CN107907496B - 一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置及方法，属于石油与天然气工程技术领域，设计连续加注缓蚀剂模块，测试不同缓蚀剂缓蚀剂类型、浓度、温度、加注量、缓蚀剂液滴粒径对缓蚀剂浓度分布规律的影响；设计缓蚀剂液滴粒径测试模块，实验测试几类现场常用喷头喷出的缓蚀剂液滴粒径；设计缓蚀剂浓度分析取样器，为环道试验研究缓蚀剂浓度分布提供手段与方法。通过本发明提供的一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置及方法，测试不同角度弯头、距加注点不同位置、不同管输气体压力、管输气体温度及不同加注工艺条件下，缓蚀剂在管道内的浓度分布情况，研究不同注入工艺下，缓蚀剂的有效保护长度。
Description
技术领域
本发明涉及一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置及方法，属于石油与天然气工程技术领域。
背景技术
随着天然气工业的发展，特别是含硫化氢、二氧化碳等腐蚀性介质油气田的相继开发，天然气集输系统的设备和管道的腐蚀与防护受到越来越多的重视。目前在湿天然气管道防腐工艺中，连续加注缓蚀剂是一种经济高效的方式。连续加注缓蚀剂工艺是对在气流的长期冲刷下厚度减薄的缓蚀剂液膜的修复和补充。能否真正起到修复和补充的作用，取决于缓蚀剂液滴在管道内的运动和分布。通过研究管道走向、缓蚀剂加注量、加注位置及缓蚀剂液滴的粒径对正常加注缓蚀剂的流动规律影响，可以为管道防腐提供数据支持。但目前对管道内部缓蚀剂浓度分布情况的研究非常少，大多研究都停留在数值模拟和理论分析，无法客观真实反映现场实际情况，也就无法充分发挥缓蚀剂的防腐效果，造成缓蚀剂的浪费。
因此，本发明设计一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置及方法，从确保管线低腐蚀率的角度出发，综合分析高含硫气田集输管线连续加注缓蚀剂作业过程中，影响缓蚀剂在管道内浓度分布规律的因素，以提高缓释率为目标，达到确保集输管线安全的目的。同时，为优化连续加注缓蚀剂作业流程提供依据。
可见，通过研究影响连续加注过程中缓蚀剂浓度分布的因素，降低管道内腐蚀速率，具有重要现实意义，同时优化缓蚀剂加注量、缓蚀剂浓度可以产生显著的经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置及方法，以便更好地研究影响缓蚀剂在管道内的浓度分布规律，优化缓蚀剂连续加注作业流程，降低缓蚀剂加注量，提高缓蚀速率，确保酸性气田集输管线安全运行。
本发明主要解决了以下几个问题：1.通过设计缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置及方法，可以了解缓蚀剂在管道内的浓度分布情况，为降低缓蚀剂加注量、提高缓蚀率提供试验数据支撑；2.设计连续加注缓蚀剂模块，可以研究缓蚀剂加注量、浓度、类型、加注位置等因素对缓蚀剂浓度分布规律的影响；3.设计缓蚀剂液滴粒径测试模块，可以试验研究不同喷头喷出的缓蚀剂液滴粒径；4.缓蚀剂浓度分析取样器，为环道试验研究缓蚀剂浓度分布提供手段与方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置，其特征在于：包括燃料气管线1、酸气管线2、调压模块3、加热炉4、流量计5、酸气阀6、燃料气处理模块7、水平测试模块8、第一检测区9、第二检测区10、第三检测区11、弯头测试模块12、压力传感器13、温度传感器14、第四检测区15、垂直测试模块16、第五检测区17、第六检测区18、进分离器阀19、分离器20、出气阀21、连续加注缓蚀剂模块22、缓蚀剂液滴粒径测试模块23、试验环道24；
调压模块3、加热炉4、水平测试模块8、弯头测试模块12、垂直测试模块16顺序连接；所述加热炉4入口处管线与调压模块3相连，出口处管线经流量计5、酸气阀6与水平测试模块8连接；气体从水平测试模块8流出，经弯头测试模块12进入垂直测试模块16，最终经分离器20流回酸气管线2；第一检测区9、第二检测区10、第三检测区11、第四检测区15、第五检测区17、第六检测区18分布在试验环道24的不同位置，检测不同点的缓蚀剂浓度；压力传感器13、温度传感器14在环道上对称布置；
调压模块3，包括：第一级节流阀32、第二级节流阀33、第三级节流阀34，气体从酸气管线2进入第一级节流阀32和第二级节流阀33，气体调压后进入加热炉4进行加热，流出加热炉4的气体进入第三级节流阀34再次进行调压；
燃料气处理模块7，包括：燃料气阀71、燃料气调压柜72、加热炉阀73、燃料气进气阀74，燃料气从燃料气管线1经燃料气阀71进入燃料气调压柜72，出来的燃料气一部分进入加热炉4供其燃烧消耗，另一部分经燃料气进气阀74吹扫试验环道24。
进一步的，试验环道24材质为L360QS；直径DN80～DN200；总长度为800m～1600m；每段管道之间通过法兰连接，连接方式为对焊法兰凹凸密封面型式，实现测试环道系统的快速拆卸、安装、移动以及更换。
进一步的，试验环道24上所有开孔距离法兰至少5mm，采用相同规格M20x1.5的内螺纹开口接头，若1次试验中某一开孔处无需使用，则利用304不锈钢带橡胶垫圈的六角丝堵对其进行密封处理。
进一步的，压力传感器13测量点开口位于试验环道24的下侧，取压点前后直管段长度不小于30倍管道直径；温度传感器14测量点位于试验环道24的上测，温度传感器14自由旋入到温度测量开口中进行温度参数测量；温度传感器14，测量范围：0～100℃，精度等级≤0.2级；压力传感器13，测量范围0～10MPa，精度等级≤0.2级；各测量仪表均具有防爆功能。
