DE69007919T2

DE69007919T2 - Gerät für grössere Gasströme.

Info

Publication number: DE69007919T2
Application number: DE69007919T
Authority: DE
Inventors: Larry Felix Knight; Daniel Karl Ogilvie; Ronny Wayne Worsham
Original assignee: Praxair Technology Inc
Current assignee: Praxair Technology Inc
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH0738975B2; CA2025712A1; DE69007919D1; EP0419231A2; US4977921A; ATE104036T1; MX170854B; JPH03118887A; EP0419231A3; EP0419231B1; BR9004676A; ES2051477T3; CA2025712C

Description

Die Erfindung betrifft den Strom von Gas durch Leitungen. Genauer betrifft sie solch einen Strom durch großdimensionierte Leitungen mit hohem Durchflußmengenbedarf.
Es gibt eine Vielzahl industrieller Vorgänge, bei denen es erforderlich ist, Gase durch relativ groß dimensionierte Leitungen zu pumpen. Wenn der Durchmesser der Leitung ansteigt, steigt der Gasdurchflußmengenbedarf entsprechend an. Bei verschiedenen Anwendungen kann das Bereitstellen solch einer großen Durchflußmengenkapazität ein praktisches Problem hinsichtlich des Betriebes erzeugen. In manchen Fällen können Begrenzungen der Durchflußmengen das Ausführen eines gewünschten Vorgangs bei Bedingungen verhindern, die relativ große Durchflußmengen erfordern.
Die in-situ-Reinigung von Wasser- oder Gasrohrleitungen ist ein höchst zweckmäßiger industrieller Vorgang, bei welchem Durchflußmengenbeschränkungen der Gaspumpanordnung dazu neigten, die Anwendung auf großdimensionierte Leitungen auszuschließen. Bei solch einer in-situ-Reinigung, einer von der Union Carbide Industrial Services Company (UCISCO) als das Sandjet -Veffahren angebotenen industriellen Serviceleistung, wird ein Hochgeschwindigkeits-Treibgasstrom (z.B. Sückstoff), in dem Reinigungspartikel mitgeführt werden, in die zu reinigende Leitung injiziert. Die turbulente und wirbelnde Bewegung des Treibgasstromes in der Leitung bewirkt eine hohe Radialgeschwindigkeit der Reinigungspartikel, wodurch diese ausreichend Energie haben, um Ablagerungen von den Innenwänden der Leitung zu lösen. Diese abgelösten Ablagerungen werden mit dem Treibgasstrom und den Reinigungspartikeln aus der Leitung entfernt. Der in-situ-Reinigungsvorgang wird über eine Anzahl relativ kurzer Reinigungsdurchläufe fortgesetzt, bis die unerwünschte Ablagerung entfernt wurde, wie durch das Abführen eines reinen Gasstromes, der im wesentlichen frei von Ablagerungen ist, vom Auslaßende der Leitung deutlich wird. Ein ausreichender Vorrat von Treibgas muß für dieses in-situ-Reinigungsverfahren verfügbar sein, welches üblicherweise bei Austrittsstromgeschwindigkeiten von etwa 4267 bis 6096 m/min (14000 bis 20000 Fuß pro Minute) ausgeführt wird, wobei 4877 m/min (16000 Fuß pro Minute) eine typische Austrittsstromgeschwindigkeit für solche Anwendungen ist.
Der in-situ-Reinigungsvorgang wird normalerweise aufgrund des steigend höheren Durchflußmengenbedarfs größerer Leitungen auf das Reinigen von Leitungen begrenzt, die einen maximalen Durchmesser von 30,48 cm (12 inch) haben. So erfordert eine 15,24 cm (6 inch) Leitung bei der besagten Austrittsgeschwindigkeit von 4877 m/min (16000 Fuß pro Minute) eine Gasdurchflußmenge von 88,97 m³/min (3142 Standardkubikfuß pro Minute), wobei diese Durchflußmenge auf 355,83 m³/min (12566 scfm) für eine Leitung mit 30,48 cm (12 inch) ansteigt, auf 800,63 m³/min (28274 scfm) bei einer 45,72 cm (18 inch) Leitung und auf 1423,34 m³/min (50265 scfm) für eine 60,96 cm (24 inch) Leitung.
