一种循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞的系统与方法与流程

1.本发明涉及氢气循环系统技术领域，尤其涉及一种循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞的系统与方法。


背景技术：

2.天然气输运管道发生水合物堵塞将严重影响输运过程，为此油气公司每年投入大量成本用于防治水合物。氢气因其水合物形成条件极其苛刻，管道掺氢后可稀释天然气，降低甲烷分压，抑制水合物生成，从而用于防治水合物。相比传统注醇法而言，管道掺氢更为绿色，不仅有望降低水合物防治成本，还可实现氢气的大规模低成本输运。
3.由于注氢吹扫解除管道水合物堵塞过程中需要使用大量的氢气，若采用一次性的注氢吹扫方式，将不利于降低防治成本。
4.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞的系统与方法，旨在解决现有采用一次性的注氢吹扫方式，不利于降低水合物防治成本的问题。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞的系统，其中，包括氢气储罐、增压泵、氢气稳压罐、质量流量控制器、管状反应釜、气液分离装置、气体净化装置、气体干燥装置、背压阀、气体分析仪表、电磁阀，所述管状反应釜中具有水合物塞；
8.所述氢气储罐与增压泵连接后接入氢气稳压罐，所述氢气稳压罐与质量流量控制器连接后接入管状反应釜；所述管状反应釜气体出口端接入气液分离装置，所述气液分离装置顶部依次接入气体净化装置、气体干燥装置、背压阀、气体分析仪表和电磁阀，所述电磁阀接入氢气储罐，所述气体分析仪表用于分析气体的组成，所述电磁阀根据气体组成分析结果控制阀门开度，使氢气进入氢气储罐，实现氢气循环利用。
9.可选地，所述系统还包括储罐压力传感器、稳压罐压力传感器、釜前压力传感器、釜后压力传感器、电脑；
10.所述储罐压力传感器、稳压罐压力传感器、釜前压力传感器、釜后压力传感器、质量流量控制器、气体分析仪表和电磁阀通过信号线接入电脑，用于监测系统压力和吹扫气组成的变化；
11.所述储罐压力传感器接入氢气储罐，用于测量氢气储罐压力；
12.所述稳压罐压力传感器接入氢气稳压罐，用于测量氢气稳压罐压力；
13.所述釜前压力传感器接入管状反应釜，用于测量釜前压力；所述釜后压力传感器接入管状反应釜，用于测量釜后压力。
14.可选地，所述系统还包括第一调压阀、第一截止阀、止回阀、第二截止阀、第二调压
阀、第三截止阀、第四截止阀、第一三通、第二三通和第五截止阀；
15.所述第一调压阀位于氢气储罐与增压泵之间的管路上，所述第一截止阀位于第一调压阀与增压泵之间的管路上；所述止回阀位于增压泵与氢气稳压罐之间的管路上，所述第二截止阀位于止回阀和氢气稳压罐之间的管路上；所述第二调压阀位于氢气稳压罐与质量流量控制器之间的管路上，所述第三截止阀位于第二调压阀与质量流量控制器之间的管路上；所述第四截止阀位于质量流量控制器与管状反应釜之间的管路上，所述第一三通位于第四截止阀与管状反应釜之间的管路上；所述第二三通位于管状反应釜与气液分离装置之间的管路上，所述第五截止阀位于第二三通与气液分离装置之间的管路上。
16.可选地，所述系统还包括第六截止阀；所述第六截止阀位于电磁阀与氢气储罐之间的管路上。
17.一种循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞的方法，其中，基于本发明所述的循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞的系统进行，包括以下步骤：
18.开启增压泵对氢气进行增压，直至氢气稳压罐内的压力达到要求后，调节质量流量控制器以设定氢气流速，氢气按照设定流速通入管状反应釜内，以吹扫解除水合物堵塞；
19.从管状反应釜排出的物料经过气液分离装置、气体净化装置以及气体干燥装置除去杂质后，进入到气体分析仪表确定气体组成分析，电磁阀根据气体组成分析结果控制阀门开度，使氢气进入到氢气储罐，实现氢气循环利用。
20.可选地，打开第一调压阀、第一截止阀和第二截止阀，开启增压泵对氢气进行增压，观察氢气稳压罐内的压力变化，待压力达到要求后，调节质量流量控制器以设定氢气流速，氢气按照设定流速通入管状反应釜内，以吹扫解除水合物塞，然后打开第二调压阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀和第六截止阀，实现氢气循环进入氢气储罐，以解除管状反应釜内的水合物塞。