进一步的，垂直测试模块16，包括：底座161、定滑轮162、门型架163、吊环164、钢丝绳165；底座161支撑着管道，钢丝绳165穿过定滑轮162固定在底座161上，定滑轮162固定在吊环164上，吊环164连接在门型架163上。垂直测试模块16的纵向弯头角度为25°～70°。
进一步的，连续加注缓蚀剂模块22，包括：缓蚀剂管线2201、第一加注阀2202、第一加注点2203、第一控制阀2204、第二加注阀2205、第二加注点2206、第二控制阀2207、第三加注阀2208、第三加注点2209、第四加注阀2210、第四加注点2211、缓蚀剂存储罐2212、放空阀2213、压力表2214、液位仪2215、缓蚀剂流出阀2216、罐装缓蚀剂阀2217、罐装缓蚀剂泵2218、缓蚀剂罐车2219、排污管线2220、装车循环管线2221、高压泵2222、高压泵阀2223、第一协调阀2224、第二协调阀2225、第一混合罐2226、混合流量计2227、第二混合罐2228、外注阀2229、外注泵2230、第三混合罐2231、柴油泵2232、外加柴油阀2233、柴油罐2234、缓蚀剂喷头2235；
第一加注点2203、第二加注点2206、第三加注点2209、第四加注点2211分布在试验环道24上，其中，第一加注点2203在水平测试模块8起始位置，第二加注点2206在中部，第三加注点2209在尾部，第四加注点2211在弯头测试模块12起始位置，第一加注阀2202、第二控制阀2207、第三加注阀2208、第四加注阀2210与对应加注点连接，每个加注点都安装1个缓蚀剂喷头2235；缓蚀剂存储罐2212上装有放空阀2213、压力表2214、液位仪2215，缓蚀剂可由缓蚀剂罐车2219或装车循环管线2221装入缓蚀剂存储罐2212中，缓蚀剂存储罐2212内污物可由排污管线2220排出；缓蚀剂存储罐2212内缓蚀剂可由高压泵2222进入第一混合罐2226、第二混合罐2228、第三混合罐2231，同时，柴油通过柴油罐2234进入三个混合罐。
进一步的，缓蚀剂液滴粒径测试模块23，包括：空气压缩机2301、第一阀门2302、空气管线2303、气体储罐2304、第二阀门2305、第一过滤器2306、气体流量计2307、第三阀门2308、增压泵2309、第二过滤器2310、第四阀门2311、缓蚀剂罐2312、第五阀门2313、第三过滤器2314、压力表2315、喷头2316、硅油取样盘2317；空气压缩机2301、气体储罐2304、第一过滤器2306、气体流量计2307顺序连接，第三过滤器2314、压力表2315与喷头2316相连，喷头2316下面为硅油取样盘2317，增压泵2309与第二过滤器2310、缓蚀剂罐2312连接。
进一步的，第一检测区9、第二检测区10、第三检测区11、第四检测区15、第五检测区17、第六检测区18，包括：缓蚀剂浓度分析取样器25、支架26、有机高分子小球27，缓蚀剂浓度分析取样器25内装填能吸附缓蚀剂溶液的有机高分子小球27，缓蚀剂浓度分析取样器25通过支架26固定在试验环道24内，每个检测区内有3个缓蚀剂浓度分析取样器25，分别检测试验环道24顶部、中部和底部的缓蚀剂浓度。
一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验方法，其包括以下步骤：
(1)试验前缓蚀剂处理：
S1、打开排污管线2220，清除缓蚀剂存储罐2212内残液；
S2、关闭排污管线2220、打开放空阀2213，通过缓蚀剂罐车2219或装车循环管线2221将缓蚀剂注入缓蚀剂存储罐2212，观察压力表2214、液位仪2215读数；
S3、开启高压泵2222，将缓蚀剂注入第一混合罐2226、第二混合罐2228、第三混合罐2231；
S4、打开外加柴油阀2233，将适量柴油注入柴油罐2234；
S5、开启柴油泵2232将柴油注入3个混合罐，控制3个罐内缓蚀剂与柴油的比例分别为：1:2、1:1、2:1；
S6、打开位于混合罐顶的电动搅拌器，确保缓蚀剂与柴油混合均匀。
(2)根据喷头喷出液滴粒径测试试验流程，设计试验测试现场常用喷头喷出缓蚀剂液滴粒径；
(3)在所述第一检测区9、第二检测区10、第三检测区11、第四检测区15、第五检测区17、第六检测区18装上缓蚀剂浓度分析取样器25；
(4)在第一加注点2203、第二加注点2206、第三加注点2209、第四加注点2211安装1类喷头；
(5)排空，仪表调零：在试验开始之前，打开燃料气阀71、燃料气进气阀74，将燃料气吹入所述试验环道24内运行约半个小时，排尽环道内的空气，并对环道上压力传感器13、温度传感器14进行调零；
(6)酸气调温、调压：
H1、打开加热炉阀73，使燃料气进入加热炉4供其燃烧消耗；
H2、打开旁通阀31，控制第一级节流阀32、第二级节流阀33、第三级节流阀34开度；
H3、打开酸气阀6，将调压、调温后的酸气通过酸气管线引入所述试验环道24；
H4、进入试验环道24的酸气进入所述分离器20，最终汇入酸气管线2；
(7)加注缓蚀剂：开启外注泵2230，将缓蚀剂从所述第三混合罐2231中引出、加压到所述缓蚀剂管线2201；打开所述第一加注阀2202，缓蚀剂从安装在第一加注点2203的缓蚀剂喷头2235高速喷出，形成缓蚀剂液滴；控制缓蚀剂流速为15Kg/s；
