RU2686646C1 - Cryogenic pipeline - Google Patents
Cryogenic pipeline Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686646C1 RU2686646C1 RU2018125984A RU2018125984A RU2686646C1 RU 2686646 C1 RU2686646 C1 RU 2686646C1 RU 2018125984 A RU2018125984 A RU 2018125984A RU 2018125984 A RU2018125984 A RU 2018125984A RU 2686646 C1 RU2686646 C1 RU 2686646C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- cryogenic
- vacuum
- sections
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 22
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 6
- 101150096674 C20L gene Proteins 0.000 description 4
- 102220543923 Protocadherin-10_F16L_mutation Human genes 0.000 description 4
- 101100445889 Vaccinia virus (strain Copenhagen) F16L gene Proteins 0.000 description 4
- 101100445891 Vaccinia virus (strain Western Reserve) VACWR055 gene Proteins 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 4
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010016717 Fistula Diseases 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000003890 fistula Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 102200068707 rs281865211 Human genes 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L9/00—Rigid pipes
- F16L9/18—Double-walled pipes; Multi-channel pipes or pipe assemblies
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Insulation (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Криогенный трубопровод предназначен для транспортировки сжиженных газов, в частности, сжиженного природного газа (СПГ), этана, пропана, азота и др., между технологическими аппаратами, от технологических установок в хранилища, из хранилищ в танкеры-газовозы и может быть использован в газоперерабатывающей и газохимической отраслях промышленности.The cryogenic pipeline is designed to transport liquefied gases, in particular, liquefied natural gas (LNG), ethane, propane, nitrogen, etc., between process equipment, from process plants to storage facilities, from storage facilities to gas tankers, and can be used in gas processing and gas chemical industries.
Специфической особенностью криогенных трубопроводов является движение сжиженных газов при низкой температуре, вследствие чего происходит нежелательный нагрев транспортируемого сжиженного газа за счет тепла окружающей сред, что приводит к переходу в газообразное состояние. В этой связи актуальным вопросом является обеспечение высококачественной тепловой изоляции криогенного трубопровода от окружающей среды.A specific feature of cryogenic pipelines is the movement of liquefied gases at low temperature, as a result of which undesirable heating of the transported liquefied gas occurs due to the heat of the environment, which leads to a transition to a gaseous state. In this regard, the urgent issue is to provide high-quality thermal insulation of the cryogenic pipeline from the environment.
Известен гибкий трубопровод для транспортировки криогенной текучей среды, содержащий внутреннюю гофрированную трубу с осью (А-А'), ограниченную множеством гофр, открытых в радиальном направлении в сторону оси (А-А'), по меньшей мере один слой усилений, работающих на растяжение, расположенный вокруг гофрированной трубы, и по меньшей мере один теплоизоляционный слой, расположенный вокруг слоя усилений, при этом трубопровод содержит внутреннюю оболочку, направляющую поток криогенной текучей среды и расположенную в гофрированной трубе, внутренняя оболочка состоит из множества цилиндрических сегментов, каждый из которых перекрывает множество последовательных гофр гофрированной трубы и содержит наружный упор осевой фиксации, заходящий в гофру гофрированной трубы (патент на изобретение RU 2554173 С2, МПК F16L 11/115, заявлен 31.01.2011 г., опубликован 27.06.15 г.). Недостатками данного изобретения являются:Known flexible pipeline for transporting cryogenic fluid containing internal corrugated pipe with an axis (A-A '), bounded by many corrugations open radially in the direction of the axis (A-A'), at least one layer of reinforcements working in tension located around the corrugated pipe, and at least one heat-insulating layer located around the reinforcement layer, and the pipeline contains an inner sheath directing the flow of cryogenic fluid and located in the corrugated pipe inside The outer shell consists of a plurality of cylindrical segments, each of which overlaps a plurality of successive corrugations of a corrugated pipe and contains an external stop for axial fixation that extends into the corrugation of a corrugated pipe (patent for invention RU 2554173 C2, IPC F16L 11/115, declared 01/31/2011, published on 06/27/15). The disadvantages of this invention are:
