[發(fā)明專利]一種輸氣管道水合物顆粒分離裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710880964.3
• 申請(qǐng)日: 2017-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107543009B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 饒永超;俊梁;王樹立;周詩(shī)崠;李恩田;趙書華;蔡躍躍;葛昊;陳碩;俞冬梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): F16L55/24
• 分類號(hào): F16L55/24;B01D45/16;F17D1/00
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本發(fā)明屬于氣體水合物應(yīng)用及儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)領(lǐng)域，特指一種輸氣管道水合物顆粒分離裝置。利用一種基于螺旋流的分離裝置來(lái)分離天然氣水合物顆粒，并用第一太陽(yáng)能儲(chǔ)熱箱將水合物固體顆粒收集并加熱，使水合物顆粒受熱分解成天然氣，最后再用空氣壓縮機(jī)將天然氣輸送到管道中，從而實(shí)現(xiàn)輸氣管道的正常安全運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣體水合物應(yīng)用及儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種分離裝置，特指一種輸氣管道水合物顆粒分離裝置。

背景技術(shù)

天然氣作為清潔燃料對(duì)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整具有重要意義。2015年全年，我國(guó)的天然氣消費(fèi)量超過(guò)1900×10⁸m³，在一次能源結(jié)構(gòu)中的占比達(dá)到5.8％。而全球天然氣在一次能源結(jié)構(gòu)中的占比為24％，所以未來(lái)我國(guó)天然氣需求潛力巨大。在此背景下，天然氣長(zhǎng)輸管道的安全運(yùn)行至關(guān)重要。輸氣管道中由于高流速、低溫高壓、流體攪動(dòng)等因素的影響，極易生成天然氣水合物。這不僅會(huì)減少氣體流通面積、對(duì)管道閥門造成沖擊，甚至還會(huì)堵塞閥門引起管道爆裂，嚴(yán)重威脅輸氣管道的運(yùn)營(yíng)安全。

自上世紀(jì)三十年代美國(guó)科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)天然氣水合物會(huì)堵塞輸氣管道以后，世界各國(guó)先后開(kāi)展了防治天然氣水合物堵塞的研究。傳統(tǒng)的水合物堵塞防治方法主要有降壓法、脫水法、隔熱法等，但應(yīng)用最多的還是添加化學(xué)抑制劑法。目前主要使用的化學(xué)抑制劑主要是熱力學(xué)抑制劑、動(dòng)力學(xué)抑制劑、防聚劑3類。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，以上的幾種抑制劑各有其致命的缺陷。熱力學(xué)抑制劑用量較大，一般只有其質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10％～60％之間才能發(fā)揮較好作用，具有存儲(chǔ)和注入設(shè)備龐大、環(huán)境不友好等缺點(diǎn)，工業(yè)上用于抑制劑花銷占生產(chǎn)總成本的5％～8％。動(dòng)力學(xué)抑制劑存在通用性差，抑制活性偏低，易受外界環(huán)境影響等問(wèn)題。目前關(guān)于動(dòng)力學(xué)抑制劑的研究工作不甚理想。動(dòng)力學(xué)抑制劑對(duì)溫度較為敏感，一旦溫度升高其溶解性就會(huì)變差，抑制劑效果也會(huì)大打折扣。防聚劑主要存在于實(shí)驗(yàn)室的研究中，雖然效果較好，但是工藝復(fù)雜、成本昂貴，真正能在天然氣管道中得到應(yīng)用的少之又少。

螺旋流作為一種同時(shí)兼具軸向速度和切向速度的流動(dòng)形式，應(yīng)用在管道輸送固體顆粒時(shí)，可以起到增大流體與管壁的剪切力的作用，阻止顆粒沉積粘結(jié)在管壁上，從而提升了固體顆粒的輸送距離。常州大學(xué)王樹立課題組在水合物抑制劑開(kāi)發(fā)、氣液兩相螺旋流以及水合物漿體流動(dòng)保障技術(shù)等方面做了大量的研究。王樹立課題組最先提出將螺旋流輸送技術(shù)用于解決天然氣水合物的堵塞問(wèn)題，認(rèn)為螺旋流管輸技術(shù)有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)水合物抑制方法，可以有效減少了水合物堵塞現(xiàn)象，提高了天然氣管道的運(yùn)營(yíng)安全性。

基于以上情況，本發(fā)明通過(guò)自制的基于螺旋流動(dòng)的輸氣管道水合物顆粒分離裝置來(lái)分離輸氣管道中形成的天然氣水合物，可以最大程度的減少輸氣管道發(fā)生水合物堵管的風(fēng)險(xiǎn)，從而為輸氣管道內(nèi)的安全流動(dòng)提供保障。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)目前陸上和海底管道等在運(yùn)輸石油天然氣過(guò)程中遇到的水合物堵塞管道的問(wèn)題，利用一種基于螺旋流的分離裝置來(lái)分離天然氣水合物顆粒。要解決的技術(shù)問(wèn)題是利用螺旋流來(lái)分離天然氣和天然氣水合物，并用第一太陽(yáng)能儲(chǔ)熱箱將水合物固體顆粒收集并加熱，使水合物顆粒受熱分解成天然氣，最后再用空氣壓縮機(jī)將天然氣輸送到管道中，從而實(shí)現(xiàn)輸氣管道的正常安全運(yùn)行。

總的說(shuō)來(lái)，本發(fā)明的輸氣管道水合物顆粒分離裝置，解決了以下幾大難題：1.采用顆粒破碎器，可以減小流體在流動(dòng)過(guò)程中的阻力，同時(shí)可以起到打碎較大水合物顆粒的作用；2.采用扭帶鋸齒狀邊緣進(jìn)一步打碎較大水合物顆粒；3.采用螺旋流維持器可以使螺旋流維持較高的螺旋強(qiáng)度，保證其分離效果；4.采用導(dǎo)流條可以延緩螺旋流衰減，進(jìn)一步分離管道中的水合物顆粒；5.采用以電能轉(zhuǎn)化為熱能的儲(chǔ)熱箱，利用第一光伏太陽(yáng)能板和第二光伏太陽(yáng)能板補(bǔ)充電能，為水合物分解提供熱源，有效降低能源消耗；6.直接與輸氣管道相連，投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用低。