Устройство для перекачивания сжиженных газов Советский патент 1977 года по МПК F17C9/00 

1

Изобретение относится к устройствам для выпуска сжиженных газов из сосудов под давлением и может быть использовано при закачке сжиженного газа из закрытых сосудов в баллоны высокого давления или в нефтеносный пласт.

Известно устройство для перекачки сжиженных газов (метана, пропана) из сосудов установленных на морских танкерах, состоящее из сосуда, сепаратора, установленног на выпускном трубопроводе сосуда, компрессора для сжатия паров, отделяемых от жидкости в cenajpaTOpe, насоса для сжатия и перемещения жидкой фазы из сепаратора к потребителям, теплообменника, установленного на нагнетательном трубопроводе насоса и предназначенного для частичной конденсации сжатых в компрессоре паров, и дополнительного сепаратора для отделени сконденсированной в теплообменнике жидкоети с целью ее возврата в сосуд ij.

Недостатком устройства является сложность его технологической схемы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройств

во для перекачки сжиженного газа (в част ности, углекислого) из закрытых сосудов в баллоны высокого давления, состоящее из сосуда для сжиженного газа, насоса для нерекачки сжиженного газа из сосуда в установленные перед насосом баллоны, теплообменника-переохладителя, предназначенного для переохлаждения сжиженного газа на входе в насос, с помощью холодильной установки, например aм шaчнoй 2.

Недостатком его является, сложность, обусловленная использованием дополнительной холодильной установки и, в связи с этим, невозможность автономной эксплуатации.

