התפקיד של פיקוח על העליות במניעה של קריסטל בלתי רצויה בPipelines

הקדמה: האי-מכובד הקריטי של ה- Flow Assurance

בתעשיות הכימיות, הנפט, התרופות והטיפול במים, התחבורה של נוזלים באמצעות צינורות מייצגת פעילות מבצעית הליבה.עם זאת, התנועה הזו מאוימת כל הזמן על ידי תופעה פיזית מתמשכת: התגבשות לא רצויה של מוצקים מתמוססים.היווצרות של פיקדונות גבישיים - בין אם מדובר שעווה, קנה מידה, פיזור, או קיפוח - משפיע באופן עקיף על שיעורי הייצור, האנרגיה, הבטיחות, התחזוקה, תחזוקה, תחזוקה, תחזוקה, תחזוקה ותחזוקתית של תהליכים משפטיים, ותחזוקתיים, לא מחייבת את תהליכי בקרה פיזיים ותחזוקתיים, לחץ על פני כדור הארץ, לחץ על פני כדור הארץ, לחץ כבד.

שורש התרמודינמיקה: הבנת העליות והפינוי

גבישים לא רצויים מתרחשים כאשר פתרון הופך להיות מבולבל, כלומר הוא מחזיק יותר מלוטש מתמוסס מאשר יציב יחסית בטמפרטורה ולחץ נתון.מצב לא יציב זה יוצר פוטנציאל כימי שמניע את המערכת לכיוון איזון באמצעות היווצרות של שלב מוצק.

Defining the Supersaturation Ratio

המדד המוכר לכוח המניע הזה הוא היחס העל-טבעי (S), המתבטא בדרך כלל כיחס של ריכוז solute (C) לריכוז שיווי משקל (C*) בתנאי המערכת (S=C/C*) כאשר S הוא פחות מ-1, הפתרון הוא חסר-החלפה ויתמוסס מוצקות. כאשר S שווים 1, המערכת נמצאת בהקלה-זמנית רק כאשר הסיכון של 1 ו-S.

עם זאת, הערך של S לבדו אינו מספר את הסיפור המלא.הקינטיקה של נינקיה הם מאוד לא ליניארית.פתרון עם S נמוך (למשל, 1.1) עשוי להישאר יציב לתקופה ממושכת, בעוד פתרון עם S גבוה (למשל, 3.0) יהיה מחלחל כמעט מיידית לסף הספציפי שבו מתרחשת חנק ספונטנית על ידי מערכת ההפעלה הנוכחית (כלומר, שטח עליון), אך לא ניתן להגדיל באופן ספונטני, אך ורק לאחר מכן, שטח עליון (שלבים) של שטח עליון (אך אינו יכול להיות בעל אורך) של מערכת פשטות (אך אינו יכול להיות בעל אורך-טבעי (שלבים) של שטח עליון (שלבים) אך ורק לאחר מכן, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, 1D2).

המונחים: Secondary Nucleation in Pipelines

(התחילה של גבישים חדשים, או nucleation), יכולה לעקוב אחר שני מסלולים נפרדים במערכת צינורות.FLT:0Primary nucleFLT:1 מתרחשת בהיעדר משטחים גבישיים קיימים.זה רגיש מאוד לשבריריות של צ'סטלציה מקומית, ולעתים קרובות מופעלת על ידי אירועים עתירי אנרגיה גבוהה, תנודות טמפרטורה על פני חילופי חום, או לחץ על פני סערות חמורות, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר ששבר של מחזורי של מחזורי זמן קצר של מחזורי זמן קצר של מחזורי של מחזורים חדשים של מחזורים חדשים של מחזורי זמן קצר של מחזורי דם.

ההשפעה המבצעית והכלכלית של הקריסטליזציה הבלתי מבוקרת

ההשלכות של אי-ניהול העליות משתרעות הרבה מעבר לאובדן פשוט של זרימה.ההשלכות מורגשות על פני תחומים תפעוליים, כלכליים, בטיחות וסביבתיים.