Eine konventionelle Pumpanordnung für das Verdampfen und Pumpen von flüssigem Stickstoff, wie sie in der üblichen kommerziellen Praxis benutzt wird, hat typischerweise eine maximale Durchflußkapazität von etwa 107,60 m³/min (3800 scfm). Somit kann mit einer solchen Pumpanordnung eine 15,24 cm (6 inch) Leitung gereinigt werden, während für eine 30,48 cm (12 inch) Leitung vier Pumpanordnungen erforderlich sind. Für eine 45,72 cm (18 inch) Leitung wären acht Pumpanordnungen nötig, und für eine 60,96 cm (24 inch) Leitung wären insgesamt 14 Pumpanordnungen erforderlich. Unter solchen Umständen wird der Gebrauch solcher Pumpanordnungen für das Reinigen von Leitungen, die größer als 30,48 cm (12 inch) sind, unzulässig teuer und verursacht praktische logistische Probleme aufgrund der großen Anzahl erforderlicher Pumpen. Für bestimmte Überland-Rohrleitungsanwendnngen werden solche Probleme durch den Gebrauch einer als Ballastbetrieb bezeichneten Technik überwunden, bei der ein Teil einer Leitung auf den gewünschten Druck gepumpt und dann benutzt wird, um die bei der in-situ-Reinigung eines anderen Teils der Leitung erforderliche hohe Durchflußmenge zu liefern. Für Anlagenvorgänge wurde der Ballastbetrieb als nicht durchführbar befünden, da typischerweise keine geeignete Leitung für den Ballastbetrieb verfügbar ist. Um die erforderlichen hohen Durchflußmengen großdimensionierter Leitungen, die nur Pumpanordnungen benutzen, zu erreichen, müßte für eine spezielle Aufgabe eine Vielzahl von Pumpanordnungen verfügbar sein, und alle Pumpanordnungen müßten mit einem gemeinsamen Verteiler verbunden sein, mit flüssigem Stickstoff versorgt werden und für jeden in-situ-Reinigungsprozeß gleichzeitig on-line geschaltet werden. Solch ein Betrieb wird für jede zusätzliche Pumpanordnung in steigendem Maße schwierig und teuer.
Bei manchen in-situ-Reinigungsanwendungen kann es durchführbar sein, Luft statt Stickstoff als das Treibgas zu benutzen. Bezüglich großer Durchflußmengen wurde jedoch festgestellt, daß ein 10,69 x 10&sup6; cal g/s (1000 HP) Verdichter etwa 42,48 m³/min (1500 scfm) Luft zuführen wird. Wie bei den oben erwähnten Pumpanordnungen wäre für Vorgänge mit großem Durchfluß eine große Zahl von Luftverdichtern erforderlich, und der mit dem Gebrauch von Luftverdichtern verbundene Kosten- und Raumbedarf wäre unerschwinglich.
Während in-situ-Reinigung von Leitungen mit großen Durchflußmengen aus den oben angedeuteten Gründen ausgeschlossen wurde, besteht nichtsdestotrotz in der Technik der Wunsch, das in-situ-Reinigungsverfahren für die Reinigung von Leitungen mit größerem Durchmesser zu benutzen. Im Vergleich zu der Alternative des Aufschneidens von Leitungsabschnitten, der Reinigung mit mechanischen Mitteln und dem erneuten Zusammenbau der Leitung, sind die inhärenten Vorteile des in-situ-Verfahrens derart, daß es ohne weiteres für großdimensionierte Leitungen benutzt werden wurde, falls eine zweckmäßige Anordnung zum Bereitstellen des hohen Gasdurchflußmengenbedarfs gefunden werden könnte.
In US-A-2 011 347 wird die Anlieferung von unter Druck stehenden Gasspeicherflaschen zu einer Gasverbrauchsstelle offenbart, sowie das Zurückbringen der Speicherflaschen zu einer Gasanlage zwecks einem erneuten Füllen. Das eingesetzte System benutzt einen Verteiler und ein Auslaßsystem, in welchem drei Verteiler 35, 36 und 37 eingesetzt werden, und die Speicherflaschen werden in bestimmten Positionen mit einem der Verteiler verbunden. Für eine kompakte Anordnung der mehreren Verteiler und Speicherflaschen in einem Zulieferfahrzeug wird eine gestaffelte und eingepaßte Beziehung der Speicherflaschen eingesetzt.
Es erwies sich nun als möglich, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Anlieferung von Gas bei hohen Durchflußmengen zu schaffen. Es erwies sich auch als möglich, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Anlieferung von Gas für in-situ-Reinigung oder für andere Vorgänge zu schaffen, bei denen hohe Durchflußmengen über relativ kurze Zeitdauern benötigt werden.
