防止水合物形成的方法和解除水合物冰堵的措施
防止水合物形成的方法和解除水合物冰堵的措施
防止水合物形成的方法和解除水合物冰堵的措施根据天然气水合物形成的主要条件，天然气中饱和水蒸气是形成水合物的内因，温度和压力是形成水合物的外因。
所以，防止水合物形成可以从两方面考虑，一是提高天然气的温度，二是减少天然气中水汽的含量。
提高天然气的流动温度，即在截流阀前对天然气加温，或者敷设平行于输气管线的伴热管线，使天然气流动温度保持在天然气中水露点温度之上，可以防止天然气水合物的形成。
一、天然气水合物的危害天然气水合物是石油、天然气开采、加工和运输过程中，在一定温度和压力下天然气与液态水形成的冰雪状复合物。
严重时，这些水合物能堵塞井筒、管线、设备，从而影响石油、天然气的开采、加工和运输。
天然气水合物一般形成在阀门、管线、设备的节流处，或者设备设施地势低洼处。
二、天然气水合物的生成条件形成天然气水合物首要条件是天然气中含水，且处于饱和状态，甚至有游离态水的存在；其次是有一定条件的压力和低于水合物形成的温度。
三、解除水合物冰堵如果输气管线某处由于某种原因，已形成水合物，造成冰堵，就得及时解堵。
解除冰堵的措施有三，其一是加热解堵，二是降压解堵，三是注抑制剂解堵。
1、加热解堵法即在其形成水合物的局部管段，利用热源（如热水、蒸气）加热天然气，提高天然气的温度，破坏天然气水合物的形成条件，达到水合物分解，并被天然气带走，从而解除水合物在局部管段的堵塞。
如果气体被有效加热水合物将不能形成，或已形成的水合物将融化。
对于输送管道来说，使用一个在线加热器在气体进入管道之前对液体加热时很普通的事，液体应加热足够的时间以达到其在流出管道高于水合物的温度。
如果管道太长可以考虑分段加热，另一种方法是使用伴热线，即可使用电伴热也可以用流体伴热线。
2、降压解堵即在已形成水合物的输气管段，用特设的支管，暂时将部分天然气放空，降低输气管压力，破坏水合物的形成条件，即相应降低水合物的温度，在水合物的形成温度刚一低于输气管线的气流温度时，水合物就立即开始分解。
天然气加工过程水合物形成的预防措施
炼 油 与化 丁 Ｒ Ｅ Ｆ Ｉ ＮＩ Ｎ Ｇ Ａ ＮＤ Ｃ Ｈ ＥＭ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｉ ＮＤ Ｕ Ｓ Ｔ Ｒ Ｙ
第２ ５ 卷
天 然气 加 工过 程水 合物 形成 的预 防措 施
伍 刚
（ 德西尼布工程咨询（ 上 海） 有限公 司， 上海 ２ ０ ０ ０ ３ １ ）
［ ３ ］王荣伟 ， 杨为 民， 辛敏琦． Ａ Ｂ Ｓ 树脂及 其应用 ［ Ｍ］ ． 北京 ： 化学］ 二 业
出版 社 ， ２ ０ １ １ ： ２ ９ — ３ ２
［ ４ ］杜强国， 张传贤， 何慧． 塑料工业手册苯 乙烯系列树脂 ［ Ｍ］ ． 北京：
化 学 工业 出版社 ， ２ ０ ０ ４ ： ３ ９ — ４ ２ ． 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ ５ — １ ９
水 合 物 的 可 能 性 。在 此基 础 上 ， 讨 论 通 过 预 热 天
分子筛是一类孑 Ｌ 径பைடு நூலகம்大 小 均 匀 的 多孔 吸 附 剂 ，
其 等温 线 （ 包 括 气体 和溶 液 吸 附 ） 为Ｌ ａ ｎ ｇ ｍ ｕ ｉ ｒ 型 的单 分 子层 物理 吸 附 。把 物理 吸附 过程 视 为 气体
１ ． ２ 分 子筛 孔径 内水 分子 的脱 附热
混 合 气 内水 合 物 的形 成 ， 造 成 压 缩 机 人 口管 路 的 堵塞 ， 进 而 影响 压缩 机 的稳 定 运行 。 应用 Ｈ ＹＳ Ｙ Ｓ 软件模 拟 天 然气脱 水 装置 再 生过 程 中饱 和湿 气 温 度 和水 汽 流 量 ， 来 考 察 冬 季 时再 生湿 气返 回压缩 机入 口与 天然 气 及 Ｂ Ｏ Ｇ混 合 出现
２ ０ １ ４ 年 第３ 期
伍 刚． 天然气加丁过程水合物形成的预防措施