1) введение во внутреннюю гофрированную трубу дополнительной усложняющей и удорожающей изготовление гибкого трубопровода без повышения его прочностных свойств внутренней оболочки из множества цилиндрических сегментов поскольку избыточное давление потока криогенной среды передается непосредственно на внутреннюю гофрированную трубу, так как дополнительная внутренняя оболочка, состоящая из множества цилиндрических сегментов, не является герметичной конструкцией;1) introducing into the inner corrugated pipe an additional complicating and costly production of a flexible pipe without increasing its strength properties of the inner shell of a plurality of cylindrical segments, since the overpressure of the cryogenic medium flow is transmitted directly to the inner corrugated tube, since an additional inner shell consisting of a plurality of cylindrical segments, not a sealed design;
2) не рассчитанный на возможность проявления деформаций сжатия в ходе эксплуатации гибкий трубопровод по причине работы расположенного вокруг гофрированной трубы слоя усилений только на растяжение;2) the flexible pipeline that is not designed for the possibility of compression deformation during operation due to the operation of the reinforcement layer located around the corrugated pipe only in tension;
3) использование одного или нескольких расположенных вокруг слоя усилений гофрированной трубы теплоизоляционных слоев, незначительно снижающее потери холода в окружающую среду, отчего при низкой температуре криогенного потока (минус 80 - минус 100°С) создаются условия для намораживания слоя льда на поверхности гибкого трубопровода (при прокладке трубопровода в воде или конденсации влаги из воздуха на его поверхности), лишая таким образом гибкости.3) the use of one or several heat-insulating layers reinforced around the layer of reinforcement of the corrugated pipe, slightly reducing the loss of cold into the environment, which creates conditions for freezing the ice layer on the surface of the flexible pipeline when the temperature of the cryogenic stream is low (minus 80 - minus 100 ° C) laying a pipeline in water or condensing moisture from the air on its surface), thus depriving flexibility.
Известен криогенный перекачивающий рукав для перекачивания углеводородов, содержащий относительно гибкий внутренний рукав, и расположенные вокруг внутреннего рукава концентрическим образом: средство противодействия удлинению, внешний рукав, содержащий эластомерный и/или пластический материал и волокнистый изоляционный материал, намотанный вокруг внутреннего рукава и сопрягающийся по меньшей мере на части длины с внутренним рукавом, заполняя зазор между внутренним и внешним рукавами, при этом зазор имеет кольцеобразную форму с шириной по меньшей мере 0,5 см, содержащийся в зазоре волокнистый материал образует разделительный элемент между внутренним рукавом и внешним рукавом, предотвращающий контакт между ними, при этом перекачивающий рукав имеет радиус изгиба равный по меньшей мере четырем внутренним диаметрам внутреннего рукава, волокнистый материал образует упругую трехмерную матрицу из волокон, противодействующую сжатию при изгибе внешнего рукава или растягивании внутреннего и внешнего рукавов, и является эластично удлиняемым в направлении длины рукава по меньшей мере на 10%, внешний рукав является относительно жестким по сравнению с внутренним и имеет толщину стенки по меньшей мере 3 см и поглощает по меньшей мере 50%, и предпочтительно, 95% осевых сил, действующих на узел внутреннего и внешнего рукавов во время загрузки и разгрузки (патент на изобретение RU 2571696 С2, МПК F16L 59/153, F16L 11/133, заявлен 07.12.2007 г., опубликован 10.03.2013 г.). Недостатками данного изобретения являются:Known cryogenic pumping sleeve for pumping hydrocarbons, containing a relatively flexible inner sleeve, and arranged around the inner sleeve in a concentric manner: means of counteracting elongation, outer sleeve containing elastomeric and / or plastic material and fibrous insulating material wound around the inner sleeve and mating at least on the part of the length with the inner sleeve, filling the gap between the inner and outer sleeves, while the gap has an annular shape with a width At least 0.5 cm, the fibrous material contained in the gap forms a separating element between the inner sleeve and the outer sleeve, preventing contact between them, and the pumping sleeve has a bending radius equal to at least four inner diameters of the inner sleeve; the fibrous material forms an elastic a three-dimensional matrix of fibers that opposes compression when bending the outer sleeve or stretching the inner and outer sleeves, and is elastically extendable in the direction of the sleeve length along At least 10%, the outer sleeve is relatively stiff compared to the inner one and has a wall thickness of at least 3 cm and absorbs at least 50%, and preferably 95% of the axial forces acting on the inner and outer sleeve assembly during loading and unloading (patent for invention RU 2571696 C2, IPC F16L 59/153, F16L 11/133, declared 12/07/2007, published on 10.03.2013). The disadvantages of this invention are:
