NO146267B - Anordning for aa utfoere en gass til atmosfaeren. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et forbedret apparat av den art som er angitt i kravets ingress.

Et slik apparat er beskrevet i norsk ansøkning nr. 74.13 37,

og dette apparat kan tilfores gass med trykket som eksisterer i kammeret som skai gjennomspyles eller med trykket for kanalen som skal evakueres.

For å oppnå en konsentrasjon av gassformig hydrokarbonavlop under den nedre eksplosjonsgrense er det nodvendig å velge en injektordiameter under en forhåndsbestemt begrensende verdi, hvilket begrenser gasstrommen derigjennom.

Foreliggende oppfinnelse gjor det mulig i det minste delvis å overkomme denne vanskelighet og oppnå den hoyest mulige strom under hensyntagen til den nedre grense for eksplosjon og blan-derens diameter, med andre ord for å oppnå en maksimalstrbm.

En anordning ifolge oppfinnelsen for dispergering av avlopsgass til atmosfæren, og spesielt gassformige hydrokarboner, omfatter minst en blandekanal åpen i to ender og en gassinjektor koaksial med blandekanalen og som utstrekker seg fra tilforselsrbret for gass under hoyt trykk, hvor tilforselsrbret munner ut i kammeret inneholdende gass som skal evakueres og hvor forholdet mellom kvadratroten av kanaltverrsnittet og injektortverrsnittet ligger i området 30 - 300, idet henholdsvis de minste tverrsnitt av blandekanalen og injektorkanalen inngår i dette forhold. Anordningen er særpreget ved det som er angitt i kravets karak-teriserende del, nemlig ved en strømningsregulerende mekanisme 6 for tilføring av gass til injektoren ved et maksimalt til-førselstrykk på 4 - 10 bar, hvilket tilførselstrykk ligger mellom det initiale høye trykk i kammeret som skal tømmes, og trykket i blandekanalen.

Når kammeret som 3cal evakueres har et begrenset volum og ikke

er forsynt med en i og for seg kjp nt anordning for å bestemme trykket av den gass som tilfores injektoren, så innstilles dette trykk på en maksimalverdi i området 4-10 atm.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til de vedlagte figurer: Fig. 1 viser et konvensjonelt dispergeringsanlegg (kjent teknikk). Fig. 2 viser et dispergeringsanlegg i henhold til foreliggende oppfinneIse, og

Fig. 3 er et montasjediagram.

Fig. 1 viser skjematisk et dispergeringsanlegg av en konvensjonell type, såsom beskrevet i fransk patent nr. 73-13306. Et slikt dispergeringsanlegg omfatter en blandekanal 1, åpen i to ender, og en injektor 2 som er koaksial med blandekanalen og som utgår fra et tilforselsror 3 for hoytrykksgass.

Tilforselsrbret 3 munner ut i kammeret 4 inneholdende gassen som skal evakueres. Forholdet mellom kvadratrøttene av kanal-og injektortverrsnittene ligger i området 30 - 300, regnet på henholdsvis de minste tverrsnitt av kanalen og injektoren.

Et manometer 5 angir trykket som hersker i tilførselsrør-ledningen 3.

Fig. 2 viser skjematisk en anordning for dispersjon i henhold til oppfinnelsen, innbefattende de samme vesentlige komponenter som angitt i fig. 1, men ytterligere omfattendejanordnet på til-forselsrorledningen 3, en kontrollmekanisme 6 for å tilfore injektoren 2 en gasstrom ved konstant trykk, regulatormekanismen er forsynt med i og for seg kjente anordninger for å bestemme trykket av gassen sam tilfores injektoren.

En slik kontrollmekanisme forsynt med anordninger for å bestemme trykket er beskrevet i Encyclopedia of Science and Technology, sidene 702 - 703, City Press 1973, Frankrike.

Mananeterene 5' og 5' ' er anordnet på roret 3 på hver side av kontrollmekanismen 6.

I den konvensjonelle anordning (fig. 1) med en blandekanal med gitte karakteristika såsom diameteren D, er det nbdvendig å velge diameteren d av injektoren tilstrekkelig liten slik at blandingen har et innhold av gassformige hydrokarboner som ligger under eksplosjonsgrensen.

I anordningen i henhold til oppfinnelsen (fig. 2) vil bestem-melse av et mellomliggende trykk mellom det initiale trykk i kammeret 4 og utlopstrykket i dispersjonsanordningen gjore det mulig å velge diameteren d innen et storre området, slik at man kan sikre et maksimalt utbytte av installasjonen.