(8)吹扫管道：试验进行1d后，关闭旁通阀31，停止酸气进入试验环道24；关闭加热炉阀73，停止燃料气进入所述加热炉4；打开燃料气进气阀74，将燃料气引入试验环道24进行吹扫，0.5h后在大量程压力表放空口用多功能检测仪进行检测，当硫化氢含量低于20ppm、氧气含量低于2％时关闭燃料气进气阀74停止吹扫；
(9)取出所述缓蚀剂浓度分析取样器25，利用红外光谱法分析样品中的酸胺量来确定其缓蚀剂含量，计算缓蚀剂所述试验环道24顶部、中部、底部的浓度；
(10)比较位于水平测试模块8上的第一检测区9、第二检测区10缓蚀剂浓度，测试在连续加注过程中，随着检测点与加注点之间距离的变化，缓蚀剂浓度分布变化；
(11)比较第三检测区11、第四检测区15缓蚀剂浓度，测试连续加注过程中不同角度弯头处缓蚀剂浓度分布；
(12)进行多组试验，分别控制流过所述调压模块3的酸气压力为5MPa～7MPa，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同管输气体压力工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布；
(13)进行多组试验，分别控制流过所述加热炉4的酸气温度为40℃～50℃，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同管输气体温度工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布；
(14)进行多组试验，控制不同类型的缓蚀剂进入所述缓蚀剂存储罐2212，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试中不同缓蚀剂类型工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布；
(15)进行多组试验，在所述第一加注点2203、第二加注点2206、第三加注点2209、第四加注点2211安装不同类型喷头，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同缓蚀剂液滴粒径工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布；
(16)进行多组试验，分别将第一混合罐2226、第二混合罐2228、第三混合罐2231内不同浓度的缓蚀剂加注到试验环道24中，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同缓蚀剂浓度工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布；
(17)进行多组试验，控制缓蚀剂注入试验环道24的流速为15Kg/s～25Kg/s，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同缓蚀剂加注量工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布；
(18)进行多组试验，控制所述垂直测试模块16弯头角度分别为25°～70°，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同纵向弯头角度工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布；
(19)进行4组试验，控制缓蚀剂分别从第一加注点2203、第二加注点2206、第三加注点2209、第四加注点2211喷出，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同加注位置工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布。
进一步的，所述喷头喷出液滴粒径测试试验流程为：
(1)连接缓蚀剂液滴粒径测试模块23；
(2)缓蚀剂雾化：打开增压泵2309以及喷雾系统管线上的第一阀门2302、第二阀门2305、第三阀门2308、第四阀门2311、第五阀门2313，缓蚀剂在泵压的作用下一部分流回流至缓蚀剂罐2312，另一部分流向喷头2316，通过喷头2316进行雾化；
(3)喷注压力调节：喷雾系统通过调节回流管路上的阀门开度来控制喷注压力，将喷嘴前的压力调节并稳定至5MPa；
(4)安装1种类型喷嘴；
(5)硅油盘取样：在喷注液滴之前将所述硅油取样盘2317放置在固定的取样位置上，待喷注压力稳定5s后迅速抽开活动盖板，部分液滴落至采样盘并悬浮在硅油中，取样3s后迅速合上盖板，液滴取样结束；
(6)喷雾系统管线吹扫：液滴取样和雾化角测量完成后，立即关闭增压泵2309，打开空气压缩机2301，吹扫系统管线上的阀门，排出管线中的缓蚀剂；
(7)液滴尺寸测量：取样完成后，将硅油取样盘2317放置于显微观测台上，通过显微镜将硅油中的液滴放大40倍，然后通过图像采集卡及计算机上的图像采集软件获得液滴的显微图像，将液滴显微图像导入图像处理软件中，通过尺寸标注获得液滴尺寸信息；
(8)重复步骤(2)～(7)，分别测定不同类型喷嘴产生的液滴尺寸。
该发明的有益效果在于：
(1)本发明主要针对高含硫气田集输系统连续加注缓蚀剂作业，通过设计缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置及方法，试验研究不同工况下，缓蚀剂在管道内的浓度分布情况，降低缓蚀剂加注量，提高经济效率，提高缓蚀率。
(2)设计连续加注缓蚀剂模块，研究缓蚀剂连续加注作业过程中，缓蚀剂加注量、浓度、类型、加注位置等因素对缓蚀剂浓度分布规律的影响，优化连续加注缓蚀剂作业流程。
