Подпишитесь на DeepL Pro и переводите документы большего объема.
Подробнее на www.DeepL.com/pro.
Труды ежегодного симпозиума Института механики твердого тела
и заседание Комиссии по акустике, SISOM 2016 Бухарест 12-13 мая
ЧЕРНЫЙ ПОРОШОК ГАЗОПРОВОДА
Мариана ПАТРАСКУ (ANTONESCU), Константин Д. СТАНЕСКУ, Бухарестский
политехнический университет имени Дойны Эне, Email:maryana_antonescu@yahoo.com
Данная работа посвящена возникновению и эффективному удалению порошкообразного
мусора из трубопроводов, который является проблемой, широко распространенной в
газопроводах. Рассматривается экономичность и эффективность удаления мусора различными
методами. Показано, что жидкий метод геля позволяет получить результаты, весьма
эффективные за один проход по длинному трубопроводу. Такие линии невозможно
эффективно очистить другими методами, даже если линия разбита на более мелкие участки.
Эта работа подчеркивает важность тщательного подбора средств очистки для конкретных
условий применения. В прошлом часто применялся общий подход к удалению черного
порошка, однако в данной работе подчеркивается важность тщательного выбора метода
обработки для конкретных условий применения. Рассматриваются некоторые недавние
примеры из практики, касающиеся трубопроводов различного диаметра и длины в различных
районах.
1. Введение "BLACK POWDER"
"Черный порошок" - очень распространенное явление в газопроводах всего мира,
вызывающее широко распространенные проблемы, связанные с засорением оборудования и
снижением расхода (рис. 1).
ACTA ELECTROTECHNICA, Volume 58, Number 1-2, 2017, Special Issue, ISSN 2344-5637, ISSN-L 1841-3323
Труды ежегодного симпозиума Института механики твердого тела
Рисунок 1 - Черный порох
ACTA ELECTROTECHNICA, Volume 58, Number 1-2, 2017, Special Issue, ISSN 2344-5637, ISSN-L 1841-3323
252
Мариана ПАТРАСКУ (АНТОНЕСКУ), Константин Д. СТАНЕСКУ, Дойна
ЭНЕ
Ниже перечислены методы решения проблемы черного пороха с указанием достоинств
и недостатков:
-Механический скребок. Если черный порошок оказался серьезной проблемой, то для
поддержания трубопровода в нормальном состоянии может быть достаточно механического
скребка, но механический скребок не используется, когда проблема становится серьезной;
-Очищающий гель. Гели обладают отличной способностью переносить большие объемы
твердых частиц. Кроме того, гель удаляет из трубопровода мусор, требующий внимания и
более .
-Фильтр. Установка фильтров ниже по течению газопровода помогает смягчить
последствия применения черного пороха, но не все, как уже было сказано выше;
-Очищающее поверхностно-активное вещество. ПАВ могут быть растворены в
дизельном топливе или растворителях, чтобы не подвергать трубу воздействию ПАВ,
которые проникают в загрязнения, изменяют свойства поверхности и способствуют
удалению большого количества твердых частиц через поры.
Причины, по которым необходимо удалять черный порошок из трубопровода, хорошо
известны. В процессе эксплуатации трубопровода со временем может быть замечена потеря
эффективности, поскольку изменение внутреннего диаметра и шероховатости поверхности
приводит к увеличению перепада давления, требующего большей мощности для
перемещения продукта. На качество газа может негативно повлиять неприемлемо высокая
концентрация твердых частиц в продукте с сопутствующими проблемами, связанными с
частой заменой фильтров, эрозией и т.д. Наличие черного порошка может также увеличить
скорость коррозии в трубопроводе, создавая благоприятную среду для размножения ОПП
или препятствуя попаданию ингибиторов коррозии, дозируемых в газовый поток, на
поверхность металлической поверхности для ее защиты. Для успешной проверки состояния
трубопровода инструментам для его обследования требуется чистый трубопровод. Вес этих
инструментов в сочетании с малыми зазорами и сильными магнитными полями,
создаваемыми методами MFL (Magnetic Flux Leakage), делает их особенно склонными к
засорению черным порошком, что приводит к дорогостоящему ошибочному запуску.
Поэтому принимается решение об очистке линии от черного порошка, а затем внимание
переключается на то, какой метод следует использовать. По первому впечатлению,
существующие методы делятся на две основные области: Химическое удаление и
Физическое удаление. Далее будет показано, что на самом деле химическое удаление не
производится, а современные методы основаны на физических методах удаления.
Газопроводные компании применяют различные методы борьбы с черным порошком в
своих системах. Эти методы делятся на две категории: методы удаления и методы
предотвращения.
На прилагаемой фотографии представлены изображения сканирующей электронной
микроскопии (СЭМ) сухого и влажного черного порошка. Оба образца черного порошка
состоят из мелких, неровных частиц. Анализ методом рентгеновской дифракции (XRD)
подтвердил, что средний размер частиц черного порошка составляет менее 100 нанометров.
