Способ трубопроводного транспорта жидкости и система для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК F17D1/20 

Изобретенио относится к трубопро водному транспорту, а более конкрет но к способам трубопроводного транс порта жидкостей в режиме снижения гидравлического сопротивления трения, Известен способ интенсификации трубопроводного транспорта жидкосте за счет снижения гидравлического сопротивления трения путем ввода в жидкость добавок, придающих ей псев допластические свойства, например, растворимые в транспортируемой жидкости длинноцепочные высокомолекулярные полимеры 1 или волокнистые частицы и высокомолекулярные полиме рыН. Недостатком трубопроводного тран порта жидкостей с помощью таких добавок является ТО, что эффект сниже ния гидравлического сопротивления трения не стабилен из-за наличия термической и механической деструкции их молекул. Кроме того, вывод добавки в конечном пункте транспортирования невозможен без использования процесса фазового перехода х идкости. Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ транспортирования жидкостей в р жиме снижения гидравлического сопро тивления трения путем ввода в жидкость отрезков упругих нитей полимеров , инертных по отношению к жидкости и стабилизированных ПАВ. Данный способ снижения гидравлического сопротивления при трубопроводном транспортировании жидкостей обеспечивает стабильность величины эффекта снижения гидравлического сопротиЕления трения из-за уменьшения механической и термической деструкции отрезков нитей полимера 3j . Однако получение полимеров и ПАВ в начальном пункте транспортироваНИН требует химического производства или их доставки в начальный пункт транспортирования. Кроме того, невозможен полный вывод ПАВ, стабилизирующих отрезки упругих нитей, в конечном пункте транспортирования без использования процессов фазового перехода. Целью изобретения является повышение эффективности трубопроводного транспорта жидкости за счет добавок придающих ей псевдопластические сво ства. Поставленная цель достигается те что в качестве добавки, снижающей гидравлическое сопротивление трения используют кристаллогидраты транспортируемой жидкости, температуру и давление которой поддерживают во вре мя транспортирювки равными условиям гидратообразования. Кристаллогидраты образуются путем включения гидратообразующих молекул кристаллической решеткой, построенной из молекул воды. Кристаллогидраты при фазовом равновесии с транспортируемой жидкостью, находящейся при термодинамических условиях гидратообразования, образуют частицы, способные противостоять термической и механической деструкции при трубопроводном транспортировании жидкости. (::успензия кристаллогидратов в транспортируемой жидкости обладает при определенной концентрации и размерах частиц псевдопластическими свойствами. Эффект снижения гидравлического сопротивления трения при трубопроводном транспортировании такой суспензии стабилен. Кристаллогидраты, получаемые изводы и транспортируемой жидкости в начальном пункте транспортирования, просто выводятся в конечном пункте. Известно устройство газопровода, включающее начальную станцию по производству кристаллогидратных блоков и конечную станцию по их плавлению. Начальная станция состоит из кристаллизатора, газоконвертера и термокомпрессора. Конечная станция состоит из рекристаллизационвой камеры 4j .. Способ трубопроводного транспортирования жидкостей в режиме снижения гидравлического сопротивления трения может быть осуществлен при помощи устройства приготовления и ввода добавки в транспортируемую жидкость и устройства вывода добавки в конечном пункте транспортирования. Устройство приготовления и ввода добавки состоит из кристаллизатора, газоконрертера и установленной после газоконвертера фильерной доски, снабженной ножевым устройством и соединенной вертикальным отводом с магистральной трубопроводной частью. Устройство вывода добавки в конечном пункте транспортирования состоит из,установленного перед рекристаллизационной камерой гидратоконвертера. На фиг.1 показана схема газотранспортной системы; на фиг. 2 - устройство приготовления и ввода кристаллогидратов; на фиг.З - устройство вывода кристаллогидратов. Газотранспортная система (фиг.1) состоит из емкости 1, в которой накапливается сжил енный природный газ (СПГ, устройства 2 приготовления и ввода кристаллогидратов, вертикального отвода 3, линейной трубопроводной части 4 газотранспортной систеы, уста.