RU2432524C1

RU2432524C1 - Method for discharge of gas-air mixture of main transporting liquid product

Info

Publication number: RU2432524C1
Application number: RU2010121701/06A
Authority: RU
Inventors: Ильмер Юсупович Хасанов (RU); Ильмер Юсупович Хасанов
Original assignee: Ильмер Юсупович Хасанов
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2011-10-27

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: gas-air mixture replaced from main into receiving chamber is directed into separator through automatic valve. The separator divides the mixture into phases from "gas-liquid". Divided phases are discharged from the separator; liquid is drained into a draining reservoir, while gas cleaned from drop product is exhausted to atmosphere. Also, fire- and explosion hazardous gas is discharged from the separator though fire resistant devices. ^ EFFECT: discharge of gas-air mixture from main without losses of transported product and elimination of environment pollution. ^ 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение может быть использовано в системе транспорта нефти и нефтепродуктов по магистральным нефте- и нефтепродуктопроводам (далее трубопроводы), на водоводах и других трубопроводах, транспортирующих жидкий продукт.The invention can be used in a system for transporting oil and oil products through main oil and oil products pipelines (hereinafter pipelines), water pipelines and other pipelines transporting a liquid product.

Одним из характерных осложнений технологических режимов при эксплуатации магистральных трубопроводов, транспортирующих жидкий продукт, является наличие или образование в их полости газовоздушных скоплений (далее ГВС), возникающих при изменении температуры перекачки и давления ниже заданных значений и(или) в результате защемления значительных объемов атмосферного воздуха при заполнении участка трубопровода после ремонта или реконструкции, которые не выносятся или не полностью выносятся из трубы при скоростях движения, перекачиваемого по трубопроводу продукта. ГВС при перекачке, например, нефти и нефтепродуктов содержат газы неорганического происходения (N², CO², H₂S) и легкие фракции углеводородов (СН₄, С₂Н₆), которые, занимая определенный объем, уменьшают «живое» сечение потока, что приводит к возрастанию гидравлического сопротивления трубопровода и, как следствие, снижению его производительности, увеличению энергозатрат на перекачку, а также срыву работы насосов перекачивающих станций при прохождении газовой пробки через его проточную часть. Кроме того, проходя через технологические трубопроводы в резервуары, ГВС может привести к аварийным ситуациям в них.One of the characteristic complications of technological conditions during the operation of main pipelines transporting a liquid product is the presence or formation of gas-air accumulations (hereinafter referred to as hot water) in their cavity arising when the pumping temperature and pressure change below the set values and (or) as a result of pinching significant volumes of atmospheric air when filling the pipeline section after repair or reconstruction, which are not carried out or not completely removed from the pipe at speeds of movement, we pump of the pipeline product. When pumping, for example, oil and oil products, hot water supply contains inorganic gases (N ² , CO ² , H ₂ S) and light hydrocarbon fractions (CH ₄ , C ₂ H ₆ ), which, occupying a certain volume, reduce the “live” flow cross section , which leads to an increase in the hydraulic resistance of the pipeline and, as a consequence, a decrease in its productivity, an increase in energy consumption for pumping, as well as a disruption to the pumps of the pumping stations when the gas plug passes through its flow part. In addition, when passing through process pipelines to reservoirs, hot water can lead to emergency situations in them.

Для восстановления оптимального режима эксплуатации трубопровода требуется удалить из его полости ГВС.To restore the optimal operating mode of the pipeline, it is required to remove the hot water from its cavity.

Известны различные способы удаления ГВС: пропуском механических, вязкоупругих или гелеобразных разделителей; потоком транспортируемой жидкости, увеличивая производительность перекачки до значений, обеспечивающих «выносную скорость»; обустройством вантузов, представляющих собой патрубок с запорной арматурой, установленный под прямым углом к оси трубопровода на вершинах возвышенных участков трассы трубопровода, и выпуском ГВС периодически через них вручную «на глаз».Various methods for the removal of hot water are known: skipping mechanical, viscoelastic or gel-like separators; the flow of transported fluid, increasing the pumping capacity to values that provide "remote speed"; arrangement of plungers, which is a pipe with stop valves installed at right angles to the axis of the pipeline at the tops of elevated sections of the pipeline route, and the release of hot water from time to time through them manually “by eye”.