1) использование прокладки из волокнистого материала между внешним и внутренним рукавами, практически не обеспечивающей дополнительной тепловой изоляции, например, по сравнению с воздухом, заполняющим это пространство (коэффициент теплопроводности воздуха 0,0244 Вт/(м*К), а теплопроводность таких волокнистых материалов как шерстяной войлок, стеклянная и шлаковая вата составляет, соответственно, 0,047, 0,035 и 0,076 Вт/(м*К));1) the use of a strip of fibrous material between the outer and inner sleeves, practically does not provide additional thermal insulation, for example, compared to the air filling this space (air thermal conductivity coefficient of 0.0244 W / (m * K), and the thermal conductivity of such fibrous materials as wool felt, glass wool and slag wool are, respectively, 0.047, 0.035 and 0.076 W / (m * K));
2) опасность намораживания льда в слое волокнистого изоляционного материала во время перекачивания низкотемпературных углеводородных жидкостей, приводящего к нарушению механических свойств волокнистого материала после размораживания перекачивающего рукава вплоть до разрушения;2) the danger of freezing of ice in the layer of fibrous insulating material during pumping low-temperature hydrocarbon liquids, leading to a violation of the mechanical properties of the fibrous material after thawing the pumping sleeve until destruction;
3) исполнение внешнего рукава с толщиной стенки не менее 3 см, не поглощающей действие на узел внутреннего и внешнего рукавов осевых сил во время загрузки и разгрузки и чрезмерно увеличивающей металлоемкость, вес и стоимость криогенного перекачивающего рукава;3) the execution of the outer sleeve with a wall thickness of not less than 3 cm, which does not absorb axial forces during the loading and unloading of the inner and outer sleeves and excessively increases the intensity, weight and cost of the cryogenic pumping sleeve;
4) не имеющая практического применения возможность эластичного удлинения волокнистого материала на 10% при кольцеобразном зазоре между внешним и внутренним рукавами толщиной в несколько миллиметров и в несколько раз большей толщине внешнего рукава с учетом жесткости конструкции обоих рукавов.4) not having practical use of the possibility of elastic elongation of fibrous material by 10% with an annular gap between the outer and inner sleeves with a thickness of several millimeters and several times greater thickness of the outer sleeve, taking into account the rigidity of both sleeves.
Известен также криогенный трубопровод, включающий внутреннюю трубу и герметичный наружный кожух, пространство между которыми вакуумировано, а труба и кожух разделены теплоизолирующими опорами, при этом в одну или более опор вмонтирована акустопрозрачная вставка так, что обеспечен акустический контакт между внутренним трубопроводом и кожухом (патент на изобретение RU 2305217 С1, МПК F16L 9/18, F17D 5/00, G01N 29/00, заявлен 29.05.2006 г., опубликован 27.08.2007 г. ). Недостатками данного изобретения являются:A cryogenic pipeline is also known, which includes an inner pipe and a sealed outer casing, the space between which is evacuated, and the pipe and casing are separated by heat insulating supports, while an acousto-transparent insert is mounted in one or more supports so that acoustic contact between the inner pipe and the casing is provided ( invention RU 2305217 C1, IPC F16L 9/18, F17D 5/00, G01N 29/00, announced on 29.05.2006, published on 27.08.2007. The disadvantages of this invention are:
1) жесткость конструкции, не позволяющая деформировать линейные участки трубопровода;1) the rigidity of the structure, which does not allow to deform the linear sections of the pipeline;
2) возникновение механических напряжений как во внутренней трубе, так и в наружном кожухе, из-за разных температур в этих элементах конструкции на различных стадиях ее функционирования (простой, эксплуатация, изменение температуры окружающей среды и др.);2) the occurrence of mechanical stresses both in the inner tube and in the outer casing, due to the different temperatures in these structural elements at different stages of its operation (simple, operation, change in ambient temperature, etc.);