новки 5 вывода кристаллогидатов, трубопровода б отвода СПГ Б конечном пункте гранспортирования, хранилища 7 СПГ, трубопровода 3 ывода кристаллогидратов из газотранспортной системы, рекристаллизационной камеры 9, трубопровода 10 отвода воды из рекристаллизационной камеры, трубопровода 11 отвода природного газа из рекристаллизационной камеры. Устройство приготовления и ввода кристаллогидратов (фиг.2J состоит из к ристаллиза50ра 12, представляющего собой сосуд высокого давления, трубопроводов 13 подачи холодной воды и природного газа 14, форсунки 15 насоса 16, трубопровода 17, соединяю щего кристаллизатор с насосом, и тру бопровода 18, соединяющего насос с газоконвертером 19; трубопровода 20 Газоконвертер 19 снабжен шнековым устройством 21, лопасти которого пер форированы. Крутящий момент на вал шнекового устройства передается от электродвигателя через редуктор. В нижней части газоконвертера расположен конусный сетчатый фильтр 22. За конусной частью 23 расположена филье ная доска 24 с набором фильер 25, начальная часть фильер имеет уплотня щий конус 26. За фильерной доской 24 установлен нож 27, вращающийся по плоскости фильерной доски. Привод но жа осуществляют электродвигателем череэ редуктор. За ножсии 27 расположен вертикальный отвод 3, соединенный с линейной трубопроводной частью газотранспортной системы.Отвод воды из газоконвертера осуществляют по трубопроводу 28. Устройство вывода кристаллогидрата (фиг.З) состоит из гидроконвертера 29 и камеры 30 плавления гидратов . Гидратоконвертер состоит из ос вой гидротурбины 31, установленной на валу 32 шнекового устройства 33 опор 34 и 35 вала 32. Опоры вала 32 расположены таким образом, чтобы н препятствовать кристаллогидратной м се свободно перемещаться в уплотняю щую камеру 36 сетчатого фильтра 37. Газотранспортная система, на при мере которой реализуется способ (фиг.1, 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. Образовавыаяся суспензия движется по линейной части трубопроводной системы до конечного пункта транспортирования, в котором находится установка 5 вывода кристаллогидратов. Пара метры транспортируемой жидкости во время транспортировки поддерживают такими, чтобы обеспечить условие не разложения гидратов, определяемое фазовой диаграммой газогидратной системы жидкость - вода. В част ности, при транспорте СПГ давление транспортировки поддерживают 50 бар; В устройстве 5 вывода кристаллогидратов 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 рекристаллизационнЬй камере 9 происходит, вследствие понижения давления до атмосферного при температуре порядка 5-10 К, разложение кристаллогидратов на природный газ, отводимый по трубопроводу 11, и воду, отводимую по трубопроводу 10. Устройст во приготовления кристаллогидратов фиг.2 работает следующим образом. Природный газ при давлении 50 бар подают в нижнюю часть кристаллизатора 12 по трубопроводу 13. Сверху противотоком по трубопроводу 14 через форсунку 15 разбрызгивают воду при температуре около 285 К..В результате контакта газа и воды в кристаллизаторе 12 образуется водная суспензияг кристаллогидратов (15% твердых гидратов), которую насосом 16 черезтрубопроводы 17 и 18 подают в газоконвертер 19. Для интенсификации процесса гидратообразования часть суспензии подают по трубопроводу 20 обратно в кристаллизатор 12. В газоконвертере в результате контакта газа и воды при интенсивном перемешивании суспензии шнековым устройством 21, которое вращается с частотой 300-500 об/мин, происходит дальнейшее образование кристаллогидратов до концентрации 60-70%. 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 трубопроводсм 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 35-10О/мкм. Сформировавшиеся кристаллогидратные стержни перерезают ножом 27, который совершает врагцательное движение по плоскости фильерной доски. Длина отрезаемых частиц определяется соотношением скорости продавливания кристаллогидратной массы и частотой вращения ножа и составляет 0,5-2 мм. Скорость г.идратообразования в кристаллизаторе 12 подбирают так, чтобы обеспечить объемную концентрацию кристаллогидратов в СПГ 0,02-0,08. В режиме наибольшего проявления псевдопластических свойств для частиц размером 0,S-2 мм, при отношени их длины к диаметру 10-70, концентра ция суспензии составляет 0,02-0,08. Эффект снижения гидравлического соп ротивления трения при транспортировании суспензии составляет 40-50% по сравнению с транспортированием чистого СПГ. В конечном пункте транспортирования (фиг. 3) суспензию из линейной трубопроводной части 4 и газотра портной 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 осуществляет осевой гидротурбиной 31, на которой срабатывается давление транспортируемой суспензии до атмосферного. СПГ после прохождения сетчатого фильтра 37 по отводу 6 направляют в хранилище 7, а кристаллогидраты по трубопроводу 8 Б камеру 30 плавления. Выделяемые природный газ и вода могут использоваться в зависимости от местных условий. Способ трубопроводного тран портирования 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.

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./

f

22

фаг. 2

12

f f 31 2S 33 32 37 363SS 30 11

j.-X,.-ZlZ-A.-J-.-/,,

U3W-rJ

--I t...

w

Фиг.З