Способ трубопроводного транспорта жидкости и система для его осуществления

Способ трубопроводного транспорта жидкости и система для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ трубопроводного транспорта жидкости, включающий снижение гидравлического српротивления трения путем ввода добавок, придающих жидкости псевдопластические свойства , ртличайщийся тем, что, с целью повьлиения эффективности, в качестве добавки вводят кристаллогидраты транспортируемой жидкости, причем температуру и давление жидкости поддерживают во время транспортировки равными условиями г 1дратообразования . 2.Система для трубопроводного транспорта жидкости, состоящал из кристаллизатора, соединенного с газоконвертером и с магистральным тру ,бопроводом,и рекристаллизационной камеры; отлич ающа яс я тем, что, в нижней части газоконвертера установлена фильерная доска, снабженная ножевым устройством, а между ли- ( нейной частью магистрального трубопровода и рекристаллизационной ка (Л мерой размещено устройство вывода кристаллогидратов. 3.Система по п.2, отличающая с тем, что устройство вывода кристаллогидратов вьшолнено в виде гидратоконвертера, состоящего из .цилиндрической камеры, осевой гидротурбины , шнекового устройства, сетю j: чатого фильтра,и уплотняющего конуса о %sj .11 /3 ц иг./

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С ФЭ

РЕСПУБЛИК за 017 Р 1 20

ГОСЗЩАРСТВЕНИЫЙ КОМИТЕТ СССР

М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВЬЩЕТЕЛЬСТВУ

:1 >

1 г "; (21) 3007731/25-08 (22) 14. 11. 80 (46) 07.07.83, Бюл. 9 25 (72) Л.Ф.Бондаренко, A.È.Ильченко, С.И.Красноокий, Т.A.Роговский, И.Л.Семдяиов, Л.Ф.Смирнов и С.П.Шульгин (71) Одесский технологический институт холодильной промыаленности (53) 621 . 643 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 244032, кл. F 17 0 1/16, 1967.

2. Патент США М 3938536, кл. F 17 D 1/16, опублик. 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

9 640089, кл.F 17 D 1/20, 1977 (прототип). .4. Авторское свидетельство СССР

9 711758, кл. В 65 G. 53/52, 1976. (54) СПОСОБ ТРУБОПРОВОДНОГО TPAHCIIOPTA ЖИДКОСТИ И CHCTENA ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, (57) 1. Способ трубопроводного транспорта жидкости, включающий снижение гидравлического сопротивления трения путем ввода добавок, придающих жидкости псевдопластические свойст..SU„„1027467 A ва, отличающийся тем, что, с целью повышения эффЕктивности, в качестве добавки вводят кристаллогидраты транспортируемой жидкости, причем температуру и давление жидкости поддерживают во время транспортировки равными условиями гьдратообразования.

2. Система для трубопроводного транспорта жидкости, состоящая из кристаллиэатора, соединенного с газоконвертером и с магистральным тру,бопроводом,и рекристаллизационной камеры," отличающаяся тем, что, в нижней части газоконвертера установлена фильерная доска, снабженная ножевым устройством, а между ли- а нейной частью магистрального трубопровода и рекрнсталлизационной камерой размещено устройство вывода кристаллогидратов. е

3. Система по п.2, о т л и ч а ющ а я с а тем, что устройство вывода кристаллогидратов выполнено в виде гндратоконвертера, состоящего из ® цилиидрической камеры, осевой гидротурбины, шнекового устройства, сетчатого фильтра и уплотняющего конуса

1027 46 "

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а более .конкретно к способам трубопроводного транспорта жидкостей в режиме сних<ения гидравлического сопротивления трения. 5

Известен способ интенсификации трубопроводного транспорта жидкостей эа счет снижения гидравлического сопротивления трения путем ввода в жидкость добавок, придающих ей псев- 1ц допластические свойства, например, растворимые в транспортируемой жидкости длинноцепочные высокомолекулярные полимеры (1) или волокнистые частицы и высокомолекулярные полиме- 15 ры (2$ .

Недостатком трубопроводного транспорта жидкостей с помощью таких добавок является то, что эффект снижения гидравлического сопротивления 20 трения не стабилен из-за наличия термической и механической деструкции их молекул. Кроме того, вывод добавки н конечном пункте транспортирования невозможен без использования процесса фазового перехода х<идкости.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ транспортирования жидкостей в режиме снижения гидравлического сопротивления трения Путем ввода в жидкость отрезков упругих нитей полимеров, инертных по отношению к жидкости и стабилизиронанных IIAB. Данный способ снижения гидравлического сопротивления при трубопроводном транспортировании жидкостей обеспечивает стабильность величины эффекта снижения гидравлического сопро- 4О тинления трения из-эа уменьшения механической и термической деструкции отрезков нитей полимера (3) .