3) применение акустопрозрачной вставки только для обнаружения факта нарушения герметичности внутренней трубы и попадания микроколичеств перекачиваемого сжиженного газа в вакуумное пространство между внутренней трубой и наружным кожухом ввиду возможности восстановления теплоизоляционных свойств криогенного трубопровода только в ходе ремонта.3) the use of an acoustically transparent insert only to detect the fact that the inner tube is impaired and the amount of pumped liquefied gas gets into the vacuum space between the inner tube and the outer casing due to the possibility of restoring the insulating properties of the cryogenic pipeline only during repairs.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является криогенный трубопровод, содержащий вакуумный кожух с установленной на опорах внутренней трубой, включающей охлаждаемый экран, выполненный в виде охлаждающей трубки и теплоотражательного высокотеплопроводного экрана, и суперизоляцию, образующую в ваккумном пространстве по обе стороны экрана внутренний и наружный слои в виде чередующихся пар теплоотражательных экранов и прокладок, при этом криогенный трубопровод дополнительно содержит стяжной хомут, охватывающий внутреннюю трубу поверх суперизоляции, и размещенное под хомутом внутри слоя суперизоляции непосредственно под охлаждающим экраном незамкнутое кольцо, снабженное по крайней мере тремя держателями, притупленные концы которых опираются на трубу через слой суперизоляции (патент на изобретение RU 2042875 С1, МПК F17C 13/00, F17C 3/06, заявлен 22.06.1992 г., опубликован 27.08.1995 г.). Недостатками данного изобретения являются:Closest to the claimed invention is a cryogenic pipeline containing a vacuum jacket with an inner tube installed on the supports, including a cooled screen, made in the form of a cooling tube and a heat-reflecting high-heat conducting screen, and superinsulation, which forms in the vacuum space on both sides of the screen alternating pairs of heat-reflecting shields and gaskets, while the cryogenic pipeline additionally contains a tie strap covering the inner tube over the superinsulation, and placed under the clamp inside the superinsulation layer directly under the cooling screen an open ring, equipped with at least three holders, the blunt ends of which rest on the pipe through the superinsulation layer (patent for invention RU 2042875 C1, IPC F17C 13/00, F17C 3 / 06, declared 22.06.1992, published on 27.08.1995). The disadvantages of this invention are:
1) чрезмерно усложняющее конструкцию трубопровода использование в условиях вакуума между внутренней трубой и кожухом дополнительных элементов в виде охлаждаемого экрана, поджимаемого к поверхности внутренней трубы механическими конструктивными элементами (хомуты, кольца);1) excessively complicating the design of the pipeline using in vacuum conditions between the inner tube and the casing of additional elements in the form of a cooled screen, pressed against the surface of the inner pipe with mechanical structural elements (clamps, rings);
2) отсутствие обоснований поддержания температуры охлаждаемого экрана близкой к температуре среды, циркулирующей по охлаждающей трубке, за счет отвода тепла теплопроводностью экрана, выполненного из фольги из материала с высокой теплопроводностью, например, алюминия или меди, в зону ее контакта со стенкой трубки, поскольку в данном случае внутренняя труба плотно обжимается охлаждаемым экраном и положительная роль вакуума как теплоизолирующей среды нивелируется;2) the lack of justification for maintaining the temperature of the cooled screen close to the temperature of the medium circulating through the cooling tube, due to the heat conduction of the screen made of foil from a material with high thermal conductivity, such as aluminum or copper, to its zone of contact with the tube wall, because In this case, the inner tube is tightly compressed by the cooled screen and the positive role of vacuum as a heat-insulating medium is leveled;
3) возникновение механических напряжений как во внутренней трубе, так и в вакуумном кожухе, из-за разных температур в этих элементах конструкции на различных стадиях ее функционирования (простой, эксплуатация, изменение температуры окружающей среды и др.).3) the occurrence of mechanical stresses both in the inner tube and in the vacuum jacket, due to the different temperatures in these structural elements at different stages of its operation (simple, operation, change in ambient temperature, etc.).
Задачей заявляемого изобретения является совершенствование конструкции криогенного трубопровода с целью снижения уровня механических напряжений, возникающих в конструкции трубопровода из-за разницы температур отдельных его элементов, и обеспечения его эксплуатации в условиях возникновения аварийных ситуаций как при незначительной, так и при существенной разгерметизации.The task of the claimed invention is to improve the design of the cryogenic pipeline in order to reduce the level of mechanical stresses arising in the construction of the pipeline due to the temperature difference of its individual elements, and ensure its operation in conditions of emergency situations with minor and with significant depressurization.