(3)设计缓蚀剂液滴粒径测试模块，研究不同喷头喷出的缓蚀剂液滴粒径，分析不同缓蚀剂液滴粒径对缓蚀剂浓度分布规律的影响。
(4)设计缓蚀剂浓度分析取样器，通过检测取样器内缓蚀剂浓度，计算管道内缓蚀剂浓度，分析缓蚀剂在管道内浓度分布规律。
附图说明
图1是本发明实施例中环道试验装置示意图。
图2是本发明实施例中连续加注缓蚀剂模块示意图。
图3是本发明实施例中喷头在试验环道内安装示意图。
图4是本发明实施例中缓蚀剂浓度分析取样器在试验环道内安装示意图。
图5是本发明实施例中在试验环道内取出缓蚀剂浓度分析取样器示意图。
图6是本发明实施例中A—A向示意图。
图7是本发明实施例中缓蚀剂浓度分析取样器示意图。
图8是本发明实施例中缓蚀剂液滴粒径测试模块示意图。
图9是本发明实施例中垂直测试模块中的纵向弯头角度为25°的示意图。
图10是本发明实施例中垂直测试模块中的纵向弯头角度为40°的示意图。
图11是本发明实施例中垂直测试模块中的纵向弯头角度为60°的示意图。
图12是本发明实施例中垂直测试模块实物图。
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。
实施例
本实施例中，试验环道安装在现场一段管线的旁通管线上。
如图1所示，一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置，其特征在于：包括燃料气管线1、酸气管线2、调压模块3、加热炉4、流量计5、酸气阀6、燃料气处理模块7、水平测试模块8、第一检测区9、第二检测区10、第三检测区11、弯头测试模块12、压力传感器13、温度传感器14、第四检测区15、垂直测试模块16、第五检测区17、第六检测区18、进分离器阀19、分离器20、出气阀21、连续加注缓蚀剂模块22、缓蚀剂液滴粒径测试模块23、试验环道24；
所述调压模块3、加热炉4、水平测试模块8、弯头测试模块12、垂直测试模块16顺序连接；所述加热炉4入口处管线与调压模块3相连，出口处管线经所述流量计5、酸气阀6与水平测试模块8连接；气体从所述水平测试模块8流出，经弯头测试模块12进入所述垂直测试模块16，最终经所述分离器20流回酸气管线2；所述第一检测区9、第二检测区10、第三检测区11、第四检测区15、第五检测区17、第六检测区18分布在所述试验环道24的不同位置，检测不同点的缓蚀剂浓度；所述压力传感器13、温度传感器14在环道上对称安装；
所述调压模块3，包括：第一级节流阀32、第二级节流阀33、第三级节流阀34，气体从所述酸气管线2进入第一级节流阀32和第二级节流阀33，气体调压后进入所述加热炉4进行加热，流出加热炉4的气体进入第三级节流阀34再次进行调压；
所述燃料气处理模块7，包括：燃料气阀71、燃料气调压柜72、加热炉阀73、燃料气进气阀74，燃料气从所述燃料气管线1经燃料气阀71进入燃料气调压柜72，出来的燃料气一部分进入所述加热炉4供其燃烧消耗，另一部分经燃料气进气阀74吹扫试验环道24。
所述试验环道24材质为L360QS；直径DN80～DN200；总长度为800m～1600m；每段管道之间通过法兰连接，连接方式为对焊法兰凹凸密封面型式，实现测试环道系统的快速拆卸、安装、移动以及更换。
所述试验环道24上所有开孔距离法兰至少5mm，采用相同规格M20x1.5的内螺纹开口接头，若1次试验中某一开孔处无需使用，则利用304不锈钢带橡胶垫圈的六角丝堵对其进行密封处理。
所述压力传感器13测量点开口位于试验环道24的下侧，取压点前后直管段长度不小于30倍管道直径；所述温度传感器14测量点位于试验环道24的上测，温度传感器14自由旋入到温度测量开口中进行温度参数测量；所述温度传感器14，测量范围：0～100℃，精度等级≤0.2级；所述压力传感器13，测量范围0～10MPa，精度等级≤0.2级；各测量仪表均具有防爆功能。
一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验方法，其包括以下步骤：
(1)试验前缓蚀剂处理：
S1、打开排污管线2220，清除缓蚀剂存储罐2212内残液；
S2、关闭排污管线2220、打开放空阀2213，通过缓蚀剂罐车2219或装车循环管线2221将缓蚀剂注入缓蚀剂存储罐2212，观察压力表2214、液位仪2215读数；
S3、开启高压泵2222，将缓蚀剂注入第一混合罐2226、第二混合罐2228、第三混合罐2231；
S4、打开外加柴油阀2233，将适量柴油注入柴油罐2234；
S5、开启柴油泵2232将柴油注入3个混合罐，控制3个罐内缓蚀剂与柴油的比例分别为：1:2、1:1、2:1；
S6、打开位于混合罐顶的电动搅拌器，确保缓蚀剂与柴油混合均匀；
(2)根据喷头喷出滴粒径试验流程，测试现场常用喷头喷出缓蚀剂液滴粒径；
(3)在所述第一检测区9、第二检测区10、第三检测区11、第四检测区15、第五检测区17、第六检测区18装上缓蚀剂浓度分析取样器25；
(4)在第一加注点2203、第二加注点2206、第三加注点2209、第四加注点2211安装1类喷头；
(5)排空，仪表调零：在试验开始之前，打开燃料气阀71、燃料气进气阀74，将燃料气吹入所述试验环道24内运行约半个小时，排尽环道内的空气，并对环道上压力传感器13、温度传感器14进行调零；
(6)酸气调温、调压：
H1、打开加热炉阀73，使燃料气进入加热炉4供其燃烧消耗；
H2、打开旁通阀31，控制第一级节流阀32、第二级节流阀33、第三级节流阀34开度；
H3、打开酸气阀6，将调压、调温后的酸气通过酸气管线引入所述试验环道24；
