DE1255413B

DE1255413B - Process for the successive delivery of two liquids through a pipeline with the inclusion of a buffer liquid

Info

Publication number: DE1255413B
Application number: DEC30207A
Authority: DE
Inventors: Tibor Osvath Edmond; Richard Los Every; Raymond David Phillips
Original assignee: Continental Oil Co
Current assignee: ConocoPhillips Co
Priority date: 1962-06-08
Filing date: 1963-06-07
Publication date: 1967-11-30

Description

Verfahren zum aufeinanderfolgenden Fördern zweier Flüssigkeiten durch eine Rohrleitung unter Einschaltung einer Pufferflüssigkeit Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum aufeinanderfolgenden Fördern zweier nicht ineinander löslicher Förderflüssigkeiten durch eine Rohrleitung unter zusätzlicher Einführung einer die beiden Förderflüssigkeiten scheidenden Pufferflüssigkeit, wobei die drei Flüssigkeiten turbulentströmend gehalten werden.Method for the successive conveyance of two liquids a pipeline with the inclusion of a buffer liquid The invention relates to a method for successively conveying two non-soluble in one another Pumping liquids through a pipeline with the additional introduction of a die buffer liquid separating the two pumping liquids, the three liquids be kept turbulent.

Es ist bereits ein Verfahren zum aufeinanderfolgenden Transport zweier ineinander löslicher Förderflüssigkeiten durch eine Rohrleitung ohne zusätzliche Einführung einer die beiden Flüssigkeiten scheidenden Pufferflüssigkeit bekannt, wobei die beiden Förderflüssigkeiten turbulent strömend gehalten werden. Ein Transport von Förderflüssigkeiten nach einem Verfahren dieser Art bereitet keine Schwierigkeiten, selbst wenn verhältnismäßig große Entfernungen zu überbrücken sind, jedoch ist das Verfahren nicht durchführbar, wenn die beiden Förderflüssigkeiten ineinander nicht löslich sind. In diesem letzteren Fall tritt beim Transport der Förderflüssigkeiten in einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Rohrleitung eine vertikale Schichtung beider Förderflüssigkeiten über verhältnismäßig große Entfernungen auf, wobei sich die schwerere Förderflüssigkeit unten absetzt, während die leichtere Förderflüssigkeit auf der schwereren Förderflüssigkeit schwimmt. Eine Trennung der beiden Förderflüssigkeiten in den Bereichen gegenseitiger Überschichtung ist praktisch nicht mehr möglich. Zusätzlich ist es als ungünstig zu betrachten, daß sich die schwerere Förderflüssigkeit in gekrümmten Rohrstrecken mit beidseitig ansteigenden Rohrleitungsabschnitten absetzt, während die leichtere Förderflüssigkeit in Krümmungen mit beidseitig abfallenden Rohrleitungsabschnitten »gefangen« wird.It is already a method of transporting two in succession mutually soluble pumping liquids through a pipeline without additional Introduction of a buffer liquid separating the two liquids known, the two liquids being conveyed are kept flowing in a turbulent manner. A transport of pumping liquids using a process of this type does not present any difficulties, even if relatively long distances are to be bridged, however, that is The procedure cannot be carried out if the two fluids are not intermingled are soluble. In this latter case occurs during the transport of the pumping liquids a vertical stratification in an essentially horizontal pipeline both pumping liquids over relatively large distances, with the heavier pumping liquid settles at the bottom, while the lighter pumping liquid on the heavier pumping liquid floats. A separation of the two pumping liquids in the areas of mutual overlay is practically no longer possible. In addition, it is to be regarded as unfavorable that the heavier conveyed liquid settles in curved pipe sections with pipe sections rising on both sides, while the lighter pumping liquid has curves with sloping sides on both sides Pipe sections is »caught«.