Gas zum Überleiten zu einer großdimensionierten Leitung mit hoher Durchflußmenge wird zu Rohrtrailern gepumpt, von welchen es durch einen gemeinsamen Verteilerkopf mit hohem Durchfluß zu der besagten Leitung mit großem Durchmesser abgegeben wird. Dadurch kann eine zweckmäßig hohe Durchflußmenge für eine zweckmäßige, jedoch relativ kurze Zeitdauer erreicht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Anliefern von Gas an eine großdimensionierte Leitung mit hohem Gasdurchflußmengenbedarf geschaffen, versehen mit:
(a) einer Verteilerkopfanordnung zum Verteilen von Gas, das einer großdimensionierten Leitung mit hohen Durchflußmengen zuzuleiten ist;
(b) einer am Auslaßende der Verteilerkopfanordnung befindlichen Steuerventilanordnung, die in der Lage ist, für die Abgabe von Gas in einer Menge zu sorgen, die ausreicht, um die gewünschte hohe Durchflußmenge in der stromabwärts liegenden, großdimensionierten Leitung zu erzielen;
(c) einer Pumpanordnung, die der Verteilerkopfanordnung Gas bei einem gewünschten erhöhten Druck zuführen kann, der für die Anlieferung des Gases zu der großdimensionierten Leitung mit hohen Durchflußmengen geeignet ist;
(d) einer Reihe von einzelnen Hochdruckrohren, die für die Speicherung von Gas bei erhöhtem Druck zur Verwendung bei der Erzielung der hohen Gasdurchflußmenge in der großdimensionierten Leitung geeignet sind;
(e) Gasverbindungsleitungen, die von jedem der einzelnen Gasspeicherrohre zu der Verteilerkopfanordnung reichen und die dafür sorgen, daß Gas von der Verteilerkopfanordnung zu den Rohren strömt, wenn die Pumpanordnung angelegt wird und die Steuerventilanordnung am Auslaßende der Verteilerkopfanordnung geschlossen ist, sowie das Gas von den Rohren zu der Verteilerkopfanordnung zwecks Weiterleitung zu der großdimensionierten Leitung strömt, wenn die Steuerventilanordnung am Auslaßende der Verteilerkopfanordnung offen ist, wodurch Gas zweckentsprechend durch die Verteilerkopfanordnung hindurch mit einem erhöhten Druck zu den einzelnen Rohren für nachfolgende Abgabe durch die Verteilerkopfanordnung hindurch zu der einen hohen Gasdurchflußmengenbedarf aufweisenden, großdimensionierten Leitung gepumpt wird.
Die Verteilerkopfanordnung und die einzelnen Gasspeicherrohre sind so ausgelegt, daß Gas zu der stromab liegenden großdimensionierten Leitung mit einer Durchflußmenge von mindestens 339,80 m³/min (12000 scfm) geliefert werden kann. Vorzugsweise sind sie ausgelegt, um das Gas mit einer Durchflußmenge von mindestens 566,34 m³/min (20000 scfm) zu liefern, und am stärksten bevorzugt mit mindestens 849,50 m³/min (30000 scfm).
Es kann zum Beispiel etwa 6 bis etwa 10 einzelne Gasspeicherrohre geben. Die Gasverbindungsleitungen zwischen den einzelnen Rohren und der Verteilerkopfanordnung weisen Leitungen auf, in denen keine Steuerventile angeordnet sind.
Es kann eine Verbindungsleitung geben, die sich vom Ende stromabwärts der Verteilerkopfanordnung zu der großdimensionierten Leitung erstreckt, zu der Gas geleitet wird. Solch eine Verbindungsleitung kann bis zu einer in-situ zu reinigenden Rohrleitung reichen, wobei das durch diese geleitete Gas für den Treibgasstrom zum Durchleiten von Reinigungspartikeln durch die Rohrleitungen sorgt. Es kann auch einen Vorratsbehälter für Reinigungspartikel geben, die für die in-situ-Reinigung der Rohrleitung benutzt werden, sowie eine Umgehungsleitung, um einen Teil der Hauptmasse des Treibgasstromes unter den Vorratsbehälter für die darin befindlichen Dosier- und Reinigungspartikel zu leiten, wobei die Umgehungsleitung bis zu der zu reinigenden Rohrleitung reicht, um den Gasstrom, der darin mitgeführte Reinigungspartikel enthält, zu der Rohrleitung zu leiten. Ferner kann außerdem ein Injektorkopf an der zu reinigenden großdimensionierten Leitung angebracht werden, wobei der Injektorkopf ausgelegt ist, um das Überleiten der Hauptmasse des Treibgases und des Teils desselben, der die darin mitgeführten Reinigungspartikel enthält, zu der großdimensionierten Leitung zu erleichtern. Zum Beispiel kann die zu reinigende großdimensionierte Leitung einen Durchmesser von 45,72 cm (18 inch) haben, wobei die besagte Vorrichtung ausgelegt ist, Gas mit einer Durchflußmenge von über etwa 566,34 m³/min (20000 scfm) in die 45,72 cm (18 inch) Leitung zu liefern, wodurch für eine Austriftsgasgeschwindigkeit aus der besagten Leitung von etwa 48,77 m/min (16000 Fuß pro Minute) gesorgt wird.
