Осушка газа абсорбционным способом

Абсорбционная осушка газа

Авторы: Телишева К.С., Стародуб М.В.
Источник: X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум – 2018 Кубанский государственный технологичнский университет. Краснодар, Россия. https://scienceforum.ru…

Вода, в тех или иных количествах, присутствует в любом газе. Большинство сырых газов, не прошедших газоподготовку являются влагонасыщенными – т.е. содержат максимум воды при каких–то фиксированных давлениях и температуре. При этом речь идет не о воде в свободной форме, которая может каплями лететь с газом и удаляется с помощью сепараторов, а о парах воды, для удаления которой требуются другие технологии и соответствующее оборудование.

Пары воды способны образовывать с углеводородами комплексные соединения, называемые гидратами. Гидраты углеводородных газов представляют собой белые кристаллы, похожие на спрессованный снег или лед. Они могут закупоривать газопроводы и сильно осложнять их эксплуатацию, а также работу компрессоров. Поэтому, степень осушки газа определяется не только возможностью конденсации воды, но и образованием гидратов газа. Гидраты нестабильны и при изменении температуры или давления легко разлагаются на газ и воду.

Характерно, что гидраты способны образовываться только при повышенных давлениях и при температурах выше нуля, причем более тяжелые углеводороды образуют гидраты легче, чем низкомолекулярные. Так, например, метан способен образовывать гидрат при температуре 12,5°С и давлении 100 атм. Этан при этой же температуре образует гидрат под давлением всего около 25 атм. Гидраты могут существовать только при наличии избыточной влаги в газе. То есть, когда парциальное давление паров воды в газовой фазе больше давления паров гидрата. Таким образом, содержание в газе влаги, должно соответствовать такой точке росы, при которой давление насыщенного водяного пара меньше давления паров гидрата при температуре среды.

Существуют различные способы борьбы с гидратами. Это осушка газа жидкими или твердыми поглотителями. Также на газовых промыслах распространен способ подачи метанола в струю газа. При этом он образует с парообразной и жидкой влагой спиртоводные смеси, температура замерзания которых значительно ниже нуля. Пары воды поглощаются из газа, что значительно снижает точку росы, и, следовательно, создаются условия для разложения гидратов или для предупреждения их образования.

Основным условием эффективного действия метанола является взаимодействие паров воды с парами метанола и дальнейшая конденсация их, что приводит к значительному понижению влагосодержания газа. Наибольшая эффективность метанола может быть достигнута с применением его в качестве средства, предупреждающего гидратообразование, а не для разрушения уже образовавшихся гидратов. При этом метанол необходимо впрыскивать в газовый поток, обеспечив хорошее распыление и смешение с общим газовым потоком.

Для борьбы с гидратообразованием все большее применение находят электролиты и, в частности, водные растворы хлористого кальция. Это недорогой, безопасный и достаточно эффективный антигидратный ингибитор. Водные растворы хлористого лития также относятся к сильным электролитам, а свойства гигроскопичности их гораздо выше, чем у хлористого кальция. При сопоставлении величины понижения равновесной температуры гидратообразования, в присутствии растворов хлористого лития в зависимости от его концентрации с аналогичными характеристиками других антигидратных ингибиторов установлено, что исследованные растворы наиболее эффективны.

Для осушки газа в качестве абсорбента используются гликоли, а для извлечения тяжелых углеводородов – углеводородные жидкости. Абсорбенты, применяемые для осушки газа, должны обладать высокой взаиморастворимостью с водой, простотой и стабильностью при регенерации, низкой вязкостью при температуре контанта, низкой коррозионной способностью, не образовывать пен или эмульсий. На современных промыслах чаще применяют диэтиленгликоль (ДЭГ), триэтиленгликоль (ТЭГ). Реже, при осушке впрыском в теплообменники в качестве ингибитора гидратообразования используется этиленгликоль (ЭГ). Ряд производных ди– и триэтиленгликоля или побочные продукты, получаемые при их производстве (этилкарбинол, тетраэтиленгликоль, пропиленгликоль и др.), хотя и обладают высокой гигроскопичностью, широкого применения в качестве осушающих агентов не нашли.