צמצום באמצעות עומס ועלויות אנרגיה מוגברת

כפי שהפקדות קריסטל מצטברות על קירות צינורות, הקוטר הפנימי היעיל של הצינור יורד.כדי לשמור על קצב זרימה קבוע, משאבות חייב לעבוד קשה יותר, צריכת אנרגיה משמעותית יותר.הירידה בלחץ מוגברת היא לעתים קרובות המדד הראשון של בעיה מתפתחת רעועה בסופו של דבר, יכולת המשאבה היא עודף, ובכך להפחית את צריכת הדלק באופן ישיר באמצעות חישוב.

בטיחות סיכון וסיכון סביבתי

גבישים לא מבוקרים לא רק עולים כסף; זה מהווה סיכון בטיחותי אמיתי. בייצור נפט וגז, את הפירוק של שעווה פרפין או היווצרות של לחות גז יכול להוביל לחסימות פתאומיות, קטסטרופליות. חוסמים אלה יכולים לגרום לדיכוי יתר של חלקי זרם של צינורות כימי, המציג סיכון של קרע מים.

עלויות תחזוקה וכימיקלים מוגברים

הסרת פיקדונות קריסטלים מבוססים היא תהליך מאוד עבודה וכימיקלי-חישה.הפעילות חייבת להיות סגורה כדי לאפשר ניקוי מכני (התח, פיזור) או פירוק כימי (התחמשות, מסלקת) זמן ייצור אבוד יכול להיות העלות היחידה הגדולה ביותר הקשורה לפירוק צינורות.ההוצאה התפעולית (OPEX) עבור מעכבי גודל, מתפזרים, אנטי-גנטיזים ואנטי-מגזים יכולים להיות אחת למזער את העלויות של מיליוני דולרים.

אסטרטגיות ליבה לניהול Supersaturation ו- Crystal Control

אסטרטגיה יעילה של אבטחת צינורות משלבת שיטות כימיות, פיזיות והנדסה כדי לשמור על המערכת פועלת בבטחה בתוך אזור metastable.אין טכניקה אחת יעילה באופן אוניברסלי; גישה מותאמת ורב-מכוונת נדרשת.

Inhibition: ניהול כוח הנהיגה

תוספים כימיים הם הכלי הנפוץ ביותר למניעת התגבשות בצנרת. מעכבים אלה פועלים באמצעות מנגנונים מולקולריים ספציפיים כדי להפריע לניקיון וצמיחה גבישית.

• (FLT:0) שומרי Inhibitors:FreaLT:1) תרכובות אלה מונעות חנק בריכוזים תת-סוליים.הם מודעות על פני השטח של אשכולות גבישיים עובריים, מרעילים את הגרעין הקריטי לפני שהוא יכול להגיע לגודל יציב, גדל.דוגמאות נפוצות כוללות phosphonatesphonates ופוליקליפות המשמשות לשליטה בקנה מידה במערכות מים.
• (FLT:0) מחוקקים: FIRLT:1; אם נינקיה לא ניתן למנוע לחלוטין, מאמתנים משנים את הרגל הקריסטל.הם מעדיפים באופן זמני לפרצופים גבישיים ספציפיים, להאט את הצמיחה בכיוונים מסוימים.זה תוצאות ב גבישים רכים יותר, יותר לא סדירים כי הם פחות נוטים לדבוק קירות צינורות והם סחף בקלות רבה יותר על ידי זרימת זה היא אסטרטגיה שליטה ראשונית עבור נפח פחמן.
• (FLT:0)DNSERS: 1FLT:1 הם סוכנים של פני השטח אשר מקנים מחסום מטען או סטריקטי חלקיקים מושעה.הם מונעים גבישים קטנים מפגיעה בהמוניהם אל ההמונים גדולים יותר, צפופים יותר או מפגיעה על פני משטחי מתכת.

הבחירה והביצועים של מעכבים חייבים להיות אופטימיזציה בקפידה.תחת ביצוע לא מספק הגנה, בעוד ששימוש יתר הוא פסולת כלכלית ולעתים עלול לגרום לתופעות לוואי לא רצויות, כגון היווצרות של תרכובות מעכבות ללא פשרות. אסטרטגיות dosing מודרני מקטין נתונים כימיה בזמן אמת.