H4、进入试验环道24的酸气进入所述分离器20，最终汇入酸气管线2；
(7)加注缓蚀剂：开启外注泵2230，将缓蚀剂从所述第三混合罐2231中引出、加压到所述缓蚀剂管线2201；打开所述第一加注阀2202，缓蚀剂从安装在第一加注点2203的缓蚀剂喷头2235高速喷出，形成缓蚀剂液滴；控制缓蚀剂流速为15Kg/s；
(8)吹扫管道：试验进行1d后，关闭旁通阀31，停止酸气进入试验环道24；关闭加热炉阀73，停止燃料气进入所述加热炉4；打开燃料气进气阀74，将燃料气引入试验环道24进行吹扫，0.5h后在大量程压力表放空口用多功能检测仪进行检测，当硫化氢含量低于20ppm、氧气含量低于2％时关闭燃料气进气阀74停止吹扫；
(9)取出所述缓蚀剂浓度分析取样器25，利用红外光谱法分析样品中的酸胺量来确定其缓蚀剂含量，计算缓蚀剂所述试验环道24顶部、中部、底部的浓度；
(10)比较位于水平测试模块8上的第一检测区9、第二检测区10缓蚀剂浓度，测试在连续加注过程中，随着检测点与加注点之间距离的变化，缓蚀剂浓度分布变化；
(11)比较第三检测区11、第四检测区15缓蚀剂浓度，测试连续加注过程中不同角度弯头处缓蚀剂浓度分布；
(12)进行多组试验，分别控制流过所述调压模块3的酸气压力为5MPa～7MPa，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同管输气体压力工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布；
(13)进行多组试验，分别控制流过所述加热炉4的酸气温度为40℃～50℃，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同管输气体温度工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布；
(14)进行多组试验，控制不同类型的缓蚀剂进入所述缓蚀剂存储罐2212，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试中不同缓蚀剂类型工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布；
(15)进行多组试验，在所述第一加注点2203、第二加注点2206、第三加注点2209、第四加注点2211安装不同类型喷头，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同缓蚀剂液滴粒径工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布；
(16)进行多组试验，分别将第一混合罐2226、第二混合罐2228、第三混合罐2231内不同浓度的缓蚀剂加注到试验环道24中，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同缓蚀剂浓度工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布；
(17)进行多组试验，控制缓蚀剂注入试验环道24的流速为15Kg/s～25Kg/s，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同缓蚀剂加注量工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布；
(18)进行多组试验，控制所述垂直测试模块16弯头角度分别为25°～70°，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同纵向弯头角度工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布；
(19)进行4组试验，控制缓蚀剂分别从第一加注点2203、第二加注点2206、第三加注点2209、第四加注点2211喷出，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同加注位置工况下，缓蚀剂在试验环道24内浓度分布。
如图2所示，所述连续加注缓蚀剂模块22，包括：缓蚀剂管线2201、第一加注阀2202、第一加注点2203、第一控制阀2204、第二加注阀2205、第二加注点2206、第二控制阀2207、第三加注阀2208、第三加注点2209、第四加注阀2210、第四加注点2211、缓蚀剂存储罐2212、放空阀2213、压力表2214、液位仪2215、缓蚀剂流出阀2216、罐装缓蚀剂阀2217、罐装缓蚀剂泵2218、缓蚀剂罐车2219、排污管线2220、装车循环管线2221、高压泵2222、高压泵阀2223、第一协调阀2224、第二协调阀2225、第一混合罐2226、混合流量计2227、第二混合罐2228、外注阀2229、外注泵2230、第三混合罐2231、柴油泵2232、外加柴油阀2233、柴油罐2234、缓蚀剂喷头2235；
所述第一加注点2203、第二加注点2206、第三加注点2209、第四加注点2211分布在试验环道24上，其中，所述第一加注点2203在水平测试模块8起始位置，所述第二加注点2206在中部，所述第三加注点2209在尾部，所述第四加注点2211在弯头测试模块12起始位置，第一加注阀2202、第二控制阀2207、第三加注阀2208、第四加注阀2210与对应加注点连接，每个加注点都安装1个缓蚀剂喷头2235；所述缓蚀剂存储罐2212上装有放空阀2213、压力表2214、液位仪2215，缓蚀剂可由缓蚀剂罐车2219或装车循环管线2221装入所述缓蚀剂存储罐2212中，缓蚀剂存储罐2212内污物可由排污管线2220排出；缓蚀剂存储罐2212内缓蚀剂可由高压泵2222进入第一混合罐2226、第二混合罐2228、第三混合罐2231，同时，柴油通过柴油罐2234进入三个混合罐。
