Дымный порох в газопроводах - Black powder in gas pipelines

Черный порошок - это промышленное название абразивных, реактивных твердых частиц, присутствующих во всех линиях передачи газа и углеводородной жидкости. Черный порошок варьируется от светло-коричневого до черного, а минеральный состав варьируется в зависимости от области производства по всему миру.

Черный порошок образуется на протяжении всего процесса трубопровода; от продуктивных пластов, через скважина, в сборные трубопроводы, в резервуары для отделения жидкости и вдоль магистральных трубопроводов. После очистки черный порох продолжает поступать на газовые и нефтеперерабатывающие заводы, в резервуары для хранения и, наконец, до конечного пользователя. Черный порошок представляет собой смесь оксиды железа, сульфиды железа, различные загрязнения, такие как кремнезем и кальций, а также частицы хлорида, натрия и других материалов.[1][2]

Источники

Черный порох является результатом химических и бактериальных реакций в углеводородных системах. Бактериально, сульфатредуцирующие бактерии и кислотообразующие бактерии зависят от реакции воды и железа с образованием сероводорода, вызывающего окисление и, в свою очередь, черного порошка. С химической точки зрения тремя основными катализаторами загрязнения черного пороха являются влажность, H2S, а также изменение температуры или давления. В трубопроводных системах передачи постоянная влага катализирует бактериальную и химическую коррозию стенок из углеродистой стали в трубопроводах и резервуарах для хранения. На нефтеперерабатывающих заводах, технологических установках и резервуарах для хранения H2S вызывает коррозию всех компонентов углеродистой стали, создавая больше черного порошка. Сильные перепады температуры и давления происходят по всему трубопроводу у городских ворот, на перерабатывающих и нефтеперерабатывающих заводах, в результате чего из углеводородного газа или жидкостей осаждаются оксиды железа, сульфиды железа и сера. Эти частицы имеют сродство к себе и на протяжении всего остального процесса трубопровода будут достигать измеримых уровней, мгновенно вызывая облака черного пороха в потоке.

Химическая коррозия

Когда присутствует влага, происходит коррозия, и побочным продуктом являются очень абразивные частицы сульфида железа и оксида железа. Эти два компонента являются родственными в том смысле, что сульфид будет образовываться и находиться в трубе в отсутствие кислорода, но превращается в оксиды железа в присутствии кислорода. Кислород не обязательно должен быть свободным кислородом, но может образовываться в результате распада других соединений, содержащих атомы кислорода.

Большая часть состава черного порошка имеет железную или магнитную природу. Другими источниками черного пороха являются прокатная окалина в процессе производства труб в результате высокотемпературного окисления стали и мгновенной ржавчины, образующейся при гидроиспытаниях трубы.[1]

Бактерии под влиянием коррозии

Известно, что микробы, обнаруженные в трубопроводах и геологических структурах, вызывают сульфиды железа и коррозию труб. Наиболее часто встречающиеся в газопроводах микробы, способные производить сульфиды железа, это:

  1. Desulfovibrio desulfuricans (производство серы)
  2. Clostridium (бактерии, продуцирующие кислоту)

Способность микробов разъедать внутренние поверхности трубопроводов зависит от тех же исходных материалов, что и сульфидная химическая коррозия, то есть воды и железа. Кроме того, микробы зависят от короткоцепочечных летучих жирных кислот (ЛЖК) как источника питательных веществ. Они почти всегда встречаются там, где вода существует в закрытых трубопроводах.[1]

Эрозия

Поток газа или углеводородной жидкости по трубопроводу вызывает эрозию в результате контакта между стенкой трубы и транспортируемой средой. Основными факторами, увеличивающими эрозию, являются скорость потока и уровни загрязнения, присутствующие в газе или углеводородной жидкости. Степень эрозии увеличивается по мере увеличения уровня загрязнения дымного пороха по мере его стекания по трубопроводу.[1]

Почему черный порох - проблема

Поскольку большинство линий электропередачи, транспортных систем и резервуаров для хранения изготавливаются из мягкой углеродистой стали, все этапы трубопровода подвержены эрозии компонентов трубопровода в линии электропередачи из-за воздействия черного пороха. Сульфиды и оксиды железа значительно повреждают компоненты от источника трубопровода до конечной доставки продукта, поскольку до осаждения они находятся на субмикронном уровне и ниже, поэтому не обнаруживаются при прохождении через датчики и измерители. Черный порошок такого размера повреждает уплотнения насоса, расходомеры, клапаны и компоненты компрессора, поскольку он изнашивается и изнашивается на теплообменниках, лотках, отверстиях и клапанах. Эти скомпрометированные компоненты и приборы приводят к ограничению потока и нарушению границ давления.[1]

Решение

Циклоны, сепараторы, конические и корзиночные сетчатые фильтры с мелкой сеткой используются для снижения уровня загрязнения черного пороха, но неэффективны до субмикронных уровней и подвержены забиванию и потере структурной целостности.