Цель изобретения - упрощение устройства для перекачивания сжиженных газов и обеспечение автономности эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено испарителем сжиженного газа, вихревой трубкой и эжекторами холодного и горячего потоков. Гфичем вход вихревой трубхш сое динен грубопроводом с паровым пространством испарителя, питающегося жидкой фазой из сосуда, а горячий и холодный концы трубки - с паровым пространством сосуда соответственно через эжектор горячего потока и через последовательно установленные теплообменник-нереохладитель и эжектор холодного потока. На чертеже изображена схема предложен ного устройства. Устройство содержит сосуд 1 для сжиже ного газа, насос 2 для перемещения сжиженного газа к потребителям, теплообменникпереохладитель 3 для переохлаждения сжиженного газа на входе в насос, испаритель 4 с дозирующим устройством 5 и обратным клапаном (или отсечным устройством) б, регулирующее (дросселирующее) устройство 7, под держиваюшее заданное давление перед сопло вихревой трубки, вихревую трубку 8 с дроссельным устройством для температурного разделения газового потока, выходящего из испарителя 4, газоструйного комлрессора (эжектора) 9 для сжатия отработанного холодного потока и возврата его в опорожняемый сосуд и газоструйного компрессора (эжектора) 10 для сжатия отработанного горячего потока и возврата его в опорожняемый сосуд. Устройство работает следующим образом Сжиже1-ш:ый гаэ из сосуда 1 подается по трубопроводам, одновременно в теплообменник-предохранитель 3 и через обратный клапан (или отсечное устройство) 6 - в испаритель 4. При достижении жидкостью опре деленного уровня в испарителе дозирующее устройство 5 перекрывает входное отверсти для жидкости. При нагревании заключенной в испарителе жидкости повыщается давление ее паров где ,5 РО заданного значения Pj 1 (в сосудах для давление паров в сосуде сжиженного СО2 величина Р, южет иметь значения от 7 до 21 кгс/см. По достижении давления Р, 1,5 Р в корпусе испа5чрителя, оперируя продувочным вентилем и регулирующим, (дросселирующим) устройством 7, устанавливают необходимое давление (Р Р соответствулощую ему температуру газа Т(Т. Т Т) на вхо де в сопловое сечение вихревой трубки 8, где происходит температурное разделение всходящего потока с пара етрами Т и Р, на холодную с оставляю с температурой х о горячую составляющую с температурой Т f ® TQ - температура паров жидкости в сосуде 1). Гарантированное переохлаждение сжиженного углекислого газа, имеющего на входе в трубное пространство теплообменника пра тически любые начальные параметры (в рабочих пределах Т (-5О)г(-19°)с и Р в 27 - 21 кгс/см ), можно получить при температурах холодного потока (на х(лодном конце вихревой трубки) Для этого необходимо на входе в сопловое сечение вихревой трубки поддерживать давление Р i 21 кгс/см и тем.пературу Tf. и - 19°С, что достигается с помощью испарителя 4 ре.гулирующего (дросселирующего) устройства 7. При этом температура горячего потока (на горячем конце вихревой трубки) TIP может достигать значений от -15 до + 210°С в зависимости от отнощения расхода холодного потока к общему потоку газа через вихревую трубку, составляющему 0,1 - 0,9. Холодный поток газа с температурой i - 55 С от вихревой трубки поступает в рубащку теплообменника-лереохладителя 3, переохлаждает основной поток перекачиваемого сжиженного газа на входе в насос 2 и с помощью эжектора 9 нагнетается в сосуд 1, Горячий поток газа с температурой Tjp TQ направляется в подогреватель испарителя 4 для испарения и нагревания сжиженного газа в процессе работы установки (после пускового периода) и затем с помощью газоструйного компрессора 10 нагнетается в сосуд 1. При необходимости горячий поток может быть направлен непосредственно в газоструйный компрессор 10, минуя подогреватель испарителя 4. ТемпературыТ,, и на холодном и горячем концах вихревой трубки регулируют с помощью дроссельного устройства выхревой трубки. Пасле настройки вихревой трубки на заданный режим работы (заданные значения Тс и Рс и T ) открывают вентили на входе насоса и эжекторов, включают двигатель насоса и закрывают продувочный вентиль, в результате чего отработанные холодный и горячий потоки поступают в гс зоструйшле компрессоры 9 Е i О, где происходит их сжатие до давлений Рсж..,при этом Рсж. x of 22 icrc/cM, а Рсж. г. 8т 22 кг(-.см , г. чего их напра.пляют в паровое пространство сосуда 1. Д/.я получения холодного потока с темпера- туоий Т 35 С при параметр&х газе на входе в сиьловое сечение вихревой трубки Рс :« 21 ь.гс/см и Тс - 19°С на холодном крнце труб.ки может быть получено давление .5 кгс/см -, а на горячем конце РП .17 кгс/см. Б процессе работы установки уровень сжиженного газа в испарителе 4 постепенно снижается до нуля. Одновременно давление газа в нем растет до определенного заданного значения PJ , в результате чего входное отверстие для жидкости в испарителе открывается, но очередная порция сж№женного газа может быть пропущена в испаритель только при понижении давления в нем (в результате расхода через вихревую трубку). Наличие в устройстве вихревой трубки в комплексе с эжекторами холодного и горячего потока позволяет отказаться от при менения металлоемких и дорогостоящих холодильных установок и дает возможность JiU AJclJ . J - f- f-v - .. -применять устройство для перекачки сжкже , ных газов под высоким давлением из сосудов низкого давления на малых производственных площадках и даже в полевых условиях (при закачке СО в нефтеносный плас в виду отсутствия необходимости применять в устройстве специальный хладагент, утилизация отработанных в вихревой трубке паров также повышает экономичность устройства. Формула изобретения Устройство для перекачивания сжиженны газов, содержащее сосуд, насос сжиженног

В атмосферу газа и теплообменник-переохладитель, установленный перед насосом, отличающееся тем, что, с целью упрощения и обеспечения автономности эксплуатации, оно снаьжено испарителем сжиженного газа, вихревой трубкой и эжектораш холодного и горячего потоков, причем вход вихревой трубкл соединен трубопроводом с паровым пространством испарителя, а горячий и холодный концы - с паровым пространством „„ л лл-1П гг.л-Ш ЛТТПГч TTCinO ) сосуда соответственно через эжектор ropstчего потока и через последовательно установленные теплообменник-переохладитель и эжектор холодного потока. Источники информа1аии, принятые во внимание при экспертизе: 1« Патент Англии N° 902126, кл. В (9 Q, 12)1962. 2„ Проспект-каталог Каскадная углекислотная машина УЖЗ, изд. ЦИИТИХимнефтемаш, 1968 (прототип).