如图3、4、5、6、7所示，所述第一检测区9、第二检测区10、第三检测区11、第四检测区15、第五检测区17、第六检测区18，包括：缓蚀剂浓度分析取样器25、支架26、有机高分子小球27，所述缓蚀剂浓度分析取样器25内装填能吸附缓蚀剂溶液的有机高分子小球27，所述缓蚀剂浓度分析取样器25通过支架26固定在试验环道24内，每个检测区内有3个缓蚀剂浓度分析取样器25，分别检测试验环道24顶部、中部和底部的缓蚀剂浓度。
如图8所示，所述缓蚀剂液滴粒径测试模块23，包括：空气压缩机2301、第一阀门2302、空气管线2303、气体储罐2304、第二阀门2305、第一过滤器2306、气体流量计2307、第三阀门2308、增压泵2309、第二过滤器2310、第四阀门2311、缓蚀剂罐2312、第五阀门2313、第三过滤器2314、压力表2315、喷头2316、硅油取样盘2317；所述空气压缩机2301、气体储罐2304、第一过滤器2306、气体流量计2307顺序连接，所述第三过滤器2314、压力表2315与喷头2316相连，所述喷头2316下面为硅油取样盘2317，所述增压泵2309与第二过滤器2310、缓蚀剂罐2312连接。
所述喷头喷出液滴粒径试验流程为：
(1)连接缓蚀剂液滴粒径测试模块23；
(2)缓蚀剂雾化：打开增压泵2309以及喷雾系统管线上的第一阀门2302、第二阀门2305、第三阀门2308、第四阀门2311、第五阀门2313，缓蚀剂在泵压的作用下一部分流回流至缓蚀剂罐2312，另一部分流向喷头2316，通过喷头2316进行雾化；
(3)喷注压力调节：喷雾系统通过调节回流管路上的阀门开度来控制喷注压力，将喷嘴前的压力调节并稳定至5MPa；
(4)安装1种类型喷嘴；
(5)硅油盘取样：在喷注液滴之前将所述硅油取样盘2317放置在固定的取样位置上，待喷注压力稳定5s后迅速抽开活动盖板，部分液滴落至采样盘并悬浮在硅油中，取样3s后迅速合上盖板，液滴取样结束；
(6)喷雾系统管线吹扫：液滴取样和雾化角测量完成后，立即关闭增压泵2309，打开空气压缩机2301，吹扫系统管线上的阀门，排出管线中的缓蚀剂；
(7)液滴尺寸测量：取样完成后，将硅油取样盘2317放置于显微观测台上，通过显微镜将硅油中的液滴放大40倍，然后通过图像采集卡及计算机上的图像采集软件获得液滴的显微图像，将液滴显微图像导入图像处理软件中，通过尺寸标注获得液滴尺寸信息；
(8)重复步骤(2)～(7)，分别测定不同类型喷嘴产生的液滴尺寸。
如图9、10、11、12所示，所述垂直测试模块16，包括：底座161、定滑轮162、门型架163、吊环164、钢丝绳165；所述底座161支撑着管道，所述钢丝绳165穿过定滑轮162固定在底座161上，所述定滑轮162固定在吊环164上，所述吊环164连接在门型架163上。所述垂直测试模块16的纵向弯头角度为25°～70°。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置，其特征在于：包括燃料气管线(1)、酸气管线(2)、调压模块(3)、加热炉(4)、流量计(5)、酸气阀(6)、燃料气处理模块(7)、水平测试模块(8)、第一检测区(9)、第二检测区(10)、第三检测区(11)、弯头测试模块(12)、压力传感器(13)、温度传感器(14)、第四检测区(15)、垂直测试模块(16)、第五检测区(17)、第六检测区(18)、进分离器阀(19)、分离器(20)、出气阀(21)、连续加注缓蚀剂模块(22)、缓蚀剂液滴粒径测试模块(23)、试验环道(24)；
所述调压模块(3)、加热炉(4)、水平测试模块(8)、弯头测试模块(12)、垂直测试模块(16)顺序连接；所述加热炉(4)入口处管线与调压模块(3)相连，出口处管线经所述流量计(5)、酸气阀(6)与水平测试模块(8)连接；气体从所述水平测试模块(8)流出，经弯头测试模块(12)进入所述垂直测试模块(16)，最终经所述分离器(20)流回酸气管线(2)；所述第一检测区(9)、第二检测区(10)、第三检测区(11)、第四检测区(15)、第五检测区(17)、第六检测区(18)分布在所述试验环道(24)的不同位置，检测不同点的缓蚀剂浓度；所述压力传感器(13)、温度传感器(14)在环道上对称布置；
所述调压模块(3)，包括：第一级节流阀(32)、第二级节流阀(33)、第三级节流阀(34)，气体从所述酸气管线(2)进入第一级节流阀(32)和第二级节流阀(33)，气体调压后进入所述加热炉(4)进行加热，流出加热炉(4)的气体进入第三级节流阀(34)再次进行调压；
所述燃料气处理模块(7)，包括：燃料气阀(71)、燃料气调压柜(72)、加热炉阀(73)、燃料气进气阀(74)，燃料气从所述燃料气管线(1)经燃料气阀(71)进入燃料气调压柜(72)，出来的燃料气一部分进入所述加热炉(4)供其燃烧消耗，另一部分经燃料气进气阀(74)吹扫试验环道(24)；
所述垂直测试模块(16)，包括：底座(161)、定滑轮(162)、门型架(163)、吊环(164)、钢丝绳(165)；所述底座(161)支撑着管道，所述钢丝绳(165)穿过定滑轮(162)固定在底座(161)上，所述定滑轮(162)固定在吊环(164)上，所述吊环(164)连接在门型架(163)上，所述垂直测试模块(16)中的纵向弯头角度为25°～70°。