Begrunnelsen for driftsbetingelsene som folge av begrensningene som folger av valget av det mellomliggende trykk skriver seg fra den folgende analyse:

Et studie av parametrene som er gitt folgende betegnelse:

D = diameter av blandekanalen,

d = diameter av injektoren,

P = trykk oppstroms for injektoren,

Q = gasstrom (under standardbetingelser av 15°C, 1 atm.),

N = konsentrasjon av blandingen.

Det viser seg at disse er gjensidig avhengig av hverandre.

I virkeligheten, forsokene utfort med forskjellige gasser indi-kerer at trykket oppstroms for injektoren kontrollerer konsentra-sjonen av blandingen ved utlopet av dispersjonsanordningen, slik at for en gitt konsentrasjon så varierer dette trykket inverst med diameteren i injektoren, mens gasstrommen tiltar med stigende trykk og tverrsnittet av injektoren. Folgelig finnes det et forhold mellom d og P for hvilket.behandlingskapasiteten for pro-sessen er optimal.

Resultater av forsok utfort med renset naturgass inneholdende mere enn 95% metan har gjort det mulig å etablere et empirisk forhold som knytter sammen N, R og P, hvor R = D/d:

Med en annen gass hvor G representerer densiteten av gassen sammenlignet med luftens, vil et studie av bevarelsen av be-vegelsesmengden mellom gassen ved utlopet av injektoren og luf-ten i blandekanalen gjore det mulig å foreslå en annen formel med hensyn til konsentrasjon av gass i blandekanalen (idet det ikke er tatt hensyn til effekten av trykk og friksjon mot veg-gene). I det folgende betegner indeksene (a) og (g) henholdsvis luft og gass:

m = massestrom

v = gjennomsnittshastighet under driftsbetingelsene v = beregnet hastighet ved standardbetingelser

fi = masse pr. volumenhet

q = volumstrom

Mengdebevegelsens konstans gir:

eller

Formel (4) er tilnærmet da den ikke tar hensyn til P. Analo-gien mellom (4) og (1) gjor det mulig å skrive: eller, ved å anvende (6) for naturgass bestemmes verdiene av oe og (3 ved å ta 0,5625 som verdien for G.

Den folgende generelle formel kan deretter utledes:

Forholdene (1) og (7) gir N innen 10% og er gyldig for:

I den hensikt å redusere volumet for dispergeringsanordningen og lette dens håndtering har diameteren D av blandekanalen blitt holdt under 3000, slik at:

Enhver brennbar gassblanding har en nedre eksplosjonsgrense> (LIE). Over denne konsentrasjon vil en gass i luftblanding bli eksplosiv eller brennbar. Av sikkerhetshensyn arbeider man med blandinger med en konsentrasjon:

Den nedre eksplosjonsgrense for metan er 5% og undersøkelsen

er basert på N 4%. Grunnformelen for sammenligning av forskjellige anordninger er:

Trykket er en avtagende funksjon av (d) og en stigende funksjon av (N), og på den andre side har man:

k er en proporsjonalitetsfaktor, (Q) stiger med tverrsnittet av injektoren og med trykket.

Med hensyn til utspyling av et kammer som ikke er tilfort og har et volum VQ fra trykk PQ til trykk P x: P = trykket i blandingen ved utlopet av dispersjonsanordningen, Pq = initialtrykket i det ikke tilforte kammer,

P<x> tilnærmet atmosfaeretrykk og når P<x> er lik atmosfæretrykket er den nødvendige tid for utspyling nesten uendelig.

t = tid for spyling av et kammer med et volum V fra P til P .

o o

Man erholder ved konvensjonelle metoder:

Ved den optimaliserte prosess:

Resultater av en sammenligning mellom de to prosesser er angitt i de etterfølgende tabeller: Tabell I - Sammenligning av to prosesser - Tidsbesparelse Konstante parametere: Vq = 20 m<3>

PQ = 60 bar

3 2

k = 20 m /j/mm /bar

Pi = trykket i gassen tilfort injektoren

Besparelsen for den forbedrede prosess i forhold til den konvensjonelle prosess er betydelig og av storrelseorden 500% med hensyn til spyletiden.

Tabell II - Effekt av P<X> på t.

Konstante parameteret D = 1000 mm

VQ = 20 m<3>

P = 60 bar

° 3 2

k = 20 m /j/mm /bar

N = 4

Når P går fra 1,05 til 1,2 bar er tidsinnsparingen for evakuering 8%.

