CN1729370A - 降低管道中振动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及降低管道中振动的方法，气—液混合物通过该管道流动，该管道具有一定的潮湿的表面面积，在该方法中，通过对管道至少遍及其长度的一部分提供衬套，管道的至少部分的潮湿表面面积被扩大至少2倍，优选地至少6倍，更优选地至少12倍。本发明还涉及一通过气体—液体接触塔的送进入口中的垂直供送管道，该气体—液体接触塔包括一气体出口、一液体出口和一送进入口，其中垂直供送管道包括一减振衬套，通过该衬套如上所述管道的潮湿表面面积被扩大。

Description

降低管道中振动的方法
技术领域
本发明借助于减振衬套以降低管道中振动的方法。本发明还涉及一种包括减振衬套的管道。
背景技术
在其中流动气体-液体混合物的管道中的振动，特别是大的、突然和/或不规则的振动能造成很大的问题，会导致产生废品、要进行计划外维修，并有潜在的环境和安全危险。
特别是，在气体处理工厂中的垂直供送管道中或用于运输液化天然气(LNG)的包含气-液混合物的水平管线中的振动是严重的问题。这些振动，典型地是由于垂直供送管道中或水平管线中的气-液混合物中的不稳定流动状态引起，这种振动可能造成管线支承的损坏和管道接头的疲劳。因此就希望具有抑制或排除管道中振动的方法，特别是在垂直供送管道中或在水平管道中，特别是如果这种管道是在气体处理工厂或在LNG工厂中或者管线的一部分用于LNG运输。
在本专业技术中已知抑制或降低管道中振动的方法。这些方法包括使用具有阻尼振动特性的衬里材料或使用外部或内部装置以降低或抑制振动。在US 4045057中，描述了一种适合于放置于管道中的振动挡板/结构的连接器以防止振动沿管道传递。在US 4045057中描述的该振动挡板装置具有振动阻尼体，该阻尼体由具有与那些有石棉填料的橡胶可比的振动阻尼特性的材料构成。
在US 4045057中描述的振动挡板装置的一个缺点是使用振动阻尼材料是昂贵且麻烦的。此外，可能出现流体通过它流动的可能的空间减少了。
现在我们已经发现一种降低管道中振动的比较简单和便宜的方法，特别是在其中流动气-液混合物的垂直供送管道中。根据本发明的方法基本上不减少可能的流动空间。
发明内容
本发明提供了一种降低管道特别是垂直供送管道中振动的方法，气体-液体混合物通过该管道流动，该管道具有一定的潮湿表面面积，在该方法中，通过对管道至少遍及其长度的一部分提供衬套，至少管道的一部分的潮湿表面面积被扩大至少2倍，优选地为至少6倍，更优地为至少12倍。
具体实施方式
此处所提及的振动是它能造成管道、和/或管道支承和/或管道接头损坏的振动。特别是指大的、突然的和/或不规则的振动，特别在水平或垂直的方向。
此处使用的“减振”一词涉及抑制，包括部分或大部分减振，或完全除去振动。
此处提及的垂直供送管道的潮湿表面面积是与流过该管道的气-液混合物接触的管道里面的表面面积。在没有减振装置的情况下，该潮湿表面面积等于管道内壁的表面面积并因此是具有管道的长度和内直径的圆筒的表面面积。在根据本发明的方法中，通过对遍及至少其长度的一部分的管道设置一减振衬套而扩大管道的至少一部分的潮湿的表面面积。管道的至少一部分的潮湿表面面积的扩大是至少2倍，优选地为至少6倍，更优选地为至少12倍。此处提及的潮湿表面面积的扩大是指包括减振装置的管道的潮湿表面面积相对于没有衬套的管道潮湿表面面积的差。
合适地，根据本发明的方法被应用到垂直供送管道，其中气-液混合物的流速高达25米/秒，优选地为0.2和7米/秒之间，更优选地为0.5和5米/秒之间，最优选地为1与3米/秒之间。管道中，特别在垂直供送管道中，振动的水平通常高于被认为是可接受的水平。