Unter Verwendung der vorliegenden Erfindung können konventionelle Rohrtrailer modifiziert werden, um als eine Ballastquelle zu dienen, um eine hohe Gasdurchflußmenge über eine relativ kurze Zeitdauer zu liefern. Bei der Anwendung der Erfindung kann Stickstoff in zweckmäßiger Weise an einer Arbeitsstäfte angeliefert werden, um als das Treibgas bei der in-situ- Reinigung großdimensionierter Leitungen zu sorgen, die hohe Durchflußmengen für die relativ kurze Dauer jedes Durchlaufs des in-situ-Reinigungsvorgangs erfordern. Andere Anwendungen, die hohe Gasdurchflußmengen für kurze Zeitdauern erfordern, können ebenfalls zweckmäßig und effizient unter Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung ausgeführt werden.
Rohrtrailer sind bekannt, und sie werden typischerweise benutzt, um ein Gas, wie z.B. Wasserstoff, bei relativ niedrigen Durchflußmengen über längere Zeitdauern für verschiedene Anwendungen anzuliefern. Rohrtrailer sind typischerweise ausgelegt, um Gas bei Abgabedurchflußmengen von bis zu etwa 28,32 m³/min (1000 scfm) anzuliefern. Solche Rohrtrailer weisen typischerweise etwa 6 bis 10 oder mehr Rohre auf, die auf einem beweglichen Anhänger montiert sind, sowie einen gemeinsamen Verteilerkopf und Flaschenventile zum Steuern des Füllens von Gas in die Rohre und der gewünschten Abgabe von Gas von diesen durch den Verteilerkopf und in die Prozeßleitung.
Zu Zwecken der Erfindung hat der Verteilerkopf oder der gemeinsame Verteiler für das Überleiten von Gas im allgemeinen einen Durchrnesser von etwa 5,08 bis etwa 10,16 cm (2 bis 4 inch), wobei ein Verteilerkopf mit einem Durchmesser von 7,62 cm (3 inch) im allgemeinen zweckmäßig und bevorzugt für die oben beschriebene in-situ-Reinigungsanwendung ist. Der Verteilerkopf sollte ausreichend lang sein, so daß die einzelnen Rohre zweckmäßig an diesem angebracht werden können. Während die Länge des Verteilerkopfes bei speziellen Anwendungen der Erfindung variieren kann, ist es im allgemeinen zweckmäßig für eine Länge des Verteilerkopfes von etwa 10,16 cm (4 inch) für jedes in einer Rohrtrailereinheit eingesetzte Rohr zu sorgen.
Die einzelnen, an dem Verteilerkopf befestigten Rohre haben typischerweise einen Durchmesser von etwa 60,96 cm (24 inch) und eine Länge von 10,67 m (35 Fuß), wobei sie aus Kohlenstoffstahl aufgebaut sind und einem Druck von bis zu etwa 17237,5 kPa (2500 psi) standhalten können. Es sollte erwähnt werden, daß solche Rohre im allgemeinen die Größe haben, die bei konventionellen Rohrtrailern mit geringer Durchflußmenge benutzt werden, obschon die Größe derselben in Abhängigkeit von dem Gasdurchflußmengenbedarf einer gegebenen Anwendung variiert werden kann. Bei der konventionellen Praxis von Rohrtrailern ist in jedem Rohr ein Flaschenventil vorgesehen. Zu Zwecken der Erfindung werden die Flaschenventile von jedem Rohr entfernt, wobei fakultativ vollständig öffnende Kugelventile installiert werden, und eine als eine Anschlußleitung bezeichnete Leitung wird von jedem Rohr in den großen gemeinsamen Verteilerkopf verlegt. Die Durchmesser der Anschlußleitungen betragen typischerweise etwa 0,79 bis 2,54 cm (5/16 inch bis 1 inch), meistens etwa 1,91 cm (3/4 inch) für die typischen Gasstromvorgänge hoher Durchflußmenge und kurzer Dauer, auf die die Erfindung gerichtet ist.