Однако получение полимеров и ПАВ в начальном пункте транспортирова- 45 ния =<ðåáóåò химического производства или их доставки в начальный

-.Ункт транспортирования. Кроме того, невозможен полный вывод ПАВ, стабилизирующих отрезки упругих ни- 5О тей, B конечном пункте транспортирования без использования процессов фазового перехода.

Целью изобретения является повышение эффективности трубопроводного транспорта жидкости за счет добавок, придающих ей псевдопластические свойства.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве добавки, снижающей гидравлическое сопротивление трения, 6О используют кристаллогидраты транс.портируемой жидкости, температуру и давление которой поддерживают во время транспортировки равными условиям гидратообразования. 65

Кристаллогидраты образуются путем включения гидратообразующих молекул кристаллической решеткой, построенной из молекул воды. Кристаллогидра— ты при фазовом равновесии с транспортируемой жидкостью, находящейся при термодинамических условиях гидратообраэования, образуют частицы, способные противостоять термической и механической деструкции при трубопроводном транспортировании жидкости.

Суспензия кристаллогидратон в транспортируемои жидкости обладает при определенной концентрации и размерах частиц псевдопластическими свойствами. Эффект снижения гидравлического

<опротивления трения при трубопроводном транспортировании такой суспензии стабилен. Кристаллогидраты, получаемые из.воды и транспортируемой х<идкости в начальном пункте транспортиронания, просто выводятся в конечном пункте.

Известно устройство газопровода, включающее начальную станцию по производству кристаллогидратных блоков и конечную станцию по их плавлению. Нв альная станция состоит из кристаллизатора, гаэоконвертера и термокомпрессора. Конечная станция состоит из рекристаллиэационной камеры С4Л .

Способ трубопроводного транспортирования жидкостей в режиме снижения гидравлического сопротинления трения может быть осуществлен при помощи устройства приготовления и ввода добавки н транспортируемую жидкость и устройства вывода добавки в конечном пункте транспортирования.

Устройство приготовления и ввода добавки состоит из кристаллиэатора, газоконвертера и установленной после гаэоконнертера фильерной доски, снабженной ножевым устройством и соединенной вертикальным отводом с магистральной трубопроводной частью.

Устройство вывода добавки в конечном пункте транспортирования состоит из, установленного перед рекристаллиэационной камерой гидратоконвертера.

На фиг. 1 показана схема газотранспортной системы; на фиг.2 — устройство приготовления и ввода кристаллогидратов; на фиг.3 — устройство нывода кристаллогидратон.

Газотранспортная система (фиг.1} состоит из емкости 1, в которой накапливается сжиженный природный газ (CIII), устройства 2 приготовления и ввода кристаллогидратов, вертикального отвода 3, линейной трубопроводной части 4 газотранспортной системы, установки 5 вывода крйсталлогидратон, трубопровода б отвода СПГ н конечном пункте . ранспортирования, хранилища 7 СПГ, трубе"ронода 3 вывода кристаллогHp,ратов иэ газо1027467 транспортной системы, рекристаллиэационной камеры 9, трубопровода 10 отвода .воды из рекристаллизационной камеры, трубопровода 11 отвода природного газа из рекристаллиэационной камеры. 5

Устройство приготовления и ввода кристаллогидратов (фиг. 2) состоит из кристаллиэатора 12, представляющего собой сосуд высокого давления, трубопроводов 13 подачи холодной во- 10 ды и природного газа 14, форсунки 15, насоса 16, трубопровода 17, соединяющего кристаллизатор с насосом, и трубопровода 18, соединяющего насос с газоконвертером 19, трубопровода 20.

Газоконвертер 19 снабжен шнековым устройством 21, лопасти которого перфорированы. Крутящий момент на вал шнекового устройства передается от электродвигателя через редуктор. В нижней части гаэоконвертера расположен конусный сетчатый фильтр 22. За конусной частью 23 расположена фильерная доска 24 с набором фильер 25, начальная часть фильер имеет уплотняющий конус 26. За фильерной доской 24 установлен нож 27, вращающийся по плоскости фильерной доски. Привод ножа осуществляют электродвигателем через редуктор. 3а ножом 27 расположен вертикальный отвод 3, соединен- 30 ный с линейной трубопроводной частью 4 газотранспортной системы. Отвод воды из газоконвертера осуществляют по трубопроводу 28.

Устройство вывода кристаллогидра- З5 та (фиг.3) состоит из гидроконвертера 29 и камеры 30 плавления гидратов. Гидратоконвертер состоит из осевой гидротурбины 31, установленной на валу 32 шнекового устройства 33, > опор 34 и 35 вала 32. Опоры вала 32 расположены таким образом, чтобы не препятствовать кристаллогидратной массе свободно перемещаться в уплотняющую камеру 36 сетчатого фильтра 37.

Газотранспортная система, на примере которой реализуется способ (Фиг. Ц, действует следующим образом.

