Рабочая жидкость для гидравлической системы газопроводов

Рабочая жидкость для гидравлической системы газопроводов

Реферат

Изобретение относится к рабочим жидкостям для запорной арматуры газовых магистралей.

Рабочие жидкости, используемые в качестве среды гидравлической системы запорной арматуры, эксплуатируются в сложных условиях, в связи с чем к ним предъявляются жесткие требования: жидкости должны быть стабильны в течение всего срока эксплуатации и хранения, сохранять работоспособность в интервале температур от минус 90°С до плюс 80°С, при охлаждении не должны кристаллизоваться и быть инертны по отношению к материалам конструкции системы, обладать хорошими смазывающими свойствами, не проявлять токсического воздействия на окружающую среду.

В последние годы широкое применение в нефтегазовой отрасли получили рабочие жидкости для гидравлической системы газопроводов на основе композиции кремнийорганических жидкостей и нефтяных фракций. Эти жидкости проявили ряд новых ценных свойств.

Известна рабочая жидкость для гидравлической системы газопроводов, содержащая полиметилсилоксановую жидкость (ПМС) линейного или разветвленного строения с вязкостью 18-55 мм²/с, и фракцию тяжелой нефти с температурой кипения 180-315°С (Пат. РФ №2079523, кл. C 08 L 83/04, 2002 г.). Жидкость включает указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%:

Полиметилсилоксановая жидкость	40-60
Фракция тяжелой нефти	40-60

Жидкость обладает хорошими техническими характеристиками. Однако практическая эксплуатация рабочей жидкости выявила ряд ее недостатков. К недостаткам жидкости относятся появление кристаллической фазы при воздействии более 20 часов низких температур (минус 70°С), причем в ряде случаев происходит некоторое закисление продукта (рН падает до 4,5-5), низкий ресурс работы гидропривода кранов запорной арматуры не более 160-200 циклов переключений автоматического управления с одной заправки.

Наиболее близкой к предложенной и принятой нами в качестве прототипа является рабочая жидкость для гидравлической системы газопроводов, содержащая полиметилсилоксановую жидкость линейного или разветвленного строения с вязкостью ее 20-50 мм /с, фракцию нефти с температурой кипения 165-315°С и органическую добавку - ω,ω -гексаметил-(2,6-дитретбутил-4-метилфенокси)олигодиметилсилоксан (патент РФ 2184770, 2002). Жидкость включает указанные компоненты при следующем соотношении, мас.%:

Полиметилсилоксановая жидкость	40-60
Присадка	0,5-3
Фракция нефти	До 100

Рабочая жидкость обладает высокими техническими характеристиками. Она имеет хорошие вязкостно-температурные свойства, низкую растворяющую способность конденсата, более высокую сжимаемость. Указанная рабочая жидкость повышает стабильность системы, при низких температурах (минус 70°С) не проявляет кристаллической фазы, в ней не наблюдается закисления продукта при длительной эксплуатации (не менее 6 месяцев работы с периодическим воздействием низких температур); обеспечивает ресурс работы гидропривода кранов запорной арматуры 180-210 циклов переключений с одной заправки жидкостью и быстродействие в течение 8-10 секунд.

Однако при современных технологиях добычи и транспортировки газа к рабочим жидкостям для гидравлической системы газопроводов предъявляются дополнительные повышенные требования. Они должны противостоять вспениванию конденсата, который сопровождает газовые потоки, что приводит к непроизводительному использованию технологического оборудования, нарушает технологический процесс в целом, они должны также обеспечивать более высокий ресурс работы гидропривода кранов запорной арматуры. Эти требования рабочая жидкость не выполняет.

Задачей изобретения является повышение стабильности и ресурса работы запорной арматуры газовых магистралей при температурах от минус 90°С до плюс 80°С, обеспечение высокой стойкости жидкости к компонентам газового конденсата, обеспечение способности подавлять вспенивание в системе при соответствии всех прочих параметров техническим требованиям.

Для решения поставленной задачи в качестве рабочей жидкости для гидравлической системы газопроводов предложена композиция, включающая полиметилсилоксановую жидкость линейного или разветвленного строения, фракцию нефти с температурой кипения 165-315°С и органическую добавку, в качестве которой согласно изобретению она содержит высококипящую фракцию нефти с температурой кипения 320-352°С, взятых при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиметилсилоксановая жидкость	40-60
Органическая добавка - высококипящая фракция
нефти с температурой кипения 320-352°С	8-10
Фракция нефти с температурой кипения 165-315°С	Остальное до 100

Характеристика компонентов рабочей жидкости

Физико-химические показатели:

1. Полиметилсилоксановая жидкость (линейной или разветвленной структуры)

Значение вязкости - 18-55 мм²/с при 20°С

Плотность жидкости - 0,96-0,98 г/см при 20°С

Температура застывания - минус 60°С не застывает

Температура кипения при остаточном давлении 1-3 мм рт.ст. - не выше 250°С

Жидкость инертна по отношению к конструкционным материалам гидравлической системы запорной арматуры.