Трубопроводные компании на протяжении многих лет отмечали наличие черного
пороха и его последствия, но рассматривали его в первую очередь как неприятность и
поэтому мало что делали для его понимания и предотвращения. Это привело к тому, что
большинство усилий по борьбе с ним было направлено на удаление черного пороха, а не на
его предотвращение. Методы удаления включают:
• Механическая очистка;
• Химическая очистка;
• Сепараторы;
• Фильтры;
• Циклофильтры.
ACTA ELECTROTECHNICA, Volume 58, Number 1-2, 2017, Special Issue, ISSN 2344-5637, ISSN-L 1841-3323
Черный порошок
газопровода
253
Рис. 2 .Проба бокового потока из проходящего
гелевого скребка с большим количеством черного
порошка во взвешенном состоянии.
В данном случае растворитель, выбранный для растворения связующих веществ,
уплотняющих черный порошок, закачивается между обычными механическими скребками.
Растворитель не предназначен для растворения самого черного порошка. Как и при
высокоскоростной промывке, эти жидкости обладают плохими суспензионными свойствами
и для транспортировки черного порошка полагаются на турбулентность, поэтому
существуют аналогичные ограничения по стоимости перекачки и давлению трения. Трудно
получить надежную информацию о чистоте линии, поскольку выходящий из нее мусор
обычно концентрируется вокруг скребков. Следовательно, трудно предсказать конечную
точку очистки и ее стоимость, так как может потребоваться несколько проходов, пока
трубопровод находится в автономном режиме. Процесс неэффективен при наличии
неорганических вяжущих веществ и требует сушки трубопровода при использовании
жидкостей на водной основе. И снова этот метод лучше всего подходит для небольших и
коротких трубопроводов.
Несмотря на то, что методы удаления защищают производственные мощности и
ACTA ELECTROTECHNICA, Volume 58, Number 1-2, 2017, Special Issue, ISSN 2344-5637, ISSN-L 1841-3323
Черный порошок
газопровода
потребителей от воздействия черного
пороха, они имеют ряд общих недостатков:
• Эти методы лечения являются "постфактум" и не устраняют первопричину
возникновения черного пороха.
253
ACTA ELECTROTECHNICA, Volume 58, Number 1-2, 2017, Special Issue, ISSN 2344-5637, ISSN-L 1841-3323
254
Мариана ПАТРАСКУ (АНТОНЕСКУ), Константин Д. СТАНЕСКУ, Дойна
ЭНЕ
• Они требуют последующих процедур и процессов обращения и утилизации.
• Они требуют частого применения.
• Часто для их установки требуется несколько блоков, как в случае с фильтрами и
циклонами.
• Они увеличивают текущие эксплуатационные расходы газотранспортных систем.
2. ВЫВОДЫ
1. Не существует "универсального" решения проблем с черным порохом.
2. Каждая операция по очистке должна быть разработана с учетом типа отложений и
свойств самого трубопровода. Для этого необходимы представительные образцы.
3. Чисто химическое удаление черного порошка из газопровода в настоящее время не
рассматривается как жизнеспособный процесс удаления из-за образования H2S при
использовании кислотных жидкостей или очень медленной скорости реакции, очень
больших объемов обработки и высокой стоимости некислотных жидкостей. В любом
случае затраты будут чрезвычайно высоки. (Такие чисто химические процессы,
однако, могут быть жизнеспособны в других областях применения, например, в
химической или фармацевтической промышленности, где требуется "полированный"
трубопровод, а время и стоимость обработки могут быть приемлемыми).
4. Современные процессы удаления черного порошка основаны на физическом удалении
порошка без химической реакции с ним. Пигментирование химическими растворами
может способствовать разрушению и диспергированию отложений, но их удаление
все равно является физическим процессом.
5. Другие методы, такие как скоростная промывка и гелевая скребка, также относятся к
физическим методам.
6. Гелевые скребки используются для удаления самых больших количеств черного
порошка из газопроводов с минимальным риском.
7. После удаления черного порошка из системы целесообразно рассмотреть
возможность его предотвращения в будущем либо путем использования ингибиторов,
либо путем изменения процесса газоочистки.
ССЫЛКИ
1. Техническая оценка: "Черный порошок" в газовой промышленности - источники, характеристики и обработка. Report No.
TA97-4. Ричард М. Болдуин, отдел машиностроения и жидкостей Юго-Западного исследовательского института Май
1998 г., Совет по исследованию газового оборудования
2. J.T.Davies, Расчет критических скоростей для поддержания твердых частиц во взвешенном состоянии в горизонтальных
трубах, Chemical Engineering Science, Vol. 42, No. 7, 1987
3. Berry, L. G., B. Mason, Mineralogy Concepts Descriptions Determinations, W. H. Freeman and Co., San Francisco, California
1959.
4. Nickless, G., Inorganic Sulphur Chemistry, Elsevier Publishing Co., London, 1968.
5. Angell, P., and S. W. Borenstein et al., editors, 1995 International Conference on Microbiologically Influenced Corrosion, several
articles, NACE International, May 8-10, 1995.
6. Декстер С. К., "Биологически индуцированная коррозия", NACE-8, Национальная ассоциация инженеров-коррозионистов,
1986 г.
ACTA ELECTROTECHNICA, Volume 58, Number 1-2, 2017, Special Issue, ISSN 2344-5637, ISSN-L 1841-3323