שיטות בקרה פיזיות ותהליך

בעוד כימיקלים הם חזקים, הם יעילים ביותר כאשר הם נתמכות על ידי תהליכים חזקים ובקרות מכניות.

(FLT:0 Temperature וניהול לחץ.FLT:1) הסוללה של רוב מוצקים עולה עם טמפרטורה.לכן, שמירה על טמפרטורת מערכת מינימלית יכולה לשמור על הפתרון בנוחות מתחת לשטף.זהו העיקרון מאחורי חום המסלול על צינורות שמן הנושאת pH שעווה. verse, במערכות osmosis הפוכה, הורדת הטמפרטורה מפחיתה את הפחתת המשקעים, הגדלת ריכוז ה-H2GPSI חשוב, אך בעיקר , אך הוא גורם חשוב (ממדורג).

(FLT:0) Hydraulic Design and Flow משטר.Build.cioFLT:1) Supersaturation לבדו אינו מספיק עבור רעייה חמורה; הנוזלים הם קריטיים באותה מידה. אזורי סטרנטינט, רגליים מתות, ואזורים בזרימה נמוכה הם בסיס הרבייה עבור nucleation. באזורים אלה, העברה המונית היא מוגבלת, ו supersaturation מקומי יכול לבנות רמה גבוהה של זרימה נמוכה של זרימה נמוכה של נוזל איטי יותר של נוזל מסגסוגת איטי יותר מאשר במהירות גבוהה של נוזל מסגסוגת נמוכה יותר מאשר טמפרטורות מופחתת באופן קבוע.

(FLT:0) ניקוי מכני (Pigging) ראטאל:1 צנרת כי הם נוטה מטבעו לעבירה, הסרת מכנית תקופתית היא בלתי נמנעת.מדת פיפס (PIGs) מוכנסים לקו ומניעה על ידי זרימת המוצר.ניקוי חזירים מצוידים גם במברשת, גרוטאות, או דיסקים כי פקדות פיזית מן הקיר בעוד שגורם לחיקוי ארוך (ה) ולא אמצעי אחסון ארוך (ה) מאשר שמירה על גבי צינורות זמן) משקעים קשים (החומרים) או משקעים קשים (הת שתן) מאשר משקעים קשים (החומרים) מאשר משקעים קשים).

הנדסה חיצונית

מרכיב חשוב יותר של שליטה פיזית משנה את פני השטח הצינור כדי להפוך אותו פחות נוח על משטח מתכת. ציפוי אנרגיה על פני השטח נמוך, כגון אלה המבוססים על פלואופולמרים (למשל, PTFE) או פחמן דמוי יהלום (DLC), מצמצם את הכוחות האטרקטיביים בין הגביש הגדל לקיר הצינור. A גבישי שצורות בנוזל הוא הרבה פחות מסוכן מאשר אחד כי מטרד ומשטח ישירות גדל על פני מתכת.

גישות התעשייה-ההשפעה והשליטה

עקרונות השליטה על העל-טבעיות חלים באופן אוניברסלי, אך האסטרטגיות הספציפיות משתנות באופן דרמטי בהתאם לטבעו של הסביבה הסולנית וההפעלה.

שמן וגז: Wax ו Asphaltenes

ייצור ותחבורה של שמן גולמי מציג אתגר עצום.כפי שטמפרטורת יורדת לאורך הצינור, את השפע של טפילים במשקל מולקולרי גבוה (ווקס) יורד, כאשר הטמפרטורה יורדת מתחת ל-FLT:0Wax מראה הטמפרטורה (WAT) מעכבת את קצב הניהול הכימי של שעווה (WAT) 1, השמן הופך להיות מעודפת ביחס ל שעווה.