Wie bei der Anwendung konventioneller Rohrtrailer mit niedriger Durchflußmenge wird die Vorrichtung gemäß der Erfindung typischerweise etwa 6 bis etwa 10 einzelne Rohre aufweisen. Es versteht sich jedoch, daß jede gewünschte Anzahl einzelner Rohre in Abhängigkeit von dem Durchflußmengenbedarf einer gegebenen Anwendung hoher Gasdurchflußmenge vorgesehen werden kann.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die begleitende Einzelzeichnung im Detail beschrieben, die eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist, wie sie bei einem in-situ-Verfahren zum Reinigen einer Leitung mit großem Durchmesser eingesetzt wird; sie ist jedoch in keiner Weise darauf begrenzt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird der Verteilerkopf zum Überleiten von Gas durch das Bezugszeichen 1 repräsentiert. Es ist eine Pumpanordnung 2 vorgesehen, um Gas durch eine Leitung 3 in den Verteilerkopf 1 zu leiten, bei dem am Gaseinlaßende desselben ein Ventil 4 angeordnet ist. Zweckmäßigerweise ist in der besagten Leitung 3 ein Entspannungsventil 5 angeordnet. Eine Anzahl einzelner Trailerrohre 6 ist über entsprechende einzelne Anschlußleitungen 7 mit dem Verteilerkopf 1 verbunden. Bei der veranschaulichten Ausführungsforrn der Erfindung ist am Gasauslaßende des Verteilerkopfes 1 ein Ventil 8 angeordnet, und es steuert den Gasstrom in Leitung 9 zum Überleiten zu einer in-situ-Rohrleitungs-Reinigungsanwendung. Zweckmäßigerweise ist in Leitung 9 ein Entspannungsventil 10 vorgesehen. In Leitung 9 ist eine Öffnung 11 so angeordnet, daß ein konstanter Gasstrom in der besagten Leitung sichergestellt wird, bevor dieser Gasstrom bei Gabelung 12 geteilt wird.
Eine Leitung 13, in der fakultativ eine Öffnung 14 zum Sicherstellen eines konstanten Gasstroms angeordnet ist, erstreckt sich von der Gabelung 12 zu einem tangentialen Gaseinlaß 15 eines Gasinjektorkopfes 16. Von der Gabelung 12 erstreckt sich eine Leitung 17 zu einem Gasverteiler 18, von dem sich eine Leitung 19, die ein Gefäßdruckventil 20 enthält, zu dem oberen Teil eines Vorratsbehälters 21 für Reinigungspartikel erstreckt. Eine Leitung 22, die zweckmäßigerweise ein Einstellventil 23 zum Sicherstellen eines gewünschten Drucks aufweist, erstreckt sich zu einer Mischkammer 24. Am Boden des Vorratsbehälters 21 führt eine Leitung 25, die ein Steuerventil 26 aufweist, nach unten zu der Mischkammer 24. Von der besagten Mischkammer 24 erstreckt sich eine Leitung 27 zu dem Gasinjektorkopf 16, und sie ist für axiales Einleiten von Gas und Teilchen in diesen angeordnet. Wie veranschaulicht ist der Injektorkopf 16 mit einer in-situ zu reinigenden Rohrleitung 28 verbunden, wobei Gas benutzt wird, das durch die Vorrichtung hoher Gasdurchflußmenge gemäß der Erfindung angeliefert wird.
