УСТАНОВКА ДЛЯ ДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ

Полезная модель относится к области сбора и подготовки нефти, в частности к устройствам для дозированной подачи химических реагентов в трубопроводы промысловых систем транспорта нефти с целью защиты трубопроводов и нефтепромыслового оборудования от коррозии, солей и парафиноотложения.
2
Известны различные установки дозированной подачи химических реагентов: «ОЗНА ДОЗАТОР», УДПХ - «ЛОЗНА» ТУ3666-001-70869188-2003, УБКД ТУ 39-00137093-048-96 и др. Также известно, что основным элементом, определяющим надежность и ресурс работы любой установки дозированной подачи химических реагентов, является агрегат плунжерный дозировочный, способный при заданном (регулируемом) расходе обеспечить давление нагнетания до 100 кгс/см. При этом необходимо отметить, что химические реагенты относятся к категории агрессивных жидкостей, обуславливающих интенсивное коррозионное разрушение металлических поверхностей вступающих с ними в контакт. Именно количество механических примесей и их гранулометрический состав несут ответственность за износ плунжерной пары и долговечность работы агрегата плунжерного дозировочного. Из этого следует, что одним из главных условий, обеспечивающих долговечность и надежность агрегатов плунжерных дозировочных, соответствующих гарантиям поставщика, является качество (рейтинг) очистки от механических примесей дозируемых жидкостей. Например к качеству очистки жидкости, поступающей на агрегаты плунжерные дозировочные типа НД 10/100, предъявляются следующие требования: размеры твердых, неабразивных включений не должны превышать максимально допустимой величины - 0,1 мм, а максимальная массовая концентрация не должна превышать 0,2% (Насосное оборудование / Номенклатурный каталог.: ОАО «Нефтемаш»- САПКОН, 2002. 02. - С.28.).
Поэтому в известных установках дозированной подачи химических реагентов используются фильтры, которые устанавливаются на линии подвода реагента к дозировочному насосу, а избыточное давление на фильтре возникает за счет величины столба жидкости (регента) находящейся в технологической емкости.
Известна установка дозирования реагента (свидетельство на полезную модель RU 9007, Е21В 43/12, 1999.16.01.) выполненная в виде теплоизолированного бокса, разделенного герметичной перегородкой на технологический отсек, содержащий; технологическую емкость, в состав которой входят - указатель уровня, датчики предельных значений уровня, датчик температуры и электронагреватель; агрегат дозировочный плунжерный; насос шестеренчатый; фильтрующий элемент с повышенной пропускной способностью; линии нагнетания, выполненные из стальных трубок с быстроразъемными соединениями; комплект средств автоматической стабилизации подачи; комплект средств автоматической остановки и на аппаратурный отсек, содержащий шкаф управления и обогреватель. Данная установка выбрана за ближайший аналог.
Основным недостатком этого устройства является то, что избыточное давление на фильтрующий элемент с повышенной пропускной способностью, расположенный на линии подвода реагента к дозировочному насосу, возникает за счет величины столба жидкости (регента) находящейся в технологической емкости. Известно, что пропускная способность фильтрующего элемента зависит от многих факторов, среди которых следует выделить: величину площади фильтрующей поверхности, рейтинг фильтрации, перепад давления на чистом фильтрующем элементе. При этом изменение перепада давления на фильтрующем элементе в процессе его эксплуатации может произойти как за счет уменьшения величины уровня (столба жидкости) реагента в технологической емкости, так и за счет загрязнения фильтрующей поверхности. Уменьшение перепада давления ведет к уменьшению расхода жидкости проходящей через фильтр. Принято оценивать степень загрязнения фильтрующего элемента по возрастанию перепада давления на нем по отношению к его начальному значению. Повышение пропускной способности фильтрующего элемента, при его установке по схеме указанной в полезной модели, не представляется возможным, поскольку увеличение площади фильтрующей поверхности ведет к увеличению габаритных размеров фильтра, а увеличение рейтинга фильтрации ведет к увеличению гранулометрических размеров механических частиц, что является не допустимым по условиям эксплуатации агрегатов дозировочных плунжерных. Таким образом, в процессе эксплуатации установки перепад давления реагента на фильтре уменьшается по мере его расхода и падения его уровня (высоты столба жидкости) в технологической емкости, а гидравлическое сопротивление возрастает по мере загрязнения фильтрующей поверхности - расход реагента через фильтр уменьшается. Поэтому приходится увеличивать рейтинг фильтрации (размеры ячейки фильтрующего элемента) за предельные значения. Контролировать работоспособное состояние фильтра при таких условиях не представляется возможным, так же, как и обеспечить повышенную пропускную способность при соблюдении условий по тонкости фильтрации соответствующих требованиям эксплуатации плунжерной пары.
