第三章_防止天然气水合物形成的方法.ppt

第三章 防止天然气水合物形成的方法 概 述 热力学抑制剂法 动力学抑制剂及防聚剂 概 述 第一节 热力学抑制剂法 常见水合物热力学物抑制剂的使用条件 注入抑制剂的低温分离法工艺流程 水合物抑制剂用量的确定 一、常见水合物热力学抑制剂的使用条件 1.甲醇水合物抑制剂 2.甘醇类水合物抑制剂 3. 甲醇与甘醇类抑制剂的性能比较 二、注入抑制剂的低温分离法工艺流程 三、水合物抑制剂用量的确定 1. 水溶液中最低抑制剂的浓度 2. 水合物抑制剂的水溶液用量 3.水合物抑制剂的气相损失量 第二节 动力学抑制剂及防聚剂法 动力学抑制剂 防聚剂 动力学抑制剂与防聚剂的压力－温度理论应用极限 一、动力学抑制剂 二、防聚剂 三、动力学抑制剂与防聚剂的压力一温度理论应用极限 * * 由第二章内容可知，如果天然气含水，在一定的条件下，天然气中的水能和烃类形成水合物，这些固体水合物会堵塞管道或设备，影响生产的正常进行。因此，必需采取措施来防止水合物的形成，其主要方法有： ①脱除天然气中水分，使天然气水露点降低到操作温度以下； ②向气体中加入水合物抑制剂，抑制水合物的增长或使水合物的形成温度降低到操作温度以下。 方法①需要建脱水装置，在气体处理规模较大且过程温度较低时才比较经济；方法②中的抑制剂又分为 热力学抑制剂 和动力学抑制剂，目前以热力学抑制剂应用最多（主要有甲醇、乙二醇、二甘醇等），动力学抑制剂因效率高正日益受到重视。 关于天然气脱水方法将在下一章中讨论，本章主要讨论加入抑制剂防止水合物形成的方法。 水合物热力学抑制剂是目前广泛采用的—种防止水合物形成的化学剂。 作用机理：改变水溶液或水合物的化学位，使水合物的形成温度更低或压力更高。 目前普遍采用的热力学抑制剂有：甲醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇等。 对热力学抑制剂的基本要求是：①尽可能大地降低水合物的形成温度；②不与天然气的组分反应，且无固体沉淀；③不增加天然气及其燃烧产物的毒性；④完全溶于水，并易于再生；⑤来源充足，价格便宜；⑥冰点低。 实际上，很难找到同时满足以上六项条件的抑制剂，但①～④ 是必要的。目前常用的抑制剂只是在上述某些主要方面满足要求。 （1）甲醇抑制剂的适用条件 由于甲醇沸点低（64.6 ℃），使用温度高时气相损失过大，多用于操作温度较低的场合(＜10℃）。在下列情况下可选用甲醇作抑制剂： ①气量小，不宜采用脱水方法来防止水合物生成； ②采用其它水合物抑制剂时用量多，投资大； ③在建设正式厂、站之前，使用临时设施的地方； ④水合物形成不严重，不常出现或季节性出现； ⑤只是在开工时将甲醇注入水合物容易生成的地方。 在使用甲醇时，残留在天然气中的甲醇将对天然气的后序加工（主要是天然气吸收或吸附法脱水系统）产生下列问题： ①当用吸收法天然气脱水时，甲醇蒸气与水蒸气一起被三甘醇吸收，因而增加了甘醇富液再生时的热负荷。而且，甲醇蒸气会与水蒸气一起由再生系统的精馏柱顶部排向大气，这也是十分危险的。 ②甲醇水溶液可使吸收法脱水再生系统的精馏柱及重沸器气相空间的碳钢产生腐蚀。 ③当用吸附法天然气脱水时，由于甲醇和水蒸气在固体吸附剂表面共吸附和与水竞争吸附，因而，也会降低固体吸附剂的脱水能力。 ④注入的甲醇就会聚集在丙烷馏分中，将会使下游的某些化工装置的催化剂失活。 （2）甲醇使用过程中的有关问题 甘醇类抑制剂特点: ⑴无毒; ⑵沸点高(二甘醇:244.8 ℃,三甘醇:288 ℃) 在气相中的蒸发损失少； ⑶可回收循环使。适用于气量大而又不宜采用脱水方法的场合； 使用甘醇类作抑制剂时应注意以下事项： ①为保证抑制效果，甘醇类必须以非常细小的液滴(例如呈雾状)注入到气流中。 ②通常用于操作温度不是很低的场合中，才能在经济上有明显的优点。例如，在一些采用浅冷分离的天然气液回收装置中。 ③如果管道或设备的操作温度低于0℃，最好保持甘醇类抑制剂在水溶液中的质量分数在60％～70％之间（见图3－1），以防止甘醇变成粘稠的糊状体使气液两相流动和分离困难。 ①甲醇抑制剂投资费用低，但气相损失大，故操作费用高；甘醇类抑制剂投资费用高，但操作费用低； ②甲醇的抑制效果最好，其次为乙二醇，再次为二甘醇； ③为防止甲醇气相损失，甲醇适于低温操作；甘醇类抑制剂适合较高温度操作，低温可能导致其粘度太大。 ④当操作温度低于-10℃时，甲醇更适合；操作温度高于-7℃，首选二甘醇，它比乙二醇气相损失小。 ⑤甲