Результат интеллектуальной деятельности: Способ замера уноса примесей с газовым потоком и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к способам измерения объемной или массовой доли жидкости и примесей перед оборудованием; измерения уноса жидкости после оборудования; измерения распределения жидкости по сечению трубопровода; измерения массовой доли и процентного содержания механических примесей до и после оборудования; отбора пробы для определения гранулометрического состава механических примесей.

Известны способ измерения уноса дисперсной фазы в газовом потоке и устройство для его осуществления (патент №2396553 от 22.06.2009, G01N 25/26 и патент №2386123 от 10.11.2008, G01N 25/56, а также «Методика и устройство измерения уноса капельной жидкости на установках подготовки газа» авторов: М.Н. Ахлямов, Ф.А. Байгузин, И.М. Шигапов, Г.М. Хайрулин (ООО ИВЦ «Инжхим») журнал «Газовая промышленность» 04/630/2009, стр. 79÷81), включающее пропускание при давлении, температуре и скорости газового потока через фильтр-патрон определенного объема пробы газа с последующим определением привеса фильтр-патрона за счет осаждения дисперсной фазы, объем пробы газа отбирают из газового потока через пробоотборный зонд. Установку для осуществления способа измерения уноса дисперсной фазы в газовом потоке, содержащую фильтр-патрон, регулятор постоянного расхода газа при давлении, температуре и скорости в системе установки, равных давлению, температуре и скорости газового потока. Регулятор постоянного расхода газа выполнен в виде блока с набором откалиброванных критических сопел.

Недостатками этих способов являются: выброс отсепарированного исследуемого газа в атмосферу (на факел), некорректный ступенчатый замер исследуемого газа.

Известны способ и устройство замера уноса примесей с газом (прототип), включающее устройство перемещения с зондом для отбора пробы, устройство для отделения капельной жидкости или механических примесей из потока газа, сбора и измерения объема отделившейся жидкости (мехпримесей) и объема очищенного газа, включающее сепаратор отделения примесей, емкость мерную для примесей; измеритель объемного расхода газа, регулирующую арматуру (Г.А. Ланчаков, А.Н. Кульков, Г.К. Зиберт, «Технологические процессы подготовки природного газа и методы расчета оборудования», Москва, НЕДРА, 2000, стр. 207÷220).

Основными недостатками этого способа и устройства являются сброс большого количества исследуемого газа «на свечу» - в атмосферу (при малых уносах жидкости с газом до трех дней и более), что нарушает экологию, приводит к штрафным санкциям.

Известно также устройство для очистки газового потока от жидких частиц (патент РФ №2022618, МПК⁶ B01D 45/12, В04С 5/08), содержащее цилиндрический корпус с тангенциальным патрубком ввода очищаемого потока и спиральными направленными в сторону закрутки потока канавками на внутренней поверхности по всей высоте, сборник отделенной фазы, причем нижняя часть корпуса выполнена конической с вырезами вдоль образующей на нижнем выходном торце, в которые выведены канавки.

Недостатком этого устройства является: низкая эффективность фильтрации, например, масла - (70÷90) %.

Известен сепаратор горизонтальный (патент РФ №2334542 от 07.02.2007, B01D 45/08, B01J 19/32), который при факторе скорости по газу, равном или менее двух (Ф<2=W·ρ ^0,5, где W - скорость газового потока в рабочем состоянии, ρ - плотность газового потока кг/м³) обеспечивает практически унос жидкости, близкий к нулевому (следы). Сепаратор выполнен из пакетов с контактно-сепарационными элементами, установленными в корпусе перпендикулярно горизонтальной оси сепаратора, при этом на входе газа установлены пакеты из пористых листов с наклонными гофрами, на выходе газа установлены пакеты из листов с наклонными пористыми выступами, причем смежные пакеты повернуты вокруг горизонтальной оси аппарата в разные стороны относительно друг друга, угол поворота каждого пакета (25÷35)^°. Гофры и выступы смежных листов пересекаются под острым углом.