天然气水合物的形成与防治
3) 脱除天然气中的水分；
4) 向气流中加入抑制剂(阻化剂)。
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抑制剂的种类：
常 用 的 抑 制 剂 有 甲 醇 、 乙 二 醇 ( EG)、 二 甘 醇
天然气水化物的形成及防止
一、 概 述
• 气体水合物：是水不轻烃、CO2 及H2S等小分子气 体形成的非化学计量型笼形晶体化合物(clathratehy drates ),或称笼型水合物。 天然气水合物：是一种由水分子和碳氢气体分子组 成的结晶状固态简单化合物 （M·nH2O） 外观：如冰雪状，通常呈白色。结晶体以紧凑的格 子构架排列，不冰的结构非常相似。 组成：水合物是在一定压力和温度条件下，天然气 中的某些组分和液态水生成的一种丌稳定的、具 有非化合物性质的晶体。 密度：比水轻。
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• Ⅲ、加热解堵法：确认冰堵点后，给 其冰堵点缠绕伴热带或者是给冰堵点 加保温层，还可以用热水冲浇冰堵管 道，使水合物分解、被气流带走而解 除堵塞。
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FIN.
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(DEG)等。甲醇、乙二醇和二甘醇等。 从抑制剂结构及物化性质可看出：甘醇类的醚 基和羟基团形式相似于水的分子结构，不水有强的 亲合力。向天然气中注入的抑制剂不冷却过程凝析 的水形成冰点很低的溶液，天然气中的水汽被高浓 度甘醇溶液所吸收，导致水合物生成温度明显下降。 由于乙二醇同时具有挥发性低、吸收性强、再
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水分子
水分子笼
天然气水合物模型
天然气分子
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几个笼联成一体的形成物称为晶胞。
气体水合物的晶格 （a）I型结构体心立方晶格； （b）Ⅱ型结构金刚石型面心立方晶格
水合物的形成及防冻堵措施(四)
汇报人：文小库 2023-12-12
目录
• 水合物形成机理 • 水合物形成的影响因素 • 水合物防止冻堵的措施 • 水合物形成的实验研究 • 水合物防止冻堵的工程应用 • 研究展望与未来趋势
01
水合物形成机理
水合物形成的物理化学条件
01
压力
随着压力的增加，水合物的稳定性增加，更容易形成。例如，在深海或
工程实例二：化学药剂的选择与使用
总结词
化学药剂的选择与使用也是防止水合物冻堵的有效手段之一，通过添加适量的化学药剂，可以改变水的性质，降 低水合物形成的温度和压力条件，从而防止冻堵的发生。
详细描述
在化学药剂的选择与使用中，需要考虑药剂的种类、浓度、添加方式等因素。例如，在石油天然气的输送过程中 ，可以采用甲醇、乙二醇等化学药剂来降低水的冰点，从而防止冻堵的发生。但是需要注意的是，化学药剂的选 择和使用需要符合相关的安全环保规定，避免对环境和人体造成损害。
03
水合物防止冻堵的措施
加热法
01
02
03
蒸汽加热
使用蒸汽对管道和设备进 行加热，防止水合物形成 。
电热加热
通过电热元件对管道和设 备进行加热，提高温度， 防止水合物形成。
热水循环
使用热水循环系统，保持 管道和设备的温度在一定 范围内，避免水合物形成 。
保温法
保温材料
使用保温材料对管道和设 备进行保温，减少热量散 失，保持温度。
06
研究展望与未来趋势
水合物形成机理的深入研究
深入研究水合物形成的微 观机理
通过研究水分子间的相互作用、水合物晶体 的结构特性等，进一步揭示水合物形成的微 观机制，为水合物防止冻堵提供理论指导。
天然气水合物的危害与防止(2021年)
