Способ механического разделения последовательно перекачиваемых по магистральному трубопроводу жидких углеводородов и устройство для его осуществления
METHOD OF MECHANICALLY SEPARATING LIQUID HYDROCARBONS SEQUENTIALLY PUMPED VIA MAIN PIPELINE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области магистрального трубопроводного транспорта и может быть использовано для последовательной перекачки жидких углеводородов с использованием механического разделителя.
В настоящее время разделение последовательно перекачиваемых по магистральному трубопроводу жидких углеводородов осуществляется, в основном, посредством применения студенистых масс или, в редких случаях, - механических разделителей. При этом оба перечисленных способа обладают рядом недостатков, не позволяющих добиться требуемой эффективности последовательной перекачки жидких углеводородов.
При рассмотрении технической литературы, наиболее близко относящейся к способу разделения жидких углеводородов с помощью студенистых масс, выявлен следующий ряд конструктивных решений.
Известен способ последовательной перекачки разносортных нефтепродуктов, содержащий разделительную пробку и инжектирующее устройство для ее введения в конечную зону вытесняемого нефтепродукта и в начальную зону вытесняющего нефтепродукта (патент на изобретение RU 2256119, кл. F17D 1/14, опубл. 10.07.2005 г., бюл. №19).
Известен способ повышения герметизирующей способности разделителя, заключающийся в разделении перекачиваемых жидкостей с помощью герметизирующей студенистой массы с заданной плотностью, образуемой в результате взаимодействия композиции веществ, вводимой в трубопровод между последовательно перекачиваемыми жидкостями, которую формируют в виде резинообразной студенистой массы эквидистантно поверхности камеры приема-пуска диаметром большем, чем внутренний диаметр трубопровода, создают упругое деформационное состояние при изготовлении разделителя с заданным коэффициентом относительной деформации по диаметру в интервале 0,01-0,5 (патент на изобретение RU 2111412, кл. F17D 3/08, В08В 9/04, опубл. 20.05.1998 г.).
Недостатками указанных способов являются:
большой объем смесеобразования перекачиваемых нефтепродуктов, образующийся в результате встречных перетоков вытесняемого и вытесняющего нефтепродуктов при их движении по трубопроводу, что приводит к снижению их качества;
сложность удаления из трубопровода разделяющей среды и образующейся смеси перекачиваемых нефтепродуктов.
При рассмотрении технической литературы, наиболее близко относящейся к способу разделения жидких углеводородов с помощью механических разделителей, выявлен следующий ряд конструктивных решений.
Известен способ изготовления разделителя для трубопровода, включающего сердцевину из пенополиуретана и оболочку из текстильного материала, используемую в качестве литьевой формы и сшиваемую из отдельных кусков текстильного материала в виде войлока или нетканого синтетического материала (патент на изобретение RU 2403992, кл. В08В 9/04, опубл. 30.12.2008 г., бюл. №19).
Недостатками данного способа являются:
низкая износостойкость оболочки разделителя и, в связи с этим, высокая вероятность разгерметизации разделителя в процессе его перемещения по трубопроводу;
высокая вероятность загрязнения перекачиваемых жидких углеводородов в результате стирания текстильного материала оболочки разделителя от соприкосновения с внутренней полостью трубопровода.
Известно устройство для пуска и приема очистных устройств, содержащее камеры пуска и приема очистного устройства, которые размещены на начальном и конечном участках основного трубопровода, подвергаемого очистке, и подключены к основному трубопроводу через запорные устройства, обводные трубы подачи и отвода перекачиваемого продукта, которые соединены через запорные устройства с камерой пуска и приема очистных устройств соответственно и с участком трубопровода, подвергаемого очистке, специальное устройство, содержащее съемную катушку с фланцами, диаметр которой больше диаметра основного трубопровода, снабженную перегородкой для приема и остановки очистного устройства, обводной трубопровод, вмонтированный до и после запорных устройств, установленных на заданном участке трубопровода, с установленным на нем запорным устройством (патент на изобретение RU 2449209, кл. F17D 3/08, В08В 9/04, опубл. 27.04.2012 г., бюл. №12).
Недостатками данного устройства являются:
отсутствие технических решений по его применению для пуска и приема механических разделителей для последовательной перекачки разных жидких углеводородов;
сложность ввода разделителя во внутреннюю полость трубопровода без образования смеси жидких углеводородов, один из которых находится в трубопроводе и вытесняется разделителем, а другой вводится в трубопровод за разделителем.