Bei der Anwendung der veranschaulichten Ausführungsforrn der Erfindung wird die gezeigte Vorrichtung für eine Versorgung mit Gas und mit Reinigungspartikeln mit dem an der Rohrleitung 28 angebrachten Injektorkopf 16 verbunden, der Vorratsbehälter 21 ist mit Flintstein, Schrot oder anderen gewünschten Reinigungspartikein gefüllt, und Gas wird mittels der Pumpanordnung 2 zu dem System gepumpt. Für diese in-situ-Reinigungsanwendung hoher Durchflußmenge und relativ kurzer Dauer wird gewöhnlich Stickstoff von einer Quelle für flüssigen Stickstoff angepumpt und verdampft. Das Gas wird durch Leitung 3 und in den Verteilerkopf 1 gepumpt, wobei das Ventil 4 am Einlaßende geöffnet und das Ventil 8 am Auslaßende geschlossen ist. Das Gas strömt von dem Verteilerkopf 1 in die einzelnen Trailerrohre 6. Bei dem Füllen der Trailerrohre 6 mit Gas bei dem gewünschten Druck ist Ventil 8 geöffnet, um für das Überleiten von Gas zu Zwecken der gewünschten in-situ-Reinigungsanwendung zu sorgen. Gas von den Trailerrohren 6 strömt durch den Verteilerkopf 1 in Leitung 9, von der ein Teil des Gases durch Leitung 13 zu dem Gasinjektorkopf 16 strömt. Das verbleibende Gas wird durch Leitung 17 abgeleitet, um vor dem Überleiten zu dem Injektorkopf 16 bei dem gesteuerten Mitführen von Reinigungspartikeln darin zu dienen. Ein Teil des abgeleiteten Gases strömt zu dem oberen Teil des Vorratsbehälters 21, um in diesem einen positiven Druck zu erzeugen, um das Dosieren von Gasteilchen in das Gas von Leitung 22 in der Mischkammer 24 zu erleichtern, um für einen Gasstrom mit einer gesteuerten Menge von darin mitgeführten Reinigungspartikeln zu sorgen, der zu dem Injektorkopf 16 geleitet wird. Dieser letztere Strom wird zweckmäßigerweise in den Injektorkopf 16 axial eingeleitet, wobei der durch den tangentialen Gaseinlaß 15 in den Injektorkopf 16 eingeleitete Gasstrom benutzt wird, um eine Verwirbelung und eine gewünschte Turbulenz zu erzeugen, um die Frequenz und den Einwirkungswinkel der Reinigungspartikel auf die Innenwände der zu reinigenden Rohrleitung 28 zu verbessern, insbesondere an dem Zufuhrende der Rohrleitung, wo die Reinigungswirkung durch solch eine turbulente Wirkung besonders verbessert wird.
Ein in-situ-Rohrleitungs-Reinigungsdurchlauf, d.h. ein Durchlauf, der bis zu dem Ausstoß der Reinigungspartikel in den Vorratsbehälter dauert, dauert typischerweise etwa fünf Minuten. Somit wären für einen einzelnen Durchlauf in einer 45,72 cm (18 inch) Leitung etwa 3964,36 m³/min (140000 scfm) Stickstoff erforderlich, um für eine gewünschte Austrittsstromgeschwindigkeit aus der Leitung von 4877 m/min (16000 Fuß pro Minute) zu sorgen. Ein einzelner konventioneller Rohrtrailer mit 8 einzelnen Rohren typischer Größe kann etwa 3398,02 m³/min (120000 scfm) Stickstoff aufnehmen. Zwei solche Rohrtrailer würden somit genügend Stickstoff für einen in-situ-Reinigungsdurchlauf aufnehmen, könnten jedoch nicht für den erforderlichen Gasdurchfluß sorgen, da sie typischerweise für eine maximale Gasabgaberate von 28,32 m³/min (1000 scfm) ausgelegt sind. Nach einer Modifikation zu Zwecken der Erfindung können solche Rohrtrailer jedoch als Ballast benutzt werden, um Stickstoffgas für die 45,72 cm (18 inch) Leitung mit einer Durchflußmenge von etwa 736,24 m³/min (26000 scfm) zu liefern, um für die gewünschte Austrittsgas-Strömungsgeschwindigkeit von 4877 m/min (16000 Fuß pro Minute) für einen Reinigungsdurchlauf von fünf Minuten zu sorgen. Unter Verwendung eines Verteilerkopfes mit einem Durchmesser von 7,62 cm (3 inch) mit einem 7,62 cm (3 inch) Ventil am Auslaßende liefert der Verteilerkopf 1723,75 kPa (250 psi) Stickstoff bei den besagten 736,24 m³/min (26000 scfm). Die acht einzelnen Trailerrohre mit einem Durchmesser von 60,96 cm (24 inch) und einer Länge von 10,67 m (35 Fuß), die für jedes Rohr an den Verteilerkopf angeschlossen sind, stehen