Решение поставленной задачи обеспечивается за счет того, что криогенный трубопровод выполняют из коаксиально установленных внутренней и наружной труб, вакуумное пространство между которыми разделяют на секции, при этом криогенный трубопровод дополняют боковыми стенками, температурным компенсатором, укрепленными между внутренней и наружной трубами внутренними опорами, выполненными из суперизолирующего материала, и корзиной с адсорбирующим агентом, а также клапаном создания вакуума и предохранительным клапаном.The solution of the task is ensured by the fact that the cryogenic pipeline is made of coaxially installed inner and outer tubes, the vacuum space between which is divided into sections, while the cryogenic pipeline is complemented by side walls, a temperature compensator, and internal supports supported from the inner and outer tubes. super insulating material, and a basket with an adsorbing agent, as well as a vacuum valve and a safety valve.
Изготовление криогенного трубопровода из отдельных унифицированных секций, ограниченных боковыми стенками, позволяет упростить транспортировку секций необходимой длины от завода-изготовителя до места монтажа трубопровода, а также сам процесс монтажа трубопровода. Вакуумирование пространства между внутренней и наружной трубами обеспечивает надежную теплоизоляцию внутренней трубы, по которой движется сжиженный газ. Так, если при атмосферном давлении коэффициент теплопроводности воздуха в коаксиальном пространстве трубопровода равен 0,0244 Вт/(м*К), что значительно ниже коэффициента теплопроводности лучших теплоизоляционных материалов, то уже при давлении 10-3 мм рт.ст. коэффициент теплопроводности воздуха уменьшается до значения 0,002 Вт/(м*К).The manufacture of a cryogenic pipeline from separate unified sections bounded by side walls allows simplifying the transportation of sections of the required length from the manufacturer to the place of pipeline installation, as well as the pipeline installation process itself. The evacuation of the space between the inner and outer tubes provides reliable thermal insulation of the inner tube through which the liquefied gas moves. So, if at atmospheric pressure the thermal conductivity of air in the coaxial space of the pipeline is 0.0244 W / (m * K), which is significantly lower than the thermal conductivity of the best thermal insulation materials, then already at a pressure of 10 -3 mm Hg thermal conductivity of air is reduced to a value of 0.002 W / (m * K).
Установка температурных компенсаторов позволит существенно снизить механические напряжения как во внутренней, так и в наружной трубе из-за разных температур в этих элементах конструкции на различных стадиях ее функционирования (простой, эксплуатация, изменение температуры окружающей среды и др.), избегая деформации конструкции в целом, а внутренние опоры, фиксирующие положение внутренней трубы относительно наружной, обеспечивают жесткость конструкции в целом.Installation of temperature compensators will significantly reduce mechanical stresses in both the internal and external pipe due to the different temperatures in these structural elements at various stages of its operation (simple, operation, change in ambient temperature, etc.), avoiding deformation of the structure as a whole. , and internal supports fixing the position of the inner tube relative to the outer one ensure the rigidity of the structure as a whole.
Для обеспечения работы криогенного трубопровода при микроразгерметизации внутренней трубы, например, при возникновении микротрещин в стенке внутренней трубы, сохранение вакуума обеспечивается адсорбцией просочившегося транспортируемого сжиженного газа адсорбирующим агентом, например, цеолитом, помещенном в корзины с проницаемыми стенками, укрепленные в пространстве между внутренней и наружной трубами. Также в случае микроразгерметизации, т.е. при попадании наружного воздуха через клапан создания вакуума, адсорбцирующий агент обеспечивает удаление влаги и предотвращает образование льда на внутренней поверхности наружной трубы. При этом если вакуум в коаксиальном пространстве трубопровода начнет снижаться, то с помощью клапана создания вакуума снижается давление в корзинах с адсорбирующим агентом, за счет чего происходит регенерация адсорбента и восстановление его адсорбционной способности. В случае аварийной ситуации, когда во внутренней трубе возникает свищ, через который сжиженный газ попадает в коаксиальное пространство и вместо вакуума в нем нарастает давление газа, то срабатывает предохранительный клапан и сбрасывается излишнее давление, предотвращая от разрушения наружную трубу криогенного трубопровода.To ensure the operation of the cryogenic pipeline when the inner tube is microdensified, for example, when microcracks occur in the wall of the inner pipe, vacuum is maintained by adsorbing the transported liquefied gas transported by an adsorbent agent, for example, zeolite, placed in baskets with permeable walls, fixed in the space between the inner and outer pipes . Also in the case of microperdensification, i.e. when external air enters through the vacuum valve, the adsorbing agent removes moisture and prevents the formation of ice on the inner surface of the outer tube. Moreover, if the vacuum in the coaxial space of the pipeline starts to decrease, then the pressure in the baskets with the adsorbing agent decreases with the help of the vacuum valve, due to which the adsorbent is regenerated and its adsorption capacity is restored. In the event of an emergency, when a fistula occurs in the inner pipe, through which liquefied gas enters the coaxial space and instead of vacuum, gas pressure builds up, the safety valve is activated and excessive pressure is released, preventing the cryogenic pipeline from collapsing.