В практике эксплуатации магистральных нефте- и продуктопроводов используется способ выпуска ГВС из магистральных трубопроводов, заключающийся в том, что ГВС через вантуз (патрубок с запорной арматурой) выпускают в трубу, подсоединенную к вантузу, и по ней транспортируют в котлован, расположенный на некотором удалении от трубопровода, в соответствии с требованиями правил технической эксплуатации магистральных трубопроводов.In practice, the operation of main oil and product pipelines uses a method for discharging hot water from main pipelines, which means that hot water is discharged through a plunger (pipe with stop valves) into a pipe connected to the plunger and transported through it to a foundation pit located at some distance from pipeline, in accordance with the requirements of the rules for the technical operation of trunk pipelines.

При таком способе не исключается выброс продукта и неизбежно наличие капельного продукта в составе выпускаемой ГВС, что ведет к потере продукта и загрязнению окружающей среды - почвы, атмосферы и других компонентов природных комплексов.With this method, the release of the product is not ruled out and the presence of a droplet product in the composition of the produced DHW is inevitable, which leads to loss of the product and environmental pollution - soil, atmosphere and other components of natural complexes.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является способ выпуска ГВС из камер приема очистных средств на промежуточных нефтеперекачивающих станциях (НПС) (Трубопроводный транспорт нефти и газа: Учебник для вузов / Р.А.Алиев, В.Д.Белоусов, А.Г.Немудров и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М., 1988. - «Недра», с.322-323), заключающийся в том, что ГВС при помощи очистных средств или разделителей выдавливается из трубопровода потоком продукта до промежуточной НПС, где попадает в камеру приема очистных средств. Из камеры приема ГВС, содержащая капельный продукт, выпускается через запорную арматуру на свечу, а нефтешлам в среде продукта - в заглубленную емкость.The closest in technical essence to the claimed technical solution is a method for the release of hot water from the reception chambers of treatment facilities at intermediate oil pumping stations (NPS) (Pipeline transport of oil and gas: Textbook for universities / R.A. Aliev, V.D.Belousov, A. G. Nemudrov et al. - 2nd ed., Revised and enlarged. - M., 1988. - "Nedra", p.322-323), which consists in the fact that the hot water supply using cleaning agents or separators is squeezed out pipeline flow of the product to an intermediate pump, where it enters the purification chamber. From the receiving chamber, the hot water supply containing the drip product is discharged through the shutoff valves to the candle, and the oil sludge in the product medium is discharged into a buried container.

Однако при таком способе сложно управлять процессом выпуска ГВС. Не контролируется конец выпуска ГВС, так как при раннем закрытии задвижки остается часть ГВС, а при позднем происходит выброс продукта, что ведет к потерям продукта и загрязнению окружающей среды. Кроме того, ГВС по трубопроводу может двигаться в различных режимах, например в пробковом, когда перекачиваемый жидкий продукт и ГВС могут последовательно неоднократно перемеживаться: пробка жидкого продукта - пробка ГВС, пробка жидкого продукта - пробка ГВС и т.д.However, with this method, it is difficult to control the domestic hot water production process. The end of the domestic hot water production is not controlled, since at the early closing of the valve, part of the domestic hot water remains, and at the late release of the product occurs, which leads to product losses and environmental pollution. In addition, the domestic hot water pipeline can move in various modes, for example, in cork mode, when the pumped liquid product and the domestic hot water can alternately repeatedly alternate: the liquid product stopper is the hot water stopper, the liquid product stopper is the hot water stopper, etc.

Целью изобретения является разработка надежного и эффективного способа автоматического выпуска ГВС из трубопроводов, транспортирующих любые жидкие продукты, при любых давлениях в трубопроводе, исключающего снижение производительности трубопровода при сохранении нормативного состояния окружающей среды в соответствии с требованиями природоохранного законодательства, оптимизации затрат энергии на перекачку, срывы в работе насосов перекачивающих станций, потери продукта, аварии и отказы в работе резервуаров, особенно стальных вертикальных резервуаров, снабженных понтонами или плавающими крышами, вызванные попаданием в них ГВС, вышепредусмотренных нормативами значений.The aim of the invention is the development of a reliable and efficient method for the automatic release of hot water from pipelines transporting any liquid products at any pressure in the pipeline, eliminating the reduction in pipeline performance while maintaining the regulatory environment in accordance with environmental laws, optimizing the energy costs for pumping, disruptions in pumping stations, product losses, accidents and tank failures, especially steel vert cial tanks equipped with pontoons and floating roofs caused by the ingress of hot water, vyshepredusmotrennyh standards values.