使用的减振衬套的合适的长度取决于内在的振动水平、管道的长度和内直径、气-液混合物的流速以及使用的衬套的类型。最好是，在根据本发明的方法中减振衬套延伸超过管道的长度的至少1/5，更优选地是超过管道长度的至少1/4。最优选的是，衬套延伸超过管道的全长。
在气-液混合物中，气体的量影响管道中振动的出现和振动的水平，特别是在垂直供送管道中的振动出现和振动水平。典型地，在气-液混合物中气体的百分率为0.1至15重量％，振动的水平超过可接受的水平。气体的百分率表达成在气-液混合物中气体的重量百分比。优选地，使用根据本发明的方法在气-液混合物中具有气体百分率为0.5至10(重量)％，更优选地在1至5(重量)％，因为在这些混合物中振动的水平更高。
在一优选方法中，减振衬套被置于垂直供送管道的下游端。在垂直供送管道顶部的下游端的振动的水平典型地高于管道底部的上游端的。这里提到的术语“下游”是指气-液混合物朝着其流动的管道的一部分。根据本发明的方法可适用于气体处理工厂中的垂直供送管道，该气体处理工厂包括一再生器。在气体处理工厂中，振动可能特别出现在包括气-液混合物的垂直供送管道中，该气-液混合物流出到再生器的入口中。根据本发明的方法能够降低在此垂直供送管道中的振动。
适合的减振衬套是一种细长的装置，该装置可以放置并固定在该管道的里面同时该装置通过提供附加的内壁表面面积而基本上不减少流动可用的面积来增大管道的潮湿表面面积。优选地，自由流动面积减少小于15％，较优选地小于10％，更优选地小于5％。此处提及的对流动可用的面积是指气-液混合物通过其可以自由地流动的管道内的面积。
对根据本发明的方法合适的减振衬套可以包括板的组件或矩形结构或方形结构或蜂窝状结构或者一种沿同一轴线对准的细长开口管的组件。在一个水平管道中，管子或矩形或方形结构沿水平轴线对准。优选地是包括沿垂直轴线对准的细长开口端管子的组件的衬套。可以相信，由于开口端管子之间的间隙空间，较低增加的潮湿周边是足够的，因为建立了独立的通道。这些管子的直径可以是相同的或不同的。优选地，管子的直径是相同的。另一种优选的衬套是一种包括细长开口端矩形或方形结构的组件，因为这些矩形或方形结构较易于组合。组件中的矩形或方形结构可以全都具有相同的宽度尺寸或可以是不同的宽度尺寸。
为了扩大管道的至少一部分的潮湿表面面积至少两倍，优选地至少6倍，管道的直径对开口端管子的直径之比适合地为20∶1和4∶1之间，优选地在18∶1与8∶1之间，更优选地在16∶1与10∶1之间。管子的长度可以是相同的或不同的。优选地，该管子的长度是相同的。适宜地，管子长度与管道长度之比至少为1∶5，优选地至少为1∶4。
根据本发明的方法可以应用到任何气-液混合物通过其流动的管道。该方法特别适用于气体处理工厂中气-液***通过其流动的管道。该方法也适用于那些气-液***通过其流动的LNG工厂的管道。在典型的LNG工厂中，包括天然气的***在要进行液化之前被引入预冷却设备。术语“天然气”用到从有多种成份的地下储存物产生的气体。除去碳氢化物，天然气通常包括氮、二氮化碳以及有时还包括小比例的硫化氢。主要的碳氢化物是甲烷，是碳氢化物烷族的最轻和最低沸点的部分。其它构成是乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷等等。特别是在LNG工厂中的预冷却部分中，可以出现气-液***，因为天然气的一部分将被液化但一部分将仍处在气相。典型地，在LNG工厂冷却设备中，包括天然气的该***被冷却到10℃到-70℃之间的温度，最好在-30℃至-50℃之间。
本发明还涉及包括减振衬套的垂直供送管道。
根据本发明的该垂直供送管道通到气-液接触塔的供送入口中。该气-液接触塔包括一气体出口、一液体出口和一供送入口。