unter einem Druck von 16961,7 kPa (2460 psi), um für den benötigten Gasdurchfluß für die erforderliche Zeit zu sorgen. Der Strom hoher Durchflußmenge von dem Verteilerkopf kann in zwei Ströme aufgeteilt werden, wobei ein Teil durch eine 15,24 cm (6 inch) Leitung mit einer Öffnung von 7,62 cm (3 inch) geleitet wird, um einen Einsatzgasstrom an den tangentialen Gaseinlaß zu der Injektorzutuhr zu liefern, die mit der 45,72 cm (18 inch) Leitung verbunden ist, die durch die in-situ-Reinigungstechnik gereinigt werden soll. Der verbleibende Teil des Gases von dem Verteilerkopf kann durch eine 7,62 cm (3 inch) Leitung mit einer 5,72 cm (2 ¼ inch) Öffnung zu einem 10,06 cm (4 inch) Verteiler abgezweigt werden, von dem Gas zu dem oberen Teil des Reinigungspartikel-Vorratsbehälters geleitet wird, um in diesem einen positiven Druck aufrechtzuhalten. Das verbleibende Gas kann als ein Treibgasstrom zu einer Mischkammer geleitet werden, um nachfolgend zu dem Injektorkopf geleitet zu werden, um in diesen axial injiziert zu werden. Von dem Boden des Vorratsbehälters werden Reinigungspartikel in den Treibgasstrom abgegeben, um in diesen bei einer gewünschten Teilchendichte mitgeführt zu werden, um zu dem Injektorkopf und zu der in-situ zu reinigenden 45,72 cm (18 inch) Leitung geleitet zu werden. Nach Beendigung des Durchlaufs wird das Abgabeventil für den Verteilerkopf geschlossen, und Stickstoffgas wird durch den Verteilerkopf in die einzelnen Rohre gepumpt, zwecks Vorbereitung auf einen weiteren Durchlauf mit hoher Durchflußmenge, bei dem der in-situ Reinigungsvorgang unter Verwendung weiterer, dem Vorratsbehälter zugegebener Reinigungspartikel fortgesetzt wird. Solche Durchläufe werden fortgesetzt, bis die Innenwände der zu reinigenden 45,72 cm (18 inch) Leitung ausreichend rein für einen beabsichtigten Zweck sind.
Fachleuten versteht sich, daß verschiedene Änderungen bei den Details der Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen derselben abzuweichen. So können die Größe des Verteilerkopfes, die Durchflußkapazität des Verteilerkopfes, die Verbindunggasleitungen, Ventile, Öffnungen und ähnliches in Abhängigkeit von den Anforderungen einer gegebenen Anwendung ausgelegt werden. In gleicher Weise können die Anzahl der vorgesehenen einzelnen Trailerrohre sowie der Durchmesser und die Länge der Rohre in Abhängigkeit von dem Gasdurchflußmengenbedarf einer gegebenen Anwendung hoher Durchflußmenge für eine großdimensionierte Leitung variiert werden.
Es versteht sich auch, daß der oben beschriebene in-situ-Reinigungsvorgang nur anschaulich für die praktische Anwendung der Erfindung ist, bei der eine hohe Durchflußmenge in großdimensionierten Leitungen für relativ kurze Zeitdauern zweckmäßig ist. Unter Verwendung der durch die Anwendung der Erfindung zweckmäßig geschaffene hohen Durchflußmengenkapazität können verschiedene Inert- oder Spülanwendungen für Rohrleitungen, Koksofenanwendungen und andere Vorgänge zweckmäßig ausgeführt werden.
Wie oben angedeutet, konnte die zweckmäßige in-situ-Reinigung von Rohrleitungen praktisch nicht auf großdimensionierte Leitungen angewendet werden, da die hohen Durchflußmengen solcher Arbeiten nicht auf einer praktischen kommerziellen Basis eingerichtet werden konnten, bis bei der Anwendung der Erfindung für hohe Durchflußmengen gesorgt wurde.
Bei diesen und bei anderen Vorgängen schafft die Erfindung einen hoch zweckmäßigen Fortschritt in der Technik. Indem hohe Gasdurchflußmengen zweckmäßig in großdimensionierten Leitungen über relativ kurze, jedoch kommerziell praktische Zeitdauern ermöglicht werden, ermöglicht die Erfindung das Ausführen gewünschter Gasdurchflußvorgänge, die ansonsten von einem technischen und wirtschaftlichen Standpunkt aus aufgrund des hohen Durchflußmengenbedarfs solcher Vorgänge bei großdimensionierten Leitungen nicht durchführbar wären.