Недостатком этого устройства является необходимость выброса большого количества отсепарированного газа в атмосферу.

Единый технический результат группы изобретений заключается в повышении эффективности сепарации и экологичности способа, сокращении числа технологических секций.

Единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способ - достигается тем, что в способе замера уноса примесей с газовым потоком, включающем изокинетический отбор части потока газа из основного, подачу его на сепарацию, накопление и замер отделенных примесей, очищенный газовый поток возвращают в основной газовый поток в точку пониженного давления, организуемую за точкой отбора частичным перекрытием основного газового потока запорным органом, что скорость исследуемого газового потока устанавливают равенством перепадов давления на сепараторе и запорном органе или скорость исследуемого газового потока устанавливают расходом отбираемого газового потока на сепарацию.

Единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - устройство - достигается тем, что система замера примесей в газовом потоке, включающая зонд изокинетического отбора пробы газа, устройство сепарационное сбора и отделения капельной жидкости и механических примесей, устройство замера расхода отбираемого газа, регулирующее устройство, установленное на линии газового потока за точкой отбора исследуемого газа, после которого в газовый поток подают очищенный исследуемый газ, при этом регулирующее устройство обеспечивает изокинетичность отбираемого на исследование газового потока регулированием гидравлического сопротивления основного газового потока за точкой отбора, что регулирующее устройство обеспечивает изокинетичность отбираемого на исследование газового потока дополнительным регулированием перепада давления на устройстве после отбора.

Осуществление понижения давления на линии газового потока за точкой отбора регулировочным устройством по газу сепарации обеспечило возможность без компрессорной подачи отсепарированного газового потока и исключение сброса отсепарированного газа «на свечу» (в атмосферу), регулирование перепада давления на потоке после отбора и устройстве обеспечило возможность изокинетического отбора газового потока на сепарацию.

Авторам не известны способы замера уноса примесей с газовым потоком и устройства для его осуществления, в которых сепарация исследуемого газа достигалась бы подобным образом.

На фиг. 1 и фиг. 2 представлены схемы проведения процесса по предложенному способу с проведением процесса настройки расхода газа, отбираемого на сепарацию, одинаковыми при помощи измерителя перепадов давления на линии подачи исходного газа и на линии отбора газа на сепарацию или замера и установления требуемого изокинетического расхода газа сепарации счетчиком газа при регулировании расходов шибером или задвижкой.

На фиг. 3-4 изображен сепаратор измерителя уноса жидкости.

На фиг. 5 изображена сепарационная структурированная насадка.

На фиг. 1 приведена схема проведения процесса по предложенному способу с проведением процесса настройки расхода газа, отбираемого на сепарацию при помощи измерителя перепада давления на линии подачи исходного газа и на линии отбора газа на сепарацию.

Объект по способу фиг. 1 включает:

- линию подачи исходного газа 1;

- зонд отбора пробы 2 из линии 1;

- сепаратор 3 отделения примесей из газового потока, поступающего через зонд 2;

- емкость мерную для примесей 4;

- измеритель перепада давления 5 (измеритель объемного расхода газа);

- регулирующую арматуру 6 (шибер) для регулирования расхода газа с примесями на сепарацию (прикрывая шибер, увеличивают отбор газа на сепарацию);

- запорную арматуру 7 для отключения измерителя примесей - при закрытии.

Поток исследуемого газа G₀ (фиг. 1) по предложенному способу подают по линии подачи исходного газа 1 (трубопроводу) на технологическую обработку, откуда изокинетически отбирают часть газа (поток g₀) при температуре и давлении в трубопроводе зондом отбора пробы 2, при этом равенство скоростей в трубопроводе и в зонде обеспечивают равенством гидравлических сопротивлений трубопровода между точками отбора газа на дифманометре (измеритель перепада давления 5) и гидравлическим сопротивлением сепарируемой линии с сепаратором 3 отделения примесей из газового потока.