Es ist auch ein Verfahren zum aufeinanderfolgenden Transport zweier verhältnismäßig hochviskoser, ineinander löslicher Förderflüssigkeiten unter zusätzlicher Einführung einer die beiden Förderflüssigkeiten scheidenden Pufferflüssigkeit bekannt, wobei die Pufferflüssigkeit turbulent strömend gehalten wird, während die beiden Förderflüssigkeiten laminar strömen. Das Verfahren findet ausschließlich Anwendung auf hochviskose Erdöle, welche mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand durch eine übliche Rohrleitung nicht turbulent strömend transportiert werden können. Wäre die Herstellung einer turbulenten Strömung bei derartigen hochviskosen Erdölen möglich, so beständen keinerlei Schwierigkeiten, und das Verfahren könnte entsprechend dem vorangehend bereits erläuterten bekannten Verfahren durchgeführt werden. Bei laminarer Strömung entsteht indessen das Problem, daß sich die jeweils vordere Stirnfläche einer Förderflüssigkeitssäule wegen des quer zur Rohrachse herrschenden Geschwindigkeitsprofils paraboloidartig deformiert und in den jeweils hinteren Teil einer vorangehenden Förderflüssigkeitssäule einschiebt, wodurch eine unerwünschte Überschichtung der beiden Förderflüssigkeiten über verhältnismäßig große Entfernungen stattfindet. Durch die Einführung einer turbulent strömenden Pufferflüssigkeit zwischen die beiden laminar strömenden Förderflüssigkeitssäulen wird bei den bekannten Verfahren die paraboloidartige Verformung der jeweils vorderen Stirnfläche einer Förderflüssigkeitssäule im wesentlichen vermieden. Für die Pufferflüssigkeit wird bei dem bekannten Verfahren ein in den beiden Förderflüssigkeiten lösliches Öl von verhältnismäßig sehr niedriger Viskosität verwendet, welches in der Rohrleitung bei der vorliegenden Strömungsgeschwindigkeit noch turbulent gehalten werden kann. Gemäß dem Stand der Technik war es also bisher schon möglich, entweder zwei ineinander lösliche Förderflüssigkeiten ohne zusätzliche Einführung einer Pufferflüssigkeit durch eine Rohrleitung bei turbulenter Strömung oder zwei ineinander lösliche Förderflüssigkeiten unter Einführung einer Pufferflüssigkeit bei laminarer Strömung durch eine Rohrleitung zu transportieren. Nicht möglich war es bisher, zwei nicht ineinander lösliche Förderflüssigkeiten durch eine Rohrleitung zu transportieren, sei es ohne oder 3 mit zusätzlicher Einführung einer Pufferflüssigkeit, ohne daß eine horizontale Überschichtung und damit Vermischung der beiden Förderflüssigkeiten in der Rohrleitung eintrat.It is also a method of transporting two in succession relatively highly viscous, mutually soluble pumping liquids with additional Introduction of a buffer liquid that separates the two pumping liquids is known, wherein the buffer liquid is kept flowing turbulently while the two Delivery fluids flow in a laminar manner. The procedure applies exclusively on highly viscous petroleum, which with an economically justifiable effort by a Usual pipeline cannot be transported in a turbulent flow. Would be Creation of a turbulent flow with such highly viscous petroleum is possible, in this way there would be no difficulty whatsoever and the procedure could be similar to that known methods already explained above are carried out. With laminar Flow arises, however, the problem that the respective front face a pumped liquid column because of the velocity profile transverse to the pipe axis paraboloid-like deformed and in the rear part of a preceding one The conveying liquid column pushes in, which results in an undesirable layering of the two pumping liquids takes place over relatively large distances. By introducing a turbulent flowing buffer liquid between the two Laminar flowing columns of conveying liquid is the known method paraboloid-like deformation of the respective front end face of a pumping liquid column essentially avoided. For the buffer liquid in the known method an oil that is soluble in the two liquids to be pumped is relatively very low Viscosity used, which is in the pipeline at the current flow rate can still be kept turbulent. According to the state of the art So it was previously possible to use either two mutually soluble pumping liquids without additional introduction of a buffer liquid through a pipeline in the case of turbulent Flow or two mutually soluble pumping liquids with the introduction of a To transport buffer liquid through a pipeline with laminar flow. Up to now, it was not possible to have two pumping liquids that were not soluble in one another to be transported through a pipeline, be it without or 3 with additional entry a buffer liquid without a horizontal layering and thus mixing of the two pumping liquids entered the pipeline.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum aufeinanderfolgenden Transport zweier nicht ineinander löslicher Förderflüssigkeiten über verhältnismäßig weite Entfernungen ohne Ausbildung einer horizontalen Schichtung oder heterogenen Vermischung der beiden Förderflüssigkeiten. Erreicht wird dies im wesentlichen dadurch, daß die Pufferflüssigkeit in beiden ineinander unlöslichen Förderflüssigkeiten löslich ist. Wenn beispielsweise wasserfreier Ammoniak und ein Kohlenwasserstoff nacheinander durch eine Rohrleitung gefördert werden sollen, besteht gemäß einer besonderen Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Pufferflüssigkeit aus einem Alkylamin, vorzugsweise Isopropylamin. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, wie praktische Messungen ergeben haben, auch beim Transport über sehr große Entfernungen eine horizontale Überschichtung und heterogene Vermischung der beiden Förderflüssigkeiten zuverlässig vermieden, so daß sich eine kostspielige Trennung der beiden Förderflüssigkeiten am Abnahmeende der Rohrleitung erübrigt. Es ist vielmehr lediglich die Abscheidung der Pufferflüssigkeit erforderlich, welche sich an den Enden der Pufferzone mehr oder minder weitgehend während des Transports in den beiden Förderflüssigkeiten gelöst hat.The purpose of the present invention is to provide a method for the successive transport of two non-mutually soluble pumping liquids over relatively long distances without the formation of a horizontal stratification or heterogeneous mixing of the two pumping liquids. This is achieved essentially in that the buffer liquid is mutually insoluble in both Pumping liquids is soluble. For example, if anhydrous ammonia and a Hydrocarbons are to be conveyed through a pipeline one after the other according to a particular embodiment of the method according to the invention, the buffer liquid from an alkylamine, preferably isopropylamine. When using the invention As practical measurements have shown, the process is also carried out during transport very large distances a horizontal layering and heterogeneous mixing of the two fluids reliably avoided, so that an expensive There is no need to separate the two liquids at the end of the pipeline. Rather, it is only necessary to separate the buffer liquid, which at the ends of the buffer zone to a greater or lesser extent during transport has dissolved in the two pumping liquids.

