Grande queda de pressão
Uma redução significativa de pressão pode causar resfriamento substancial do gás. O perfil de pressão e as propriedades do gás definem a margem térmica necessária.
Fabricante com certificação ISO
ISO 9001 · 14001 · 45001Aquecimento e pré-aquecimento de gás natural
Soluções de aquecimento elétrico projetadas para linhas de gás natural, estações de redução de pressão e fluxos de poço a alta pressão, ajudando a manter as temperaturas exigidas do gás em condições operacionais desafiadoras.
O desafio técnico
Por que o Gás Natural Precisa de Preaquecimento Antes da Redução de Pressão
Quando o gás natural a alta pressão passa por um regulador ou válvula de controle de pressão, sua temperatura pode diminuir devido ao efeito Joule–Thomson. A variação de temperatura depende da composição do gás, da pressão e temperatura de entrada, da pressão de saída e das condições operacionais.
Se a temperatura downstream ficar demasiadamente baixa, podem surgir preocupações com a formação de hidratos, condensação, congelamento ou operação abaixo dos limites térmicos dos equipamentos downstream. Esses riscos dependem do gás e da presença de água ou componentes condensáveis.
O pré-aquecimento a montante da redução de pressão acrescenta margem térmica antes da queda de temperatura causada pela redução de pressão. O objetivo é alcançar o valor requerido de temperatura do gás a jusante, e não apenas uma temperatura de saída do aquecedor mais elevada.
- alta pressão
gás naturalP₁ / T₁ - Pré-aquecimento+Q
- Gás pré-aquecidoT₁ + ΔT
- Regulador de pressãoΔP
- Pressão reduzida
gás naturalP₂ / T₂
- Gás natural de alta pressãoP₁ / T₁
- Pré-aquecimentoCalor adicionado: +Q
- Gás pré-aquecidoT₁ + ΔT
- Regulador de pressãoRedução de pressão: ΔP
- Gás natural de baixa pressãoP₂ / T₂
Possível diminuição de temperaturaResfriamento de Joule–Thomson no regulador
- Risco de formação de hidratos
- Condensação
- Congelamento
- Preocupações com equipamentos em baixa temperatura
Condições típicas
Quando é necessário pré-aquecimento de gás natural?
O pré-aquecimento é considerado quando um ou mais dos seguintes critérios se aplicam.
Temperatura ambiental baixa
Climas frios podem reduzir a temperatura de entrada do gás e a margem térmica disponível downstream.
Risco de formação de hidratos ou congelamento
Temperaturas de gás baixas podem aumentar preocupações com hidratos, condensação ou congelamento, dependendo da composição, conteúdo de água e condições do processo.
Temperatura de saída mínima
Linhas de descarga, sistemas de medição e outros equipamentos podem exigir que o gás permaneça acima de uma temperatura mínima especificada.
Aplicações típicas
- Estações de redução de pressão
- Estações de entrega de gás
- Pontos de descarga de pipeline
- Estações de medição e regulagem
- Efluxos de poços de gás a alta pressão
Estratégia de aquecimento
Duas arquiteturas de aquecimento indireto para gás natural
A XGTHERMAL oferece duas arquiteturas indiretas elétricas comprovadas para pré-aquecimento de gás natural. A escolha depende do nível de pressão, vazão, exigências de temperatura, composição do gás, condições ambientais e especificações do projeto.
O gás de processo permanece separado dos elementos de aquecimento elétrico.
Controle de temperatura, projeto com limite de pressão e intertravamento de proteção configurados para a arquitetura e carga da estação selecionada.
Aquecimento Indireto com Óleo Térmico
Pré-aquecimento controlado para gasodutos e estações de regulagem de pressão.
- Elementos de aquecimento elétricoFonte de calor
- Óleo térmicoMeio de transferência de calor intermediário
- Superfície de transferência de calorFronteira de processo separada do lado do gás
- Gás naturalCorrente de processo aquecida
Aquecimento indireto por mudança de fase a vácuo
Pré-aquecimento de gás de alta pressão e de correntes de poço contendo gás antes do estrangulamento ou da redução de pressão.
- Elementos de aquecimento elétricoFonte de calor
- Meio de mudança de faseTransferência de calor por evaporação/condensação
- Serpentina de processoFronteira isolada sob pressão
- Gás natural / fluxo de poçoCorrente de processo aquecida
Considerações de engenharia
Quais Fatores Determinam a Carga de Preaquecimento Necessária?
Comece com a temperatura desejada após a redução de pressão. Um cálculo de processo estabelece a temperatura de pré-aquecimento necessária; um balanço de calor sensível fornece uma estimativa inicial da carga de aquecimento.