21.可选地，所述氢气稳压罐与氢气储罐的压力之比为2～8，所述氢气稳压罐内压力为3～10mpa。
22.可选地，所述管状反应釜中的水合物塞由甲烷或天然气形成。
23.可选地，当气体组成分析结果表明甲烷体积占比处于0～50％范围时，电磁阀开启阀门，使氢气进入到氢气储罐循环使用；
24.所述电磁阀通过控制阀门开度，实现氢气循环量为30％～70％。
25.可选地，氢气按照0.4～10标升/分钟的流速通入管状反应釜内。
26.与现有技术相比，本发明具有如下优势：
27.(1)本发明可循环利用吹扫所用的氢气，降低氢气耗量，节省了水合物防治成本；
28.(2)本发明通过气液分离、净化以及干燥操作可除去水合物塞分解气中的水与其他杂质，降低水合物塞在后续工段生成的风险。
29.(3)本发明提出的循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞的系统与方法，可实现连续操作，对于工业实际运用氢气吹扫解堵管道水合物堵塞而言具有重要作用。
附图说明
30.图1为本发明实施例提供的一种循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞系统的结构示意图；
31.图中：1.氢气储罐，2.第一调压阀，3.第一截止阀，4.储罐压力传感器，5.增压泵，6.止回阀，7.第二截止阀，8.氢气稳压罐，9.第二调压阀，10.稳压罐压力传感器，11.第三截止阀，12.质量流量控制器，13.第四截止阀，14.第一三通，15.釜前压力传感器，16.管状反应釜，17.第二三通，18.釜后压力传感器，19.第五截止阀，20.气液分离装置，21.气体净化装置，22.气体干燥装置，23.背压阀，24.气体分析仪表，25.电磁阀，26.第六截止阀，27.电脑。
32.图2为本发明实施例提供的一种循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞系统的流程图。
具体实施方式
33.本发明提供一种循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞的系统与方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.结合图1所示，本发明实施例提供一种循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞的系统，其中，包括氢气储罐1、增压泵5、氢气稳压罐8、质量流量控制器12、管状反应釜16、气液分离装置20、气体净化装置21、气体干燥装置22、背压阀23、气体分析仪表24、电磁阀25，所述管状反应釜16中具有水合物塞；
35.所述氢气储罐1与增压泵5连接后接入氢气稳压罐8，所述氢气稳压罐8与质量流量控制器12连接后接入管状反应釜16；所述管状反应釜16气体出口端接入气液分离装置20，所述气液分离装置20顶部依次接入气体净化装置21、气体干燥装置22、背压阀23、气体分析仪表24和电磁阀25，所述电磁阀25接入氢气储罐1，所述气体分析仪表24用于分析气体的组成，所述电磁阀25根据气体组成分析结果控制阀门开度，使氢气(吹扫气)进入氢气储罐，实现氢气循环利用。
36.进一步地，所述管状反应釜中的水合物塞由甲烷或天然气形成。
37.氢气吹扫解堵过程中，从堵塞反应釜管道出口端主要排出气液混合物，该气液混合物通过气液分离装置除去大部分液体，然后进入气体净化装置除去夹带的油污等，气体净化装置出口端连接气体干燥装置以进一步除水，干燥气经气体分析仪表确定为贫甲烷气(甲烷体积占比处于0～50％范围)后，电磁阀将开启阀门，部分吹扫气进入循环管路，再次用于吹扫解除水合物堵塞过程，从而实现氢气的循环利用，减少氢气用量与降低水合物防治成本。也就是说，当确定为贫甲烷气时，甲烷含量低于50％，而氢气含量高于50％，这时将甲烷和氢气组成的混合气当作纯氢气使用，该气体进入循环管路，再次用于吹扫解除水合物堵塞过程，从而实现氢气的循环利用。
38.所述电磁阀与气体分析仪表相连，根据气体组成分析结果控制阀门开度，可实现吹扫气循环量为30％～70％。
39.与现有技术相比，本发明实施例具有如下优势：
40.(1)可循环利用吹扫所用的氢气，降低氢气耗量，节省了水合物防治成本；