ДЭГ – это бесцветная жидкость с температурой кипения 244,5°С. Плотность 1,117 г/см 3 и температурой замерзания 6,5°С. ДЭГ полностью растворим в воде. В основном ДЭГ в качестве обезвоживающего агента применяют при осушке природных газов. Иногда проводят совместную осушку и очистку газов от сероводорода смешанными растворами этаноламинами и ДЭГ.

Преимущество ДЭГа перед ТЭГом – меньшая склонность к ценообразованию при содержании в газе конденсата. Кроме того, ДЭГ обеспечивает лучшее разделение системы вода – углеводороды. Однако ТЭГ обеспечивает высокую степень осушки, что приводит к большому снижению точки росы . ТЭГ имеет более высокую температуру разложения. Следовательно, ТЭГ можно нагревать до более высокой температуры и регенерацию (восстановление) его проводить без вакуума.

Чем выше концентрация подаваемого гликоля, тем глубже степень осушки. Концентрация гликоля зависит от эффективности его регенерации. При атмосферном давлении ДЭГ можно регенерировать до 96,7%, а ТЭГ-до 98,1%. Гликоли в чистом виде не вызывают коррозии углеродистых сталей. Регенерация гликолей проводится до получения свежего раствора. Потери гликолей при использовании их в качестве ингибиторов гидратов складываются из потерь при регенерации (термическое разложение и унос), потерь в результате неполного отделения от газа в сепараторах, растворения гликолей в конденсате и газе, всевозможных утечек и др.

На практике о влагосодержании углеводородного газа судят по его точке росы, пони- мая под этим температуру ниже которой водяной пар конденсируются, то есть выпадает из газа в виде росы.

Технологическая схема установки осушки газа с помощью ДЭГ представлена на рис.1 Она состоит из абсорбера 1, десорбера (выпарной колонны) 5 и вспомогательного оборудования (теплообменники, насосы, фильтры, емкости и др.).

Сущность процесса осушки газа жидкими поглотителями заключается в следующем: при контакте абсорбента с газом в цилиндрическом аппарате, называемом абсорбером, в который снизу подается газ, а сверху – жидкость, абсорбент. При взаимодействии газа и жидкости пары воды поглощаются абсорбентом. Внутри абсорбера помещены перегородки (тарелки) для улучшения контакта между абсорбентом и газом. Процесс ведется при температуре около 20°С и давлении от 2 до 4 МПа. Сверху абсорбера выходит осушенный газ, а снизу обводненный абсорбент. Обводненный (насыщенный влагой) абсорбент поступает в другой аппарат – десорбер – для отборки воды. Процесс десорбции воды проводится при повышенных температурах, но не выше 170°С для ДЭГ и 191°С для ТЭГ, так как выше этих температур гликоли разлагаются. Десорбер, как и абсорбер представляет собой цилиндрический тарельчатый аппарат. Насыщенный гликоль, предварительно подогретый в теплообменнике, подается в середину десорбера. Сверху его выходят пары воды, которые конденсируются в конденсаторе-холодильнике и конденсат частично возвращается наверх десорбера в качестве орошения. Вниз десорбера подводится тепло путем подогрева части гликоля в паровом подогревателе. Регенерируемый гликоль, как правило, может содержать не более 5% массовых воды. Далее он охлаждается в теплообменнике–холодильнике и возвращается в абсорбер.

Рисунок 1 – Технологическая схема абсорбционной осушки газа

Основные преимущества абсорбционного метода осушки газа:

• не высокие перепады давления;
• низкие эксплуатационные расходы;
• возможность осушки газов с высоким содержанием веществ, разрушающих твёрдые сорбенты.

