CN203421494U - 一种天然气水合物动力学抑制剂的雾化注入装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种输气管道天然气水合物动力学抑制剂的雾化注入装置，涉及管道系统技术领域。它包括储液装置、给压装置、卡定装置、密封装置和雾化装置；给压装置由管路接储液装置输出口，给压装置的输出口接有卡定装置和密封装置的雾化装置。本实用新型能提高注入效率，保证管道化学添加剂注入安全，减少设备安装过程的工作量。

Description

一种天然气水合物动力学抑制剂的雾化注入装置

技术领域

本实用新型是一种输气管道天然气水合物动力学抑制剂的雾化注入装置，涉及管道系统技术领域。

背景技术

天然气水合物是以甲烷为主的轻烃和非烃组分在一定温度和压力条件下，与水分子结合形成的笼状似冰固体化合物。水分子通过氢键结合形成部分多面体的笼，气体分子在范德华力作用下被包围在晶格之中。水合物一旦形成后，就会减少管道的流通面积，产生节流，加速水合物的进一步形成。水合物不仅可能导致管道堵塞，也可造成分离设备和仪表的堵塞。

天然气输送的主要方式是管道输送。天然气在输送过程中，由于受高速流动、搅动、高压脉动等因素的影响，在管道弯头、调压器、孔板、粗糙管壁等位置易形成水合物，造成管道、分离设备和仪表管路堵塞，严重威胁输送安全。在天然气输送生产中，对冰堵问题常采用注入天然气水合物抑制剂的方法解决。目前常用的天然气水合物抑制剂主要有热力学抑制剂和动力学抑制剂两种。

常见的热力学抑制剂有醇类（如乙二醇、甲醇）和电解质（如CaCl₂）。向天然气中加入这类抑制剂后，可改变水溶液或水合物相的化学位，从而使水合物的形成条件移向较低的温度或较高的压力范围。目前，在天然气工业中多用甲醇和乙二醇作为抑制剂。

传统的热力学抑制剂已使用多年，但由于抑制剂在水溶液中的浓度很高(10%-50%)，用量较多。动力学抑制剂正在替代传统的热力学抑制剂，逐渐成为管道输送中应用最广泛的天然气水合物抑制剂。动力学抑制剂通过显著降低水合物的成核速率、延缓乃至阻止临界晶核的生成、干扰水合物晶体的优先生长方向及影响水合物晶体定向稳定性等方式来抑制水合物的生成。此类抑制剂使用浓度低、注入量小，能够极大节约天然气的运输成本，提高天然气输送安全。

在众多的雾化喷头中，螺旋喷头腔体内从进口至出口的流线型设计可使得阻力系数降至最低。耐磨性、耐腐性、成雾性、防堵性超过普通喷嘴。螺旋喷头永久不堵塞，易于粘度较高的液体的输送。

目前天然气水合物动力学抑制剂的注入还依赖于天然气水合物热力学抑制剂的原有设备。因热力学抑制剂粘度低、注入量大、活性低等特点，此类热力学抑制剂注入设备量程大、可调控性差、计量准确度低，不适用于注入量小、调控需求高的动力学抑制剂的输送和注入，急需开发一套能够精确调控流量及适合动力学抑制剂物性特点的注入系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种提高注入效率、保证管道化学添加剂注入安全、减少设备安装过程工作量的天然气水合物动力学抑制剂的雾化注入装置。

本天然气水合物抑制剂的管道输送及雾化注入装置包括：储液装置、给压装置、卡定装置、密封装置和雾化装置。给压装置由管路接储液装置输出口，给压装置的输出口接有卡定装置和密封装置的雾化装置。

所述储液装置，即储液罐1，用于储存天然气水合物动力学抑制剂；

所述给压装置，包括一个往复泵2、一个流量计3、一个截止阀4，由管路接储液装置输出口的往复泵2出口依次串接流量计3和截止阀4，用以在较高压力下输送天然气水合物动力学抑制剂及精确控制抑制剂流量；截止阀4为精细调节开度的截止阀4，能根据实际管输需求调整截止阀开度，配合流量计的读数实现流量的精确调控；

所述卡定装置，即一个改装截止阀5（见图2），带有密封圈10的旋转开关9下端插入抑制剂进液口11与出液口14之间的通道中，出液口14与法兰12焊接固连，出液口14与法兰12的中心管相通，法兰12的液流管道的端头与固连螺旋喷头13；旋转开关9与阀体间采用密封圈10进行密封，通过控制旋转开关9的开闭来控制抑制剂进液口11与出液口14间的连通与否；它是在现有标准截止阀的基础上进行改进设计，增加套管结构，用法兰结构与管道注入孔连接，利用管道本身的注入孔进行水合物动力学抑制剂的注入，不改变管道的整体布局，无需另外对管道进行打孔处理，便于利用管道原有注入孔进行剂的注入；