Um eine möglichst leichte Trennung der Pufferflüssigkeit aus den beiden Förderflüssigkeiten zu ermöglichen, weist die Pufferflüssigkeit gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung gegenüber den beiden zu transportierenden Förderflüssigkeiten einen wesentlich verschiedenen Siedepunkt auf. Dadurch wird eine Abscheidung der Pufferflüssigkeit durch Destillation leicht möglich.In order to separate the buffer liquid from the two as easily as possible To enable pumping liquids, the buffer liquid has a special Embodiment of the invention in relation to the two conveying liquids to be transported have a significantly different boiling point. This creates a deposition of the Buffer liquid easily possible by distillation.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Schaubildern näher erläutert. Es zeigt ; F i g. 1 den zeitlichen Verlauf der Flüssigkeitsdichte in einem bestimmten Abstand vom Flüssigkeitseinlaß einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum aufeinanderfolgenden Transport von Benzin, wasserfreiem Ammoniak und wieder Benzin unter zusätzlicher Einführung von Isopropylamin als Pufferflüssigkeit mit gleichförmiger Strömungsgeschwindigkeit betriebenen Rohrleitung, F i g. 2 ein der F i g.1 entsprechendes Schaubild, jedoch für einen größeren Abstand vom Flüssigkeitseinlaß, F i g. 3 ein den F i g. 1 und 2 entsprechendes Schaubild für einen noch größeren Abstand vom Flüssigkeitseinlaß.The invention is explained in more detail below with reference to diagrams. It shows ; F i g. 1 the time course of the liquid density in a certain Distance from the liquid inlet one after the other according to the method according to the invention Transport of gasoline, anhydrous ammonia and again gasoline with additional Introduction of isopropylamine as a buffer liquid with a uniform flow rate operated pipeline, F i g. 2 shows a diagram corresponding to FIG. 1, however for a greater distance from the liquid inlet, F i g. 3 a f i g. 1 and 2 corresponding diagram for an even greater distance from the liquid inlet.

Die Schaubilder nach F i g. 1 bis 3 wurden aufgenommen, indem in eine Benzin enthaltende Rohrleitung wasserfreies Ammoniak unter Zufügung von Isopropylamin als Pufferflüssigkeit eingespritzt und alsdann die Dichte der jeweils an der Meßstelle in der Rohrleitung strömenden Flüssigkeit als Funktion der bis dahin durchgeströmten Flüssigkeitsmenge gemessen wurde.The diagrams according to FIG. 1 through 3 were added by putting into a Pipeline containing gasoline anhydrous ammonia with addition of isopropylamine injected as a buffer liquid and then the density of each at the measuring point Liquid flowing in the pipeline as a function of the amount that has flowed through up to that point Liquid amount was measured.