К недостаткам данного способа относят:

• необходимость повышения температуры газа выше 40° С;
• средний уровень осушки;
• Возможность вспенивания поглотителей.

Иногда применяется комбинированная осушка газа вначале жидким поглотителем, а затем доосушка твердым адсорбентом. Для более полного удаления влаги используются адсорбционные методы осушки углеводородного газа.

Список использованной литературы

1. Мановян А.К., Технология первичной переработки нефти и природного газа/А.К. Мановян-М.:Химия,2001.-568с.
2. Мановян А.К., Технология переработки энергоносителей/А.К. Мановян-М.:КолосС,2004.-456с.
3. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа / Ахметов С.А., Баязитов М.И., Кузеев И.Р., Сериков Т.П. // ред. Ахметова С.А. – Санкт-Петербург: Недра, 2006 г. – 868 стр.

Источник

Абсорбционная осушка газа

Применяется для извлечения из газа водяных паров и тяжелых углево­дородов. Для осушки газа в качестве абсорбента используются гликоли, а для извлечения тяжелых углеводородов — углеводородные жидкости. Аб­сорбенты, применяемые для осушки газа, должны обладать высокой взаи­морастворимостью с водой, простотой и стабильностью при регенерации, низкой вязкостью при температуре контанта, низкой коррозионной спо­собностью, не образовывать пен или эмульсий. На современных промыслах чаще применяют диэтиленгликоль (ДЭГ), триэтиленгликоль (ТЭГ).

ДЭГ имеет формулу СН₂ОН — СН₂ — О — СН₂ — СН₂ОН, представляет собой эфир этиленгликоля с молекулярной массой 106,12 и плотно­стью =1117 кг/м 3 . Его температура кипения при атмосферном давлении равна 244,5 °С. Он смешивается с водой в любых соотношениях.

Преимущество ДЭГа перед ТЭГом — меньшая склонность к ценообра­зованию при содержании в газе конденсата. Кроме того, ДЭГ обеспечивает лучшее разделение системы вода — углеводороды. Однако ТЭГ обеспечива­ет высокую степень осушки, что приводит к большому снижению «точки росы». ТЭГ имеет более высокую температуру разложения. Следовательно, ТЭГ можно нагревать до более высокой температуры и регенерацию (восстановление) его проводить без вакуума.

Чем выше концентрация подаваемого гликоля, тем глубже степень осушки. Концентрация гликоля зависит от эффективности его регенерации. При атмосферном давлении ДЭГ можно регенерировать до 96,7%, а ТЭГ-до 98,1%. Гликоли в чистом виде не вызывают коррозии углеродистых ста­лей.

Процесс абсорбции осуществляется в вертикальном цилиндрическом сосуде-абсорбере. Газ и абсорбент контактируют на тарелках, смонтиро­ванных внутри аппарата, перемещаясь противотоком: газ поднимается снизу вверх, а абсорбент стекает сверху вниз. Абсорбент по мере своего движения насыщается поглощаемыми им компонентами или влагой и через низ колонны подается на регенерацию. С верха колонны уходит осу­шенный газ. Эффективность абсорбции зависит от температуры и давле­ния, числа тарелок в абсорбере, количества и качества абсорбента. Увели­чение числа тарелок (а их устанавливают в абсорбере 14-18 шт.) оказывает такое же влияние, как и увеличение количества циркулирующего абсор­бента. Верхний и нижний температурные пределы процесса определяются соответственно потерями гликоля от испарения и возрастанием его вязко­сти и равны 35-10 р С.

Рис. 28. Технологическая схема абсорбционной осушки газа.

Технологическая схема установки осушки газа с помощью ДЭГа со­стоит из контактора-абсорбера 1, десорбера (выпарной колонны) 5 и вспо­могательного оборудования. Влажный газ поступает в нижнюю скрубберную секцию абсорбера 1, где отделяется от капельной жидкости и жидких углеводородов, после чего поступает под нижнюю тарелку абсорбера. За­тем газ, двигаясь снизу вверх навстречу абсорбенту, осушается и проходит в верхнюю скрубберную секцию, где отделяется от уносимых с потоком капель абсорбента. Осушенный газ подается в магистральный газопровод.

