Установка для ввода противотурбулентной присадки в нефтепровод или нефтепродуктопровод Российский патент 2023 года по МПК F17D3/12 F17D1/17 

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта, а именно к устройствам для подготовки и ввода суспензионных противотурбулентных присадок в трубопроводы транспорта жидких углеводородов (нефтепроводы, нефтепродуктопроводы, конденсатопроводы и т.д.) для увеличения их пропускной способности.

Традиционными методами увеличения и поддержания пропускной способности трубопроводов являются:

- очистка внутренней полости трубопроводов от асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО) при помощи внутритрубных очистных устройств используется для поддержания пропускной способности трубопроводов, транспортирующих жидкие углеводороды, содержащие в своем составе асфальтены, смолы и парафины, на проектном уровне. Регулярность проведения таких очисток может составлять от одного до нескольких раз в месяц.

- строительство промежуточных перекачивающих станций на существующем трубопроводе, строительство лупингов, прокладка дополнительных ниток трубопровода – данные решения позволяют единоразово увеличить пропускную способность нефтепровода, но требуют длительного времени на подготовку и реализацию, а также существенных капиталовложений.

- применение противотурбулентных присадок на лимитирующих участках трубопроводов, работающих в турбулентном режиме. Современные противотурбулентные присадки представляют собой суспензии высокомолекулярных полиальфаолефинов в жидких носителях (спиртовых, водно-гликолевых и др.), при вводе противотурбулентной присадки в турбулентный поток происходит снижение гидравлического сопротивления обрабатываемого участка и повышение его пропускной способности. В результате применения противотурбулентной присадки достигается либо увеличение объема перекачки углеводородов при сохранении рабочего давления, либо сохранение объема перекачки при уменьшении рабочего давления. Недостатком использования противотурбулентных присадок является возможное расслоение суспензии с течением времени, что ухудшает ее эксплуатационные свойства, а следовательно, приводит к перебоям в работе дозирующего оборудования, снижает надежность и эффективность применения.

Как известно, для гомогенизации противотурбулентных присадок (приведения в однородное текучее состояние с равномерным распределением полимера в объеме) применяют следующие методы:

- использование барботажа противотурбулентной присадки в емкости сжатым воздухом;

- перемешивание противотурбулентной присадки в емкости с помощью рециркуляции шестеренным или аналогичным насосом.

Данные способы имеют ряд существенных недостатков, а именно:

- при барботаже сжатым воздухом требуется наличие компрессора, что сложно обеспечить особенно в пожаро-взрыво-опасных зонах применения противотурбулентных присадок; кроме того, воздух для барботажа присадки должен быть сухим, что требует дополнительной установки для осушения воздуха; барботаж осуществим только в ручном режиме и ускоряет процесс улетучивания легких спиртовых фракций из суспензии, что приводит к повышению вязкости противотурбулентной присадки. Барботаж не эффективен после длительного хранения противотурбулентной присадки и спрессовывания полимера противотурбулентной присадки в упругий пласт в верхней части емкости. Эффективность барботажа в емкости, например, в 25-кубовом танк-контейнере, достигается только с помощью сети нефтепроводов и нефтепродуктопроводах, разложенных на дне контейнера, по которым через отверстия подается сжатый воздух – данные отверстия со временем забиваются полимером, что приводит систему барботажа в негодность.

- рециркуляция шестеренным насосом не обеспечивает эффективное перемешивание в кубовых емкостях и в 25-кубовых горизонтальных танк-контейнерах, так как в зависимости от точки сброса противотурбулентной присадки в емкость, между этой точкой и патрубком выхода из емкости образуется канал активного движения, что исключает промешивание в других зонах емкостей, поэтому для повышения эффективности перемешивания присадки рециркуляцией необходимо вручную осуществлять смену направления сброса противотурбулентной присадки в емкость, что возможно осуществить в кубовых емкостях, но совершенно невозможно осуществить в горизонтальных танк-контейнерах, также данным способом невозможно произвести первичное перемешивание после длительного хранения, когда уже произошла седиментация противотурбулентной присадки.

Известна установка для ввода противотурбулентной присадки в трубопровод (патент РФ № 175266, опубл. 29.11.2017, бюлл. № 34), содержащая соединенные трубопроводами с запорной арматурой накопительный блок для противотурбулентной присадки и размещенные в утепленном контейнере узлы управления и контроля, оборудование для подготовки и подачи противотурбулентной присадки. Оборудование для подготовки и подачи противотурбулентной присадки включает два параллельно установленных подающих насоса, соединенных входами с накопительным блоком для противотурбулентной присадки, а выходами - с входами двух параллельно установленных дозировочных насосов, рециркуляционный насос, всасывающий и нагнетающий патрубки которого подсоединены к накопительному блоку для противотурбулентной присадки. Утепленный контейнер разделен герметичной огнестойкой перегородкой на аппаратный отсек, в котором размещены узлы управления и контроля, и на технологический отсек, в котором размещено оборудование для подготовки и подачи противотурбулентной присадки.