Повысить эксплуатационные свойства (надежность, долговечность) установок дозированной подачи химических реагентов можно за счет улучшения качества очистки реагентов от механических примесей (абразивных частиц). Качество очистки реагентов определяется гранулометрическим составом и массой механических примесей находящихся в единице объема реагента. Поэтому повышение пропускной способности фильтра при регламентированной величине тонкости фильтрации обеспечит высокое качество очистки реагента и увеличение ресурса эксплуатации плунжерной пары.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы и увеличение ресурса эксплуатации установки для дозированной подачи химических реагентов, за счет комплектации ее двумя фильтрами, расположенными на напорных линиях трубопроводов и мерным сосудом, расположенном на приемной линии агрегата дозировочного плунжерного, при этом фильтр тонкой очистки расположен на напорной линии трубопровода подачи реагента в мерный сосуд, фильтр грубой очистки расположен на участке напорной линии трубопровода заправки технологической емкости реагентом, который совмещен с участком напорной линией трубопровода по перемешиванию реагента, а избыточное давление реагента в напорных линиях обеспечивается напором шестеренчатого насоса. Таким образом качество очистки регента гарантируется надежной работой фильтров при заданной тонкости фильтрации и повышенной пропускной способностью за счет постоянного избыточного давления создаваемого напором шестеренчатого насоса.
Поставленная задача решается тем, что установка для дозированной подачи химических реагентов, выполненная в виде теплоизолированного бокса, оснащенного системой терморегуляции и разделенного герметичной перегородкой на технологический отсек, содержащий технологическую емкость, шестеренчатый насос, агрегат дозировочный плунжерный, фильтрующий элемент с повышенной пропускной способностью, приемные и нагнетательные трубопроводы, первичные датчики контрольных, управляющих и защитных систем и на аппаратурный отсек, содержащий шкаф управления, в отличии от ближайшего аналога снабжена двумя фильтрами, расположенными на напорных линиях трубопроводов и мерным сосудом, расположенном на приемной линии агрегата дозировочного плунжерного, при этом фильтр тонкой очистки расположен на напорной линии трубопровода подачи реагента в мерный сосуд, фильтр грубой очистки расположен на участке напорной линии трубопровода заправки технологической емкости реагентом, который совмещен с участком напорной линией трубопровода по перемешиванию реагента, а перепад давления на фильтрах обеспечивается напором шестеренчатого насоса.
На фиг. представлена схема предлагаемой установки для дозированной подачи химических реагентов.
Установка содержит: технологическую емкость 1; шестеренчатый насос 2; линию подводящую реагент к шестеренчатому насосу 3; шаровые краны 4, 6, 11, 13, 18, 22, 23, 26; напорную линию трубопровода подачи реагента в технологическую емкость5; фильтр грубой очистки 7 с дифференциальным манометром 8; сапун 9; датчик уровня 10; дренажный трубопровод 12; сосуд мерный 14; напорную линию подачи реагента в сосуд мерный 15; фильтр тонкой очистки 16 с дифференциальным манометром 17; сапун 19; датчик уровня 20; нагнетательную линию высокого давления 21; агрегат дозировочный плунжерный 24, напорную линию 25 подводящую реагент к агрегату дозировочному. Фильтр грубой очистки расположен на участке напорной линии 5 подачи реагента в технологическую емкость 1. Фильтр тонкой очистки расположен на напорной линии 15 подачи реагента в мерный сосуд, а мерный сосуд 14 соединен с агрегатом дозировочным 24 с помощью напорной линии 25 через шаровой кран 26.
Кроме того, установка содержит первичные датчики контрольных, управляющих и защитных систем, шкаф управления (на фигуре условно не показаны), входящих в систему автоматического управления установкой, которая обеспечивает промышленную и экологическую безопасность при ее эксплуатации.