2. Фракция нефти, выкипающая в интервале температур 165-315°С

Значение вязкости - 8,2 мм²/с при 20°С.

3. Высококипящая фракция нефти с температурой кипения 320-352°С.

Состав и результаты испытаний предложенной композиции представлены в примере и таблицах 1 и 2. Примеры 1-5 выполнены при значениях компонентов предложенной композиции в рамках заявляемого интервала, примеры 6-7 выполнены при значении компонентов, выходящих за пределы предложенного интервала, пример 8 выполнен по прототипу.

Пример 1

В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, капельной воронкой и термометром, загружают взвешенное количество (50,0 г) полиметилсилоксановой жидкости ПМС-20, включают обогрев и мешалку. Из капельной воронки подают определенное количество (50,0 г) смеси - фракцию нефти с температурой кипения 165-315°С (41,0 г) и органическую добавку - высококипящую фракцию нефти с температурой кипения 320-352°С в количестве 9,0 г. Смесь нагревают при температуре 50-60°С в течение 1 часа при перемешивании. После охлаждения полученный продукт анализируют по физико-химическим показателям.

Примеры 2-7 проводят аналогично примеру 1. Данные по физико-химическим свойствам приведены в таблицах 1 и 2.

Использование в композиции органической добавки - высококипящей фракции нефти с температурой кипения 320-352°С в сочетании с полиметилсилоксановой жидкостью и фракцией нефти с температурой кипения 165-315°С - придает смеси высокие смазывающие свойства. В жидкости предложенного состава не проявляется кристаллическая фаза при низких температурах (ниже минус 90°С), не наблюдается закисления продукта при длительной эксплуатации и не происходит коррозии металлических поверхностей пластин. Жидкость обладает способностью гасить пену в системе за 4-6 мин при 24°С, что не наблюдалось ранее.

Указанные свойства рабочей жидкости обеспечивают ресурс работы кранов запорной арматуры более 250 циклов переключений крана с одной заправки жидкостью, быстродействие на уровне 10 секунд. Время оседания пены в системе за 4-6 мин при 24°С.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемая рабочая жидкость обладает совокупностью всех требуемых свойств, при этом имеет более низкую температуру застывания и проявляет качество пеногашения конденсата, сопровождающего потоки газа, ранее не наблюдавшееся.

Таблица 1
Физико-химические свойства рабочей жидкости
№ п/п	Состав, мас.%	Вязкость ПМС при 20°С, мм2/с	Строение ПМС *)	Значение вязкости, мм2/с	Т вспышки в открытом тигле, °С	Т застывания, °С, минус	Кислотное число, мг КОН/ г жидкости
ПМС	Фракция нефти с Tкип. 165-315°C	Фракция нефти с Tкип. 320-352°С	при т-ре минус 50°С	при т-ре 20°С	при т-ре 50°С
1	50	41	9	18	Л	152	9,0	4,1	81	76	0,16
2	40	50	10	55	Л	165	7,6	4,0	82	76	0,18
3	40	50	10	18	Р	165	7,9	4,5	82	93	0,17
4	60	32	8	40	Р	145	10,0	4,0	84	91	0,18
5	50	41	9	30	Л	160	9,5	4,6	83	76	0,18
6	61	28	11	18	Л	139	9,5	4,2	86	70	0,16
7	39	54	7	18	Л	163	7,7	4,5	86	70	0,19
8	40	58	2**)	18	Л	116	7,8	4,2	82	72	0,2
*) ПМС линейного (Л) или разветвленного (Р) строения**) Присадка по прототипу

Таблица 2
Эксплуатационные характеристики рабочей жидкости
№ п/п	Примеры №№	Смазывающая способность, диаметр пятна износа, мм	Быстродействие (продолжительность переключений), сек	Ресурс работы системы запорной арматуры (количество циклов)	Пеногасящая способность
Объем пены при 24°С, см3	Время оседания пены при 24°С, мин
1	1	0,46	9	250	70	4,0
2	2	0,42	8	250	76	4,0
3	3	0,42	8	250	80	5,2
4	4	0,47	10	250	64	5,0
5	5	0,42	9	250	76	6.0
6	6	0,45	11	210	84	8,0
7	7	0,44	12	216	86	9,0
8	8***)	0,43	10	182	100	26,0
***) По прототипу

Рабочая жидкость для гидравлической системы газопроводов, содержащая полиметилсилоксановую жидкость линейного или разветвленного строения, фракцию нефти с температурой кипения 165-315°С и органическую добавку, отличающаяся тем, что в качестве органической добавки она содержит высококипящую фракцию нефти с температурой кипения 320-352°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиметилсилоксановая жидкость	40-60
Органическая добавка - высококипящая фракция
нефти с температурой кипения 320-352°С	8-10
Фракция нефти с температурой
кипения 165-315°С	Остальное до 100.