Устройство для определения давления насыщенных паров нефти

 

Использование: определение давления насыщенных паров жидкости, анализ количества продукции нефтяной, газовой, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Сущность изобретения: устройство содержит размещенные снизу вверх и соединенные через запорный вентиль топливную и выполненную в виде вертикального цилиндра испарительную камеру, автоматические клапаны, установленные на линиях подачи и отвода пробы и подсоединенные к блоку управления датчики давления насыщенных паров и температуры анализируемого продукта с регулятором. Топливная камера выполнена в виде корпуса с подсоединенной к нему сверху полой крышкой, корпус выполнен в виде циклона цилиндро-конической формы с цилиндрической частью, в которой размещен завихритель, выполненный в виде шайбы, внутри которой выполнен винтовой канал. К завихрителю подсоединены патрубки для отвода анализируемого продукта и газа, причем газоотводный патрубок и вершина конической части циклона подсоединены к полости под крышкой камеры. Завихритель снабжен цилиндрическим кольцевым фиксатором. Верхняя крышка испарительной камеры выполнена с внутренней резьбой, а нижняя - с наружной резьбой. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для определения давления насыщенных паров жидкости и может быть применено в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности для анализа количества продукта и в системах для автоматического управления производством.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения давления насыщенных паров (ДНП) нефти, включающее размещенные снизу вверх и соединенные через запорный вентиль топливную и выполненную в виде вертикального цилиндра испарительную камеру, автоматические клапаны, установленные на линиях подачи и отвода пробы и подсоединенные к блоку управления датчики давления насыщенных паров и температуры анализируемого продукта с регулятором [1] Однако устройство недостаточно надежно в работе.

Цель изобретения повышение надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что топливная камера cнабжена завихрителем с газоотводным патрубком, соединенным с каналом выхода легкой фазы и с отверстием выхода тяжелой фазы дегазированной жидкости, при этом завихритель снабжен цилиндрическим кольцевым фиксатором, для его крепления в корпусе топливной камеры.

Камера испарения выполнена в виде цилиндрического корпуса с двумя крышками, причем верхняя крышка выполнена с внутренней резьбой, а нижняя крышка с наружной резьбой, каждая из которых снабжена штуцерами для установки запорной арматуры.

Выполнение топливной камеры с разгрузочным отверстием вывода тяжелой фазы, а также с наконечником, переходящим в канал отвода легкой фазы и с завихрителем позволяет интенсивно закручивать порцию анализируемого продукта, получить интенсивно вращающуюся пленку жидкости на внутренней поверхности топливной камеры, осуществить пленочное, веерообразное истечение тяжелой фазы через разгрузочное отверстие, выделить легкие углеводороды из нефти в центре закрученного потока и удалить их через канал отвода легкой фазы при пленочном, веерообразном истечении. Камера испарения, выполненная в виде цилиндрического корпуса с двумя крышками, позволяет применять его как универсальное средство, т.е. камера испарения, состоящая из верхней и нижней крышек без цилиндрического корпуса имеет соотношение объемов топливной камеры и камеры испарения 1:1, при этом определение показателя ДНП соответствует ГОСТ 2993-81, а с цилиндрическим корпусом определение показателя ДНП соответствует ГОСТ 1756-52, т.е. при соотношении этих же объемов как 1:4.

На фиг. 1 изображено устройство для определения ДНП жидкости; на фиг.2 вид по стрелке А; на фиг.3 схема подключения устройства для определения ДНП жидкости.

Устройство для определения ДНП жидкости состоит из топливной камеры В и камеры испарения Б. В свою очередь топливная камера В состоит из корпуса 1, завихрителя 2 с винтовой канавкой 3, и с газоотводным патрубком 4, глухой крышки 5 с цилиндрическим каналом 6, полой крышки 9, стенки которой образуют со стенками сборную камеру 10 для сбора жидкости и газа и штуцера 11. Внутри корпуса имеется камера 7 для разрушения метастабильного состояния системы газ жидкость, выполненная в виде гидроциклона с цилиндрической 8 и конической 16 стенками. Камера 7 соединена с камерой 10 через разгрузочное отверстие 12 и канал 13 вывода легкой газообразной фазы. Канал 13 соединяется с цилиндрическим каналом 6 и с газоотводным патрубком 4. Кроме того, корпус снабжается вводным штуцером 14, который соединяется с винтовой канавкой 3. Завихритель 2 фиксируется в корпусе 15 с помощью цилиндрического кольцевого фиксатора и глухой крышки 5, прикрепленной к корпусу винтами 17 (фиг.2, вид А).