Заявляемая установка работает следующим образом:
1. Режим заправка технологической емкости. Химический реагент подается из внешней емкости в технологическую емкость 1 при помощи шестеренчатого насоса 2 по трубопроводу подачи реагента в технологическую емкость. Это трубопровод состоит: из линии 3, подводящей реагент к шестеренчатому насосу, с установленным на ней шаровым краном 4 и линии напорной 5, с установленными на ней шаровым краном 6 и фильтром грубой очистки реагента 7. Фильтр грубой очистки снабжен дифференциальным манометром 8. Шестеренчатый насос 2 создает на входе в фильтр напор постоянной величины, который обеспечивает перепад давления на фильтре и повышение его пропускной способности при регламентируемом значении величины тонкости фильтрации реагента. Значение величины перепада давления на фильтре фиксируется дифференциальным манометром Увеличение перепада давления, по сравнению с начальной величиной свидетельствует о степени загрязнения фильтра механическими примесями, уменьшение перепада давления свидетельствует о повреждении фильтрующей перегородки. При этом шаровые краны 4, 6 находятся в положении «открыто» остальные в положении «закрыто». При заполнении технологической емкости воздух вытесняется из нее реагентом через сапун 9, а положение уровня контролируется с помощью датчика уровня 10, который дает команду на отключение шестеренчатого насоса. Удаление остатков реагента из технологической емкости осуществляется с помощью шарового крана! 1 расположенного на дренажном трубопроводе 12.
2. Перемешивание реагента в технологической емкости осуществляется с помощью шарового крана 13 гидравлически соединяющего технологическую емкость с линией 3 подводящей реагент к шестеренчатому насосу. Процесс перемешивания реагента происходит аналогично предыдущей операции по заправке технологической емкости реагентом. При этом шаровые краны (6, 13) находятся в положении «открыто» остальные в положении «закрыто». Участок напорной линий 5, на котором установлен фильтр 7, является общим для трубопроводов выполняющих функции заправки и перемешивания химического реагента. Таким образом, реагент подвергается дополнительной очистки от механических примесей при его перемешивании.
3. Режим наполнения мерного сосуда 14 реализуется шестеренчатым насосом 2 с использованием участка напорной линии 15, на котором установлен фильтр тонкой очистки реагента 16, снабженный дифференциальным манометром 17 и шаровой кран 18. Работа фильтра тонкой очистки аналогична работе фильтра грубой очистки реагента. При этом шаровые краны 13, 18 находятся в положении «открыто» остальные в положении «закрыто». При заполнении мерного сосуда воздух вытесняется из него реагентом через сапун 19, а положение уровня реагента контролируется с помощью датчика уровня 20, который дает команду на отключение (включение) шестеренчатого насоса в зависимости от положения уровня реагента в сосуде.
4. Режим ускоренного наполнения реагентом нагнетательного трубопровода высокого давления 21 необходим при запуске установки в работу после длительного простоя. Этот режим также осуществляется шестеренчатым насосом 2 через напорную линию подвода реагента в нагнетательную линию 21 содержащую шаровые краны 22, 23(находятся в положении «открыто») через открытые клапаны агрегата дозировочного плунжерного 24. При этом шаровые краны остальные находятся в положении «закрыто».
5. Стационарный режим работы установки обеспечивается агрегатом дозировочным плунжерным 24, к которому подводится реагент по напорной линии 25 через шаровой кран 26. При этом шаровые краны (23, 26) находятся в положении «открыто» остальные в положении «закрыто». Напор реагента в линии 25 образуется за счет величины собственного столба реагента находящегося в сосуде мерном. При этом гидравлическое сопротивление напорной линии 25 минимально. Объем опорожненных мерных сосудов суммируется и вычитается из общего объема реагента первоначально находящегося в технологической емкости.
Предлагаемая полезная модель позволит за счет принудительного напора реагента создаваемого шестеренчатым насосом и направленного на фильтрующий элемент повысить качество очистки реагента и пропускную способность фильтров даже при минимальных значениях тонкости фильтрации реагента и тем самым увеличить ресурс эксплуатации агрегата дозировочного и надежность его работы.