41.(2)通过气液分离、净化以及干燥操作可除去水合物塞分解气中的水与其他杂质，降低水合物塞在后续工段生成的风险。
42.(3)提出的循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞的系统，可实现连续操作，对于
工业实际运用氢气吹扫解堵管道水合物堵塞而言具有重要作用。
43.在一种实施方式中，结合图1所示，所述系统还包括储罐压力传感器4、稳压罐压力传感器10、釜前压力传感器15、釜后压力传感器18、电脑27；
44.所述储罐压力传感器4、稳压罐压力传感器10、釜前压力传感器15、釜后压力传感器18、质量流量控制器12、气体分析仪表24和电磁阀25通过信号线接入电脑27，用于监测系统压力和吹扫气组成的变化；
45.所述储罐压力传感器4接入氢气储罐1，测量氢气储罐压力；
46.所述稳压罐压力传感器10接入氢气稳压罐8，测量氢气稳压罐压力；
47.所述釜前压力传感器15接入管状反应釜16，测量釜前压力；所述釜后压力传感器18接入管状反应釜16，测量釜后压力。
48.在一种实施方式中，结合图1所示，所述系统还包括第一调压阀2、第一截止阀3、止回阀6、第二截止阀7、第二调压阀9、第三截止阀11、第四截止阀13、第一三通14、第二三通17和第五截止阀19；
49.所述第一调压阀2位于氢气储罐1与增压泵5之间的管路上，所述第一截止阀3位于第一调压阀2与增压泵5之间的管路上；所述止回阀6位于增压泵5与氢气稳压罐8之间的管路上，所述第二截止阀7位于止回阀6和氢气稳压罐8之间的管路上；所述第二调压阀9位于氢气稳压罐8与质量流量控制器12之间的管路上，所述第三截止阀11位于第二调压阀9与质量流量控制器12之间的管路上；所述第四截止阀13位于质量流量控制器12与管状反应釜16之间的管路上，所述第一三通14位于第四截止阀13与管状反应釜16之间的管路上；所述第二三通17位于管状反应釜16与气液分离装置20之间的管路上，所述第五截止阀19位于第二三通17与气液分离装置20之间的管路上。
50.结合图2所示，本发明实施例提供一种循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞的方法，基于如上任一项所述的循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞的系统进行，包括以下步骤：
51.开启增压泵对氢气进行增压，直至氢气稳压罐内的压力达到要求后，调节质量流量控制器以设定氢气流速，氢气按照设定流速通入管状反应釜内，以吹扫解除水合物堵塞；
52.从管状反应釜排出的物料经过气液分离装置、气体净化装置以及气体干燥装置除去杂质后，进入到气体分析仪表确定气体组成分析，电磁阀根据气体组成分析结果控制阀门开度，使氢气进入到氢气储罐，实现氢气循环利用。
53.在一种实施方式中，管状反应釜16里为水合物塞，将釜前压力传感器15和釜后压力传感器18分别通过第一三通14和第二三通17接入管状反应釜16，调节背压阀23，设定吹扫压力为1～10mpa，打开第一调压阀2、第一截止阀3和第二截止阀7，开启增压泵5对吹扫气进行增压，观察氢气稳压罐8内的压力变化，待压力处于3～10mpa后，调节质量流量控制器12以设定氢气流速为0.4～10标升/分钟，然后打开第二调压阀9、第三截止阀11、第四截止阀13、第五截止阀19和第六截止阀26，通入吹扫气解除管状反应釜16内的水合物堵塞；
54.从管状反应釜16排出的物料经过气液分离装置20、气体净化装置21以及气体干燥装置22后除去液体、油污以及固体等杂质，然后进入到气体分析仪表24确定气相内甲烷的含量，根据组成分析结果控制电磁阀开度，部分气体送入到氢气储罐1循环使用。
55.综上所述，本发明提供的一种循环利用氢气吹扫解除管道水合物堵塞的系统与方
法。该系统包括气液分离装置、气体净化装置、气体干燥装置、气体分析仪表、电磁阀、质量流量控制器、增压泵、调压阀与止回阀等。氢气吹扫解堵过程中，从堵塞管道出口端主要排出气液混合物，该气液混合物通过气液分离装置除去大部分液体，然后进入气体净化装置除去夹带的油污等，气体净化装置出口端连接气体干燥装置以进一步除水，干燥气经气体分析仪表确定为贫甲烷气后，部分气体进入循环管路，再次用于氢气吹扫解除水合物堵塞过程，从而实现氢气的循环利用，减少氢气用量与降低水合物防治成本。
56.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。