СПГ из емкости 1 подают в линейную часть 4 трубопровода газотранспортной .системы. Одновременно по вертикальному отводу 3 в линейную часть. 4 газотранспортной системы подают кристаллогидраты. Образовавшаяся суспензия движется по линейной части трубопроводной системы до конечного пункта транспортирования, в котором находится установка 5 вывода кристаллогидратов. Параметры транспортируемой жидкости во время транспортировки поддерживают такими, чтобы обеспечить условие не разложения гидратов, определяемое фазовой диаграммой газогидратной системы жидкость — вода. В част- 65 ности, при транспорте СПГ давление транспортировки поддерживают 50 бар .

В устройстве 5 вывода кристаллогид. ратов происходит механическое разделение суспензии на СПГ, который по трубопроводу 6 направляют в хранилище 7 СПГ, и кристаллогидраты, которые по трубопроводу 8 направляют в рекристаллизационную камеру 9.

В рекристаллиэационнЬй камере 9 происходит, вследствие понижения давления до атмосферного при температуре псрядка 5-10 К, разложение кристаллогидратов на природный гаэ, отводимый по трубопроводу 11, и воду, отводимую по трубопроводу 10.

Устройство приготовления кристаллогидратов (фиг.2) работает следующим образом.

Природный гаэ при давлении 50 бар подают в нчжнюю часть кристаллизатора 12 по трубопроводу 13. Сверху противотоком по трубопроводу 14 через форсунку 15 раэбрызгивают воду при температуре около 285 К. В результате контакта газа и воды в кристаллизаторе 12 образуется водная суспензия кристаллогидратов (15Ъ твердых гидратов), которую насосом 16 через трубопроводы 17 и 18 подают в газоконвертер 19. Для интенсификации процесса гидратообраэования часть суспензии подают по трубопроводу 20 обратно в кристаллиэатор 12.

В гаэоконвертере в результате контакта газа и воды при интенсивном перемешивании суспенэии шнековым устройством 21, которое вращается с частотой 300-500 об/мин, происходит дальнейшее образование кристаллогидратов до концентрации 60-70В. Концентрирование суспензии до 95% осуществляют при фильтрации воды в полости конусного сетчатого фильтра 22, имеющего отверстия диаметром 50-100 мкм.

Отфильтрованную воду по трубопроводу 28, состыкованному с трубопроводом 20, подают обратно в кристаллизатор 12. После конусного сетчатого фильтра 22 и конусной части 23 кристаллогидраты подают к фильерной доске 24. Начальная часть фильер 25 выполнена в виде уплотняющего конуса 26 для окончательного уплотнения кристаллогидратной массы. формирование кристаллогидратных стержней производят в нижней части фильер с диаметром фильер 35-100/мкм.

Сформировавшиеся кристаллогидратные. стержни перерезают ножом 27, который совершает вращательное движение по плоскости фильерной доски. Длина отрезаемых частиц определяется соотношение а скорости продавливания кристаллогидратной массы и частотой вращения ножа и составляет 0,5-2 мм.

Скорость гидратообразования в кристаллиэаторе 12 подбирают так, чтобы

10274б7 обеспечить объемную концентрацию кристаллогидратов в СПГ О, 02-0, 08.

В режиме наибольшего проявления псевдопластических свойств для частиц размером 0,5-2 мм, при отношении их длины к диаметру 10-70> концентра- 5 ция суспензии составляет 0,02-0,08.

Эффект снижения гидравлического сонротивления трения при транспортировании суспензии составляет 40-50% по сравнению с транспортированием чистого СПГ.

В конечном пункте транспортирования (фиг.3) суспензию иэ линейной трубопроводной части 4 и газотранспортной системы подают на шнековое устройство 33 гидратоконвертера 29, имеющего одинаковый диаметр с диаметром магистрального газопровода.

Сетчатый фильтр 37 гидратоконвертера имеет диаметр отверстий 3090 мкм и плотно прилегает к шнековому устройству. Угол и шаг лопастей шнекового устройства подбирают таким образом, чтобы отфильтрованные кристаллогидраты на входе в уплотняющую камеру 36 образовывали плотный поршень, предотвращающий прорыв и фильтрацию через него СПГ. Привод шнекового устройства осуществляют осевой гидротурбиной 31, на которой срабатывается давление транспортируемой суспензии до атмосферного.

СПГ после прохождения сетчатого фильтра 37 по отводу б направляют в хранилище 7, а кристаллогидраты по трубопроводу 8 в камеру 30 плавления. Выделяемые природный газ и вода могут использоваться в зависимости от местных условий °

Способ трубопроводного транспортирования жидкости в режиме снижения гидравлического сопротивления трения вводом в жидкость кристаллогидратов позволяет повысить эффективность трубопроводного транспорта при простоте получения добавки из природных продуктов в начальном пункте транспортирования, значительной величине и стабильности проявляемого эффекта снижения гидравлического сопротивления.

1027467

Составитель И.Петоян

Техред Л. Пекарь Корректор С. Шекмар

Редактор Г.ус

Заказ 4710/41 Тираж 485 Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4