Насыщенный раствор абсорбента из абсорбера 1 сначала проходит те­плообменник 2, выветриватель 3, фильтр 4. Затем раствор поступает в десорбер 5. В нижней части десорбера 5 происходит нагрев абсорбента паро­вым нагревателем до установленной температуры (100-130°С). Водяной пар из десорбера поступает в сборник конденсата 6. Отсюда часть воды направляется обратно в верхнюю часть колонны для понижения темпера­туры и концентрации поднимающихся паров абсорбента, что сокращает его расход. Регенерированный абсорбент охлаждается насыщенным рас­твором в теплообменнике 2, после чего поступает в абсорбер 1.

Абсорбер диаметром 1,2 м. имеет высоту 15 метров, массу 25 тонн, пропускную способность 3-5 млн.м 3 /сут., давление в абсорбере до 8 МПа. Опыт эксплуатации абсорберов показал, что в нем должно циркулировать не менее 25 литров на 1 кг абсорбируемой воды, количество концентри­рованного раствора абсорбента G (кг/ч), необходимого для осушки газа, определяется по формуле

(19.1)

где Q -количество осушаемого газа, тыс.м 3 /ч;

,-влагосодержание соответственно поступающего и осушенного газов, кг/тыс.м 3 ;

,— концентрация абсорбента в свежем и насыщенном рас­творах, % вес.

Определяются также размеры абсорбера и десорбера, число тарелок, размеры теплообменников и т.д. Потери раствора ДЭГа достигают 18-40 г/100м 3 газа.

Источник

Абсорбционная осушка газа

Анализ технологического процесса абсорбционной осушки газа. Оценка параметров, влияющих на его качество. Возможные опасные ситуации и риски. Технические средства измерения температуры, давления, расхода, уровня и влагосодержания. Принцип их действия.

Рубрика	Химия
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	29.10.2013

1. Краткое описание технологического процесса

Абсорбция — процесс поглощения одного вещества другим во всем объеме сорбента. Примером может служить растворение газов в жидкостях. Поглощаемое вещество в этом процессе называют абсорбатом, а поглощающее абсорбентом.

В технологических процессах связанных с нефтегазовой отраслью, процесс абсорбции применяется для абсорбционной осушки газа.

Процесс абсорбционной осушки газа основан на избирательном поглощении влаги раствором диэтиленгликоля в тарельчатых колоннах, особенностью которых является ступенчатый характер проводимого в них процесса. Газ и жидкость последовательно соприкасаются на отдельных ступенях (тарелках) аппарата.

Поверхность соприкосновения фаз развивается потоком газа, распределяющимся в жидкости в виде пузырьков и струек. Среды движутся по аппарату по принципу противопотока: сверху вниз движется абсорбент, а снизу вверх — осушаемый газ. В результате контакта фаз происходит массообмен: пары воды из газа переходят в раствор абсорбента. Степень осушки газа на абсорбционных установках определяется главным образом концентрацией подаваемого в абсорбер раствора, а концентрация раствора, в свою очередь, зависит от используемого на установке метода регенерации отработанного абсорбента. Для глубокой регенерации раствора и получения низких (от —20 до +30 °С) точек росы осушенного газа регенерацию ДЭГ проводят под вакуумом.

