一種天然氣水合物動力學(xué)抑制劑的霧化注入裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型是一種輸氣管道天然氣水合物動力學(xué)抑制劑的霧化注入裝置，涉及管道系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。它包括儲液裝置、給壓裝置、卡定裝置、密封裝置和霧化裝置；給壓裝置由管路接儲液裝置輸出口，給壓裝置的輸出口接有卡定裝置和密封裝置的霧化裝置。本實用新型能提高注入效率，保證管道化學(xué)添加劑注入安全，減少設(shè)備安裝過程的工作量。
【專利說明】一種天然氣水合物動力學(xué)抑制劑的霧化注入裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型是一種輸氣管道天然氣水合物動力學(xué)抑制劑的霧化注入裝置，涉及管道系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣水合物是以甲烷為主的輕烴和非烴組分在一定溫度和壓力條件下，與水分子結(jié)合形成的籠狀似冰固體化合物。水分子通過氫鍵結(jié)合形成部分多面體的籠，氣體分子在范德華力作用下被包圍在晶格之中。水合物一旦形成后，就會減少管道的流通面積，產(chǎn)生節(jié)流，加速水合物的進(jìn)一步形成。水合物不僅可能導(dǎo)致管道堵塞，也可造成分離設(shè)備和儀表的堵塞。
[0003]天然氣輸送的主要方式是管道輸送。天然氣在輸送過程中，由于受高速流動、攪動、高壓脈動等因素的影響，在管道彎頭、調(diào)壓器、孔板、粗糙管壁等位置易形成水合物，造成管道、分離設(shè)備和儀表管路堵塞，嚴(yán)重威脅輸送安全。在天然氣輸送生產(chǎn)中，對冰堵問題常采用注入天然氣水合物抑制劑的方法解決。目前常用的天然氣水合物抑制劑主要有熱力學(xué)抑制劑和動力學(xué)抑制劑兩種。
[0004]常見的熱力學(xué)抑制劑有醇類(如乙二醇、甲醇)和電解質(zhì)(如CaCl2X向天然氣中加入這類抑制劑后，可改變水溶液或水合物相的化學(xué)位，從而使水合物的形成條件移向較低的溫度或較高的壓力范圍。目前，在天然氣工業(yè)中多用甲醇和乙二醇作為抑制劑。
[0005]傳統(tǒng)的熱力學(xué)抑制劑已使用多年，但由于抑制劑在水溶液中的濃度很高(10%_50%)，用量較多。動力學(xué)抑制劑正在替代傳統(tǒng)的熱力學(xué)抑制劑，逐漸成為管道輸送中應(yīng)用最廣泛的天然氣水合物抑制劑。動力學(xué)抑制劑通過顯著降低水合物的成核速率、延緩乃至阻止臨界晶核的生成、干擾水合物晶體的優(yōu)先生長方向及影響水合物晶體定向穩(wěn)定性等方式來抑制水合物的生成。此類抑制劑使用濃度低、注入量小，能夠極大節(jié)約天然氣的運輸成本，提高天然氣輸送安全。
[0006]在眾多的霧化噴頭中，螺旋噴頭腔體內(nèi)從進(jìn)口至出口的流線型設(shè)計可使得阻力系數(shù)降至最低。耐磨性、耐腐性、成霧性、防堵性超過普通噴嘴。螺旋噴頭永久不堵塞，易于粘度較高的液體的輸送。
[0007]目前天然氣水合物動力學(xué)抑制劑的注入還依賴于天然氣水合物熱力學(xué)抑制劑的原有設(shè)備。因熱力學(xué)抑制劑粘度低、注入量大、活性低等特點，此類熱力學(xué)抑制劑注入設(shè)備量程大、可調(diào)控性差、計量準(zhǔn)確度低，不適用于注入量小、調(diào)控需求高的動力學(xué)抑制劑的輸送和注入，急需開發(fā)一套能夠精確調(diào)控流量及適合動力學(xué)抑制劑物性特點的注入系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型的目的是設(shè)計一種提高注入效率、保證管道化學(xué)添加劑注入安全、減少設(shè)備安裝過程工作量的天然氣水合物動力學(xué)抑制劑的霧化注入裝置。
[0009]本天然氣水合物抑制劑的管道輸送及霧化注入裝置包括:儲液裝置、給壓裝置、卡定裝置、密封裝置和霧化裝置。給壓裝置由管路接儲液裝置輸出口，給壓裝置的輸出口接有卡定裝置和密封裝置的霧化裝置。