Поставленная задача решается тем, что в способе выпуска ГВС, заключающемся в выносе ГВС из трубопровода известными способами и выпуске через вантуз камеры приема в атмосферу, согласно изобретению, для выпуска ГВС из трубопровода на камеру приема устанавливают автоматический клапан, через него отводят ГВС в сепаратор, производят разделение ее на фазы «газ - жидкость», после чего разделенные фазы выводятся из сепаратора: жидкость - в дренажную емкость, а очищенный от капельного продукта газ - в атмосферу, если это пожаро-взрывоопасный газ, то его выпуск осуществляют через огнепреградители. Накопившуюся в дренажной емкости жидкость утилизируют принятым на данном объекте способом. При необходимости более полного выделения ГВС на трубу под клапаном устанавливают расширительную емкость.The problem is solved in that in the method of releasing hot water supply, which involves removing hot water from the pipeline by known methods and releasing a reception chamber through the plunger into the atmosphere, according to the invention, an automatic valve is installed on the reception chamber for discharging hot water from the pipeline, the hot water supply is withdrawn through it to the separator, it is divided into gas-liquid phases, after which the separated phases are discharged from the separator: liquid into the drainage tank, and gas purified from the droplet product into the atmosphere, if it is a fire-explosive gas, its release is carried out through fire suppressors. The liquid accumulated in the drainage tank is disposed of by the method adopted at this facility. If necessary, a more complete allocation of hot water to the pipe under the valve set the expansion tank.

В стационарном варианте способ осуществляется в установке (фиг.1), рассчитанной на более качественный выпуск ГВС, включающей стационарную камеру приема 1, снабженную дренажным патрубком Д и расширительной камерой 2, имеющей вертикальную цилиндрическую с эллиптическим днищем, горизонтальную полуцилиндрическую с эллиптическим днищем или любую другую выпуклую форму, рассчитанную на заданное давление, полость которой соединена с корпусом камеры через круглые, продолговатые или любой другой формы отверстия 3, не мешающие свободному проходу через них газа и не осложняющие проход по камере очистных, разделительных или иных внутритрубных средств, причем суммарная площадь отверстий 3 больше площади проходного сечения автоматического клапана 4. На расширительной камере 2 предусмотрена вантузная полнопроходная запорная арматура 5, на которую установлен автоматический клапан 4 для выпуска ГВС. Сепаратор 6 жестко установлен на пожаро- и взрывобезопасном расстоянии от камеры приема 1 с размещенными на нем огнепреградителями 7 в случае пожаро-взрывоопасной ГВС или свечей (не показаны) в случае пожаро-взрывобезопасной ГВС. Автоматический клапан 4 для выпуска ГВС и дренажная емкость 8 соединены с сепаратором 6 трубной обвязкой 9. Для уменьшения возможной вибрации и колебаний при выходе газа через автоматический клапан 4 трубная обвязка 9 надежно закреплена.In the stationary version, the method is carried out in the installation (Fig. 1), designed for a better release of hot water supply, including a stationary intake chamber 1, equipped with a drain pipe D and an expansion chamber 2, having a vertical cylindrical with an elliptical bottom, horizontal semi-cylindrical with an elliptical bottom or any other convex shape, designed for a given pressure, the cavity of which is connected to the camera body through round, oblong or any other shape of the hole 3, not interfering with free passage through them gas and not complicating the passage through the chamber of treatment, separation or other in-pipe means, and the total area of the holes 3 is larger than the area of the bore of the automatic valve 4. On the expansion chamber 2 there is a plunger full bore stop valve 5, on which an automatic valve 4 is installed for the discharge of hot water . The separator 6 is rigidly mounted at a fire and explosion-proof distance from the receiving chamber 1 with flame arresters 7 placed on it in the case of fire-hazardous hot water supply or candles (not shown) in the case of fire-explosion-proof hot water supply. The automatic valve 4 for the discharge of hot water and the drainage tank 8 are connected to the separator 6 by the piping 9. To reduce possible vibration and oscillations when the gas leaves the automatic valve 4, the piping 9 is securely fixed.

Диаметры патрубка, на который установлена запорная арматура, и проходного сечения запорной арматуры, производительность автоматического клапана и сепаратора выбираются исходя из максимально возможной производительности заполнения трубопровода, согласно технологическому регламенту заполнения трубопровода.The diameters of the pipe on which the stop valves are installed and the cross section of the stop valves, the performance of the automatic valve and the separator are selected based on the maximum possible productivity of filling the pipeline, according to the technological regulations for filling the pipeline.

Размещение сепаратора 6 с огнепреградителями 7 или свечей у камеры приема выполняется с учетом розы ветров с тем, чтобы рабочее место у запорной арматуры 5 автоматического клапана 4 было с наветренной стороны относительно сепаратора 6.The placement of the separator 6 with flame arresters 7 or candles at the reception chamber is carried out taking into account the wind rose so that the workplace at the shutoff valves 5 of the automatic valve 4 is on the windward side relative to the separator 6.

