способ удаления ртути с внутренних поверхностей труб и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ удаления ртути с внутренних поверхностей труб, включающий нагрев трубы в зоне ее внутренних поверхностей, загрязненных ртутью, до температуры, при которой происходит активное испарение ртути с внутренней поверхности трубы, а также из пор и трещин внутренней стороны стенки трубы, отличающийся тем, что испарение ртути осуществляют при пониженном давлении, через трубу непрерывно пропускают газ-носитель для удаления из нее паров ртути и осуществляют удаление ртути из газа-носителя в низкотемпературной ловушке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед удалением ртути со стенок трубы производят механическую очистку внутренней поверхности трубы.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что трубу снаружи нагревают по меньшей мере один раз кольцеобразно, при этом зону нагрева перемещают вдоль трубы в направлении движения газа.

4. Способ по одному из пп.1 3, отличающийся тем, что стальные трубы, подвергающиеся очистке от загрязнений, нагревают по меньшей мере в одной зоне нагрева ло температуры внутренней поверхности трубы от 200 до 300^oС и более.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что нагрев трубы осуществляют посредством одной или нескольких петель индукционного нагрева, окружающих трубу снаружи.

6. Способ по одному из пп.1 4, отличающийся тем, что нагрев трубы осуществляют посредством одной или нескольких кольцевых горелок, работающих на горючем газе, или с помощью горячего воздуха, подаваемого кольцеобразно.

7. Способ по одному из пп.4 6, отличающийся тем, что для дополнительного нагрева внутренних поверхностей трубы используют нагретый газ-носитель.

8. Способ по одному из пп.1 7, отличающийся тем, что в качестве газа-носителя применяют инертный газ.

9. Способ по одному из пп.1 8, отличающийся тем, что газ-носитель в цикле пропускают по обрабатываемым трубам, через по меньшей мере одну низкотемпературную ловушку и фильтр с активированным углем.

10. Устройство для удаления ртути с внутренней поверхности труб, характеризующееся тем, что оно содержит средства для крепления концов труб для закрепления одной или нескольких труб, связанные с ними подводящие и отводящие трубопроводы для газа-носителя, по меньшей мере одну низкотемпературную ловушку для конденсации ртути, соединенную с трубопроводом для отвода газа-носителя, эксгаустер для движения газа-носителя в трубе и низкотемпературной ловушке и средство для нагрева трубы снаружи.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что средство для нагрева окружает трубу кольцеобразно и что труба и/или средство для нагрева установлены с возможностью перемещения относительно друг друга.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что средство для нагрева представляет собой индукционную катушку, имеющую возможность перемещения вдоль жестко закрепленной трубы.

13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что средство для нагрева представляет собой кольцо из горелок, имеющее возможность перемещения вдоль жестко закрепленной трубы.

14. Устройство по п.11, отличающееся тем, что средство для нагрева представляет собой кольцо с выходными соплами для потока горячего газа, установленное с возможностью перемещения вдоль жестко закрепленной трубы.

15. Устройство по п.10, отличающееся тем, что средства крепления концов труб установлены таким образом, что обрабатываемая труба имеет наклон в направлении потока газа-носителя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу удаления ртути с внутренних поверхностей трубы, в частности, с демонтированных трубопроводов для транспортировки газа, а также к устройству, соответствующему данному способу. Подобные трубопроводы для транспортировки газа состоят преимущественно из стальных труб, но встречаются также и трубы для газовых трубопроводов из синтетических материалов. Далее, в соответствии с изобретение подобным же образом могут обрабатываться также и трубы, изготовленные из стекла, на внутренней поверхности которых имеется слой ртути.

При транспортировке природного газа, в частности из шахтных пород и красных почв, обнаружено присутствие ртути в концентрации до нескольких сот микрограмм на см³. И поскольку в зоне нагнетательных скважин и эксплуатационных станций не предпринимаются никакие меры для удаления ртути, происходит конденсация ее на внутренних стенках труб. Загрязнение ртутью распространяется на значительные участки. При проведении профилактических мероприятий на газовых трубопроводах демонтированные трубы не могут быть подвержены разделке скрапа без предварительной дезактивации вследствие высокой степени загрязненности ртутью.

