способ повышения съема пленки жидкости в газопроводе

Формула изобретения

Способ повышения съема пленки жидкости в газопроводе, включающий формирование в стенках газопровода импульсных акустических колебаний определенной длительности и частоты, обуславливающих возникновение в стенках трубы газопровода деформаций, направленных перпендикулярно распространению акустических колебаний, и образование сдвиговых волн, уменьшающих адгезию пленки жидкости на внутренней поверхности трубы газопровода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области очистки газа от жидкости и механических примесей на объектах газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности и может быть использовано при внутрипромысловом сборе газа и при подготовке его к магистральному транспорту.

Анализ известных способов повышения съема пленки жидкости с внутренних стенок газопроводов в процессе подготовки газа к транспорту позволяет сделать вывод, что, в основном, используются гидродинамические методы удаления жидкости из газового потока, формирование пленки жидкости на стенках газопровода и уменьшение толщины пленки с использованием центробежных сил.

Известен, например, способ, включающий закручивание газожидкостного потока, формирование вращающего слоя жидкости на поверхности цилиндрического патрубка и осевого тела вращения, разделение потоков на жидкую и газовую фазы и их последующий отбор [Патент РФ № 2344869, МПК B01D 45/12, опубл. 27.01.2009 г.]. Недостатком этого способа является низкая эффективность отделения капель жидкости различного диаметра.

Известен также способ [а.с. СССР № 1494936, МПК B01D 45/12], в котором производят отбор расслоенной жидкой фазы со стенок трубопровода и удаляют ее в зону пониженного давления. Основным недостатком указанного способа является его низкая эффективность при высоких скоростях газового потока, вызывающих диспергирование жидкости, поэтому удаление частиц жидкости из газового потока становится проблематичным.

Задача изобретения заключается в достижении высокой эффективности очистки газа вне зависимости от скорости его ввода во входной канал.

Технический результат состоит в повышении съема пленки жидкости с внутренней поверхности газопровода посредством формирования в его стенках сдвиговых акустических колебаний.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что способ повышения съема пленки жидкости в газопроводах включает формирование в стенках газопровода импульсных акустических колебаний определенной длительности и частоты, обуславливающих возникновение в стенках трубы газопровода деформаций, направленных перпендикулярно распространению акустических колебаний, и образование сдвиговых волн, уменьшающих адгезию пленки жидкости на внутренней поверхности трубы газопровода.

Физической основой предлагаемого способа является создание в стенках газопровода сдвиговых волн, уменьшающих адгезию жидкости и обуславливающих повышение съема пленки жидкости.

Механизм формирования сдвиговых волн обусловлен тем, что при возбуждении в трубе газопровода упругих волн, направленных перпендикулярно стенке трубы, возникающие в стенках деформации перпендикулярны направлению волны, т.е. направлены вдоль стенок трубы [Ландау Л.Д., Лифшиц Е.Н. Теория упругости, 3 изд. -М.: 1965, с.470].

Скорость распространения сдвиговых, или поперечных, колебаний в металлах лежит в диапазоне (1,7-3,5)10³ м/с, что на 3 порядка превосходит скорость газа в газопроводах. [Таблицы физических величин. Справочник./ Под ред. акад. И.К.Кикоина,- М.: Атомиздат, 1976,86-87 с.]. Поэтому предлагаемый способ съема пленки не зависит от скорости ввода газа во входной канал.

Способ реализуется с помощью аппаратурного комплекса, функциональная схема которого включает импульсный генератор акустических колебаний, магнитострикционные излучатели упругих волн, микрогидроциклон для сбора жидкости, контроль которой осуществляется ультразвуковым уровнемером, а также фильтр и расходомер.

Предлагаемый способ съема пленки жидкости осуществляется следующим образом. Высокочастотные акустические колебания с помощью магнитострикционных излучателей и волноводов подаются на газопровод перпендикулярно стенкам трубы. Эти колебания формируют вдоль стенок трубы сдвиговые колебания. Возникающие сдвиговые колебания уменьшают адгезию жидкости на стенках трубы и увеличивают съем пленки жидкости под действием потока газа[3имон А.Д. Адгезия и смачивание.- М.:«Химия»,1974, 15-19 с.]. Газожидкостный поток поступает в микрогидроциклон. В микрогидроциклоне вследствие центробежного ускорения осуществляется сепарация капель жидкостей из газового потока, которые собираются в нижней части микрогидроциклона, где установлена измерительная камера ультразвукового уровнемера. С помощью электронного блока ультразвукового уровнемера определяются индивидуальные массы жидкостей уноса и их процентное соотношение.

Установлено, что наибольший съем пленки жидкости с внутренней поверхности трубы газопровода имеет место при частоте следовании акустических импульсов, равной 12 Гц, при амплитуде колебаний - 7 В и частоте колебаний - 13 кГц.

Стендовые испытания акустического способа съема пленки жидкости с внутренней поверхности трубы газопровода были проведены при давлении 0,2 МПа для трех газожидкостных систем: воздух - вода, воздух - этиленгликоль и воздух - веретенное масло. Установлено, что формирование сдвиговых волн в стенках газопровода увеличивает съем пленки жидкости: для воды в 1, 4 раза, для диэтиленгликоля - 1.7 раза, для веретенного масла - в 3,9 раз. Увеличение пленкосъема для углеводородных жидкостей, по-видимому, обусловлены уменьшением работы адгезии с увеличением краевого угла смачивания.