[0010]所述儲液裝置，即儲液罐1，用于儲存天然氣水合物動力學(xué)抑制劑；
[0011]所述給壓裝置，包括一個往復(fù)泵2、一個流量計3、一個截止閥4，由管路接儲液裝置輸出口的往復(fù)泵2出口依次串接流量計3和截止閥4，用以在較高壓力下輸送天然氣水合物動力學(xué)抑制劑及精確控制抑制劑流量；截止閥4為精細(xì)調(diào)節(jié)開度的截止閥4，能根據(jù)實際管輸需求調(diào)整截止閥開度，配合流量計的讀數(shù)實現(xiàn)流量的精確調(diào)控；
[0012]所述卡定裝置，即一個改裝截止閥5(見圖2)，帶有密封圈10的旋轉(zhuǎn)開關(guān)9下端插入抑制劑進(jìn)液口 11與出液口 14之間的通道中，出液口 14與法蘭12焊接固連，出液口 14與法蘭12的中心管相通，法蘭12的液流管道的端頭與固連螺旋噴頭13 ;旋轉(zhuǎn)開關(guān)9與閥體間采用密封圈10進(jìn)行密封，通過控制旋轉(zhuǎn)開關(guān)9的開閉來控制抑制劑進(jìn)液口 11與出液口 14 間的連通與否；它是在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)截止閥的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，增加套管結(jié)構(gòu)，用法蘭結(jié)構(gòu)與管道注入孔連接，利用管道本身的注入孔進(jìn)行水合物動力學(xué)抑制劑的注入，不改變管道的整體布局，無需另外對管道進(jìn)行打孔處理，便于利用管道原有注入孔進(jìn)行劑的注入；
[0013]所述霧化裝置，主要結(jié)構(gòu)是螺旋噴頭6，該螺旋噴頭通過套管結(jié)構(gòu)與改裝截止閥5 連接固定，保證螺旋噴頭能夠在高流速氣體環(huán)境中保持穩(wěn)定，可將天然氣水合物動力學(xué)抑制劑液體最大化地分散于管輸天然氣中。
[0014]實用新型的效果:
[0015]本實用新型能優(yōu)化改進(jìn)現(xiàn)有管道注入方式，提高注入效率，保證管道化學(xué)添加劑注入的安全，減少設(shè)備安裝過程的工作量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為天然氣水合物抑制劑的霧化注入系統(tǒng)工藝流程圖
[0017]圖2為改裝截止閥結(jié)構(gòu)圖
[0018]圖3為卡定裝置與霧`化裝置在管道注入孔處的安裝圖
[0019]其中I一儲液Sil2—往復(fù)泵
[0020]3—流量計4 一截止閥
[0021]5—改裝截止閥6—螺旋噴頭
[0022]7—管道8—天然氣
[0023]9 一旋轉(zhuǎn)開關(guān)10—密封圈
[0024]11一抑制劑進(jìn)液口12—法蘭
[0025]13—螺旋噴頭14 一出液口
[0026]15—管道法蘭接口16—管道注入孔
[0027]17—管道壁
【具體實施方式】
[0028]實施例.本例的系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，包括:儲液裝置、給壓裝置、卡定裝置、密封裝置和霧化裝置。給壓裝置由管路接儲液裝置輸出口，給壓裝置的輸出口接有卡定裝置和密封裝置的霧化裝置。儲液罐I中盛放天然氣水合物動力學(xué)抑制劑，為儲液裝置；給壓裝置包括往復(fù)泵2、往復(fù)泵3和截止閥4 ;改裝截止閥5為卡定裝置；螺旋噴頭6為霧化裝置。
[0029]所述給壓裝置，包括一個往復(fù)泵2、一個流量計3、一個截止閥4，由管路接儲液裝置輸出口的往復(fù)泵2出口依次串接流量計3和截止閥4 ;截止閥4為精細(xì)調(diào)節(jié)開度的截止閥4，能根據(jù)實際管輸需求調(diào)整截止閥開度，配合流量計的讀數(shù)實現(xiàn)流量的精確調(diào)控；