Недостатком вышеописанной конструкции является некачественное неполное перемешивание вследствие накопления большого невыбираемого остатка в емкости, кроме того, применение обогрева приводит к высыханию противотурбулентной присадки и ухудшение ее свойств.

Противотурбулентные присадки вводят в нефтепровод или нефтепродуктопровод дозирующим оборудованием, при этом растворяясь в потоке углеводородов, полимер образует молекулярные нити, которые линеаризируют поток, снижая турбулентные завихрения и потери энергии, вызванные турбулентностью потока. Для получения требуемого эффекта от противотурбулентной присадки критически важно вводить полимер равномерно в поток, а для этого полимер должен быть равномерно распределен в объеме суспензии. К сожалению, в течение времени и при флуктуации температуры противотурбулентная присадка склонна расслаиваться, происходит седиментация – разделения на более легкие (вверху) и более тяжелые компоненты (внизу).

Задача предлагаемого технического решения заключается в разработке надежной установки для ввода противотурбулентной присадки в нефтепровод или нефтепродуктопровод с возможностью введения однородной и стабильной по структуре противотурбулентной присадки за счет эффективного перемешивания.

Технический результат заключается в том, что противотурбулентная присадка перед введением в нефтепровод или нефтепродуктопровод подвергается гомогенизации в вертикальной цилиндрической термостатированной расходной емкости с помощью стационарного перемешивающего устройства с применением автоматизации процессов и контроля уровня противотурбулентной присадки.

Указанная задача решается тем, что установка для ввода в противотурбулентной присадки в нефтепровод или нефтепродуктопровод, содержит устройство дозирования противотурбулентной присадки, расходную емкость с перемешивающим устройством, соединенную с устройством дозирования, которое соединено с нефтепроводом или нефтепродуктопроводом и со входом, и с выходом расходной емкости с перемешивающим устройством, при этом расходная емкость с перемешивающим устройством выполнена в вертикальном исполнении в виде цилиндрической обечайки с коническим днищем и крышкой. В крышке расходной емкости установлен электродвигатель с валом, на котором расположены лопасти, которые выполнены с углом атаки не менее 45⁰. Входом расходной емкости является входной патрубок, расположенный в крышке, а выходом является выходной патрубок, расположенный в коническом днище.

В крышке расходной емкости выполнены «дыхательные» клапаны и расположен радарный уровнемер.

К установке для ввода противотурбулентной присадки в нефтепровод или нефтепродуктопровод с помощью гибких шлангов подключается одна (или более) расходная емкость с перемешивающим устройством, в которую противотурбулентная присадка перекачивается из транспортировочных емкостей (еврокубы, танк-контейнеры, др.) для хранения, перемешивания и подачи на дозирующие насосы установки дозирования.

Установка для ввода противотурбулентной присадки снабжена:

- насосом перекачивающим, служащим для перекачки противотурбулентной присадки из транспортировочной ёмкости в расходную емкость с перемешивающим устройством;

- насосами подпорно-рециркуляционными, служащими для подачи противотурбулентной присадки из расходной емкости на дозирующие насосы с давлением подпора 0,3…0,6 кПа и возврата излишков противотурбулентной присадки обратно в расходную емкость;

- дозирующими насосами, служащими для дозированной подачи противотурбулентной присадки в нефтепровод или нефтепродуктопровод под давлением;

- контрольной измерительной и управляющей аппаратурой.

Расходная емкость с перемешивающим устройством выполнена в вертикальном исполнении в виде цилиндрической обечайки с коническим днищем и крышкой, в которой установлен электродвигатель с валом, на котором расположены лопасти. Предпочтительно выполнение лопастей с углом атаки не менее 45⁰. Кроме того, в крышке устройства перемешивания противотурбулентной присадки расположен уровнемер и установлены входной патрубок и «дыхательные» клапаны, а выходной патрубок расположен в коническом днище. Предпочтительно расходную емкость выполнить с элементами обогрева внутренней стенки и теплоизоляцией.

Заявляемая конструкция поясняется чертежами, где:

- на фигуре 1 показан общий вид установки для ввода противотурбулентной присадки в нефтепровод или нефтепродуктопровод;

- на фигуре 2 изображена конструкция расходной емкости с перемешивающим устройством - вид сбоку в разрезе;

- на фигуре 3 изображена расходная емкость с перемешивающим устройством - вид сверху.

Установка для ввода противотурбулентной присадки в нефтепровод или нефтепродуктопровод (фиг.1) содержит транспортировочную емкость 1 с противотурбулентной присадкой, это может быть, например, привозной танк-контейнер или еврокубы (в зависимости от существующей схемы снабжения объекта присадкой), которая с помощью гибкого шланга 2 соединена с устройством дозирования противотурбулентной присадки 3.