В зависимости от способа эксплуатации трубопровода: циклично или непрерывно, температурный компенсатор устанавливают на наружной и/или внутренней трубах, что позволяет практически полностью устранить механические напряжения внутренней трубы во время подачи низкотемпературного сжиженного газа и сокращения по этой причине длины внутренней трубы при большом перепаде температур между наружной и внутренней трубами. Полезно температурный компенсатор наружной трубы укрепить защитным кожухом для предохранения его от повреждений при изменении длины температурного компенсатора во время перехода криогенного трубопровода с одного режима работы на другой, поскольку толщина стенки температурного компенсатора меньше толщины стенки наружной трубы.Depending on the method of pipeline operation: cyclically or continuously, the temperature compensator is installed on the outer and / or inner pipes, which makes it possible to almost completely eliminate the mechanical stresses of the inner pipe during the supply of low-temperature liquefied gas and shortening for this reason the length of the inner pipe with a large temperature difference between external and internal pipes. It is useful to reinforce the outer pipe temperature compensator with a protective cover to protect it from damage when changing the length of the temperature compensator during the transition of the cryogenic pipeline from one operation mode to another, since the wall thickness of the temperature compensator is less than the wall thickness of the outer pipe.
Для мониторинга состояния криогенного трубопровода каждая секция криогенного трубопровода может быть оснащена приборами контроля вакуума и/или температуры в качестве локальной системы противоаварийной защиты, поскольку при снижении или полной потери вакуума резко возрастает теплоперенос, приводя к нагреву транспортируемого сжиженного газа. Кроме приборов контроля вакуума с получением прямых измерений о состоянии криогенного трубопровода можно судить опосредованно с помощью приборов контроля температуры. Так, например, резкое охлаждение наружной трубы криогенного трубопровода, в частности, свидетельствует о разгерметезации внутренней трубы.To monitor the state of the cryogenic pipeline, each section of the cryogenic pipeline can be equipped with vacuum and / or temperature monitoring devices as a local emergency protection system, since the heat transfer sharply increases when the vacuum is reduced or completely lost, leading to the heat of the transported liquefied gas. In addition to vacuum control devices to obtain direct measurements of the state of the cryogenic pipeline can be judged indirectly with the help of temperature control devices. For example, a sharp cooling of the outer tube of a cryogenic pipeline, in particular, indicates depressurization of the inner tube.
Для формирования трассы криогенного трубопровода секции криогенного трубопровода изготавливают произвольной длины, ограниченной техническими возможностями изготовителя и возможностями транспорта, перевозящего секции от изготовителя до места эксплуатации трубопровода, а отводы и/или тройники используют в вакуумном исполнении. При этом для изоляции стыков между секциями криогенного трубопровода, отводами и/или тройниками применяют вакуумные муфты, что позволяет создавать единое вакуумное пространство между внутренними и наружными трубами на всем протяжении криогенного трубопровода. В случае большой протяженности криогенного трубопровода для изоляции стыков между секциями криогенного трубопровода, отводами и/или тройниками можно применять обычную тепловую изоляцию, при этом вакуум создается в отдельных секциях или группах секций криогенного трубопровода.For the formation of the cryogenic pipeline route, the cryogenic pipeline sections are made of arbitrary length, limited by the manufacturer’s technical capabilities and transport capabilities, carrying sections from the manufacturer to the pipeline operation site, and taps and / or tees are used in a vacuum version. At the same time, vacuum couplings are used to isolate the joints between sections of a cryogenic pipeline, outlets and / or tees, which allows you to create a single vacuum space between the inner and outer tubes throughout the cryogenic pipeline. In the case of a large length of a cryogenic pipeline, it is possible to use conventional thermal insulation to isolate the joints between the sections of the cryogenic pipeline, outlets and / or tees, and a vacuum is created in separate sections or groups of sections of the cryogenic pipeline.