所述雾化装置，主要结构是螺旋喷头6，该螺旋喷头通过套管结构与改装截止阀5连接固定，保证螺旋喷头能够在高流速气体环境中保持稳定，可将天然气水合物动力学抑制剂液体最大化地分散于管输天然气中。

实用新型的效果：

本实用新型能优化改进现有管道注入方式，提高注入效率，保证管道化学添加剂注入的安全，减少设备安装过程的工作量。

附图说明

图1为天然气水合物抑制剂的雾化注入系统工艺流程图

图2为改装截止阀结构图

图3为卡定装置与雾化装置在管道注入孔处的安装图

其中1—储液罐                   2—往复泵

    3—流量计                   4—截止阀

    5—改装截止阀               6—螺旋喷头

    7—管道                     8—天然气

    9—旋转开关                 10—密封圈

    11—抑制剂进液口            12—法兰

    13—螺旋喷头                14—出液口

    15—管道法兰接口            16—管道注入孔

    17—管道壁

具体实施方式

实施例.本例的系统构成如图1所示，包括：储液装置、给压装置、卡定装置、密封装置和雾化装置。给压装置由管路接储液装置输出口，给压装置的输出口接有卡定装置和密封装置的雾化装置。储液罐1中盛放天然气水合物动力学抑制剂，为储液装置；给压装置包括往复泵2、往复泵3和截止阀4；改装截止阀5为卡定装置；螺旋喷头6为雾化装置。

所述给压装置，包括一个往复泵2、一个流量计3、一个截止阀4，由管路接储液装置输出口的往复泵2出口依次串接流量计3和截止阀4；截止阀4为精细调节开度的截止阀4，能根据实际管输需求调整截止阀开度，配合流量计的读数实现流量的精确调控；

所述卡定装置，即一个改装截止阀5（见图2），带有密封圈10的旋转开关9下端插入抑制剂进液口11与出液口14之间的通道中，出液口14外固连法兰12，出液口14与法兰12的中心管相通，中心管的端头固连螺旋喷头13；它是在现有标准截止阀的基础上进行改进设计，增加套管结构，用法兰结构与管道注入孔连接；

所述雾化装置，主要结构是螺旋喷头6，该螺旋喷头通过套管结构与改装截止阀5连接固定。

整体输液管道采用Q235-B耐压钢材制得，内径25mm,管壁厚度3.5mm。

往复泵2选用WB2-1/120型，其主要规格参数如下：

流量1m³/h

压力120kg/cm²

活塞直径36mm

活塞行程120mm

电动功率1450r/7.5kw。

实际输气压力一般为2-8MPa，所选往复泵2可在额定功率下将天然气水合物抑制剂输入管道。改装截止阀5按照图2定制加工而成，其中套管内径20mm。现场试验场地选用某输气站输气管路，管径800mm,管壁厚度80mm,注入孔内径50mm。改装截止阀5通过法兰与管道连接固定。管道内注入孔处气体压力4MPa，流量18.33m³/s。输气时间90min,输气量99000m³，期间最少需注入动力学抑制剂12.4L才可防止管道冰堵现象产生，相同条件下使用热力学抑制剂的原注入设备最少需注入18.7L，损耗量达50.8%，这些损耗产生的主要原因是雾化不充分导致的分散不均匀，被气体带出管道而无法产生抑制水合物的产生。

本例由于采用了雾化注入系统并针对动力学抑制剂的物性特点进行了专门的设备改造，其结果为优化改进现有管道注入方式，保证管道化学添加剂注入的安全，减少设备安装过程的工作量。且操作简单、注入效率大幅增高。

Claims (4)

1.一种天然气水合物动力学抑制剂的雾化注入装置，其特征是它包括储液装置、给压装置、卡定装置、密封装置和雾化装置；给压装置由管路接储液装置输出口，给压装置的输出口接有卡定装置和密封装置的雾化装置。

2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物动力学抑制剂的雾化注入装置，其特征是所述给压装置包括一个往复泵（2）、一个流量计（3）、一个截止阀（4），由管路接储液装置输出口的往复泵（2）出口依次串接流量计（3）和截止阀（4）；所述截止阀（4）为精细调节开度的截止阀。

3.根据权利要求1所述的一种天然气水合物动力学抑制剂的雾化注入装置，其特征是所述卡定装置即一个改装截止阀(5)，带有密封圈（10）的旋转开关(9)下端插入抑制剂进液口(11)与出液口(14)之间的通道中，出液口(14)与法兰(12)焊接固连，出液口(14)与法兰(12)的中心管相通，法兰(12)的液流管道的端头与固连螺旋喷头(13)。

4.根据权利要求1所述的一种天然气水合物动力学抑制剂的雾化注入装置，其特征是所述雾化装置是螺旋喷头(6)，该螺旋喷头(6)通过套管结构与改装截止阀（5）连接固定。

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