Перекачивающим насосом (не показан), входящим в состав установки для ввода противотурбулентной присадки в нефтепровод или нефтепродуктопровод, противотурбулентная присадка из транспортировочной емкости 1 перекачивается по гибкому шлангу 4 в расходную емкость 5 с перемешивающим устройством, что позволяет осуществлять перекачку противотурбулентной присадки из транспортировочной емкости 1 без её выгрузки с транспортного средства.

Выход из расходной емкости 5 соединен гибким шлангом 6 с подпорно-рециркуляционными насосами, расположенными внутри установки для ввода противотурбулентной присадки. Подпорно-рециркуляционные насосы (не показаны) осуществляют подачу противотурбулентной присадки с давлением подпора 0,3…0,6 кПа на дозирующие насосы, которые в свою очередь с давлением до 10 МПа вводят противотурбулентную присадку через шланг высокого давления 7 в трубопровод 8. Излишки противотурбулентной присадки сбрасываются по гибкому шлангу 4 обратно в расходную емкость 5.

Расходная емкость 5 (фиг.2) состоит из цилиндрической обечайки 9 с коническим днищем 10 и крышкой 11, расположенной на цилиндрической опоре 12. Для технического обслуживания внутри расходной емкости монтируется съемная лестница 13 (извлекается из емкости перед её применением). На крышке 11 размещено перемешивающее устройство 14, включающее электродвигатель, выполненный в виде мотор-редуктора 15 и соединенного с ним вала 16, на котором установлены лопасти 17.

Внизу расходной емкости 5 расположена выходная труба 18, по которой противотурбулентная присадка поступает на вход подпорно-рециркуляционных насосов установки.

Выходная труба 18 имеет уклон от 3 до 7 градусов, благодаря которому обеспечивается полный выбор противотурбулентная присадка из расходной емкости 5.

Снаружи расходной емкости 5 (фиг.3) установлена лестница 19 и оборудована площадка обслуживания 20. На крышке 11 имеется люк 21, служащий для обслуживания внутреннего пространства емкости 5, также установлены входной патрубок 22, через который происходит заполнение внутреннего объема противотурбулентной присадки, уровнемер 23 для контроля уровня присадки в емкости 5, «дыхательные» клапаны 24 и 25 для автоматического регулирования давления внутри емкости 5.

Количество расходных емкостей 5 и их объем определяют с учетом требуемых объемов ввода противотурбулентной присадки в нефтепровод или нефтепродуктопровод, регулярности поставок противотурбулентных присадок в транспортировочных емкостях и объема транспортировочных емкостей.

Для поддержания положительной температуры внутренней стенки расходной емкости в диапазоне не менее (+5 ÷ +10) ºС, а также для исключения потерь тепла в окружающую среду расходная емкость 5 дополнительно укомплектовано элементами обогрева и имеет теплоизоляцию.

Установка для ввода противотурбулентной присадки в нефтепровод или нефтепродуктопровод обладает высокой степенью точности и надежности работы и соответствует современным требованиям безопасности.

Опытный образец установки прошел испытания на предприятии-разработчике. Результаты испытаний доказали надежность и бесперебойность работы как в автоматическом режиме, так и при ручном управлении.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для ввода в нефтепровод или нефтепродуктопровод однородной и стабильной по структуре противотурбулентной присадки. Установка для ввода противотурбулентной присадки в нефтепровод или нефтепродуктопровод содержит устройство дозирования противотурбулентной присадки, расходную емкость с перемешивающим устройством, соединенную с устройством дозирования. Устройство дозирования соединено с нефтепроводом или нефтепродуктопроводом, с входом и с выходом расходной емкости с перемешивающим устройством. При этом расходная емкость с перемешивающим устройством выполнена в вертикальном исполнении в виде цилиндрической обечайки с коническим днищем и крышкой. В крышке расходной емкости установлен электродвигатель с валом, на котором расположены лопасти, которые могут быть выполнены с углом атаки не менее 45°. В крышке расходной емкости выполнены «дыхательные» клапаны и расположен уровнемер. Входом расходной емкости является входной патрубок, расположенный в крышке, а выходом является выходной патрубок, расположенный в коническом днище. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Установка для ввода противотурбулентной присадки в нефтепровод или нефтепродуктопровод, включающая

- расходную емкость с перемешивающим устройством,

- устройство дозирования противотурбулентной присадки, соединенное с нефтепроводом или нефтепродуктопроводом и с входом и с выходом расходной емкости с перемешивающим устройством,

- расходная емкость с перемешивающим устройством выполнена в вертикальном исполнении в виде цилиндрической обечайки с коническим днищем и крышкой, в которой выполнены «дыхательные» клапаны, расположен уровнемер и установлен электродвигатель с валом, на котором расположены лопасти.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что лопасти на валу выполнены с углом атаки не менее 45°.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что входом расходной емкости является входной патрубок, расположенный в крышке, а выходом является выходной патрубок, расположенный в коническом днище.