Фрагмент секции криогенного трубопровода представлен на фигуре с использованием следующих обозначений:A fragment of the section of the cryogenic pipeline is presented in the figure using the following notation:
1 - внутренняя труба (продуктопровод);1 - internal pipe (product pipeline);
2 - наружная труба (кожух);2 - outer tube (casing);
3 - вакуумное пространство;3 - vacuum space;
4 - температурный компенсатор;4 - temperature compensator;
5 - внутренняя опора из суперизолирующего материала;5 - internal support of superinsulating material;
6 - корзина с адсорбирующим агентом;6 - basket with adsorbing agent;
7 - клапан создания вакуума;7 - vacuum valve;
8 - предохранительный клапан.8 - safety valve.
Криогенный трубопровод выполнен из внутренней трубы 1, которая представляет собой продуктопровод с перемещающимся по нему при низких температурах и высоком давлении сжиженным природным или иным газом, и коаксиально ей расположенной наружной трубы 2, представляющей защитный кожух криогенного трубопровода, между которыми находится вакуумное пространство 3, которое играет роль высокоэффективной тепловой изоляции, препятствующей переносу тепловой энергии от окружающей среды к перекачиваемому сжиженному газу. Для обеспечения коаксиальности внутренней 1 и наружной 2 труб внутренняя труба 1 размещается на внутренних опорах из суперизолирующего материала 5 с возможностью свободного перемещения в осевом направлении, что позволяет компенсировать изменение длины внутренней трубы 1 при изменении ее температуры в широком диапазоне температур: от температуры окружающей среды при строительстве трубопровода (плюс 30 - минус 30°С) до температуры транспортировки сжиженного природного газа (до минус 160°С на технологических установках по производству сжиженного природного газа и при перевозке его на криогенных танкерах-газовозах). Пространство секции криогенного трубопровода на концах между внутренней 1 и наружной 2 трубами герметично перекрыто боковыми стенками (не показаны). Часть наружной трубы 2 выполняют гофрированной для выполнения роли температурного компенсатора 4, который нивелирует температурное удлинение наружной трубы 2 по сравнению с внутренней 1 и снижает механические напряжения в наружной трубе 2 в целом, а также обеспечивает возможность небольшого дрейфа ее в нормальном сечении криогенного трубопровода. В вакуумном пространстве 3 устанавливают корзины с адсорбирующим агентом 6, сорбирующим сжиженный газ, проходящий через неплотности соединений секций криогенного трубопровода из внутренней трубы 1, или влагу, попадающую при микроразгерметизации вместе с воздухом через клапан создания вакуума 7, что поддерживает регламентный вакуум в вакуумном пространстве 3 криогенного трубопровода. Аналогично происходит адсорбция сжиженного газа при его просачивании в вакуумное пространство 3 в случае возникновения микротрещин в стенке внутренней трубы 1. Если при этом вакуум в коаксиальном вакуумном пространстве 3 трубопровода начнет снижаться, то с помощью клапана создания вакуума 7 снижается давление в корзинах с адсорбирующим агентом 6, благодаря чему происходит регенерация адсорбента с откачкой продуктов десорбции и восстановлением его адсорбционной способности. В случае аварийной ситуации, когда во внутренней трубе 1 возникает свищ, через который сжиженный газ попадает в вакуумное пространство 3 и в нем нарастает давление газа, срабатывает предохранительный клапан 8 и сбрасывается излишнее давление, предотвращая от разрушения наружную трубу 2 и обеспечивая безопасность конструкции.The cryogenic pipeline is made of an
Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает решение поставленной задачи по совершенствованию конструкции криогенного трубопровода с целью снижения уровня механических напряжений, возникающих в конструкции трубопровода из-за разницы температур отдельных его элементов, и обеспечения его эксплуатации в условиях возникновения аварийных ситуаций как при незначительной, так и при существенной разгерметизации.Thus, the claimed invention provides a solution to the task of improving the design of the cryogenic pipeline in order to reduce the level of mechanical stresses arising in the construction of the pipeline due to the temperature difference of its individual elements, and to ensure its operation under conditions of occurrence of emergency situations with insignificant and substantial depressurization.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018125984A RU2686646C1 (en) | 2018-07-13 | 2018-07-13 | Cryogenic pipeline |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018125984A RU2686646C1 (en) | 2018-07-13 | 2018-07-13 | Cryogenic pipeline |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2686646C1 true RU2686646C1 (en) | 2019-04-29 |