В промысловых условиях адсорбционные установки осушки подвержены различным внешним воздействиям, что и вызывает необходимость управления ими. Основная задача управления состоит в обеспечении заданной степени осушки газа при минимальных энергетических и материальных затратах и соблюдении ограничений на технологические параметры процесса. Процесс осушки газа на газовых промыслах осуществляют, как правило, в нескольких параллельно работающих абсорберах, входы и выходы которых подключены к коллекторам. Опыт эксплуатации их показывает, что, несмотря на одинаковые конструктивные характеристики аппарата, их гидравлические сопротивления различны. Это приводит к неравномерной нагрузке аппаратов и уменьшению общей эффективности их работы. Поэтому задача автоматического управления заключается не только в поддержании требуемой точки росы осушенного газа, но и в обеспечении равномерного распределения потоков газа между абсорберами.

абсорбционный осушка газ

2. Анализ технологического процесса

Целью управлением процессом абсорбции является поддержание постоянства заданной концентрации целевогокомпонента в обедненном газе.

Рис. 1. Упрощенная технологическая схема процесса абсорбционной осушки газа

2.1 Оценка параметров влияющих на качество

Главным показателем качества данного процесса является концентрация извлекаемого компонента в обедненной смеси. В данном случае этим параметром будет являться влагосодержание.

Эффективность процессов абсорбции зависит от следующих параметров: давления, рабочей температуры процесса, соотношения между количествами контактирующих абсорбента и газа, скорости газа в абсорбере. Рассмотрим влияние каждого в отдельности.

Повышение температуры процесса, снижает эффективность процесса абсорбции. Снижение температуры абсорбционной осушки газа приводит к увеличению поглотительной способности абсорбента и соответственно увеличению производительности установки осушки газа. Но для регулирования температуры, необходимо ставить дополнительное оборудование, что в свою очередь ведет к дополнительным материальным и экономическим затратам. А, т.к. температура газа и температура абсорбента, поступающих в абсорбер, являются приемлемыми для протекания нормального процесса абсорбции, то регулировать температуру нецелесообразно.

Повышение давления в абсорбере способствует увеличению извлекаемой концентрации влаги из исходной газовой смеси.

В нижней части колонны должно находиться некоторое количество жидкости. Если уровень жидкости будет слишком низким, не будет контакта насыщенного газа и абсорбента.

Изменение расхода газовой смеси и начальных концентраций извлекаемого компонентав фазах представляют собой выходные величины предыдущих технологических аппаратов, а, следовательно, представляют собой основные возмущения процесса абсорбции.

В связи с тем что на начальную концентрацию целевого компонента в исходной смеси нельзя повлиять, регулирующие воздействия необходимо производить изменением расходов абсорбента и газовой смеси.

Контролю подлежат: Концентрация целевого компонента на выходе, давление в абсорбере, а так же температура и уровень жидкости внутри абсорбера.

Регулировать необходимо: расход абсорбента (исходного и насыщенного), расход газа на входе.

2.2 Возможные опасные ситуации и риски

Опасной ситуацией является отклонение давления в аппарате от номинального значения, так как это может повлечь за собой повреждение и выход из строя установки.

Существует опасность разгерметизации, которая будет сопровождаться резким падением давления внутри абсорбера. Эта ситуация опасна тем что вблизи абсорбера может образоваться горючая среда. Поэтому необходимо сигнализировать о резком изменении давления выполнить аварийный останов. На схеме предусмотрена защита по давлению. Чрезмерное падение давления говорит о разгерметизации абсорбера. В случае возникновения аварийной ситуации необходимо перекрыть все потоки, подав сигнал закрытия на клапаны (2-2), (3-2), (4-2), (5-2) и активировать сброс газа и дренажкую емкость подав сигнал открытия на клапаны (1-3) и (1-4).

В нижней части колонны должно находиться некоторое количество жидкости, обеспечивающее гидравлический затвор, что исключает поступление газовой смеси из аппарата в линию насыщенного абсорбента и позволяет регулировать давление в абсорбере. Постоянное количество этой жидкости поддерживается регулированием уровня в аппарате путем изменения расхода насыщенного абсорбента.

При возникновении аварийной ситуации необходимо немедленно остановить установку, перекрыв подачу исходного газа и поступления абсорбента. Так же необходимо предусмотреть дренаж и сброс газа на случай аварийной ситуации.