Es wurden folgende Meßwerte eingehalten: Lichte Weite der Rohrleitung 5,4 cm Flüssigkeitsgeschwindigkeit .... 67601/Std. In das Benzin eingespritzte Menge an wasserfreiem Ammoniak ... 22701 Zusätzlich an jedem Ende der Am- moniak-Flüssigkeitssäule zuge- gebene Menge von Isopropyl- amin als Pufferflüssigkeit (Dichte 0,69) . . . . . . . . . . . . . . . 5681 Viskosität Benzin . . . . . . . . . . . . . 0,78 est Viskosität Ammoniak . . . . . . . . . 0,37 cSt Viskosität Isopropylamin ...... 0,60 cSt Reynoldsche Zahl Benzin ...... 57000 Reynoldsche Zahl Ammoniak .. 118000 Reynoldsche Zahl Isopropylamin 74500 Aus F i g. 1 ist erkennbar, daß zuerst durch die Rohrleitung reines Benzin strömt. Danach erfolgt ein Dichteanstieg, welcher zeigt, daß eine Lösung aus Benzin und dem als Pufferflüssigkeit dienenden Isopropylamin vorliegt. Dieser Übergangsbereich erstreckt sich indessen nur über eine verhältnismäßig geringe Menge der ankommenden Flüssigkeiten. Auf den ersten Übergangsbereich Benzin-Isopropylamin folgt eine verhältnismäßig kurze Flüssigkeitssäule aus reinem Isopropylamin, welcher sich eine Lösung aus Isopropylamin und Ammoniak anschließt. Die Länge der aus Isopropylamin und Ammoniak bestehenden Flüssigkeitssäule ist ebenfalls verhältnismäßig gering. Nunmehr folgt eine aus reinem wasserfreiem Ammoniak bestehende Flüssigkeitssäule von entsprechend der Förderaufgabe großer Länge, an welche sich wiederum verhältnismäßig kurze Flüssigkeitssäulen, bestehend aus einem Gemisch Ammoniak-Isopropylamin, Isopropylamin und Isopropylalmin-Benzin anschließen. Schließlich folgt wieder reines Benzin.The following measured values were observed: Clear width of the pipeline 5.4 cm Fluid speed .... 67601 / hour Amount injected into the gasoline of anhydrous ammonia ... 22701 In addition, at each end of the moniak liquid column added given amount of isopropyl amine as a buffer liquid (Density 0.69). . . . . . . . . . . . . . . 5681 Viscosity gasoline. . . . . . . . . . . . . 0.78 est Viscosity ammonia. . . . . . . . . 0.37 cSt Viscosity isopropylamine ...... 0.60 cSt Reynolds number gasoline ...... 57000 Reynolds number ammonia. 118000 Reynolds number isopropylamine 74500 From Fig. 1 it can be seen that pure gasoline first flows through the pipeline. This is followed by an increase in density, which shows that there is a solution of gasoline and isopropylamine, which is used as a buffer liquid. This transition area, however, only extends over a relatively small amount of the incoming liquids. The first transition area between gasoline and isopropylamine is followed by a relatively short liquid column made of pure isopropylamine, followed by a solution of isopropylamine and ammonia. The length of the liquid column consisting of isopropylamine and ammonia is also relatively short. This is followed by a liquid column consisting of pure anhydrous ammonia of great length corresponding to the conveying task, which in turn is followed by relatively short liquid columns consisting of a mixture of ammonia-isopropylamine, isopropylamine and isopropylalmin-gasoline. Finally, pure gasoline follows again.