Попытки очистки секций, труб, изготовленный из стали, с помощью механических вспомогательных средств, таких как обработка скребком и щеткой, дают недостаточно хорошие результаты, так как ртуть обладает способностью проникать в поры на глубину 1-2 мм. Исследования остаточной загрязненности стенок труб с помощью абразивных средств показали, что, как правило, механическим путем надо снимать как минимум слой стали толщиной в один миллиметр, чтобы получить достаточную степень очистки.

Химические способы удаления ртути требуют проведения дополнительного и зачастую дорогостоящего обогащения жидкости, применяемой для обработки.

В известном решении по а.св. N 1410352, кл. B 08 B 9/00, 1990 списывается способ удаления ртути с внутренних поверхностей труб, включающий нагрев трубы в зоне ее внутренней поверхности, загрязненной ртутью для температуры, при которой происходит активное испарение ртути с внутренней поверхности трубки, а также из пор и трещин внутренней стороны стенки трубы.

Согласно изобретению, испарение ртути осуществляют при пониженном давлении, через трубу непрерывно пропускают газ-носитель для удаления из нее паров ртути и осуществляют удаление ртути из газа-носителя в низкотемпературной ловушке.

Перед удалением ртути со стенок трубы производят механическую очистку внутренней поверхности трубы. Трубу снаружи нагревают по меньшей мере один раз кольцеобразно, при этом зону нагрева перемещают вдоль трубы в направлении движения газа. Очищаемые стальные трубы нагревают по меньшей мере в одной зоне нагрева до температуры внутренней поверхности трубы до 200 до 300^oC и более. Нагрев осуществляют посредством одной или нескольких петель индукционного нагрева, окружающих трубу. Нагрев осуществляют посредством одной или нескольких кольцевых горелок. Для нагрева используют газ-носитель в качестве которого применяют инертный газ.

В соответствии с изобретением труба, закрепленная своими концами между замыкающими приспособлениями, образуя сама по себе реактор для удаления ртути. Кроме того, изобретение используют свойство ртути испаряться уже при температурах, расположенных ниже кипения, а именно около 357^oC. Испарению может способствовать также и пониженное давление в трубе, таким образом при температурах между 100 и 200^oC, например, происходить достаточно качественная очистка труб из синтетических материалов. Далее можно предусмотреть наклонную под малым или большим углом относительно потока газа установку обрабатываемой трубы, в данном случае труба может обрабатываться даже в вертикальном положении, для того, чтобы ртуть, конденсирующаяся перед зоной нагрева, могла стекать в форме капель. Наряду с нагревом снаружи, осуществляемом через стенки трубы, целесообразно, в частности в случае труб, изготовленных из синтетических материалов, нагревать также и поток газа-носителя, а именно осуществлять нагрев внутренней поверхности трубы изнутри.

Что касается стальных труб, то уже первые опыты показали возможность использования с точки зрения технологичности и экономичности температуры 200^oC при нормальном давлении. Для стальных труб предпочтительно является температура на внутренней поверхности трубы 225-300^oC. Не исключены также и температуры, превышающие точку кипения. Они могут иметь место в случаях, когда трубы, имеющие различную толщину стенок, обрабатываются в одном и том же устройстве, температура нагрева устанавливается таким образом, чтобы желаемая температура достигалась на внутренней поверхности стенок.

Обрабатываемые стальные трубы имеют длину от 10 м до более, чем 15 м; их наружный диаметр составляет 100-150 мм, а толщина стенок 6-9 мм. У труб с внутренним диаметром, равным 93 мм, была установлена общая радиоактивная загрязненность до 8,6 г ртути на 1 м. Не исключены также и более высокие показатели, более низкие показатели встречаются также.

Внутренняя поверхность труб у трубопроводов для транспортировки газа, выполненных из стали, в большинстве случаев шероховатая, а зачастую и ржавая. Поэтому целесообразно перед обработкой посредством нагрева и газа-носителя производить механическую очистку внутренних стенок трубы, например, с помощью проволочных щеток. В случае ржавых труб в процессе подобной обработки вместе со ржавчиной удаляются 20-30% ртути, образующей загрязняющий слой. При этом все же было установлено, что степень остаточного загрязнения еще достаточно высока для того, чтобы можно было производить разделку скрапа и расплавление стали с высвобождением ртути.