Family
ID=66430281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018125984A RU2686646C1 (en) | 2018-07-13 | 2018-07-13 | Cryogenic pipeline |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2686646C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU210002U1 (en) * | 2021-09-24 | 2022-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Завод нефтегазовой аппаратуры Анодъ" | Pipeline for pumping hydrogen |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4046407A (en) * | 1975-04-18 | 1977-09-06 | Cryogenic Technology, Inc. | Elongated cryogenic envelope |
| SU1030611A1 (en) * | 1980-10-29 | 1983-07-23 | Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности | Pipeline for conveying cryogenic liquid |
| SU1742568A2 (en) * | 1990-03-26 | 1992-06-23 | Войсковая Часть 11284 | Cryogenic pipe line |
| CN205350688U (en) * | 2016-01-13 | 2016-06-29 | 北京航天发射技术研究所 | Low -temperature vacuum pipeline with inside and outside compensation function |
-
2018
- 2018-07-13 RU RU2018125984A patent/RU2686646C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4046407A (en) * | 1975-04-18 | 1977-09-06 | Cryogenic Technology, Inc. | Elongated cryogenic envelope |
| SU1030611A1 (en) * | 1980-10-29 | 1983-07-23 | Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности | Pipeline for conveying cryogenic liquid |
| SU1742568A2 (en) * | 1990-03-26 | 1992-06-23 | Войсковая Часть 11284 | Cryogenic pipe line |
| CN205350688U (en) * | 2016-01-13 | 2016-06-29 | 北京航天发射技术研究所 | Low -temperature vacuum pipeline with inside and outside compensation function |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| А.Б. Ленский, В.П. Кряковкин "Криогенные трубопроводы: от разработки до ввода в эксплуатацию", Технические газы 4, 2014. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU210002U1 (en) * | 2021-09-24 | 2022-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Завод нефтегазовой аппаратуры Анодъ" | Pipeline for pumping hydrogen |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100615499B1 (en) | Flexible line pipe | |
| US3397720A (en) | Multiple layer insulation for a cryogenic structure | |
| US3240234A (en) | Hose for low-temperature liquids | |
| EP1996854B1 (en) | Cryogenic aerogel insulation system | |
| CN100538151C (en) | Cryogenic piping system | |
| EP2159468B1 (en) | cryogenic transfer hose having a fibrous insulating layer | |
| WO2003072684A1 (en) | Microsphere insulation systems | |
| US20090217999A1 (en) | Multilayer heat tracing insulation device and method | |
| US6378331B1 (en) | Cold box for cryogenic distilling plant | |
| US20130186504A1 (en) | Pre-insulated piping system | |
| WO2020235970A1 (en) | Liquefied natural gas transfer pipe for supplying fuel of ship engine | |
| RU2600419C1 (en) | Membrane tank for liquefied natural gas (vm type) | |
| KR102306109B1 (en) | Insulated sealed tank | |
| RU2686646C1 (en) | Cryogenic pipeline | |
| KR20190075657A (en) | connection structure of vacuum line | |
| CN104033699A (en) | Detachable type thermal insulation device for high-temperature or low-temperature pipelines | |
| CN218000819U (en) | High-pressure vacuum pipeline | |
| AU2012363096B2 (en) | Cold box design providing secondary containment | |
| RU2795634C1 (en) | Sectioned cryogenic pipeline | |
| Fesmire | Layered thermal insulation systems for industrial and commercial applications | |
| RU2532476C2 (en) | Cryogenic pipeline | |
| CN212407990U (en) | Heat insulation structure for high-low temperature composite equipment and high-low temperature composite equipment | |
| CN113056633B (en) | Storage facility for liquefied gas | |
| RU2042875C1 (en) | Cryogenic pipe line | |
| Allen et al. | Microsphere insulation systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE4A | Change of address of a patent owner |
Effective date: 20190718 |