Die Trennung der Förderflüssigkeiten Benzin und Ammoniak ist um so besser, je kürzer in den Dichtediagrammen nach F i g. 1 bis 3 der von dem Isopropylamin und dessen Lösungen mit den beiden Förderflüssigkeiten Benzin und Ammoniak überdeckte Abszissenbereich ist. Aus F i g. 2 und 3 ergibt sich, daß sich die gute Trennung der beiden Förderflüssigkeiten Benzin und Ammoniak gemäß F i g. 1 auch in größeren Entfernungen vom Rohrleitungseinlaß, nämlich in einem Abstand von 12800 und 16000 m nicht wesentlich ändert. Dies beweist, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch beim Transport von Förderflüssigkeiten über größere Entfernungen vorteilhaft ist.The separation of the pumping liquids gasoline and ammonia is the same The better, the shorter in the density diagrams according to FIG. 1 to 3 of the isopropylamine and covered its solutions with the two pumping liquids gasoline and ammonia Abscissa area is. From Fig. 2 and 3 it follows that there is a good separation of the two pumping liquids gasoline and ammonia according to FIG. 1 also in larger ones Distances from the pipe inlet, namely at a distance of 12800 and 16000 m does not change significantly. This proves that the method according to the invention also is advantageous when transporting liquids over long distances.

Nachfolgend sind noch einige zur Trennung verschiedener Förderflüssigkeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignete Pufferflüssigkeiten angegeben. Förderflüssigkeit I Förderflüssigkeit II Pufferflüssigkeit Wasser Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Alkohole, insbesondere Methanol, Molekulargewicht Äthanol, Isopropanol, n-Butanol, Amylalkohol Wasser Phenol Alkohole, insbesondere Methanol, ' Äthanol, Isopropanol, n-Butanol, Amylalkohol Wasser oder Kohlenwasserstoffe höheren Mole- Aceton wäßrige Lösungen kulargewichts, insbesondere Ketone und aliphatische Äther Wasser oder Äther und Ketone, insbesondere wäßrige Lösungen Diäthyläther, Butyläther, Äthyl- Dioxan butylketon, Äthylisopropylketon und Methylbenzyläther Wasser Tetraäthylblei Alkohole niedrigen Molekular- gewichts, insbesondere Methanol, Äthanol, Isopropanol, n-Butanol und Amylalkohol Wasser Kohlenwasserstoffe, insbesondere Dimethylamin Benzin Glycerin Äther niedrigen Molekulargewichts, Isopropanol insbesondere Diäthyläther, Äthyl- isopropyläther und Äthylbutyläther Wasser Äther oder Schwefelkohlenstoff Zinnchlorid Ammoniak Benzin Alkylamine, insbesondere Methyl- amin, Äthylamin, Isopropylamin und Butylamin Eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den angegebenen Stoffen ergibt eine zufriedenstellende Trennung der beiden verwendeten Förderflüssigkeiten auch über größere Entfernungen.A few more buffer liquids suitable for separating different conveying liquids according to the method according to the invention are given below. Delivery liquid I Delivery liquid II Buffer liquid Water hydrocarbons with lower alcohols, especially methanol, Molecular weight of ethanol, isopropanol, n-butanol, Amyl alcohol Water phenol alcohols, especially methanol, '' Ethanol, isopropanol, n-butanol, Amyl alcohol Water or hydrocarbons with higher moles acetone aqueous solutions of kular weight, especially ketones and aliphatic ethers Water or ether and ketones, in particular aqueous solutions diethyl ether, butyl ether, ethyl dioxane butyl ketone, ethyl isopropyl ketone and methyl benzyl ether Water tetraethyl lead alcohols low molecular weight, especially methanol, Ethanol, isopropanol, n-butanol and amyl alcohol Water hydrocarbons, especially dimethylamine petrol Glycerin low molecular weight ether, isopropanol especially diethyl ether, ethyl isopropyl ether and ethyl butyl ether Water ether or carbon disulfide tin chloride Ammonia gasoline alkylamines, especially methyl amine, ethylamine, isopropylamine and butylamine Carrying out the method according to the invention with the specified substances results in a satisfactory separation of the two conveying liquids used, even over greater distances.

Claims

Claims: 1. Method for the successive conveyance of two non-mutually soluble pumping liquids through a pipeline under additional Introduction of one that separates the two liquids and can be easily separated from them Buffer liquid, whereby the three liquids are kept in a turbulent flow, d u r c h ek ek e n n z e i c h n e t that the buffer liquid in both the mutually insoluble pumping liquids is soluble.

2. The method according to claim 1, characterized in that the buffer liquid compared to the two to be transported Pumping liquids have a significantly different boiling point.

3. Procedure according to one of claims 1 to 2 for the successive delivery of anhydrous Ammonia and a hydrocarbon, characterized in that the buffer liquid consists of alkylamine, preferably isoporpylamine. Considered publications: U.S. Patent No. 2,953,146.