优选地，气体出口位于塔的上端，液体出口位于塔的底端而垂直供送管道向上延伸到供送入口。
典型地，在垂直供送管道的下游端处振动水平是较高的，该垂直供送管道位于朝向供送入口处。因此优选地，衬套放置在垂直供送管道的上部中的下游端处，这就是说，向着或靠近垂直供送管道排出到气-液塔的供送入口的位置。
典型地，垂直供送管道的内径是2英寸(5.08厘米)至50英寸(127厘米)，或者4英寸(10.16厘米)至40英寸(101.6厘米)，或者5英寸(12.7厘米)至35英寸(88.9厘米)。
垂直供送管道的长度典型地为5至40米，优选地为10至30米。
气-液接触塔的例子包括用于气体处理过程的蒸馏塔或再生器塔。
在典型的气体处理过程中，包括例如酸性气体化合物或其它气体化合物的气体流被送到吸收器塔。在吸收器塔中，该气体流与流体接触以吸收酸性化合物或其它气体化合物。该液体可以是一种含水的胺溶液，可选择地包括一种物理的溶剂。该物理溶剂优选地是噻吩烷。
吸收器优选地包括内部部件诸如槽子或衬垫，例如不规则的或结构的衬垫。吸收器塔中的压力比较高具有20至120巴的典型工作压力，优选地为40至80巴。吸收器塔中的温度较低，典型的在30和90℃之间，优选地在40和80℃之间。该吸收器塔在顶部具有一气体出口，清洁的气体，(即酸性的或其它气体化合物已被吸收的气体)从该出口排出该塔。
包括吸收的酸性气体化合物或其它气体化合物的吸收器塔中的气-液混合物看成是含高挥发物的溶剂。此含高挥发物的溶剂在吸收器塔的下端从吸收器塔去除。典型地，含高挥发物的溶剂送到闪蒸容器。该闪蒸容器具有比吸收器塔较低的工作压力，典型地在2.5与15巴之间，优选地在4至10巴之间。
然后，离开闪蒸容器的含高挥发物的溶剂通过基本上水平的管道，经一热交换器引导到吸收器液面控制阀。从该阀，包含高挥发溶剂的水平管道被连接到垂直供送管道。
垂直供送管道通到再生器塔的送进入口中。在该再生器塔中，酸性的和其它气体从含高挥发物溶剂中被排除，并且溶剂进行再生。再生器塔具有一气体出口、一液体出口和一送进入口。该气体出口位于再生器塔的上部并排出气体。液体出口位于再生器塔的底部。再生的溶剂从液体出口经一管道引入到吸收器塔。再生器塔最好包括内部部件诸如槽子或一衬垫，例如任意形状或结构的衬垫。再生器塔中的压力较低具有2至4巴的典型工作压力。再生器塔中的温度较高，典型地在100与140℃之间。
在垂直供送管道中，可能出现来自含高挥发物溶剂的具有气栓形态的非稳定流状态。该阀可以降低(但不能完全防止)这些气栓的形成。
典型地，含高挥发物溶剂在垂直供送管道中的流速保持在25米/秒以下，合适地在0.2与7米/秒之间，优选地在0.5与5米/秒之间，更优选地在1与3米/秒之间。
由于不稳定流状态，垂直供送管道振动。垂直供送管道的振动程度是这样的，即可能出现管道支承的损坏以及管子接头中的疲劳。
在含高挥发物溶剂中具有高达10％的气体含量时就出现振动，适合地气体含量在大约1与9％之间，优选地为2与8％之间的气体，此百分数是以气体的重量相对于含高挥发物溶剂的重量计算的。在具有1％至5％的气体含量，优选地为1.5至2.5％的气体含量的含高挥发物的溶剂中，振动通常比较严重。
垂直管道，特别是垂直供送管道的振动问题的可能解决办法将是在垂直管道、特别在垂直供送管道的情况中的上端处设置吸收器液面控制阀。此解决办法的缺点是将阀在较高的高度放置对维修以及对结构与支承、特别是从垂直供送管道的长度和阀的重量考虑，是麻烦的。典型地，这种垂直供送管道的长度为5与40米之间，优选地在10与30米之间。
对垂直供送管道的振动问题的另一个可能的解决办法就是在再生器的入口处放置一节流孔。此解决办法在经历不可接受的振动的垂直供送管道中曾经试验过。这一解决办法的严重缺点是虽然垂直供送管道中的振动被降低了，但是恰好在再生器入口的前面形成高速流。此高速流对入口装置造成了严重的损坏。使用根据本发明的减振衬套的方法给出对振动问题的解决办法而不损坏入口。