Известен поршень-разделитель внутритрубный, содержащий полый корпус, не менее чем один опорный диск и не менее, чем одну уплотняющую манжету, укрепленные на передней части корпуса, не менее, чем один опорный диск и не менее, чем одну эластичную уплотняющую манжету в виде плоской пружины для снятия электростатических зарядов, укрепленные на задней части корпуса, не менее, чем один эластичный опорный элемент, размещенный в центральной части корпуса, передний бампер в форме усеченного конуса или полусферы с соплами, оси которых направлены под углом к оси трубопровода, эластичный прокладочный диск, установленный между опорным диском и манжетой (патент на полезную модель RU 33881, кл. В08В 9/04, опубл. 20.11.2003 г., бюл. №32).
Недостатками указанного поршня-разделителя являются сложность конструкции, заключающаяся в большом количестве входящих в него элементов, и связанная с этим сложность их технического обслуживания.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является система для последовательной перекачки жидкостей, содержащая собственно трубопровод, комбинированный разделитель в виде дисков с промежуточной разделяющей средой из жидкости, имеющей плотность, равную плотности одной из транспортируемых жидкостей, и камеру ввода разделителя, диски, выполненные из диэлектрических материалов, установлены с зазором относительно стенок трубопровода и армированы упругими металлическими дисками-электродами, соединенными упругим осевым стержнем с проводником, в центральном диске размещен высоковольтный источник напряжения, к положительному полюсу которого присоединены диски-электроды (патент на изобретение SU 1464010, кл. F17D 3/08, опубл. 07.03.1989 г., бюл. №9).
Недостатками указанной системы являются:
сложность конструкции, заключающаяся в большом количестве входящих в него элементов, и связанная с этим сложность их технического обслуживания;
сложность ввода разделителя во внутреннюю полость трубопровода без образования смеси жидких углеводородов, один из которых находится в трубопроводе и вытесняется разделителем, а другой вводится в трубопровод за разделителем.
Задача, решаемая в изобретении, заключается в устранении указанных недостатков путем применения способа механического разделения последовательно перекачиваемых по магистральному трубопроводу жидких углеводородов, снижающего образование смеси перекачиваемых продуктов и обеспечивающего упрощение конструкции устройства для такой перекачки.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности последовательной перекачки по магистральному трубопроводу жидких углеводородов с использованием механического разделителя.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается в результате того, что способ механического разделения последовательно перекачиваемых по магистральному трубопроводу жидких углеводородов заключается в том, что для обеспечения снижения образования смеси перекачиваемых продуктов при вводе механического разделителя во внутреннюю полость магистрального трубопровода и выводе из нее:
- для ввода механического разделителя во внутреннюю полость магистрального трубопровода поочередно выполняют следующие действия: механический разделитель помещают в пусковую капсулу, которую предварительно запасовывают в пусковую камеру, присоединенную к магистральному трубопроводу под углом 10-15° к нему; останавливают перекачку первого (вытесняемого механическим разделителем) жидкого углеводорода; закрывают пусковую магистральную задвижку, установленную перед местом присоединения пусковой камеры к магистральному трубопроводу; открывают пусковую технологическую задвижку, установленную на пусковой камере непосредственно перед местом ее присоединения к магистральному трубопроводу; пусковую капсулу с механическим разделителем при помощи толкателя вводят в место присоединения пусковой камеры к магистральному трубопроводу с возможностью герметичного перекрытия внутреннего сечения магистрального трубопровода перед указанным местом присоединения пусковой камеры к магистральному трубопроводу; открывают пусковую обводную задвижку, установленную на обводном трубопроводе непосредственно перед местом его присоединения к задней части пусковой камеры; через обводной трубопровод, присоединенный к задней части пусковой камеры, подают к задней части механического разделителя под давлением второй жидкий углеводород и перемещают механический разделитель во внутреннюю полость магистрального трубопровода;
- выполняют последовательную перекачку первого и второго жидких углеводородов;
