Устройство для определения влажности газов

 

Союз Советскнк

С цнапи@тиче@ких

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) ЗайвленО 24117б (2!) 2192194/25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный . комитет

Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий (43) Опуоликоваио 050778. Бюллетень J@ 25 (45) Дата опубликований описания 300678 (72) Авторы изобретения

В. И, Пакки, А. П. Агишев, Ч. С. Гусейнов, О. Ж. Калнин, Б. Е. Алгинин и Г, В. Тимашев

Украинский научно-исследовательский институт природных газов (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ

Изобретение относится преимущественно к газовой промышленности и Может быть применено в нефтяной, газоперерабатывающей и химической промышленности в системах осушкй1 воздуха 5 для определения точки росы по воде и тяжелым углеводородам, а также в теплоэнергетике для определения влаж ности пара.

Известны устройства для определе- 19 ния влажности газов (11 .Точка росы

ИзмеРяется при помощи термопары. Тер мопара преобразует s электрический сигнал температуру чувствительной пластины, которая поочередно охлаж- 15 дается и нагревается, что заставляет

:влагу в газе периодически конденсироваться между двумя электродами, зтаходящимися на одной иэ поверхнос тей пластины, Чувствительная пластина И выполнена из материала с высокой теплопроводно тью, например из окиси

Юериллия, с целью уменьшения разности температур между конденсационной по;верхностью и термопарой. 25

Известно устройство для измерения плотности и точки росы газа (1) в котором используется вихревая трубка или трубка Гильтп совместно с термопарой для определения эквивалентного молекулярного веса или плотности смеси газов и точки росы газовой смеси. Термопара выполнена в виде ттлоского планарного элемента и с одной стороны хороilo отполнрована для точной индикации точки росы . Холодный гаэ, эабираемый иэ трубки Гильта, используется для охлаждения полнроночной термопары до образования на ней инея или росы .

Иэвестно устройство для одновременного определения температуры точек росы и начала гидратообраэования в природных и попутных газах (21Однако это устройство не обеспечивает замера "точек росы гаэов высокого давления, а также одновременного замеГа точек росы по воде и углеводородам, например, в природных газах, Устройство содержит конденсирующую поверхность в виде металлического зеркально отполированногО стержня с закрепленными на нем распределенными по длине датчиками, имеющего постоян" ный во времени и по длине градиент температур и окрашенного наполовину гигроскопической краской. Стержень

Выполнен с внутренними полостями иа концах, а для создания градиента

614372 раллельно ему часть тепловой трубФ I ки, выходящей эа пределы камеры, с термодатчиком, а в плоскости замера расположена слвдящая система, например оптическая, причем на выве денной части тепловой трубки эа креплены холодильник и нагреватель. Тепловая трубка выбирается необходимой мощности для получения требуемой холодопроизводительности и тепловых потоков требуемой мощности, чтобы при иэокинетичном отборе пробы исследуемого Газа обеспечить замер точек росы от -100 до 60

500 C„ т.е. практически во всем требуемом в технике диапазоне темпера« тур„

Преимущества тепловой трубки пои сравнении ее со стержнями оче- 65 емператур применена вихревая трубка анка, выход холодного газа по которой соединен с одной полостью стержня, а выход горячего газа — с другой.

Недостатки прототипа выявились в процессе эксплуатации при замере точек росы по воде и тяжелым углеводородам на газоконденсатных месторождениях страны. Трубка Ранка не позволяет создать достаточный градиент минусовых.температур на конденсирующем стержне при рабочих давлениях природного газа ниже 30 кг/см в связи со специфическими законами тепло- передачи на стержне, Кроме того,. КПД трубки Ранка невысок.

Существенным недостатком прототипа является невозможность замеров точек росы по воде и углеводородам в любой точке технологической схемы подготовки газа (после сепараторов I н ) сту- 20 пени, после массообменных аппаратов) из-за неработоспособности прибора прн наличии капельной жидкости в отбиравмом на анализ газе. В настоящий момент замеры кондиционности. газа по 25 точкам росы выполняются только послЕ теплообменников, когда считается, что газ не содержит капельной жидкости, однофазный.

Недостатками известных устройств 30 являются также периодичность работы с отклонением и чисткой зеркальной поверхности, невозможность изокннетичного отбора пробы газа на прибор, большие погрешности при замере тем- 35 пературы конденсирующей поверхности.