2.根据权利要求1所述的一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置，其特征在于：所述试验环道(24)材质为L360QS；直径DN80～DN200；总长度为800m～1600m；每段管道之间通过法兰连接，连接方式为对焊法兰凹凸密封面型式，可以实现测试环道系统的快速拆卸、安装、移动以及更换。
3.根据权利要求1所述的一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置，其特征在于：所述试验环道(24)上所有开孔距离法兰至少5mm，采用相同规格M20x1.5的内螺纹开口接头，若1次试验中某一开孔处无需使用，则利用304不锈钢带橡胶垫圈的六角丝堵对其进行密封处理。
4.根据权利要求1所述的一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置，其特征在于：所述压力传感器(13)测量点开口位于试验环道(24)的下侧，取压点前后直管段长度不小于30倍管道直径；所述温度传感器(14)测量点位于试验环道(24)的上测，温度传感器(14)自由旋入到温度测量开口中进行温度参数测量；
所述温度传感器(14)，测量范围：0～100℃，精度等级≤0.2级；
所述压力传感器(13)，测量范围0～10MPa，精度等级≤0.2级；
各测量仪表均具有防爆功能。
5.根据权利要求1所述的一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置，其特征在于：所述连续加注缓蚀剂模块(22)，包括：缓蚀剂管线(2201)、第一加注阀(2202)、第一加注点(2203)、第一控制阀(2204)、第二加注阀(2205)、第二加注点(2206)、第二控制阀(2207)、第三加注阀(2208)、第三加注点(2209)、第四加注阀(2210)、第四加注点(2211)、缓蚀剂存储罐(2212)、放空阀(2213)、压力表(2214)、液位仪(2215)、缓蚀剂流出阀(2216)、罐装缓蚀剂阀(2217)、罐装缓蚀剂泵(2218)、缓蚀剂罐车(2219)、排污管线(2220)、装车循环管线(2221)、高压泵(2222)、高压泵阀(2223)、第一协调阀(2224)、第二协调阀(2225)、第一混合罐(2226)、混合流量计(2227)、第二混合罐(2228)、外注阀(2229)、外注泵(2230)、第三混合罐(2231)、柴油泵(2232)、外加柴油阀(2233)、柴油罐(2234)、缓蚀剂喷头(2235)；
所述第一加注点(2203)、第二加注点(2206)、第三加注点(2209)、第四加注点(2211)分布在试验环道(24)上，其中，所述第一加注点(2203)在水平测试模块(8)起始位置，所述第二加注点(2206)在中部，所述第三加注点(2209)在尾部，所述第四加注点(2211)在弯头测试模块(12)起始位置，第一加注阀(2202)、第二控制阀(2207)、第三加注阀(2208)、第四加注阀(2210)与对应加注点连接，每个加注点都安装1个缓蚀剂喷头(2235)；所述缓蚀剂存储罐(2212)上装有放空阀(2213)、压力表(2214)、液位仪(2215)，缓蚀剂可由缓蚀剂罐车(2219)或装车循环管线(2221)装入所述缓蚀剂存储罐(2212)中，缓蚀剂存储罐(2212)内污物可由排污管线(2220)排出；缓蚀剂存储罐(2212)内缓蚀剂可由高压泵(2222)进入第一混合罐(2226)、第二混合罐(2228)、第三混合罐(2231)，同时，柴油通过柴油罐(2234)进入三个混合罐。
6.根据权利要求1所述的一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置，其特征在于：所述缓蚀剂液滴粒径测试模块(23)，包括：空气压缩机(2301)、第一阀门(2302)、空气管线(2303)、气体储罐(2304)、第二阀门(2305)、第一过滤器(2306)、气体流量计(2307)、第三阀门(2308)、增压泵(2309)、第二过滤器(2310)、第四阀门(2311)、缓蚀剂罐(2312)、第五阀门(2313)、第三过滤器(2314)、压力表(2315)、喷头(2316)、硅油取样盘(2317)；所述空气压缩机(2301)、气体储罐(2304)、第一过滤器(2306)、气体流量计(2307)顺序连接，所述第三过滤器(2314)、压力表(2315)与喷头(2316)相连，所述喷头(2316)下面为硅油取样盘(2317)，所述增压泵(2309)与第二过滤器(2310)、缓蚀剂罐(2312)连接。
7.根据权利要求1所述的一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置，其特征在于：所述第一检测区(9)、第二检测区(10)、第三检测区(11)、第四检测区(15)、第五检测区(17)、第六检测区(18)，包括：缓蚀剂浓度分析取样器(25)、支架(26)、有机高分子小球(27)，所述缓蚀剂浓度分析取样器(25)内装填能吸附缓蚀剂溶液的有机高分子小球(27)，所述缓蚀剂浓度分析取样器(25)通过支架(26)固定在试验环道(24)内，每个检测区内有3个缓蚀剂浓度分析取样器(25)，分别检测试验环道(24)顶部、中部和底部的缓蚀剂浓度。
8.一种根据权利要求1所述的一种缓蚀剂浓度分布测试现场试验装置的缓蚀剂浓度分布测试现场试验方法，其包括以下步骤：
(1)试验前缓蚀剂处理：