Огнепреградители 6 или свеча выбираются так, что они обеспечивают выпуск ГВС с производительностью, не меньшей, чем пропускная способность автоматического клапана 4.Fire arresters 6 or a candle are selected so that they ensure the release of domestic hot water with a capacity not less than the throughput of the automatic valve 4.

При появлении ГВС в магистральном трубопроводе на подходе к НПС открывают задвижку (не показана), отсекающую приемную камеру 1 от магистрали, и ГВС входит в камеру приема 1 вместе с транспортируемым жидким продуктом и очистным средством или, в зависимости от количества, вначале ГВС, затем транспортируемый жидкий продукт и последним очистное средство.When a hot water supply appears in the main pipeline, on the approach to the LPS, a valve (not shown) is opened that cuts off the receiving chamber 1 from the main, and the hot water supply enters the reception chamber 1 together with the transported liquid product and cleaning agent, or, depending on the quantity, first the hot water supply, then transported liquid product and last cleaning agent.

При закрытом положении вантузной запорной арматуры 5 поплавок в корпусе автоматического клапана 4 для выпуска ГВС находится в нижнем положении, при котором отверстие в верхней крышке автоматического клапана 4 открыто.When the plunger shutoff valve 5 is closed, the float in the body of the automatic valve 4 for the discharge of hot water is in the lower position, in which the hole in the top cover of the automatic valve 4 is open.

Плавно открывают вантузную запорную арматуру 5, и ГВС начинает выходить через автоматический клапан 4 с шумом, характерным для ее движения в системе трубопровода.The plunger shut-off valve 5 is smoothly opened, and the DHW starts to exit through the automatic valve 4 with the noise characteristic of its movement in the pipeline system.

На конечной стадии выхода ГВС вслед за ней в корпус автоматического клапана 4 начинает поступать транспортируемый жидкий продукт. При появлении транспортируемого жидкого продукта в корпусе автоматического клапана 4 поплавок за счет архимедовой силы начинает всплывать и при достижении транспортируемым жидким продуктом расчетного уровня в поплавковой камере поплавок поднимается и перекрывает отверстие на верхней крышке корпуса автоматического клапана 4, предупреждая выброс транспортируемого жидкого продукта в атмосферу.At the final stage of the DHW exit, after it, the transported liquid product begins to flow into the body of the automatic valve 4. When a transported liquid product appears in the body of the automatic valve 4, the float starts to float due to the Archimedean force, and when the transported liquid product reaches the calculated level in the float chamber, the float rises and closes the hole on the top cover of the body of the automatic valve 4, preventing the discharge of the transported liquid product into the atmosphere.

Возврат поплавка в исходное положение и открытие автоматического клапана при работе устройства в автоматическом режиме по мере поступления ГВС осуществляется перепускным клапаном, связанным линией подвода ГВС с пневмоцилиндром автоматического клапана 4, расположенного в верхнем его патрубке. Таким образом, автоматический клапан 4 обеспечивает положение «открыто» при наличии ГВС и автоматическое закрытие при появлении транспортируемого жидкого продукта в его корпусе.The float is returned to its original position and the automatic valve opens when the device operates in automatic mode as the domestic hot water arrives by a bypass valve connected by a hot water supply line to the pneumatic cylinder of the automatic valve 4 located in its upper branch pipe. Thus, the automatic valve 4 provides the "open" position in the presence of hot water and automatic closure when a transported liquid product appears in its body.

ГВС после выпуска из автоматического клапана 4 поступает в сепаратор 6, где происходит ее очистка от капельной жидкости транспортируемого продукта в результате разделения на фазы «газ - жидкость». Жидкость через нижний патрубок сепаратора 6 самотеком поступает в дренажную емкость 8, а очищенный газ направляется в огнепреградители 7 или свечи и через них в атмосферу. Накопившуюся в дренажной емкости 8 жидкость утилизируют. При выпуске ГВС из водоводов и других трубопроводов, транспортирующих пожаро- и взрывобезопасные жидкие продукты, установка огнепреградителей 7 не требуетсяDHW after discharge from the automatic valve 4 enters the separator 6, where it is cleaned from the droplet liquid of the transported product as a result of separation into gas-liquid phases. The liquid through the lower pipe of the separator 6 by gravity enters the drainage tank 8, and the cleaned gas is sent to the fire arresters 7 or candles and through them into the atmosphere. The liquid accumulated in the drainage tank 8 is disposed of. When releasing hot water from water conduits and other pipelines transporting fire and explosion-proof liquid products, the installation of fire arresters 7 is not required

После завершения выпуска ГВС закрывают вантузную запорную арматуру 5. Сигналом для закрытия вантузной запорной арматуры является характерное изменение шума в момент закрытия автоматического клапана 4 и прекращение выхода ГВС из трубопровода.After the completion of the domestic hot water production, the plunger shut-off valve 5 is closed. The signal for closing the plunger shut-off valve is a characteristic change in noise at the moment of closing of the automatic valve 4 and the stoppage of the hot water supply from the pipeline.