[0030]所述卡定裝置，即一個改裝截止閥5 (見圖2)，帶有密封圈10的旋轉(zhuǎn)開關(guān)9下端插入抑制劑進(jìn)液口 11與出液口 14之間的通道中，出液口 14外固連法蘭12，出液口 14與法蘭12的中心管相通，中心管的端頭固連螺旋噴頭13 ;它是在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)截止閥的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，增加套管結(jié)構(gòu)，用法蘭結(jié)構(gòu)與管道注入孔連接；
[0031]所述霧化裝置，主要結(jié)構(gòu)是螺旋噴頭6，該螺旋噴頭通過套管結(jié)構(gòu)與改裝截止閥5連接固定。
[0032]整體輸液管道采用Q235-B耐壓鋼材制得，內(nèi)徑25mm，管壁厚度3.5mm。
[0033]往復(fù)泵2選用WB2-1/120型，其主要規(guī)格參數(shù)如下:
[0034]流量lm3/h
[0035]壓力120kg/cm2
[0036]活塞直徑36mm
[0037]活塞行程120mm
[0038]電動功率1450r/7.5kw。
[0039]實際輸氣壓力一般為2-8MPa，所選往復(fù)泵2可在額定功率下將天然氣水合物抑制劑輸入管道。改裝截止閥5按照圖2定制加工而成，其中套管內(nèi)徑20_?，F(xiàn)場試驗場地選用某輸氣站輸氣管路，管徑800mm,管壁厚度80mm,注入孔內(nèi)徑50mm。改裝截止閥5通過法蘭與管道連接固定。管道內(nèi)注入孔處氣體壓力4MPa，流量18.33m3/s。輸氣時間90min，輸氣量99000m3，期間最少需注入動力學(xué)抑制劑12.4L才可防止管道冰堵現(xiàn)象產(chǎn)生，相同條件下使用熱力學(xué)抑制劑的原注入設(shè)備最少需注入18.7L，損耗量達(dá)50.8%，這些損耗產(chǎn)生的主要原因是霧化不充分導(dǎo)致的分散不均勻，被氣體帶出管道而無法產(chǎn)生抑制水合物的產(chǎn)生。
[0040]本例由于采用了霧化注入系統(tǒng)并針對動力學(xué)抑制劑的物性特點進(jìn)行了專門的設(shè)備改造，其結(jié)果為優(yōu)化改進(jìn)現(xiàn)有管道注入方式，保證管道化學(xué)添加劑注入的安全，減少設(shè)備安裝過程的工作量。且操作簡單、注入效率大幅增高。
【權(quán)利要求】
1.一種天然氣水合物動力學(xué)抑制劑的霧化注入裝置，其特征是它包括儲液裝置、給壓 裝置、卡定裝置、密封裝置和霧化裝置；給壓裝置由管路接儲液裝置輸出口，給壓裝置的輸 出口接有卡定裝置和密封裝置的霧化裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣水合物動力學(xué)抑制劑的霧化注入裝置，其特征是 所述給壓裝置包括一個往復(fù)泵(2 )、一個流量計(3 )、一個截止閥(4 )，由管路接儲液裝置輸 出口的往復(fù)泵(2)出口依次串接流量計(3)和截止閥(4);所述截止閥(4)為精細(xì)調(diào)節(jié)開度 的截止閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣水合物動力學(xué)抑制劑的霧化注入裝置，其特征是 所述卡定裝置即一個改裝截止閥(5)，帶有密封圈(10)的旋轉(zhuǎn)開關(guān)(9)下端插入抑制劑進(jìn) 液口(11)與出液口(14)之間的通道中，出液口(14)與法蘭(12)焊接固連，出液口(14) 與法蘭(12)的中心管相通，法蘭(12)的液流管道的端頭與固連螺旋噴頭(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣水合物動力學(xué)抑制劑的霧化注入裝置，其特征是 所述霧化裝置是螺旋噴頭出)，該螺旋噴頭(6)通過套管結(jié)構(gòu)與改裝截止閥(5)連接固定。
【文檔編號】F17D3/12GK203421494SQ201320499769
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】代曉東, 郭旭, 管湘芝, 楊合平, 劉瑋蒞, 劉誠, 常維純, 高艷清 申請人:中國石油天然氣股份有限公司