Способ очистки внутренней поверхности трубопровода Советский патент 1981 года по МПК B08B9/53 

t

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 в период эксплуатации.

Известен способ изготовления гидратного поршня для очистки полости трубопровода, заключающийся в формировании гидратного поршня путем введения в охлаждаемую камеру гидратообразующих компонентов, их периодического перемешивания в камере до получения суспензии гидратов, понижения давления в камере ниже упругости диссоциации гидратов, фильтрацию суспензии с образованием-кристаллического осадка, прессование осадка до получения поршня, снятия загрязнений за счет перемещения поршня в трубе с последующим у/талением поршня из трубопровода l .

Такой способ изготовления гидратного поршня имеет недостатки. Для . улавливания гидратного поршня, изготовленного вышеописанным-способом, необходимо на очищаемом трубопроводе

монтировать камеру приема. Попадая в камеру приема, гидратный поршень разлагается за счет теплообмена с поTOKCW газа, если последний имеет температуру, превышающую равновесную температуру гидратообразования 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, соответствукмдих области существования воды и газа. Если давление и температура ra3ia в камере приема не обеспечивают, разложения поршня,-необходимо пргаленять антигидратные ингибиторы (метанрл, 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 саг«лм повысить скорость его разложения.

Гидратообразующие угле.водороды, имекхциеся в природном газе ()f обладают малой растворимостью в воде.

Вследствие этого, скорость образования гидратов в системе, содержащей только воду и газ, 1Евысокая. 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 за счет, ликвидации камер приема, сокращения расходов материалов и. ингибиторов, упрощения технологии очистки трубопровода.

Цель достигается тем, .что в 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 суспензии 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 из 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 углеводородного конденсата. В конденсате растворимость газа выше, чем в воде, поэтому добавление его в гидратообразующу 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 jtipyrHx систем, в которых возможны .тные фазовые превращения (кристаллизация-плавление) присуще яв.лениё гистерезиса. Это означает, что для протекания процесса кристаллизации гидратов необходимо наличие переохлаяадения системы по отношению к равновесной точке плавления - кристаллизации, а при плавлении, наоборот - перегрева. Вследствие этого, гидратный поршень, попадая в трубопровод.будет разлагаться при температуре более высокой, чем равновесная. Вводимое в камеру вещество, не образующее гидратов, вместе с маточным раствором частично захватывается кристаллами (явление окклюзии) . После фильтрации полученной суспензии и прессования долученного 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 помседью фазовой диаграммы. .

На чертеже представлена фазовая диаграмма. Кривая упругости диссоциации гидрата будет сдвигаться влев по мере увеличения содержания конденсата (кривые , ,j и т.п.).

На фазовую диаграмму нанесены условия Р - Т в начале трубрпровода (точка Н) и в конце и K j-kg-Kg. В результате падения давления по длине трубопровода условия в конце будут определяться в зависимости от его длины точками К с индексами Г, 2, 3,. если температура газа к концу очищаемого участка трубопровода понижается, а также дополнитель ным штрихом вверху , если тёмперату ра газа повышается.

Жидкость в очищаемых трубопроводах собирается в пониженных местах трассы. Двигающийся гидратны.й 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 трассы: при дальнейшем движении по трубопроводу желательно, чтобы он разлагался. Окончание разложения должно произойти до того момента,как поршень достигнет конца трубопровода.

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 Pj и Т. Для данного значения Pg определяем по уравнению линии АВ равновесную температуру гидратообразо.вания для системы вода-природный газ Тр (точка 2).

В области между линиями АВ и гидраты будут находиться в состоянии перегрева, а температура плавления определяется точкой 4:

Т4 Тр +-г1ТпеР Т + 3, (1) где - величина перегрева гидратов , С (принята равной ЗС Для того, чтобы гидраты разлагались в точке 5 необходимо сместить область A ABBj- влево за счет введени в систему веществ, не образующих гид ратов, при этом будет обеспечено условие Т, Значение равновесной температуры для системы вода-природный газ-конденсат в точке 6 определя ем следующим Образом: Рб Тд - 1Т4.-Ту -ДТ„ .т, - лТпл ;(2 где Т-д - температурный напор процес са плавления (принимаем 2°С), ; ; Определяем концентрацию конденса та в системе, при которой линия АрВ -пройдет через точку 6. Снижение температуры гидратообразования определя ем по формуле Гаммерцаетдта . 2335-W-0.55 100M-MW где d - темпер атурная депрессия, Чс; W - вес % растворенного вещества М - молекулярный вес растворенного вещества; 0,55- коэффициент перевода р в По заданному d, которое равно Тд-Tg,, определяем W lOOd 0,55-2335/M+d 100(Т4.-Тб.) , 0,55-2335/М+(.) в формуле 4: T4.-Tfc Тр + ДТпер + лТпл - Т5 (5 Ввиду того, что гидраты образуютс 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, определенную для гидратного поршня кон центрацию конденсата следует увеличить вдвое и в соответствии с ней производить заполнение камеры реакции. Из веществу не образующих гидратов, в охлаждаемую камеру могут вво диться следующие компоненты углеводородного конденсата (пентан, гексан и т.д.), спирты (метанол, этаНОЛ, изопропанол и др.), соли (NaCE Caci и др.), гликоли (диэтиленгликоль и др.) и другие. Вещества, которые при обычных условиях являются жидкостями, могут вводиться в охлс1ждающую 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 гидратообразующих 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 возможность разложить поршень непосредственно в трубопроводе после того, как он совершит работу 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 поршней. 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 щлейфов сократятся примерно в 2 раза. 1 Формула изобретения 1. способ очистки внутренней поверхности трубопровода, заключающийся в формирювании гидратного поршня путем введения в охлаждаемую камеру гидратообразующих компонентов, их периодического перемешивания в камере дО получения суспензии гидратов, Понижении давления в камере ниже упругости диссоциации гидратов, фильтрации суспензии с образованием кристгшлического осадка, прессования последнего до получения поршня, снятия загрязнений за счет перемещения поршня-в трубопроводе с последующим его удалением из трубопровода, отличающийся тем, что, с целью повьдиения экономичности процесса очистки, удаление поршня из трубопровода производят его разложением путем введения в охлаждаемую камеру по меньшей мере одного вещества, не образующего гидратов; 2 i. Способ по п. 1, отличающийся тем, что введение не образующего гидратов вещества производят в п хэцессе кристаллизации суспензии в охлаждаемой камере. 3. Способ по п. 1, отличающ и И с я, 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 2610102/29-12, КЛ. В 08 9/04, 1978.

,

/ /

/ / /1л;

ff rl

Тб ff Tf Тп„ г