- для выведения механического разделителя из внутренней полости магистрального трубопровода поочередно выполняют следующие действия: открывают приемную технологическую задвижку, установленную на приемной камере непосредственно перед местом ее присоединения к магистральному трубопроводу под углом 10-15° к нему; открывают приемную обводную задвижку, установленную на обводном трубопроводе непосредственно перед местом его присоединения к задней части приемной камеры; пусковую капсулу с механическим разделителем при помощи толкателя вводят в место присоединения приемной камеры к магистральному трубопроводу с возможностью герметичного перекрытия внутреннего сечения магистрального трубопровода за указанным местом присоединения приемной камеры к магистральному трубопроводу; закрывают приемную магистральную задвижку, установленную за местом присоединения приемной камеры к магистральному трубопроводу.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается также в результате того, что устройство для последовательной перекачки по магистральному трубопроводу жидких углеводородов с использованием механического разделителя включает магистральный трубопровод, пусковую и приемную камеры, в которые запасованы соответственно пусковая и приемная капсулы, к задней части каждой из которых присоединен толкатель, механический разделитель, помещаемый соответственно в пусковую или приемную капсулы, обводной трубопровод, присоединенный к задней части соответственно пусковой и приемной камер, причем:
- магистральный трубопровод перед местом присоединения к нему пусковой камеры снабжен пусковой магистральной задвижкой, а за местом присоединения к нему приемной камеры - приемной магистральной задвижкой;
- пусковая камера непосредственно перед местом ее присоединения к магистральному трубопроводу снабжена пусковой технологической задвижкой, а приемная камера непосредственно перед местом ее присоединения к магистральному трубопроводу снабжена приемной технологической задвижкой;
- обводной трубопровод непосредственно перед местом его присоединения к задней части пусковой камеры снабжают пусковой обводной задвижкой, а непосредственно перед местом его присоединения к задней части приемной камеры - приемной обводной задвижкой;
- механический разделитель содержит соединенные между собой по меньшей мере четырьмя шпильками переднюю и заднюю полусферы, размещенными внутри спиралевидной гофры с закрепленной на ее внешней поверхности подпружиненной уплотняющей спиралью и присоединенным к задней части спиралевидной гофры соединительным соплом, проходящим через центр задней полусферы, на передней и задней полусферах по окружности на равном удалении друг от друга закреплены по меньшей мере четыре опорных ролика.
Изобретение поясняется фиг. 1-7.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема установки для пуска механического разделителя в исходном положении механического разделителя (позиция I а).
На фиг. 2 изображена принципиальная схема установки для пуска механического разделителя в промежуточном положении механического разделителя (позиция I б).
На фиг. 3 изображена принципиальная схема установки для пуска механического разделителя в положении ввода механического разделителя в магистральный трубопровод (позиция I в).
На фиг. 4 изображена принципиальная схема установки для приема механического разделителя в положении выведения механического разделителя из магистрального трубопровода (позиция II а).
На фиг. 5 изображена принципиальная схема установки для приема механического разделителя в промежуточном положении механического разделителя (позиция II б).
На фиг. 6 изображена принципиальная схема установки для приема механического разделителя в конечном положении механического разделителя (позиция II в).
На фиг. 7 изображена принципиальная конструкция механического разделителя.
На фиг. 1-7 применены следующие обозначения:
1 - механический разделитель;
2 - пусковая капсула;
3 - пусковая камера;
4 - магистральный трубопровод;
5 - толкатель;
6 - обводной трубопровод;
7 - пусковая магистральная задвижка;
8 - пусковая технологическая задвижка;
9 - пусковая обводная задвижка;
10 - приемная капсула;
11 - приемная камера;
12 - приемная магистральная задвижка;
13 - приемная технологическая задвижка;
14 - приемная обводная задвижка;
15 - передняя полусфера;
16 - задняя полусфера;
17 - спиралевидная гофра;
18 - подпружиненная уплотняющая спираль;
19 - соединительное сопло;
20 - шпилька;
21 - опорный ролик.
Способ механического разделения последовательно перекачиваемых по магистральному трубопроводу жидких углеводородов и устройство для его осуществления реализуются следующим образом.
Сборку механического разделителя 1 выполняют в следующей последовательности. На передней 15 и задней 16 полусферах по окружности на равном удалении друг от друга закрепляют по меньшей мере четыре опорных ролика 21. К передней полусфере 15 присоединяют переднюю торцевую часть спиралевидной гофры 17. К внешней поверхности спиралевидной гофры 17 с внешней стороны шпилек 20 прикрепляют подпружиненную уплотняющую спираль 18. Через выполненное в центре задней полусферы 16 отверстие пропускают соединительное сопло 19, герметично прикрепляют его к этому отверстию и отверстию в задней торцевой части спиралевидной гофры 17. Переднюю 15 и заднюю 16 полусферы соединяют между собой по меньшей мере четырьмя шпильками 20, которые размещают по окружности на равном удалении друг от друга.