S1、打开排污管线(2220)，清除缓蚀剂存储罐(2212)内残液；
S2、关闭排污管线(2220)、打开放空阀(2213)，通过缓蚀剂罐车(2219)或装车循环管线(2221)将缓蚀剂注入缓蚀剂存储罐(2212)，观察压力表(2214)、液位仪(2215)读数；
S3、开启高压泵(2222)，将缓蚀剂注入第一混合罐(2226)、第二混合罐(2228)、第三混合罐(2231)；
S4、打开外加柴油阀(2233)，将适量柴油注入柴油罐(2234)；
S5、开启柴油泵(2232)将柴油注入3个混合罐，控制3个罐内缓蚀剂与柴油的比例分别为：1:2、1:1、2:1；
S6、打开位于混合罐顶的电动搅拌器，确保缓蚀剂与柴油混合均匀；
(2)根据喷头喷出液滴粒径测试试验流程，设计试验测试现场常用喷头喷出缓蚀剂液滴粒径；
(3)在所述第一检测区(9)、第二检测区(10)、第三检测区(11)、第四检测区(15)、第五检测区(17)、第六检测区(18)装上缓蚀剂浓度分析取样器(25)；
(4)在第一加注点(2203)、第二加注点(2206)、第三加注点(2209)、第四加注点(2211)安装1类喷头；
(5)排空，仪表调零：在试验开始之前，打开燃料气阀(71)、燃料气进气阀(74)，将燃料气吹入所述试验环道(24)内运行半个小时，排尽环道内的空气，并对环道上压力传感器(13)、温度传感器(14)进行调零；
(6)酸气调温、调压：
H1、打开加热炉阀(73)，使燃料气进入加热炉(4)供其燃烧消耗；
H2、打开旁通阀(31)，控制第一级节流阀(32)、第二级节流阀(33)、第三级节流阀(34)开度；
H3、打开酸气阀(6)，将调压、调温后的酸气通过酸气管线引入所述试验环道(24)；
H4、进入试验环道(24)的酸气进入所述分离器(20)，最终汇入酸气管线(2)；
(7)加注缓蚀剂：开启外注泵(2230)，将缓蚀剂从所述第三混合罐(2231)中引出、加压到所述缓蚀剂管线(2201)；打开所述第一加注阀(2202)，缓蚀剂从安装在第一加注点(2203)的缓蚀剂喷头(2235)高速喷出，形成缓蚀剂液滴；控制缓蚀剂流速为15Kg/s；
(8)吹扫管道：试验进行1d后，关闭旁通阀(31)，停止酸气进入试验环道(24)；关闭加热炉阀(73)，停止燃料气进入所述加热炉(4)；打开燃料气进气阀(74)，将燃料气引入试验环道(24)进行吹扫，0.5h后在大量程压力表放空口用多功能检测仪进行检测，当硫化氢含量低于20ppm、氧气含量低于2％时关闭燃料气进气阀(74)停止吹扫；
(9)取出所述缓蚀剂浓度分析取样器(25)，利用红外光谱法分析样品中的酸胺量来确定其缓蚀剂含量，计算缓蚀剂所述试验环道(24)顶部、中部、底部的浓度；
(10)比较位于水平测试模块(8)上的第一检测区(9)、第二检测区(10)缓蚀剂浓度，测试在连续加注过程中，随着检测点与加注点之间距离的变化，缓蚀剂浓度分布变化；
(11)比较第三检测区(11)、第四检测区(15)缓蚀剂浓度，测试连续加注过程中不同角度弯头处缓蚀剂浓度分布；
(12)进行多组试验，分别控制流过所述调压模块(3)的酸气压力为5MPa～7MPa，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同管输气体压力工况下，缓蚀剂在试验环道(24)内浓度分布；
(13)进行多组试验，分别控制流过所述加热炉(4)的酸气温度为40℃～50℃，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同管输气体温度工况下，缓蚀剂在试验环道(24)内浓度分布；
(14)进行多组试验，控制不同类型的缓蚀剂进入所述缓蚀剂存储罐(2212)，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试中不同缓蚀剂类型工况下，缓蚀剂在试验环道(24)内浓度分布；
(15)进行多组试验，在所述第一加注点(2203)、第二加注点(2206)、第三加注点(2209)、第四加注点(2211)安装不同类型喷头，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同缓蚀剂液滴粒径工况下，缓蚀剂在试验环道(24)内浓度分布；
(16)进行多组试验，分别将第一混合罐(2226)、第二混合罐(2228)、第三混合罐(2231)内不同浓度的缓蚀剂加注到试验环道(24)中，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同缓蚀剂浓度工况下，缓蚀剂在试验环道(24)内浓度分布；
(17)进行多组试验，控制缓蚀剂注入试验环道(24)的流速为15Kg/s～25Kg/s，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同缓蚀剂加注量工况下，缓蚀剂在试验环道(24)内浓度分布；
(18)进行多组试验，控制所述垂直测试模块(16)弯头角度分别为25°～70°，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同纵向弯头角度工况下，缓蚀剂在试验环道(24)内浓度分布；
(19)进行4组试验，控制缓蚀剂分别从第一加注点(2203)、第二加注点(2206)、第三加注点(2209)、第四加注点(2211)喷出，重复步骤(3)～(9)，分析试验结果，测试不同加注位置工况下，缓蚀剂在试验环道(24)内浓度分布。
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