מערכות מים תעשייתיות: מינרלי

מגדלי קירור, רותחים ומערכות אוסמוזה הפוכה מגויפות על ידי פיזור מלחים מודרניים מפוכחים כמו סידן פחמן, סידן sulfate, ו- silica. as water הוא מחוספס או מחומם, מלחים אלה הופכים להיות יותר ויותר על-ידי מערכת בקרה כימית ללא מגבלות מים קשים.

עיבוד כימי ופטרוכימי: עיבוד מינימלי

בתהליך צמחים, האתגר הוא לעתים קרובות לשלוט על הצורה גבישים והיכן. Cooling של זרמי תהליכים בחילופי חום הוא מיקום קלאסי עבור רעייה. טמפרטורת פני השטח הגבוהה של ההחלפה, בשילוב עם רמה גבוהה של עלורות בנוזל הגדול, יוצר סביבה מושלמת עבור nucleation.כאן, בקרה להתמקד בניהול הטמפרטורה וקידום גבוה Shear.

פיקוח על טכנולוגיות ובקרת חיזוי

כדי לשלוט ביעילות על העליות, מפעילי חייב להיות מסוגל לראות את זה קורה בזמן אמת.שיטות מסורתיות של ניתוח לכידת-השורה התחתונה איטיות מדי כדי למנוע זעזועים.התעשייה מאמצת יותר ויותר בתהליכים אנליטיים של תהליך (PAT) כדי לפקח ישירות על מצב הפתרון.

(FLT:0) פלוגות הרהורים של Beam Reflectance Measurement (FBRM) 1FLT:1 טכניקה מבוססת בדיקה זו מודדת את התפלגות אורך ה- ord של חלקיקים ו גבישים זורמים בתוך הצינור.זה מספק ספירה בזמן אמת של מספר החלקיקים ואת גודלם.עלייה בספירת החלקיקים הכוללת היא אינדיקטור מיידי, רגיש של קצבה ראשונית או משנית.

(FLT:0) In-line Ultrasound ו- Acoustic Monitoring.FLT ( 1:1 כצורה של התגבשות והשפעה של קירות צינורות, הם מייצרים חתימות אקוסטיות ייחודיות.חיישנים אקוסטיים סופיסטאליים יכולים לזהות את השלבים המוקדמים של קשקשים או מחיקה של שעווה, תוך הבחנה צליל של השפעות גבישיות מרעש זרימה נורמלי.

כלים אלה, יחד עם מודלים חיזוי המבוססים על דינמיקות ודינמיקה נוזלית, מאפשרים את המעבר מתגובה לניהול העל-טבעיות פעיל. על ידי הבנת MSZW ויש להם נתונים בזמן אמת על העל-טבעיות, המפעילים יכולים לנקז את השליטה הכימית והפיזית שלהם כדי לפעול בשולי התנאים הבטוחים ביותר, למקסם את יעילות התהליך תוך שמירה על שולי בטיחות נגד עבירה.

מסקנה: בניית תוכנית מקיפה של זרימה

מניעת התגבשות לא רצויה בצנרת אינה בעיה שניתן לפתור עם חתיכה אחת של ציוד או חומר כימי יחיד.זה דורש גישה משולבת, ברמת מערכות המוצבת במדע הבסיסי של supersaturation. ניהול מוצלח תלוי הבנה מעמיקה של רוחב metastable, מנגנוני של nucleation וצמיחה, ואת הדינמיקה הנוזלית של המערכת.

תוכניות אבטחת זרימה חזקות ביותר משלבות מעכב כימי אינטליגנטי עם מערכות הידראוליות מעוצבות היטב ולוח זמנים ניקוי מכני פעיל.הבחירה של אלמנטים אלה חייבת להיות מותאמים לתנאים מסוימים, צלולים, תפעוליים של הצינור.שילוב של טכנולוגיות ניטור בזמן אמת תוכניות אלה מייצג את הגבול הבא.על ידי מתן שליטה סגורה של טמפרטורה, לחץ, וכימיקלים, מערכות אלה כדי לדחוף את הגבולות הבטוחים, לשמור על המטרה הסופית, לשמור על המטרה הסופית של המערכת.