Цель изобретения — повышение точности измерения влажности газов, обеспечение постоянного замера (круглосуточно) без отклонения прибора, 40 автоматизация процесса замера.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, состоящем из каме ры со смотровым окном, конденсирующей поверхности, охлаждающего устрой- « ства и термоиэмерителей,. в камере установлен пористый нагреват .ль и п@видны. Например, чтобы прогнать по полуметровому медному стержню с площадью сечения 1 см тепловой поток мощностью 15 квт, горячий конец стержня пришлось бы раскалить (предположим, что он не расплавится и не обратится в пар) до 180000 С.Ординарная тепловая трубка таких же раэмербв, наполненная, например, жидким литием о

Р разогретым до 1500 С, легко пропускает те же 15 квт при разности температур на концах меньше 5 С. Как видно, ее теплопроводность в несколько тысяч раз больше, чем у меди, На конце тепловой трубки вне камеры замера установлены холодильник и нагреватель для создания градиента температур как в минусовом диапазоне, так и в плюсовом. В камере охлаждения может быть применен любой источник холода; например, дросселируемый газ высокого давления или электрохолодильник, В камере нагревания может быть применен любой источник тепла, например горячие raзы или электронагреватель. Меняя соотношениЕ площадей тепловой трубки в камере замера и в камерах холодильника и нагревателя, концентрируют тепло или холод, т.е. варьируют интенсивность потоков тепла или холода .

Наличие следящей системы, например оптической, на тепловой трубкц и термодатчика позволяет объективно фиксировать момент выпадения росы, конденсации паров на тепловой трубке .

Установленный в камере параллельнО тепловой трубке пористый нагреэатель обеспечивает получение однофаэной среды, т.е, возможность отбора иэокинетичных проб для замера точки росы в любой точке техноло гической схемы.

В результате предложенное устройство обеспечивает повышение точности замера точки росы" по воде и углеводородам, позволяет, проводить постоянный замер точки: росы без отключения прибора для высушивания

=пиртом зеркальной конденсирующей поверхности, позволяет иметь объеккивнув оценку момента конденсации

Ьаров и автоматизировать процесс замера точки росы .

На чертеже схематично показано редложенное устройство для определе» ия влажности газов .

Устройство содержит входной штуцер 1 для подачи газа в камеру 2, в которой помещены пористый элементнагреватель 3, а параллельно ему тепловая трубка 4, на другом кон е которой вне камеры замера закреплены камерй охлаждения 5 и подогре

6 ва

Термодатчик 7 с осветителем 8 и регистрирующим элементом 9 (следящая

614372 система) расположены в плоскости регистрации температуры.

Устройство работает следующим образом. Газ, который отобран иэ основного потока, иэокинетично по штуцеру 1 попадает в камеру 2 высокого давления. Проходя через пористый элемент-нагреватель 3, исследуемый газ высушивается и очищается (капельная взвесь жидкости в поровой структуре испаряется, а мехпримеси улавливаются), а затем соприкасается с поверх ностью тепловой трубки 4. При достижении соответствующей температуры поверхности тепловой трубки в плоскости регистрации температуры начнется конденсация паров на подготовленную поверхность. Следящая система обеспечивает объективную фиксацию момента появления росы и считывание в этот момент точки росы по показанию термодатчика, Дальше исследуемый газ попадает в камеру охлаждения 5, где например, за счет дроссель-эффекта обеспечивается требуемая холодопроизводительность тепловой трубки 4. При этом тепловая трубка работает в режиме охлаждения, После записи парамет« ров камеру охлаждения 5 выключают, а камеру нагрева б включают. При ра боте камеры нагрева без отключения подачи исследуемого газа конденсат с поверхности тепловой трубки 4 испарится и устройство установится в исходное рабочее состояние.

Технико-экономические преимущества предложенного устройства для определения влажности газов заключаются в том, что обеспечивается круглосуточный замер без отключения прибора иа очистку конденсирующей поверхности спиртом и повышается точность замера точек росы ho воде и углеводородам в газах.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения изобретения, например, на Крестищенском газоконденсатном месторождении составит около 300 ты@. руб/год.

Наиболее целесообразно использовать изобретение в газовой промыа ленности на газоконденсатных месторОждениях страны и на замерных пунктах при экспорте газа за границу. Целесообразно применение в теплоэнергети10 ке для определения влажности пара, Для промышленного использования изобретения необходимо иметь серийнб изготавливаемые тепловые трубки диаметром 20-25 мм и длиной 300) 500 мм. При целевом изготовлении для получения промышленного образца потребуется один год.

Формула изобретения

Устройство для определения влажности газов, состоящее иэ камеры со смотровым окном, конденсирующей пс ерхности, охлаждающего устройства и термоизмерителей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в камере установлен пористый нагреватель и параллельно ему часть тепловой трубки „ выходящей за пределы камеры, с термодатчиком, а в плоскости замера расположена следящая система, например оптическая, причем на выведенной части

35 тепловой трубки закреплены холодиль ник и нагреватель .

Источники информации, принятые

Во внимание при экспертизе:

1. Описание приборов для опреде4" пения точки росы Роса-1, ДЦН-1,66.

2. Авторское свидетельство С СР

Ь 219261, 6 01 N 25/66, 30 ° 05.68.

614372

Составитель А. йорков

Техред З.Фанта Корректор Л. Небола

Редактор T. Орловская

Заказ 3688/38 Тираж 1112 Подписное цИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений:и открытиЯ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал Otlll Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4