1.?抑制劑的氣相損失量
由于甲醇沸點低,故其蒸發(fā)量很大。甲醇在氣相中的蒸發(fā)損失可由圖3-2估計。該圖可外推至4.7MPa壓力以上,但在較高壓力下由圖3-2估計的氣相損失偏低。甘醇蒸發(fā)損失甚小,其量可以忽略不計。
? ??由圖3-2中查得的橫坐標α為在系統(tǒng)出口條件下氣、液相甲醇含量比值,即
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? ??2.?抑制劑在水溶液相中所需的量
水溶液相中抑制劑的最低濃度可由Hammerschmidt在1939年提出的半經(jīng)驗公式進行估算,也可采用有關(guān)熱力學(xué)模型由計算機完成。Hammerschmidt半經(jīng)驗公式為
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式中Cm——抑制劑在水溶液相中所需的最低質(zhì)量分數(shù);
????△t——根據(jù)工藝要求而確定的天然氣水合物形成溫度降,℃;
??? M——抑制劑的相對分子質(zhì)量;
??? K——常數(shù),甲醇為1297,甘醇類為2222。
????公式(3-1)不能用于水溶液中甲醇濃度大于20%~25%(質(zhì)量分數(shù))和甘醇類含量大于60%~70%(質(zhì)量分數(shù))的情況。
? ??當甲醇濃度達到50%(質(zhì)量分數(shù))左右時,采用Nielsen-Bucklin公式計算更為準確。
????△t=-72㏑(1-Cmol)??? (3-2)
式中Cmol——達到給定的天然氣水合物形成溫度降,甲醇在水溶液相中所需的最低摩爾分數(shù)。
計算出抑制劑在水溶液相中的最低濃度后,可由下式求得水溶液相中所需的抑制劑用量qL,即
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式中C1——注入的含水抑制劑中抑制劑的質(zhì)量分數(shù);
??? qw——系統(tǒng)中析出的冷凝水量,kg/d;
??? qL——水溶液相中所需的抑制劑用量,kg/d。
? ??3.?抑制劑在液烴中的溶解損失
? ??甲醇在液烴中的溶解損失和甲醇濃度、系統(tǒng)溫度有關(guān)。系統(tǒng)溫度和甲醇濃度越高其溶解度越大,通??捎捎嘘P(guān)圖中查得。
? ??甘醇類抑制劑的主要損失是在液烴中的溶解損失、再生損失和因甘醇類與液烴乳化造成分離困難而引起的攜帶損失等。甘醇類在液烴中的溶解損失還與其相對分子質(zhì)量有關(guān)。相對分子質(zhì)量越大,溶解度越大。甘醇類在液烴中的溶解損失一般在0.01~0.07L/m3(甘醇類/液烴)。在含硫液烴中甘醇類抑制劑的溶解損失約是不含硫液烴的3倍。
????注入的抑制劑質(zhì)量濃度一般為:甲醇100%(由甲醇蒸餾再生裝置得到的甲醇產(chǎn)品濃度大于95%即可),乙二醇70%~80%,二甘醇80%~90%。注入的抑制劑應(yīng)進行回收、再生和循環(huán)使用,但甲醇用量較少時并不回收。
????由于生產(chǎn)過程中存在一些不確定因素,所以實際甘醇注入量應(yīng)大于理論計算值。國外有人認為:①向濕氣管道中注入的實際甘醇量在設(shè)計時可取計算值,但是應(yīng)考慮比最低環(huán)境溫度低5℃的安全裕量;②如向氣/氣換熱器中的管板或向透平膨脹機入口氣流中注入甘醇時,則在設(shè)計甘醇注入和再生系統(tǒng)時應(yīng)考慮注入的實際甘醇量可高達計算值的3倍。但是,為防止透平膨脹機損壞,最高甘醇注入量不應(yīng)大于總進料量的1%(質(zhì)量分數(shù))。國內(nèi)有關(guān)標準則指出,注入的甘醇質(zhì)量濃度宜為80%~85%,與冷凝水混合后在水溶液相中甘醇質(zhì)量濃度宜為50%~60%。
????甲醇的注入量在設(shè)計時一般取計算值的2~3倍。具體用量應(yīng)在實際運行中調(diào)整確定。
????乙二醇在氣相中的蒸發(fā)損失和在液烴中的溶解損失可忽略不計。
????目前,甲醇、乙二醇對天然氣水合物的抑制效果多采用有關(guān)軟件計算,但在模擬計算之前應(yīng)先了解該軟件用于實際過程的準確性。