В емкость мерную для примесей 4 собирают и замеряют объем примесей, например жидкость и механические примеси, или их массу за определенное время. Количество замеров устанавливают не менее трех, при этом привес или прибавление объема, или массы в единицу времени должны быть практически одинаковы.

На фиг. 2 представлена схема проведения процесса по предложенному способу с проведением процесса настройки расхода газа, отбираемого на сепарацию счетчиком замера расхода газа сепарации.

Объект по способу фиг. 2 включает:

- линию подачи исходного газа 1;

- зонд отбора пробы 2 из линии 1;

- сепаратор 3 отделения примесей из газового потока, поступающего через зонд 2;

- емкость мерную для примесей 4;

- счетчик расхода газа 5, отбираемого на сепарацию (измеритель объемного расхода газа);

- регулирующую арматуру 6 (шибер) для регулирования расхода газа с примесями на сепарацию (прикрывая шибер 6, увеличивают отбор газа на сепарацию);

- запорную арматуру 7 для отключения измерителя примесей - при закрытии.

Поток исследуемого газа G₀ (фиг. 2) по предложенному способу подают по линии подачи исходного газа 1 (трубопроводу) на технологическую обработку, откуда зондом отбора пробы 2 изокинетически отбирают часть газа (поток g₀) при температуре и давлении в трубопроводе, при этом равенство скоростей в трубопроводе и в зонде обеспечивают по счетчику расхода газа 5, отбираемого на сепарацию (измерителю объемного расхода газа).

В емкость мерную для примесей 4 собирают и замеряют объем примесей или их массу за определенное время. Количество замеров устанавливают не менее трех, при этом привес или прибавление объема, или массы в единицу времени должны быть практически одинаковы.

На фиг. 3 изображен сепаратор 3 отделения примесей из газового потока, в который подают исследуемый газ через узел инерционной сепарации 7 (фиг. 3, 4), при этом на нем отделяют (80÷90)% примесей.

Остаточное содержание примесей отделяют на сепарационных структурированных насадках 8 (фиг. 3÷5) до уноса примесей на кубометр очищенного газа менее 5 мг/м³, что позволяет очищенный газ вернуть в газопровод или технологию практически в любых условиях.

В исследуемом газе производится количественный замер:

- примесей и жидкости, а также только жидкости объемным путем визуально в тарированной мерной емкости;

- примесей и жидкости, а также только жидкости в массовом количестве производится взвешиванием мерной емкости 4 до исследования и после исследования при замерах количества пропущенного газа за определенный промежуток времени при равенстве давлений и температур газа исходного и исследуемого;

- дополнительно может быть произведен замер объема выветренной до атмосферного давления стабильной жидкости путем соединения мерной емкости с атмосферой;

- объем и вес механических примесей определяют путем фильтрования примесей через фильтр, сушки фильтра и определения его привеса.

Пример осуществления замера примесей.

1. Стандартным прибором на работающей установке замеряется количество исходного газа G₀, проходящего по линии подачи исходного газа 1 (трубопроводу) в рабочих условиях.

2. Вычисляется объемный расход газа g₀, который необходимо пропустить через сепаратор 3 отделения примесей из газового потока.

g₀=G₀÷f/F,

где f - площадь сечения канала заборного зонда, F - площадь живого сечения трубопровода, из которого отбирают исследуемый газ.

3. Производится установка расхода газа g₀ (по счетчику расхода газа 5 или по равенству показаний перепадов давления на дифманометрах) на сепаратор 3 отделения примесей из газового потока при открытой линии подачи исходного газа 1, путем прикрытия регулирующей арматуры 6.

4. Замеряется визуально объем отсепарированых примесей в мерной емкости 4.

5. При использовании массового расходомера замера исследуемого газа определяется его массовый расход.

6. При отборе отсепарированных примесей из мерной емкости 4 в лабораторную мерную емкость возможен замер объема разгазированной жидкости, а также замер количества мехпримесей.

Таким образом, предложенным способом и устройством для его осуществления достигнут единый технический результат, заключающийся в повышении эффективности сепарации и экологичности способа, сокращения числа технологических секций.