( 安全技术 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改天然气水合物的危害与防止(2021年)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakes天然气水合物的危害与防止(2021年)一、天然气水合物在一定的温度和压力条件下，含水天然气可生成白色致密的结晶固体，称为天然气水合物(NGHnaturalgashydrate)，其密度约为0.88～0.99g/cm3。
天然气水合物是水与烃类气体的结晶体，外表类似冰和致密的雪，是一种笼形晶状包络物，即水分子借氢键结合成笼形晶格，而烃类气体则在分子间作用力下被包围在晶格笼形孔室中。
NGH共有两种结构，低分子的气体(如CH4，C2H6，H2S)的水合物为体心立方晶格；较大的气体分子(如C3H8，iC4H10)则是类似于金钢石的晶体结构。
当气体分子充满全部晶格的孔室时，天然气各组分的水合物分子式可写为CH4·6H20，C2H6·6H20，C3H8·17H20，iC4H10·17H20，H2S·6H20，CO2·6H20。
水合物是一种不稳定的化合物，一旦存在的条件遭到破坏，就会分解为烃和水。
天然气水合物是采输气中经常遇到的一个难题之一。
二、天然气水合物的危害及成因1.天然气水合物的危害在天然气管道输送过程中，天然气水合物是威胁输气管道安全运行的一个重要因素。
能否生成水合物与天然气组成(包括含水量)、压力、温度等条件有关。
天然气通过阻力件(如节流阀、调压器、排污阀等)时，天然气压力升高，气体温度下降。
天然气管输中水合物生成的影响因素及防治
- 94 -腐蚀防护石油和化工设备2017年第20卷天然气管输中水合物生成的影响因素及防治李健，曹宇，高杰，邢龙（中海福陆重工有限公司， 广东 珠海 519000）[摘 要] 天然气管输过程中可能产生和聚集水合物，其危害是堵塞管路、影响产量等。
水合物生成的因素有：天然气中CO 2、H 2S等组分含量、温度压力、盐类、蜡析出等。
目前防治水合物大多采用：除水法、加热法、降压法、注入化学药剂法等。
常用的化学药剂有热力学抑制剂、动力学抑制剂、防聚剂。
常用的水合物堵塞治理方法有：降压法、加热法、机械法等。
[关键词] 天然气管输；天然气水合物；影响因素；防治措施作者简介：李健（1988—），男，山东菏泽人，2014年毕业于中国石油大学（华东）油气储运工程专业，硕士，助理工程师。
现从事海洋装备制造工作。
图1 水合物生成曲线天然气水合物（以下简称水合物）是天然气与水在高压低温条件下形成的一种笼型晶体。
目前，在石油工业生产尤其是在天然气输送管路中，水合物存在生成和聚集的可能。
其主要危害有堵塞管路、降低产量等，因此在油气生产中应尽量避免水合物的生成和聚集。
1 水合物生成条件及影响因素1.1 水合物生成及堵塞的条件水合物的生成是一个多阶段、复杂且具有系统性依赖性的过程，影响水合物生成的因素有热力学、动力学、传质、传热等，水合物的形成必要条件有[1]：(1)有足够的水分；(2)已形成空穴结构；(3)具有一定的温度和压力；(4)气体处于脉动紊流等激烈扰动，并有结晶中心存在。
从图1中可以看出，水合物的生成区域位于P-T 曲线的上方，这就意味着温度越低，压力越高，越容易形成水合物。
水合物堵塞管道共有5个步骤[17]：管道中有游离水存在；水合物颗粒在管道壁上生成，并沉积在管道壁上；水合物沉积后管道流通面积减小，加速了管道的压降和节流温降；水合物积累到一定厚度时，水合物与管道壁之间的凝聚力小于重力和剪切力时，水合物开始脱落；脱落的水合物在管道中不断聚集最终形成堵塞。
冰堵、防冰堵及冰堵得应急处置
冰堵、防冰堵及冰堵的应急处理摘要:针对新投产的天然气管道及站场设备，在冬季气温降低时节产生冰堵现象。
采取有效的预防措施及良好的处理方法，是输气场站安全运行的重要保障。
通过对场站冬季运行情况分析，总结冰堵产生原因，阐述有效的预防措施及处理方法。