2.3 Экономические параметры

Единственный параметр влияющий на экономику данного процесса это количество товарного газа на выходе. Необходимо вести его учет.

3. Описание функциональной схемы автоматизации

На основании анализа технологического процесса была построена схема автоматизации.

— Для измерения содержания влаги в потоке обедненного газа, на линии выхода из абсорбера установлен влагомер (3-1). Обработав полученные данные, контроллер формирует сигнал регулирования, который подается на электро-пневматический позиционер клапана (3-2), регулирующего подачу абсорбента.

— расходомер (4-1), данные с которого поступают на контроллер. После обработки контроллер формирует сигнал регулирования, который подается на электро-пневматический позиционер клапана (4-2), изменяющего гидравлическое сопротивление потока отходящего газа.

На линии входа газа необходимо установить измерительный преобразователь:

— Расходомер (5-1), данные с которого поступают на контроллер. После обработки данных контроллер формирует сигнал регулирования, который подается на электро-пневматический позиционер клапана (5-2), изменяющего гидравлическое сопротивление потока входящего газа.

— Измерительный преобразователь расхода необходимо установить на линии входа (6-1) абсорбента для учета этого потока.

На абсорбере устанавливаются:

— измерительный преобразователь давления (1-1), измерительный преобразователь температуры (14-1) а так же измерительный преобразователь уровня (2-1), сигнал с которого поступает на контроллер. Сформированное контроллером управляющее воздействие подается на позиционер клапана (2-2), регулирующего отбор насыщенного абсорбента.

4. Описание комплекса технических средств

Технические средства измерения температуры.

Термопреобразователь с унифицированным выходным сигналом cерии Метран-2700

Метран-2700 — микропроцессорные термопреобразователи с унифицированным выходным сигналом 4-20 предназначены для измерения температуры различных сред. Первичный преобразователь в Метран-2700 помещен в защитную арматуру, измерительный преобразователь Метран-270М встроен в соединительную головку, которая имеет внутренний и внешний винты заземления. В ИП Метран-270М реализована гальваническая развязка входа от выхода. В качестве первичного преобразователя будем использовать платиновый термометр сопротивления.

Измерение температуры термопреобразователем сопротивления основано на свойстве металлов и полупроводников, в частности платины, изменять свое электрическое сопротивление с изменением температуры. Если известна зависимость между электрическим сопротивлением термопреобразователя сопротивления и его температурой, то, измерив это сопротивление, можно определить значение температуры среды, в которую он погружен. Затем полученный сигнал сопротивления преобразуется измерительным преобразователем Метран-270М в унифицированный сигнал тока 4-20 мА.

Таблица 1. Технические характеристики:

термометр сопротивления платиновый

Предел допускаемой основной погрешности

Температура окружающей среды

12 — 42 В постоянного тока

Технические средства измерения давления.

Преобразователь давления PC-28.

Назначение. Преобразователь давления РС-28 предназначен для измерения разрежения, а также избыточного и абсолютного давления газа, пара и жидкости.

Преобразователь состоит из приемника давления и электронного модуля. Чувствительным элементом является пьезорезистивная кремниевая монолитная структура, встроенная в приемник давления, который отделен от измеряемой среды разделительной мембраной и заполнен специальной манометрической жидкостью.

Читайте также:  Способы сортировки данных электронной таблицы

Давление измеряемой среды подается на приемник давления, вызывая деформацию чувствительного элемента. Деформация чувствительного элемента приводит к пропорциональному изменению сопротивления пьезорезисторов и разбалансу мостовой схемы. Сигнал с мостовой схемы поступает на электронный модуль.

