубопровода и профили трассы можно рассчитать необходимую концентрацию углеводородного конденсата в поршне, обеспечивающую его разложение непосредственно в трубопроводе.

Например, необходимо обеспечить условия разложения гидратного поршня с того момента, когда он придет. в точку трубопровода 5 с параметрами Р и Т . Для данного значения Р определяем по уравнению линии AB равновесную температуру гидратообразования для системы вода-природный газ Тр (точка 2), В области между линиями AB u A B гидраты будут находиться в состоянии перегрева, а температура плавления определяется точкой 4:

Tg = Tp + Т, = Tg + 3, (1) где Т < < — величин а пере гре в à r идр атов, С (принята равной 3 C), бопровод,будет разлагаться при температуре более высокой, чем равновесная. Вводимое в камеру вещество, не образующее гидратов, вместе с маточным раствором частично эахватывается кристаллами (явление окклюзии), После фильтрации полученной суспенэии и прессования полученного осадка .до получения поршня, захваченное вещество, не образующее гидратов, оказывается равномерно распределен-. ным в его теле, в результате такого захвата термическая устойчивость гидрата снижается, что можно проиллюстрировать с помощью фазовой диаграмMbl, 1 5 H а чертеже редст авле на фаз ов ая диаграмма. Кривая упругости диссоциации гидрата будет. сдвигаться влево по мере увеличения содержания кон денсата (кривые А.„В,, А В и т.п.).

2О На фаэовую диаграмму нанесены ус.ловия P — T в начале, трубопровода (точка Н) и в конце К„-.К -КЗ и

К„ -К -К>. В результате падения дав- ления .по длине трубопровода условия в конце будут определяться в зависимости от его длины точками К с индексами 1, 2, 3, если температура газа к концу очищаемого участка трубопровода понижается, а также дополнительным штрихом вверху, если температура газа повышается.

Жидкость в очищаемых трубопроводах собирается в пониженных местах трассы. Двигающийся гидратный поршень собирает перед собой жидкость, что приводит к образованию поршня.

В ряде случаев необходимо, чтобы-гидратный поршень был механически прочен до тех пор, пока не вытолкнет жидкость с пониженного участка трас40 сы: при дальнейшем движении по трубопроводу желательно, чтобы он разлагался. Окончание разложения должно произойти до того момента,как поршень .достигнет конца трубопровода.

860899

Для того, чтобы гидраты разлага-. лись в точке 5 необходимо сместить область А -АВВг влево за счет введения в систему веществ, не образующих гидратов, при этом будет обеспечено vcловие Т Т . Значение равновесной температуры для системы вода-природный газ-конденсат в точке 6 определяем следующим образом:

Ть Т4 (T4. Т5) ь Тпл

:ТЪ (г) где T — температурный напор процес- пл са плавления (принимаем

2оС).

Определяем концентрацию конденсата в системе., при которой линия А Вг

-пройдет через точку 6. Снижение тем- 15 пературы гидратообраэования определяем по формуле Гаммершмидта

2335. Ч 0 55 (3}

100И"ИЯ где d — температурная депрессия, IC;

W — вес В растворенного вещества;

N — молекулярный вес растворенного вещества;

0,55- коэффициент перевода 0 в оС

По заданному d, которое равно . 25

Т -Т, определяем W

160d

0,55-2335/И+0 (4)

0,55..2335/И+ (Т -Ть)

В формуле 4:

Т4.-ТЬ = Тр + ЬТпвр + и Tnn - Tg (5)

Ввиду того, что гидраты образуются дендритные и захватывают маточный раствор в количестве, равном полови.не их собственного веса, в гидратном поршне концентрация конденсата будет примерно в два раза меньше, Учитывая это обстоятельство, on- 40 ределенную для гидратного поршня концентрацию конденсата следует увеличить вдвое и в соответствии с ней производить заполнение камеры реакции.

Из веществ, не образующих гидратов, в охлаждаемую камеру могут вводиться следующие компоненты углеводородного конденсата (пентан, гексан и т.д.), спирты (метанол, этанол, изопропанол и др.), соли (МаИ, СаCE и др.), гликоли (диэтиленгликоль и др ° ) и другие.

Вещества, которые при обычных условиях являются жидкостями, могут вводиться в охлаждающую камеру и в виде твердой фазы, для этого смесь веществ с водой необходимо предварительно заморозить и измельчить.

В последнем случае кристаллы смеси будут играть роль затравки процесса кристаллизации гидратов . Введение в охлаждаемую камеру помимо гидрато. образующих компонентов вещества, не образующего гидратов, позволяет ускорить реакцию кристаллизации гидратов и уменьшить термическую устойчивость гидратного поршня. При очистке газовых шлейфов от воды и газового конденсата появляется воэможность разложить поршень непосредственно в трубопроводе после тогo, как он совершит рабату по вытеснению загрязняющей его жидкости с наиболее пониженной точки трубопровода и ликвидировать необходимость в камере приема поршня, Шлейфы, которые необходимо очищать от воды с помощью порчей, оборудуются камерами запуска и приема поршней. Ввиду того, что при использовании поршней с веществом, не образующим гидратов, появляется возможность обойтись без камер приема, капитальные затраты на оборудование

;шлейфов сократятся примерно в 2 раза.

1 формула изобретения

1. Способ очистки внутренней поверхности трубопровода, заключающийся в формировании гидратного поршня путем введения в охлаждаемую камеру гидратообразующих компонентов, их периодического перемешивания в камере до получения суспензии гидратов, понижении давления в камере ниже упругости дкссоциации гидратов, фильтрации суспензйи с образованием кристаллического осадка, прессования последнего до получения поршня, снятия загрязнений за счет перемещения поршня в трубопроводе с последующим

его удалением иэ трубопровода, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса очистки, удаление поршня из трубопровода производят его разложением путем введения в охлаждаемую камеру по меньшей мере одного вещества, не образующего гидратов.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем,,что введение не образующего гидратов вещества производят в процессе кристаллизации суспензии в охлаждаемой камере.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в качестве вещества, не образующего гидратов, используют компоненты углеводородного конденсата.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2610102/29-12, кл. В. 08 9/04, 1978.

860899

Ag

/ Ai А АГ

Т8 Р 7р Тур 7

Корректор C° . Шекмар

Тираж 656 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6433/1

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель.A. Фомичева

Редактор Т. Вагирова Техред С. Мигунова