一、产胜冰堵的原因天然气中的一些组份(甲烷、乙烷等)与水分子在特定压力、温度条件下形成的白色结晶体,类似致密的冰雪，密度为0.8--0.9g/cm2。
学术称为水合物，俗称可燃冰。
天然气在管道中输送时，在高压低温环境下易形成水合物，形成温度可高于0°C。
天然气场站水合物形成条件：1、输气设备及管路中有液态水存在，输送气体的温度低于水露点;2、输送的气体压力高,环境温度低;3、其它条件:力波动、气体经过过滤、调压、弯头等设备由于流速、流向的突变产生的气体扰动和节流等现象。
根据冬季生产运行实际情况来分析，场站的调压撬、过滤器等输气设备容易产生冰堵，产生冰堵的时间在气温降低时期。
场站输气设备发生冰堵的原因主要表现在以下方面:1、气质原因，气体脱水效果不高，含水大，水露点高;2、工艺设备原因，场站并未设计气体加热装置和抑制剂加注工艺,不能达到抑制水合物形成条件;3、运行环境原因,在冬季分输过程中，场站都需要经过节流降压过程，降压会导致气体温度下降(压力每降1Mpa,温度降低3~5°C) ;4、输送压力影响，管道冬季运行压力为3.5一4Mpa,达到水合物形成的高压条件;5、其它原因，如:生产设备(阀门、过滤器、分离器、汇管)排污频次低，过滤器、分离器未加注甲醇等抑制剂。
由于以上因素存在，站场中的节流降压设备和过滤设备易产生冰堵。
二、冰堵预防措施由于输气站场产生冰堵现象的原因主要是水合物的产性，所以只要破坏水合物的形成条件，即可有效的预防冰堵现象产生。
1、工艺设备方面:(1)、冬季运行前，对分离器、过滤器、汇管、阀门等设备进行定期排污，每周进行3- 4次;冬季运行过程中,对汇管、阀门进行排污，每周2次;冬季运行前要对分离器、过滤器等设备的滤芯进行检查清除设备中存在的水分及杂质，有条件的加注甲醇抑制剂;(2)、进入冬季运行时，要定期对调压设备进行切换运行，平衡调压阀前后压力,对引压管进行吹扫，每月进行2次;(3)、冬季生产运行中，根据场站生产实际情况每月对过滤器、分离器进行排污及滤芯检查,清除污物积液更换甲醇抑制剂;2、保温加热设备方面:对伴热带加热效果进行观测，更换损坏的伴热带及保温棉，使其达到保温加热效果;3、对易发生冰堵的设备进行检查维护，并制定相应的应急处理措施;4、防冰堵物资及设备备件准备:热水器、保温棉、胶带、伴热带、电缆、甲醇、等物品配备齐全，滤芯、阀口垫、密封圈等设备易损件准备齐全。
第2章 天然气水合物的形成及防止第3节
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（2）液相甲醇的回收？
由于甲醇沸点低蒸气压高，更适用于较 低的操作温度，一般喷注的甲醇蒸发到气 相中的部分不再回收。液相甲醇溶液经蒸 馏后可循环使用，在许多情况下回收液相 甲醇并不经济，甲醇溶液不回收，废液的 处理必须重视。如果甲醇用量较大，则应 予以回收。
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（3）甘醇类抑制剂
甘醇类抑制剂无毒，较甲醇沸点高，蒸 发损失小，一般可回收再生重复使用。适 用于处理气量较大的气井和集气站的防冻。 除主要采用乙二醇外，有时也采用二甘醇 和三甘醇。
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项 目 相对分子量
（1）甲醇的特点
甲醇具有中等程度的毒性，可通过呼吸 道、食道及皮肤侵入人体。甲醇对人中毒 剂量为 5 ～ 10ml，致死剂量为 30ml。当空 气中甲醇含量达到 39～65mg/m3浓度时， 人在 30～60min内即会出现中毒现象。因 此使用甲醇作抑制剂时应注意采取相应的 安全措施。
可以用于防止天然气水合物生成的抑 制剂分为有机抑制剂和无机抑制剂两类。
有机抑制剂有甲醇和甘醇类化合物；
无机抑制剂有氯化钠、氯化钙及氯 化镁等。
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有机抑制剂的种类