Измерительный диапазон 0 — 6МПа

Допускаемая перегрузка (зона упругой деформации) 12МПа

Повреждающая перегрузка 40МПа

Предел основной допускаемой приведенной погрешности ±0,25%

Дополнительная погрешность, вызванная изменением температуры окружающей среды0,2% / 10°С

Гистерезис, повторяемость 0,05%

Диапазон термокомпенсации 0 + 70°С

Диапазон предельных температур окружающей среды -50 + 85°С

Диапазон температур среды измерения -50 + 120°С

Напряжение питания 12 — 28В

Выходной сигнал, мА 4 .. 20

Технические средства измерения расхода.

Интеллектуальный вихревой расходомер Rosemount 8800DF.

Интеллектуальный вихревой расходомер Rosemount 8800D принадлежит к известному семейству приборов RosemountSMARTFAMILY. Предназначен для измерения массового и объемного расхода.

Основан на определении частоты вихрей, образующихся в потоке измеряемой среды при обтекании тела специальной формы. Частота вихрей пропорциональна объемному расходу. Расходомеры 8800D имеют разнообразные конструкции проточной части: фланцевая, бесфланцевая, со встроенными коническими переходами, сдвоенная и на высокое давление. В конструкции расходомеров отсутствуют отверстия и полости, которые могут засоряться в процессе эксплуатации.

Таблица 2. Технические характеристики:

газ, пар, жидкость

Диаметр условного прохода

4 — 20 мА с HART

Основная приведенная погрешность

Для жидкости ±0,65%, для пара, газа ±1,35%

Избыточное давление в трубопроводе

Диапазон температур измеряемой среды

Температура окружающего воздуха

10,8 — 42 В постоянного тока

Технические средства измерения уровня.

Измерительный преобразователь уровня Rosemount 5301 НР.

Rosemount серии 5300 / это двухпроводный волноводный уровнемер для измерения уровня и уровня границы раздела жидкостей.

Принцип действия волноводного уровнемера Rosemount серии 5300 основан на технологии рефлектометрии с временным разрешением (TDR = TimeDomainReflectometry) (см. рис.). Микроволновые наносекундные радарные импульсы малой мощности направляются вниз по зонду, погруженному в технологическую среду. Когда радарный импульс достигает среды с другим коэффициентом диэлектрической проницаемости, часть энергии импульса отражается в обратном направлении. Разница во времени между моментом передачи радарного импульса и моментом приема эхо/сигнала пропорциональна расстоянию, согласно которому рассчитывается уровень жидкости или уровень границы раздела двух сред. Интенсивность отраженного эхо/сигнала зависит от диэлектрической проницаемости среды. Чем выше коэффициент диэлектрической проницаемости, тем выше интенсивность отраженного сигнала. Волноводная технология имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами измерений уровня, поскольку радарные импульсы практически невосприимчивы к составу среды, атмосфере резервуара, температуре и давлению.

Рис.1 Принцип действия волноводного уровнемера.

Таблица 3. Технические характеристики

вязких жидкостей, взвесей, водных растворов

Рефлектометрия с временным разрешением (TDR)

Номинальная 300 мкВт, максимальная 45 мВт

±3 мм или 0,03 % диапазона измерений, в зависимости от того, какое значение больше

Температура окружающей среды

16 — 42,4 В постоянного тока

4-20 мА, HART, FoundationFieldbus

Технические средства измерения влагосодержания.

Для контроля содержания воды в нефти необходимо установить влагомер газа.

Анализатор влажности Xentaurсерии LPDT.

Анализаторы влажности серии LPDT предназначены для контроля влажности различных газов.

Чувствительный элемент, используемый в анализаторах влажности XENTAUR, изготовлен из тончайшего пористого оксида алюминия — Al2O3, покрытого сверху золотой пленкой

Рис.2 Принцип изготовления чувствительного элемента.

Анализируемый газ, содержащий молекулы воды, проникает в пористый слой и изменяет емкость конденсатора, образованного пористой золотой мембраной и алюминием, как проводниками и пористым слоем оксида алюминия как диэлектриком. Данное изменение регистрируется прибором и преобразуется в индикацию или необходимый выходной сигнал (0/4-20 мА, RS232 или др.).