Оценка очистки ГВС от капельной жидкости производится визуально по отсутствию эффекта «дождя» от транспортируемого продукта в зоне выпуска ГВС в атмосферу.Evaluation of the purification of hot water from dropping liquid is carried out visually by the absence of the “rain” effect from the product being transported in the hot water supply to the atmosphere.

При использовании мобильной камеры приема (фиг.2) последнюю транспортируют на место монтажа и при закрытых линейной отсекающей камере приема, задвижке трубопровода и задвижке на линии отвода продукта (не показаны) соединяют ее с линейной частью трубопровода, имеющей отводы под фланцевые или хомутовые соединения 10 для ее монтажа, например, за подводным переходом. На расширительную камеру 2 при закрытых линейной задвижке трубопровода, задвижке на линии отвода продукта и запорной арматуре 5 на вантузе на последний устанавливают автоматический клапан 4 и соединяют его посредством трубной обвязки 9 с сепаратором 6. Через нижний (дренажный) патрубок сепаратора 6 подсоединяют к нему мобильную дренажную емкость 8. На дренажную емкость 8 подсоединяют и дренажную линию камеры 1.When using a mobile reception chamber (Fig. 2), the latter is transported to the installation site and, with the linear receiving cut-off chamber, the valve of the pipeline and the valve on the product discharge line (not shown) closed, connect it to the linear part of the pipeline having bends for flange or clamp connections 10 for its installation, for example, behind an underwater passage. An automatic valve 4 is installed on the expansion chamber 2 with the linear pipeline valve, the valve on the product discharge line and the shutoff valve 5 on the plunger closed, and the valve 4 is connected to it via a piping 9 with a separator 6. A mobile separator 6 is connected to it via a lower (drainage) pipe drainage tank 8. On the drainage tank 8 is connected and the drainage line of the chamber 1.

При этом последовательность выполнения операций по выпуску ГВС та же, что и при использовании стационарной камеры.Moreover, the sequence of operations for the production of hot water is the same as when using a stationary camera.

После завершения операции выпуска ГВС закрывают задвижки на отводах трубопровода. Отсоединяют мобильную камеру приема 1 от трубопровода, сепаратора 6, снимают автоматический клапан 4, заглушают отводы и мобильную камеру 1, сепаратор 6, дренажную емкость 8 и мобильную трубную обвязку 9 отправляют на следующую рабочую точку.After completion of the DHW release operation, the valves at the pipe bends are closed. The mobile receiving chamber 1 is disconnected from the pipeline, the separator 6, the automatic valve 4 is removed, the taps and the mobile chamber 1, the separator 6, the drainage tank 8 and the mobile piping 9 are plugged off to the next operating point.

Оставшуюся в трубопроводе часть ГВС выпускают через стационарную камеру на перекачивающей станции.The remaining part of the DHW in the pipeline is discharged through a stationary chamber at the pumping station.

Применение данного способа обеспечивает выпуск ГВС из магистрального трубопровода без потерь транспортируемого продукта и исключает загрязнение окружающей среды.The use of this method ensures the release of hot water from the main pipeline without loss of transported product and eliminates environmental pollution.

Claims

1. A method of discharging a gas-air mixture from a main pipeline transporting a liquid product, comprising displacing a gas-air mixture from a main pipeline into a receiving chamber and discharging it from a receiving chamber to the atmosphere, characterized in that the gas-air mixture is discharged through a valve mounted on the receiving chamber, in separator, in the latter, the gas-air mixture is divided into gas-liquid phases, the separated phases are removed from the separator: liquid into the drainage tank, and purified from the drip product gas to the atmosphere.

2. The method of discharging a gas-air mixture from main pipelines transporting liquid products according to claim 1, characterized in that the exhaust gas mixture from the receiving chamber to the separator is carried out in automatic mode.

3. The method of discharging a gas-air mixture from main pipelines transporting liquid products according to claim 1, characterized in that the fire and explosive gas is discharged from the separator into the atmosphere through flame arresters.