Q=ṁ×Cp×ΔT
- Q
- Carga térmica sensívelkW
- ṁ
- Vazão de massa do gáskg/s
- Cp
- Capacidade calorífica do gáskJ/(kg·K)
- ΔT
- Aumento de temperatura necessárioDiferença em K ou °C
A escolha do aquecedor também considera
- Pressão de entrada e pressão de saída
- Composição e vazão do gás
- Temperatura de entrada e temperatura exigida na saída
- Temperatura ambiental mínima e perdas térmicas
- Margem de operação, partida e casos de operação aplicáveis
- Instalação e exigências de áreas classificadas
A carga térmica não deve ser selecionada com base apenas na vazão de gás.Este cálculo de calor sensível em fase única utiliza uma capacidade térmica representativa. Não calcula o resfriamento de Joule–Thomson, condensação ou formação de hidratos.
Use o Calculador de Carga Térmica de Gás NaturalEscolha a aba Calculadora na seção de suporte da página do produto. O dimensionamento final pode exigir cálculos de propriedades ou entalpia do gás.
Operação em climas frios
Projetado para estações de gás em climas frios
Em ambientes com invernos severos, o resfriamento por redução de pressão pode se combinar com a temperatura ambiente baixa, reduzindo a margem térmica disponível downstream do regulador.
Um funcionamento confiável em climas frios exige a consideração do dimensionamento do aquecedor, do isolamento, da temperatura mínima downstream, dos controles, das condições de partida e de outros requisitos de adaptação ao inverno.
Explore soluções de aquecimento para regiões frias
Experiência em projetos
Projetos comprovados de aquecimento de gás natural
Aplicações relacionadas a estações e cabeças de poço do registro de projetos da XGTHERMAL. Cada pacote reflete as condições processuais e a arquitetura de aquecimento próprias.
Consulta de engenharia
Dados técnicos necessários
Para avaliar a carga térmica de pré-aquecimento de gás natural, forneça abaixo os principais processos e condições operacionais. Compartilhe as informações disponíveis; nossa equipe de engenharia poderá ajudar a esclarecer os parâmetros restantes.
- Meio de processoComposição do gás, incluindo teor de água
- Capacidade de processoTaxa de fluxo e condições de referência
- Condições upstreamPressão de entrada
- Condições downstreamPressão de saída
- Entrada térmicaTemperatura de entrada
- Objetivo térmicoTemperatura exigida no trecho seguinte
- Ambiente do localTemperatura ambiental mínima
- Alimentação elétricaTensão / frequência
- Segurança no localClassificação da área
- Escopo do projetoOutras exigências especiais do projeto
Perguntas técnicas
Perguntas frequentes
Por que a temperatura do gás natural diminui durante a redução de pressão?
A regulação de pressão é aproximadamente um processo de estrangulamento a entalpia constante. Em muitas condições de operação de estações de gás, o efeito Joule–Thomson provoca resfriamento. Sua magnitude e seu sentido dependem da composição do gás e do estado termodinâmico; não há uma queda universal de temperatura por unidade de redução de pressão.
Quanto o gás natural deve ser pré-aquecido antes da redução de pressão?
A temperatura de pré-aquecimento é definida com base na temperatura mínima aceitável no trecho downstream, na perda de pressão e nos dados das propriedades do gás. A temperatura de entrada, o intervalo de vazão, as perdas térmicas e as condições de partida também são relevantes. Um cálculo detalhado do processo deve estabelecer o objetivo antes de ser definida a carga térmica do aquecedor.
O pré-aquecimento pode prevenir a formação de hidratos de gás natural?
O pré-aquecimento pode ajudar a manter o gás acima das condições de formação de hidratos, mas não é uma garantia universal. O risco de formação de hidratos depende da composição do gás, da quantidade de água disponível, da pressão, da temperatura e das condições operacionais. Pode ser necessário também o uso de desumidificação, inibidores ou outras medidas de processo.
O gás natural está em contato direto com os elementos de aquecimento elétrico?
Não, em nenhuma das arquiteturas de aquecimento descritas aqui. No projeto com óleo térmico, o calor passa do óleo para o gás através de uma fronteira de processo separada. No projeto de mudança de fase em vácuo, a evaporação e condensação transferem calor para uma serpentina de processo separada. Ambos mantêm o fluxo de processo separado dos elementos de aquecimento elétricos.
Quais informações são necessárias para dimensionar um pré-aquecedor de gás natural?
Forneça a composição do gás, o teor de água, o intervalo de vazão com condições de referência, pressões de entrada e saída, temperatura de entrada do gás, temperatura exigida no trecho seguinte e condições ambientais. A alimentação elétrica, a classificação de área perigosa, os requisitos de controle e os casos operacionais dominantes completam a base para a seleção.
Vamos conversar sobre
seu projeto de aquecimento.
Compartilhe especificações ou desenhos com nossa equipe de engenharia.