天然氣門站的管道為什么會(huì)結(jié)冰?

電-腦 2011-08-07

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    在寒冷的冬季，?？梢钥吹讲ＡТ皟?nèi)表面凝結(jié)許多水珠甚至向下流淌，而玻璃窗外面卻沒有，為什么呢？這是因?yàn)槭覂?nèi)空氣中水蒸氣會(huì)在玻璃窗表面結(jié)露而室外水蒸氣不會(huì)在玻璃窗表面結(jié)露的緣故。室內(nèi)空氣中水汽含量比室外高，使室內(nèi)空氣水露點(diǎn)高于室外空氣水露點(diǎn)。由于玻璃表面溫度低于室內(nèi)空氣水露點(diǎn)但高于室外空氣水露點(diǎn)，因此只會(huì)在玻璃窗內(nèi)表面結(jié)露而不會(huì)在外表面結(jié)露。
    天然氣中不可避免地會(huì)含有水汽，故而天然氣也存在類似的水露點(diǎn)。在溫度等于或低于水露點(diǎn)的管壁上，水汽就會(huì)冷凝聚集成水。在不同的條件下，這些水會(huì)形成不同的固態(tài)沉積物，減小當(dāng)量管徑，增加流動(dòng)摩擦阻力甚至堵塞管道。
    沉積物有兩類，一類是冰塊，另一類是天然氣水合物。
    當(dāng)管壁溫度既低于水露點(diǎn)又低于水的凝點(diǎn)時(shí)，冷凝水會(huì)結(jié)冰，形成冰塞。
    天然氣水合物外觀上是類似于碎冰或雪的白色結(jié)晶體，結(jié)構(gòu)上是一種籠形包合物，可以是十二面體、十四面體或十六面體。水分子借氫鍵結(jié)合成籠形晶格，氣體分子則在范德華力作用下被包圍在晶格中。管道中形成水合物的條件是天然氣溫度既低于水露點(diǎn)又低于水合物形成溫度并需存在晶種。通常在壓力為3～5兆帕和溫度為2～6攝氏度的條件下，水與天然氣充分接觸即可形成水合物。
    首先是脫水法或干燥法。天然氣脫水后可使水露點(diǎn)降到管線溫度以下，管壁上不會(huì)出現(xiàn)冷凝水，從根本上清除了冰塞和形成水合物的基礎(chǔ)。我國規(guī)定一立方米天然氣中水汽不超過125毫克或管道溫度比水露點(diǎn)高5攝氏度以上。
    其次是化學(xué)抑制劑法。加入甲醇、乙二醇等化學(xué)藥品后，改變了水分子間的相互作用，降低了水合物形成溫度，使水合物形成溫度低于管線溫度。這是常用的方法。
    再次是加熱保溫法。使管線中的天然氣溫度高于生成水合物的溫度。該方法不適于干線輸氣管道，因?yàn)榧訜嵘郎貢?huì)使天然氣黏度增加。
    最后是降壓法。壓力降低可使水合物形成溫度降低。該方法常用于排除已形成的水合物。放空管道可使管道中水合物溶解。

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