Камера испарения Б состоит из крышки 18 с наружной резьбой и крышки 19 с внутренней резьбой. Между крышками имеется цилиндрический корпус 20. На крышке 18 прикреплен штуцер 21 для установки запорной арматуры 22, а на крышке 19 прикреплен штуцер 23 для установки датчика ДНП жидкости. Размеры цилиндрического корпуса и крышек камеры испарения подобраны таким образом, что, если камера состоит только из крышек без цилиндрического корпуса, то отношение объема камеры испарения к объему топливной камеры составляет 1:1, т.е. соответствует ГОСТ 24993-81, если же камера испарения собирается вместе с цилиндрическом корпусом, то отношение объема камеры испарения к объему топливной камеры составит 4:1, т.е. соответствует ГОСТ 1756-52. Устройство для определения ДНП жидкости включает в себя также термостат 24 (фиг.3), линию трубопровода 25 подачи нагретой нефти, клапаны 26, 27, 28, блок управления 29 питающийся переменным током, регулятор температуры 30 термостата, цифровой индикатор 31, дренажный трубопровод 32.

Работает устройство для определения ДНП жидкости следующим образом.

Анализируемый продукт, предварительно нагретый до необходимой температуры в термостате 24, подается по трубопроводной линии через открытый клапан в топливную камеру "В" через штуцер 14 и для обеспечения тангенциального истечения в винтовую сужающуюся канавку 3. Клапаны 27 и 28 при этом открыты.

Благодаря сужающемуся сечению вводного устройства при постоянном давлении происходит увеличение скорости тангенциального истечения жидкости, т.к. по закону Бернулли Q=F ˙ V=const по всему сечению, где Q расход жидкости; F сечение канала; V скорость течения жидкости. Значит при изменении сечения F должно изменяться и V. Следовательно, при уменьшении сечения вводного устройства должна возрастать скорость истечения жидкости, а значит и крутка потока. Кроме того, такое истечение происходит в пленочном режиме течения.

Известно, что углеводородные газы, находящиеся в метастабильном состоянии в жидкости выделяются при изменении условий термодинамического равновесия системы газ жидкость, а эти условия достигаются интенсивной круткой потока, трением о стенки топливной камеры (образование центров разрушения метастабильного состояния, а значит образования газовых пузырьков) интенсивной турбулентной кавитацией в центре вращения потока в топливной камере. На расстоянии, близком к центру вращения потока, происходит разрыв сплошности потока жидкости, что приводит к интенсивной турбулентной кавитации жидкости, а это, в свою очередь, способствует разрушению метастабильного состояния углеводородных газов в жидкости (нефти). Все это приводит к эффективному испарению легких углеводородных компонентов и максимальному приближению истинному значению ДНП жидкости.

Выделившаяся под действием центробежных сил парогазовая смесь отводится по каналу 6,13 в сборную камеру 10. Установившееся значение ДНП измеряется датчиком давления, установленным в штуцере 23. Блок управления 29 вносит необходимые поправки на нагрев продукта через регулятор температуры 30 термостата 24. Все показания приборов и регуляторов выводятся на цифровую индикацию 31. После получения полной информации о ДНП продукта последний дренируется по линии 32.

Такая конструкция устройства для определения ДНП жидкости является простой и ненадежной в эксплуатации вследствие отсутствия вращающихся деталей, обеспечивает универсальность определения этого показателя и не требует высокой квалификации состояния системы.

Кроме того, разрушение метастабильного состояния системы газ жидкость достигается за счет интенсивного вращения жидкости в самом устройстве, образованием разрыва сплошности в центре вращения потока жидкости и связанной с этим интенсивной турбулентной кавитацией, трением жидкости о стенки топливной камеры и образованием тем самым центров появления газовых пузырьков. Такая конструкция устройства для определения ДНП жидкости позволяет применить его на потоке жидкости и решить вопросы автоматического управления процессом стабилизации нефти на установках комплексной подготовки нефти.

Все это позволяет обеспечить универсальность определения ДНП жидкости, снизить затраты на проведение анализа, создать автоматизированные, надежные в эксплуатации системы и на этой основе решить вопросы автоматизации работы установок стабилизации нефти.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННЫХ ПАРОВ НЕФТИ, включающее размещенные снизу вверх и соединенные через запорный вентиль топливную и выполненную в виде вертикального цилиндра испарительную камеры, автоматические клапаны, установленные на линиях подачи и отвода пробы и подсоединенные к блоку управления, датчики давления насыщенных паров и температуры анализируемого продукта с регулятором, отличающееся тем, что топливная камера выполнена в виде корпуса с подсоединенной к нему сверху полой крышкой, корпус выполнен в виде циклона цилиндроконической формы с цилиндрической частью, в которой размещен завихритель в виде шайбы, внутри которой выполнен винтовой канал, к завихрителю подсоединены патрубки для подвода анализируемого продукта и отвода газа, причем газоотводный патрубок и вершина конической части циклона подсоединены к полости под крышкой камеры, завихритель снабжен цилиндрическим кольцевым фиксатором для его крепления в корпусе топливной камеры.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что испарительная камера снабжена крышками, причем верхняя крышка выполнена с внутренней резьбой, а нижняя - с наружной резьбой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3