天然气集输矿场主要采用有机抑制剂， 这类抑制剂中又以甲醇、乙二醇和二甘醇 最常使用。 抑制剂的加入会使气流中的水分溶于抑 制剂中，改变水分子之间的相互作用，从 而降低表面上水蒸气分压，达到抑制水合 物形成的目的。广泛采用的醇类天然气水 合物抑制剂的物理化学性质如表 2-3-1所列。
由甘醇注入装置出来的气体，其露点不 仅取决于低温分离器的温度，而且还取决 于甘醇的注入量和浓度。
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图2-3-2 低温分离和喷注甘醇的流程图
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tM X 100% K tM
(2-3-1)
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防止水合物形成的方法和解除水合物冰堵的措施
根据天然气水合物形成的主要条件，天然气中饱和水蒸气是形成水合物的内因，温度和压力是形成水合物的外因。
所以，防止水合物形成可以从两方面考虑，一是提高天然气的温度，二是减少天然气中水汽的含量。
提高天然气的流动温度，即在截流阀前对天然气加温，或者敷设平行于输气管线的伴热管线，使天然气流动温度保持在天然气中水露点温度之上，可以防止天然气水合物的形成。
一、天然气水合物的危害
天然气水合物是石油、天然气开采、加工和运输过程中，在一定温度和压力下天然气与液态水形成的冰雪状复合物。
严重时，这些水合物能堵塞井筒、管线、设备，从而影响石油、天然气的开采、加工和运输。
天然气水合物一般形成在阀门、管线、设备的节流处，或者设备设施地势低洼处。
二、天然气水合物的生成条件
形成天然气水合物首要条件是天然气中含水，且处于饱和状态，甚至有游离态水的存在；其次是有一定条件的压力和低于水合物形成的温度。
三、解除水合物冰堵
如果输气管线某处由于某种原因，已形成水合物，造成冰堵，就得及时解堵。
解除冰堵的措施有三，其一是加热解堵，二是降压解堵，三是注抑制剂解堵。
1、加热解堵法
即在其形成水合物的局部管段，利用热源（如热水、蒸气）加热天然气，提高天然气的温度，破坏天然气水合物的形成条件，达到水合物分解，并被天然气带走，从而解除水合物在局部管段的堵塞。
如果气体被有效加热水合物将不能形成，或已形成的水合物将融化。
对于输送管道来说，使用一个在线加热器在气体进入管道之前对液体加热时很普通的事，液体应加热足够的时间以达到其在流出管道高于水合物的温度。
如果管道太长可以考虑分段加热，另一种方法是使用伴热线，即可使用电伴热也可以用流体伴热线。
2、降压解堵
即在已形成水合物的输气管段，用特设的支管，暂时将部分天然气放空，降低输气管压力，破坏水合物的形成条件，即相应降低水合物的温度，在水合物的形成温度刚一低于输气管线的气流温度时，水合物就立即开始分解。
实践证明，这种水合物分解得很迅速，整个操作过程仅需要10min左右。
这是由于当水
合物立即自管壁脱落下来，并被排除的气流从输气带出。
可选择地，也可以采取减压措施。
如果压力足够低，水合物将不会形成或已形成的水合物也将融化。
在天然气工业中这不是一个经常的选择，压力指示着一些重要的情况（如储气库或处理过程的状态等）。
通常的减压作为一个补救措施用于融化已形成的水合物。
但是，应在设计阶段就考虑这些因素。
3、抑制剂
最后的方法是利用化学制剂以抑制水合物的形成。
在寒冷季节，使用盐濑融化公路和人性道上形成的冰是常见的方法。
有时在机场必须喷洒乙二醇老融化形成的冰，同样也可以使用这类物质抑制水合物的形成。
在天然气行业更普遍的方法是利用甲醇来抑制水合物的形成。
通过实践，降压解堵方法对于解除大面积的冰堵有良好的效果，而加热解堵得方法对于解除水合物在局部管段的冰堵有比较好的效果。
但是降压解堵法币加热解堵法方便而省时。
因此，在不影响正常生产的情况下，应使用降压解堵方法解除冰堵。