Tabell III - Hoydeinnsparing for dispenseranordningen

3

Konstante parametere: Vq = 20 m

P = 60 bar

° 3 2

k = 20 m /j/mm /bar

N = 4% og

t = 354 mn

Ved å anvende anordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse kan diameteren D reduseres til under halvparten.

En undersokelse av effekten av N, G, D og PQ på det optimale forhold (d,P) ved å variere parameterene innen de folgende grenser:

har vist at trykket P, nemlig det maksimale trykk som gassen må tilfores injektoren med ligger i området 4-10 bar.

Det bor bemerkes at under utspylingen av kammeret med et volum V , som ikke er tilfort, vil,når trykket i kammeret når den mellomliggende verdi Pj resten av operasjonen finne sted som ved en konvensjonell prosess fra P til p .

Tabell V Sammenligning av de to prosesser - Okning i gjennomstrøm-ning

Konstante parametere: N = 4

3 2

k = 20 m /j/mm /bar

Det fremgår at trykket oppstroms i dispenseranordningen er uavhengig av D. Ytterligere^for en gitt diameter D,den optimale strom er uavhengig av trykket i initialkiIden.

Anvendelse av reguleringsmekanismen berettiges ytterligere av

det faktum at differansen (P - P) er hoy. Det er en fortjeneste<1 >på 7% for P = 25 bar, og 27% for P = 100 bar.

o ' 3 o

Når strommen kjennes er det mulig ved den optimaliserte prosess

å redusere apparatvolumet. Den konvensjonelle prosess krever at blandeanordningen har en storre diameter enn en blandeanordning som anvendes i den optimaliserte prosess.

En undersokelse av innvirkningen av parameterene N, G og D på det optimale forhold (d, P) ved å variere parameterene innen de samme grenser som for utspyling av et volum V , som ikke tilfores, forer til konklusjonen at trykket P, hvilket trykk er bestemt som den for gassen som må tilfores til injektoren, ligger mellom 8 og 16 bar.

Et eksempel på en kommersiell anvendelse for evakuering av det tilforte kammer gjor det mulig å bringe ut de vesentlige fordeler ved det nye apparat.

For å behandle, ved fremgangsmåten i henhold til fig. 1, en gasskilde ved 150 bar med en kjent stromningshastighet på 300

N m 3/dogn og en konsentrasjon N = 4 krever 10 dispergeringen-heter hver med en diameter på D = 1137 mm og en hoyde på

5,55 m.

Med det nye apparat (fig. 2) som sikrer en mellomliggende frigjoring med 10,65 bar, er det nodvendig med 10 dispersjons-enheter hver med en diameter på 1,015 mm og en hoyde lik 4,06 m.

For en gruppe på 10 dispergeringsenheter med en enhetsdiameter

D er den totale overflate som kreves på bakken:

2 2 Den opptatte overflate er i forste tilfelle 14,12 m mot 12,25 m for den optimaliserte prosess, hvilket er en innsparing på mer enn 10% i arealet.

Ytterligere er vekten for enheten proporsjonal med diameteren D og hoyden h (h = 4 D), og er således proporsjonal med D 2. Vekt-innsparingen er således ca. 25%.

De to fordelene med hensyn til vekt og flate som opptas er av spesiell viktighet for marineinstallasjoner.

Generelt må injektoren tilfores ved et mellomliggende trykk avstemt til å gjore dispergeringsprosessen mer effektiv, innspare tid ved spyling og spare vekt og volum for evakuering av gasstrommen ved konstant trykk.

Claims (1)

1. Anordning for dispergering av avløpsgass til atmosfæren i en optimal hastighet fra et kammer med definert volum, som skal evakueres og som ikke tilføres gass under evakuering, men uten å overskride et forhåndsbestemt gass til luftfor-hold, hvilken anordning omfatter minst en blandekanal som er åpen i dens to ender og en gassinjektor anordnet koaksialt i blandekanalen og som utstrekker seg inn i blandekanalen fra et gasstilførselsrør som tilfører gass ved høyt trykk, hvilket tilførselsrør fører til kammeret inneholdende gassen som skal føres ut ved et initialt høyt trykk, hvor forholdet mellom kvadratrøttene for de minste tverrsnitt av kanalen og injektoren ligger i området 30 - 300, karakterisert ved en strømningsregulerende mekanisme (6) for tilføring av gass til injektoren ved et maksimalt tilførsels-trykk på 4 - 10 bar, hvilket tilførselstrykk ligger mellom det initiale høye trykk i kammeret som skal tømmes, og trykket i blandekanalen.