Прочие детали, касающиеся, в частности, используемых приспособлений, раскрываются на примерах исполнения, изображенных схематично на приложенных чертежах.

На фиг.1 показана установка с замкнутым контуром газа-носителя и с нагревом посредством индукционной катушки. На фиг.2 установка с открытым потоком газа-носителя и камерой нагрева.

В соответствии с фиг.1 труба 1 закрепляется между средством для крепления концов труб 2 с трубопроводом подвода газа-носителя 4 и другим средством для крепления концов труб 3 с трубопроводом отвода 5 газа-носителя жестко.

Средство для крепления концов труб 2 установлено, к примеру, на каретке 8, которая установлена на раме фундаменте 9 с возможностью передвижения посредством неизображенного гидравлического или механического средства, так, чтобы замыкающие средства 2, 3 могли крепиться жестко и герметично.

К трубопроводу 5 для отвода газа носителя, через который из трубы удаляется парообразная ртуть, примыкает первая низкотемпературная ловушка 6, в которой конденсируется ртуть. Дополнительно устанавливаются еще одна низкотемпературная ловушка 11 и фильтр с активированным углем 12. Трубопровод 13 для газа носителя идет дальше от эксгаустера 7, который способствует прохождению газа-носителя через трубу 1, низкотемпературные ловушки 6, 11 и фильтр 12. Газовый трубопровод 13 идет дальше к буферной емкости 14 и оттуда к регулировочному клапану 15 в подводящем трубопроводе 4 перед средством для закрепления концов труб 2. Газовый контур может быть изменен, что не изображено: в трубопроводе 13 предусмотрен еще один компрессор, а газ-носитель перемещается из ресивера к регулировочному клапану 15.

Для нагрева трубы 1 предусмотрена индукционная катушка 10, которая установлена на направляющих рельсах 16 с возможностью перемещения вдоль трубы. Нагрев трубы индукционной катушкой 10, осуществляется во время ее перемещения в направлении потока газа-носителя. В то время как в данном случае устройство нагрева, а именно индукционная катушка 10 установлена с возможностью перемещения вдоль трубы, в другом случае может быть предусмотрен обратный вариант: устройство нагрева может быть установлено стационарно, а труба будет перемещаться через кольцеобразное устройство нагрева.

В представленном примере устройство с трубой 1 установлено наклонно, так что труба имеет наклон в направлении движения потока газа, а средство для крепления концов труб 3 выполнено таким образом, что ртуть, конденсирующая в трубе перед зоной нагрева, может стекать из трубы 1 к низкотемпературной ловушке 6 по трубопроводу 5 для газа-носителя. Конструкция представленного устройства может иметь отклонения, а именно: тепло, полученное в низкотемпературных ловушках 6 и 11 из газа-носителя и ртути, будет предназначено для обогрева газа-носителя, поступающего через регулирующий клапан 15 в трубу 1.

Согласно фиг.2 происходит нагрев множества труб 1 в нагревательной камере 20. Одновременно через трубы вышеописанным образом подается газ-носитель, который забирает испарившуюся ртуть и несет ее к низкотемпературной ловушке 6, а затем через фильтр 12. В этом упрощенном варианте с потоком газ-носитель в качестве газа-носителя можно использовать воздух или азот из соответствующих напорных резервуаров, которые после фильтра 12 выпускаются в атмосферу. Упрощенный поток газа-носителя, который в данном случае может содержать также и эксгаустер, может быть использован и в установке согласно фиг. 1. В частности, при более высоких температурах в трубе 1 в качестве газа-носителя предпочтительно используется инертный газ, такой как азот или аргон.

Обработка арматур, таких как, например, клапаны, может происходить аналогичным образом, как и обработкой труб, причем стыковые узлы для газа-носителя должны быть выполнены в соответствии с формой арматуры, а для нагрева должно быть выбрано соответствующее устройство.