实例1(比较实例)
如上所述，在具有不可接受的振动强度的、气体处理工厂中的垂直供送管道中在再生器入口处放置一节流孔。虽然垂直供送管道中的振动降到可接受的强度，但恰在再生器入口的前面形成了高速流。此高速流造成入口装置的严重损坏。
实例2(根据本发明的实例)
在实例1描述的垂直供送管道中，设置并固定一减振装置。该减振装置包括一细长开口端管子的组件。管道直径与管子直径之比是8∶1。潮湿表面面积被扩大7.5倍。管道的振动降低到如比较实例中的相同的可接受的强度，但对入口装置未造成损坏。

Claims (16)

1.一种降低流动气—液混合物的管道中振动的方法，该管道具有一定的潮湿表面面积，在该方法中，通过对管道至少遍及其长度的一部分提供衬套，管道的至少一部分的潮湿表面面积至少扩大2倍，优选至少6倍，更优选至少12倍。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于管道是垂直供送管道。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于衬套延伸过管道长度的至少1/5，优选地延伸过管道长度的至少1/4。
4.根据权利要求1至3的任意一项的方法，其特征在于气—液混合物的表面流速是在0.2与7米/秒之间，优选地在0.5与5米/秒之间，更优选地在1与3米/秒之间。
5.根据权利要求1至4的任意一项的方法，其特征在于气体的百分率是在0.1至15重量％之间，优选在0.5至10重量％之间，更优选在1至5重量％之间。
6.根据权利要求1至5的任意一项的方法，其特征在于所述的衬套是一种包括细长开口端管子的组件的装置。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于管道直径与管子直径之比为20∶1与4∶1之间，优选地为18∶1与8∶1之间，更优选地为16∶1与10∶1之间。
8.根据权利要求1至7的任意一项的方法，其特征在于垂直供送管道排放到气体处理工厂的再生器入口中。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于衬套被设在管道的上部中的下游端处。
10.一通到气—液接触塔的送进入口中的垂直供送管道，所述的气—液接触塔包括一气体出口、一液体出口和一送进入口，其中垂直供送管道包括一减振衬套，通过该衬套管道的至少一部分的潮湿表面面积被扩大至少2倍，优选地至少6倍，更优选地至少12倍。
11.根据权利要求10的垂直供送管道，其中气体出口在塔的上端处，液体出口是在塔的底端处以及该垂直供送管道向上延伸到送进入口。
12.根据权利要求10的垂直供送管道，其中减振衬套放置在垂直供送管道的上部中的下游端处。
13.根据权利要求10至12的任意一项的垂直供送管道，其中管道的内径是在2.54厘米与152.4厘米之间，优选地在5.08厘米与127厘米之间，更优选地在10.16厘米与101.6厘米之间，最优选地在12.7厘米与88.9厘米之间。
14.根据权利要求10至13的任意一项的垂直供送管道，其特征在于管道的长度是在5至40米之间，优选地在10至30米之间。
15.根据权利要求10至14的任意一项的垂直供送管道，其特征在于减振衬套是一包括一个细长开口端管子组件的装置。
16.根据权利要求15的垂直供送管道，其特征在于管道直径对管子直径的比是在20∶1与4∶1之间，优选地在18∶1和8∶1之间，更优选地在16∶1与10∶1之间。
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