Таблица 4. Технические характеристики:

Емкостной сверхтонкопленочный на основе Al2O3

Диапазон точки росы

-100. +20 °C точки росы

±3 °С в пределах точки росы

0/4-20 мА, RS-232 (двунаправленный)

10-33 В постоянного тока

4.1 Описание исполнительных устройств

Для реализации сигнала управления, вырабатываемого контроллером, на всех материальных потоках необходимо установить запорно-регулирующую аппаратуру.

Запорно-регулирующие клапаны РУСТ-420-1У с сильфонным уплотнением штока предназначены для автоматического управления потоками жидких и газообразных сред, включая агрессивные и пожароопасные, а также для перекрытия трубопроводов. Воздействие на процесс осуществляется изменением расхода проходящей через исполнительное устройство среды таким образом, чтобы это воздействие вызвало изменение регулируемого параметра в нужном направлении. Клапан состоит из корпуса 1, крышки 2, втулки 3, плунжера 4 со штоком 5 и деталей сальникового уплотнения штока: пружины 6, центрирующей втулки 7, фторопластовых колец 8,9,10, втулки 11, фланца 12, шпилек 13 и гаек 14.

Уплотнение втулки 3 с корпусом 1 и крышкой 2 осуществляется при помощи прокладок 17, 18 и спирально-навитой прокладки 19.В плунжере имеются отверстия, соединяющие входной канал корпуса с камерой, расположенной над плунжером, что позволяет значительно уменьшить величину неразгруженного усилия на плунжере. Наружная цилиндрическая поверхность плунжера направлена стеллитом. Крепление кронштейна 20 привода на крышке клапана осуществляется с помощью гайки 21, которая контрится шайбой 22. Шток клапана через бобышку 25 соединяется со штоком привода 23 муфтой 27. Стыковка клапана с технологическим трубопроводом производится при помощи фланцев 28.

Принцип действия регулирующего клапана заключается в изменении гидравлического сопротивления, а, следовательно, пропускной способности клапана за счет изменения проходного сечения дроссельного узла. Управления перемещением плунжера осуществляется приводом. При перемещении штока привода под действием управляющего сигнала плунжер 4 клапана совершает возвратно-поступательное движение во втулке 3. На цилиндрической поверхности втулки в зависимости от требуемой условной пропускной способности и проходной характеристики (линейной, равнопроцентной или иной) выполнен набор отверстий или профилированных окон. Площадь отверстий, через которые дросселируется рабочая среда (проходное сечение дроссельного узла) зависит от высоты подъема плунжера.

Устройство и принцип действия.

Клапана укомплектовываются мембранно-пружинными приводами. Мембранно-пружинный привод прямого или обратного действия преобразует изменение давления сжатого воздуха, подаваемого в рабочую полость, в перемещение штока. Давление управляющего воздуха воздействует на мембрану 1, зажатую по периметру между крышками 2 и 3, и создает усилие, которое уравновешивается размещенной на кронштейне 4 привода пружиной 5. Таким образом, ход штока 6 привода пропорционален величине управляющего давления. Жесткость и предварительное сжатие пружины определяет диапазон усилий привода и номинальный ход.

Позиционер предназначен для повышения точности позиционирования штока привода и соединенного с ним штока клапана.

Конечные выключатели предназначены для сигнализации о нахождении плунжера в крайних положениях (открыт-закрыт).

Рис.3 Функциональная комбинированная схема запорно-регулирующего клапана: КВ — конечные выключатели; ЭПК — электропневмоклапан; РДФ — редуктор давления — фильтр; ЭПП — электропневматический или пневматический позиционер; РО — регулирующий орган.

Рис.4 Базовая конструкция клапана.

Рис.5 Конструкция мембранно-пружинного привода в разрезе.

Источник