способ выпуска газовоздушной смеси из магистрального трубопровода, транспортирующего жидкий продукт

Формула изобретения

1. Способ выпуска газовоздушной смеси из магистрального трубопровода, транспортирующего жидкий продукт, включающий вытеснение газовоздушной смеси из магистрального трубопровода в камеру приема и выпуск ее из камеры приема в атмосферу, отличающийся тем, что выпуск газовоздушной смеси осуществляют через клапан, установленный на камеру приема, в сепаратор, в последнем производят разделение газовоздушной смеси на фазы «газ-жидкость», выводят разделенные фазы из сепаратора: жидкость - в дренажную емкость, а очищенный от капельного продукта газ - в атмосферу.

2. Способ выпуска газовоздушной смеси из магистральных трубопроводов, транспортирующих жидкие продукты, по п.1, отличающийся тем, что выпуск газовоздущной смеси из камеры приема в сепаратор осуществляют в автоматическом режиме.

3. Способ выпуска газовоздушной смеси из магистральных трубопроводов, транспортирующих жидкие продукты, по п.1, отличающийся тем, что пожаро- и взрывоопасный газ выпускают из сепаратора в атмосферу через огнепреградители.

Описание изобретения к патенту

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.

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, CO ², H₂S) и легкие фракции углеводородов (СН ₄, 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.

Для восстановления оптимального режима эксплуатации трубопровода требуется удалить из его полости ГВС.

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».

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Огнепреградители 6 или свеча выбираются так, что они обеспечивают выпуск ГВС с производительностью, не меньшей, чем пропускная способность автоматического клапана 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.

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.

Плавно открывают вантузную запорную арматуру 5, и ГВС начинает выходить через автоматический клапан 4 с шумом, характерным для ее движения в системе трубопровода.

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.

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.

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 требуется

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.

Оценка очистки ГВС от капельной жидкости производится визуально по отсутствию эффекта «дождя» от транспортируемого продукта в зоне выпуска ГВС в атмосферу.

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.

При этом последовательность выполнения операций по выпуску ГВС та же, что и при использовании стационарной камеры.

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.

Оставшуюся в трубопроводе часть ГВС выпускают через стационарную камеру на перекачивающей станции.

Применение данного способа обеспечивает выпуск ГВС из магистрального трубопровода без потерь транспортируемого продукта и исключает загрязнение окружающей среды.