Расчет узла предотвращения гидратообразования

Снижение давления газа в узле редуцирования приводит к значительному охлаждению его, особенно при высоких перепадах. Охлаждение газа является причиной образования гидратов и обмерзания регулирующих клапанов, запорной арматуры, контрольно-измерительных приборов и трубопроводов. Это значительно усложняет условия эксплуатации ГРС. [16]

При проектировании и эксплуатации ГРС для выявления условий гидратообразования и обмерзания оборудования необходимо знать температуру газа после регулятора давления, которая определяется:

, (3.9)

где T₁, P₁, W₁ – параметры газа до регулятора; T₂, P₂, W₂ – параметры газа после регулятора давления; C_p – изобарная теплоемкость газа, кДж/(кг×К); D_i – коэффициент Джоуля - Томсона, град/МПа.

При малых изменениях линейной скорости газа ее влиянием, по сравнению с эффектом дросселирования, можно пренебречь и тогда

. (3.10)

Согласно температура газа, выходящего из ГРС, должна быть не ниже минус 10°С при подаче газа в подземные газопроводы и не ниже расчетной температуры наружного воздуха для района строительства при подаче газа в надземные и наземные газопроводы. За расчетную температуру наружного воздуха следует принимать температуру наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.

Кристаллогидраты образуются при определенных значениях P и T в газе, насыщенном влагой. Зоной их образования является область, расположенная выше и левее равновесных кривых (рис. 3.15). Для исключения гидратообразования при дросселировании газа на ГРС его подогревают в теплообменниках на такую величину DT, чтобы кривая влагосодержания насыщенного газа при дросселировании не опускалась ниже влагосодержания газа, поступающего на ГРС.

Возможность выпадения конденсата при дросселировании можно определить графически (рис. 3.16).

Для этого определяют температуру газа для промежуточных значений давления при дросселировании от начального до конечного давления. Температуру отсчитывают от температуры газа, поступающего на ГРС, считая, что при снижении давления газа на 1 МПа его температура понижается на 5,5 °С. По полученным данным на графике зависимости влагосодержания насыщенного газа от температуры и давления строят кривую изменения состояния газа. Эта кривая дает зависимость влагосодержания насыщенного газа от давления и температуры,

Рис. 3.15. График образования гидратов природных газов в зависимости от температуры и давления

изменяющихся в процессе дросселирования. Если влагосодержание насыщенного газа, поступившего на ГРС, соответствующее его температуре точки росы, ниже полученной кривой, то газ в процессе дросселирования будет превращаться в ненасыщенный. Если же она будет выше минимума кривой, то из газа будет выпадать влага и образовываться кристаллогидраты. Для исключения гидратообразования газ необходимо подогреть на такую величину DТ, чтобы кривая влагосодержания насыщенного газа при дросселировании лежала выше влагосодержания насыщенного газа, поступающего на ГРС. Значение Dt определяют подбором, строя несколько кривых дросселирования для различных начальных температур.

Рис. 3.16. Определение необходимого нагрева газа в теплообменниках