Для углеводородных конденсатов, легкой или тяжелой нефти и нефтепродуктов используется очень небольшая фильтрация. Повреждение расходомеров, клапанов и насосов обходится очень дорого. Традиционная фильтрация, используемая в этих приложениях, представляет собой сетчатые сита в форматах конических фильтров и корзин, которые предназначены для предотвращения загрязнения более 100 микрон.

Промышленный стандарт

В настоящее время большинство мер, используемых для обращения с дымным порохом, являются реактивными, а не проактивными, например очистка скребков и химические очистители, что приводит к значительному времени простоя и затратам.

Текущие профилактические меры заключаются в обработке трубопроводов высокосернистого газа ингибиторами коррозии, использовании труб с футеровкой и, по возможности, замене стальных труб на пластиковые.

Для газопроводов используется традиционная фильтрация, состоящая из картриджных фильтрующих элементов, изготовленных из бумаги, стекловолокна или полимерных материалов с различными номинальными фильтрующими возможностями, для снижения уровня черного пороха. Эти технологии неэффективны, потому что они быстро отключаются и требуют дорогостоящих замен, что приводит к снижению производства. Эти технологии представляют собой ограничение потока, которое вызывает нагрузку на насосные или компрессорные системы, требующие повышенной мощности для поддержания потока.

Новая технология

БПС новый редкоземельный магнитный Технология обеспечивает упреждающие методы управления для снижения уровней загрязнения, смягчая общее негативное влияние черного пороха на эксплуатационную целостность трубопровода. Решением этой проблемы является использование технологии магнитной сепарации в стратегических точках трубопроводной системы, нефтеперерабатывающих заводов, химических заводов, городских ворот и погрузочных сооружений.[2]

За последние 15 лет благодаря значительным усовершенствованиям в технологии редкоземельных магнитов появилась возможность использовать магнитные поля в качестве фильтрующей или разделительной среды, что является экологически чистым и удобным для пользователя, высокоэффективным и экономичным.

Благодаря использованию сепараторов черного пороха в модульном формате для полнопоточных трубопроводов газа и углеводородной жидкости, которые удаляют загрязнения черным и цветным порошком. Это достигается двумя способами:

  1. Улавливание частиц железа, смешивающихся с цветными металлами во время потока.
  2. Статический заряд естественного происхождения, создаваемый потоком газа или жидкости по трубам, называется статической адгезией. Частицы черных и цветных металлов заряжаются и соединяются при контакте в потоке. Под воздействием радиальных магнитных полей BPS они притягиваются и захватываются поверхностью стержня магнитного сепаратора.

В трубопроводах природного газа и нефтепродуктов связующие материалы, такие как парафины, гликоли и асфальтены, вступают в брак с мелкими частицами железа и песка, которые удерживаются магнитными полями при прохождении через сепараторы черного пороха.

Загрязнения черного порошка, задержанные на магнитных сепараторах, легко удаляются и хранятся в минеральных мешках. Если состав состоит в основном из сульфидов железа, существует возможность самовоспламенения (тление и пламя), необходимо принять меры предосторожности, чтобы пропитать черный порошок химическим веществом для его нейтрализации.

Удаление и контроль количества черного пороха в стратегических точках вдоль линий электропередачи снизит фактор эрозии и может выступать в качестве инструмента мониторинга жизненного цикла стенки трубы.

Основные места для использования сепараторов черного пороха для снижения уровня загрязнения - это погрузка и разгрузка продукта на портовых объектах, до заводов СПГ, нефтеперерабатывающих, газохимических, измерительных станций и электростанций. Более чистый продукт, поступающий на эти объекты, улучшит производство и снизит эксплуатационные расходы за счет снижения преждевременного износа компонентов технологического оборудования.[3]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е «Загрязнение черным порохом». Растворы черного порошка. Получено 2017-05-25.
  2. ^ а б «Black Powder Solutions обеспечивает бесперебойную работу трубопроводов нефти и газа». Национальный исследовательский совет Канады. Получено 2017-05-25.
  3. ^ "Технологии". Растворы черного порошка. Получено 2017-05-25.

внешняя ссылка