Claims

1. Vorrichtung zum Anliefern von Gas an eine großdimensionierte Leitung mit hohem Gasdurchflußmengenbedarf, versehen mit:

(a) einer Verteilerkopfanordnung (1) zum Verteilen von Gas, das einer großdimensionierten Leitung (28) mit hohen Durchflußmengen zuzuleiten ist;

(b) einer am Auslaßende der Verteilerkopfanordnung (1) befindlichen Steuerventilanordnung (8), die in der Lage ist, für die Abgabe von Gas in einer Menge zu sorgen, die ausreicht, um die gewünschte hohe Durchflußmenge in der stromabwärts liegenden, großdimensionierten Leitung (28) zu erzielen;

(c) einer Pumpanordnung (2), die der Verteilerkopfanordnung (1) Gas bei einem gewünschten erhöhten Druck zuführen kann, der für die Anlieferung des Gases zu der großdimensionierten Leitung (28) mit hohen Durchflußmengen geeignet ist;

(d) einer Reihe von einzelnen Hochdruckrohren (6), die für die Speicherung von Gas bei erhöhtem Druck zur Verwendung bei der Erzielung der hohen Gasdurchflußmenge in der großdimensionierten Leitung (28) geeignet sind;

(e) Gasverbindungsleitungen (7), die von jedem der einzelnen Gasspeicherrohre (6) zu der Verteilerkopfanordnung (1) reichen und die dafür sorgen, daß Gas von der Verteilerkopfanordnung (1) zu den Rohren (6) strömt, wenn die Pumpanordnung (2) angelegt wird und die Steuerventilanordnung (8) am Auslaßende der Verteilerkopfanordnung geschlossen ist, sowie das Gas von den Rohren (6) zu der Verteilerkopfanordnung (1) zwecks Weiterleitung zu der großdimensionierten Leitung (28) strömt, wenn die Steuerventilanordnung (8) am Auslaßende der Verteilerkopfanordnung offen ist, wodurch Gas zweckentsprechend durch die Verteilerkopfanordnung (1) hindurch mit einem erhöhten Druck zu den einzelnen Rohren (6) für nachfolgende Abgabe durch die Verteilerkopfanordnung (1) hindurch zu der einen hohen Gasdurchflußmengenbedarf aufweisenden, großdimensionierten Leitung (28) gepumpt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verteilerkopfanordnung und die einzelnen Gasspeicherrohre in der Lage sind, Gas an die stromabwärts befindliche, großdimensionierte Leitung mit einer Durchflußmenge von mindestens 339,80 m³/min (12 000 scfm) zu liefern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Verteilerkopfanordnung und die einzelnen Gasspeicherrohre in der Lage sind, Gas mit einer Durchflußmenge von mindestens 566,34 m³/min (20 000 scfm) zu liefern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Verteilerkopfanordnung und die einzelnen Gasspeicherrohre in der Lage sind, Gas mit einer Durchflußmenge von mindestens etwa 849,50 m³/min (30 000 scfm) zu liefern.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die einzelnen Gasspeicherrohre etwa 6 bis etwa 10 Rohre umfassen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Gasverbindungsleitungen zwischen den einzelnen Rohren und der Verteilerkopfanordnung Leitungen aufweisen, in denen keine Steuerventile angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ferner eine Verbindungsleitung vorgesehen ist, die von dem stromabwärtigen Ende der Verteilerkopfanordnung zu der großdimensionierten Leitung reicht, der Gas zugeleitet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Verbindungsleitung zu einer in-situ zu reinigenden Pipeline reicht, und wobei das durch diese Leitung strömende Gas das Treibgas für das Durchleiten von Reinigungspartikeln durch die Pipeline bildet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein Vorratsbehälter für bei der in-situ-Reinigung der Pipeline zu verwendende Reinigungspartikel und ferner eine Umgehungsleitung vorgesehen sind, die einen Teil der Hauptmasse des Treibgasstromes unterhalb des Vorratsbehälters zwecks Dosierung der Reinigungspartikel in diesem durchtreten läßt, und die sich zu der zu reinigenden Pipeline erstreckt, um den Gasstrom, der darin mitgeführte Reinigungspartikel enthält, zu der Pipeline gelangen zu lassen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei an der zu reinigenden, großdimensionierten Pipeline ein Injektorkopf angebracht ist, der in der Lage ist, der großdimensionierten Leitung die Hauptmasse des Treibgases und den die darin mitgeführten Reinigungspartikel enthaltenden Teil dieses Gases zuzuführen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die zu reinigende, großdimensionierte Pipeline einen Durchmesser von 45,72 cm (18 inch) hat und die Vorrichtung in der Lage ist, der Pipeline Gas in einer Durchflußmenge von mehr als etwa 566,34 m³/min (20 000 scfm) in der den Durchmesser von 45,72 cm (18 inch) aufweisenden Leitung zuzuführen, wodurch für eine Austrittsgasgeschwindigkeit aus der Leitung von etwa 4877 m/min (16 000 Fuß/min) gesorgt wird.