Монтаж устройства для пуска механического разделителя 1 в магистральный трубопровод 4 выполняют в следующей последовательности. В магистральный трубопровод 4 перед местом присоединения к нему пусковой камеры 3 врезают пусковую магистральную задвижку 7. Выполняют присоединение пусковой камеры 3 к магистральному трубопроводу 4 под углом 10-15° к нему, предварительно устанавливая на ней непосредственно перед местом присоединения к магистральному трубопроводу 4 пусковую технологическую задвижку 8. К задней части пусковой камеры 3 присоединяют обводной трубопровод 6, который перед местом его присоединения к задней части пусковой камеры 3 снабжают пусковой обводной задвижкой 9. Запасовывают в пусковую камеру 3 пусковую капсулу 2, к задней части которой присоединяют толкатель 5, противоположный конец которого присоединяют к торцевой части пусковой камеры 3.
Монтаж устройства для приема механического разделителя 1 из магистрального трубопровода 4 выполняют в следующей последовательности. В магистральный трубопровод 4 за местом присоединения к нему приемной камеры 11 врезают приемную магистральную задвижку 12. Выполняют присоединение приемной камеры 11 к магистральному трубопроводу 4 под углом 10- 15° к нему, предварительно устанавливая на ней непосредственно перед местом присоединения к магистральному трубопроводу 4 приемную технологическую задвижку 13. К задней части приемной камеры 11 присоединяют обводной трубопровод 6, который перед местом его присоединения к задней части приемной камеры 11 снабжают приемной обводной задвижкой 14. Запасовывают в приемную камеру 11 приемную капсулу 10, к задней части которой присоединяют толкатель 5, противоположный конец которого присоединяют к торцевой части приемной камеры 11.
Конфигурацию торцевых частей пусковой 2 и приемной 10 капсул, вводимые во внутреннюю полость магистрального трубопровода 4, выполняют таким образом, чтобы обеспечивать возможность герметичного перекрытия внутреннего сечения магистрального трубопровода 4, перемещение в его внутреннюю полость и выведение из нее механического разделителя 1.
Механический разделитель 1 помещают в пусковую капсулу 2, запасовыванную в пусковую камеру 3. При этом пусковую технологическую задвижку 8 и пусковую обводную задвижку 9 приводят в закрытое положение, а пусковую магистральную задвижку 7 - в открытое положение. Останавливают перекачку первого (вытесняемого механическим разделителем 1) жидкого углеводорода, закрывают пусковую магистральную задвижку 7, а пусковую технологическую задвижку 8 приводят в открытое положение. Включают толкатель 5, посредством которого вводят противоположный конец пусковой капсулы 2 во внутреннюю полость магистрального трубопровода 4. Открывают пусковую обводную задвижку 9 и по обводному трубопроводу 6 под давлением подают второй жидкий углеводород к задней полусфере 16 механического разделителя 1, в результате чего вводят механический разделитель 1 во внутреннюю полость магистрального трубопровода 4. Давление части потока второго жидкого углеводорода через соединительное сопло 19 подают во внутреннюю полость спиралевидной гофры 17, которая, расширяясь, воздействует на присоединенную к ее внешней поверхности подпружиненную уплотняющую спираль 18 и плотно прижимает ее к внутренней поверхности магистрального трубопровода 4, обеспечивая тем самым герметичность пространства между передней 15 и задней 16 полусферами механического разделителя 1 и предотвращение смешения перекачиваемых жидких углеводородов. Механический разделитель 1, на опорных роликах 21, установленных на соединенных шпильками 20 передней 15 и задней 16 полусферах перемещают по магистральному трубопроводу 4.
Выполняют последовательную перекачку по магистральному трубопроводу 4 первого и второго жидких углеводородов.
После приближения механического разделителя 1 на необходимую дистанцию к месту его приема по сигналу датчика (не показан) открывают приемную технологическую задвижку 13 и приемную обводную задвижку 14, включают толкатель 5, посредством которого вводят противоположный конец приемной капсулы 10 из приемной камеры 11 во внутреннюю полость магистрального трубопровода 4, закрывают приемную магистральную задвижку 12. С помощью толкателя 5 приемную капсулу 10 переводят к торцевой части приемной камеры 11, открывают приемную магистральную задвижку 12 и закрывают приемную технологическую задвижку 13 и приемную обводную задвижку 14. При необходимости, механический разделитель 1 извлекают из приемной капсулы 10.
Таким образом, в результате реализации предложенного технического решения обеспечивается повышение эффективности последовательной перекачки по магистральному трубопроводу жидких углеводородов снижающего с использованием механического разделителя за счет снижения образования смеси перекачиваемых продуктов, и упрощения конструкции устройства для такой перекачки.