Жидкостный затвор для утилизации газа, сжигаемого в факеле

007916 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к утилизации выбрасываемого в атмосферу газа и, в частности, к созданию жидкостного затвора, образующего устройство, обеспечивающее безопасную утилизацию максимального объема отводимого газа, нередко сжигаемого в факеле на нефтепромысловых объектах, нефтеперерабатывающих, нефтехимических и иных предприятиях, тем самым полностью сокращая объем сжигаемого в факеле газа. Предпосылки к созданию изобретения На предприятиях по производству углеводородных продуктов газ отводится из всех технологических установок и создает потенциальную опасность. Этот газ собирают и сжигают в факельной установке с целью снижения риска взрыва, а также с целью предотвращения выбросов несгоревшего газа в атмосферу. Существуют различные технологии, обеспечивающие утилизацию газа, однако, отсутствуют возможности утилизации всего отводимого газа, т.к. количество или скорость отводимого газа не являются постоянными. Кроме того, существует возможность сбоя работы предприятия, что может привести к выбросу большого количества газа, нередко превышающего мощности имеющегося оборудования по его утилизации. Увеличение объема газа в замкнутом пространстве трубопровода приводит к повышению его давления, что усложняет утилизацию газа. С целью избежания возможности возникновения какойлибо аварии, существующие системы сконструированы таким образом, чтобы в них отводимый газ постоянно сжигался в факеле. Сжигание отводимого газа в факеле приводит к существенным затратам, так как этот газ насыщен углеводородами и мог бы быть переработан иным образом. Кроме того, поддержание постоянного факела позволяет решить проблему внезапного и неожиданного увеличения объема отводимого газа, так как этот газ также будет сожжен в факеле. Несмотря на то, что при относительно низком давлении газа обеспечивается его безопасная утилизация, всегда существует риск внезапного повышения давления, что усложняет процесс утилизации газа и делает его небезопасным. Другой рассматриваемый фактор заключается в том, чтобы процесс утилизации газа не привел к падению давления газа в трубопроводе, соединенным с факельной установкой, так как это может привести к поступлению в факельную систему атмосферного воздуха, образующего взрывоопасную смесь непосредственно в факельной установке, что создает угрозу безопасной работе предприятия. Важной целью настоящего изобретения является создание безопасного устройства, позволяющего проводить утилизацию газа при обеспечении максимальной безопасности, а также предотвращение поступления атмосферного воздуха в факельную установку. Еще одной важной целью настоящего изобретения является создание мгновенно устраняемого затвора за счет увеличения давления, превышающего заданный предел, тем самым обеспечивая беспрепятственный отвод газа в факельную установку и его безопасное сжигание. Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение полной утилизации отводимого газа, тем самым полного сокращения подачи газа для сгорания в факеле при нормальных условиях эксплуатации предприятия. Еще одной важной целью настоящего изобретения является создание устройства, обеспечивающего отвод газа из одной факельной системы в другую факельную систему, в которой используется множество факелов и тем самым обеспечивается утилизация газа на централизованном объекте. Краткое изложение существа изобретения Жидкостный затвор в соответствии с настоящим изобретением включает двухколенчатую трубу,имеющую одно колено, соединенное с трубопроводом, предназначенным для сбора всего отводимого предприятием газа, и второе колено, соединенное с резервуаром для жидкости. Колено, соединенное с предприятием, предпочтительно длиннее, чем колено, соединенное с резервуаром для жидкости. Более короткое колено открывается в верхнем участке резервуара для жидкости над уровнем жидкости и расположено смежно с перепускным каналом, соединяющим резервуар для жидкости с факельной установкой, либо ниже его. Трубопровод, снабженный обратным клапаном, соединен с нижней частью двухколенчатой трубы резервуара для жидкости. В нижней части двухколенчатой трубы установлена дренажная труба, предназначенная для слива жидкости при необходимости. При нормальных условиях работы производится сбор всего объема отводимого газа в трубе и его отвод в сепаратор. Наличие жидкостного затвора и трубопроводной заглушки между сепаратором и факельной трубой предотвращает поступление газа к факельной трубе. Газ поступает из сепаратора через соединительную линию в систему утилизации, и производится эффективная утилизация всего отводимого газа. Поскольку газ не поступает на факельную трубу с установок предприятия, нет необходимости в поддержании постоянно горящего факела. При увеличении давления газа в газопроводе ввиду увеличения объема отводимого газа или сбоя в работе предприятия происходит повышение давления газа внутри двухколенчатой трубы, что вызывает вытеснение жидкости. Повышение давления сверх заданного предела вызывает полное вытеснение жидкости из двухколенчатой трубы в резервуар для жидкости. Благодаря этому обеспечивается мгновенное открытие прохода для газа и его отвод из двухколенчатой трубы в резервуар для жидкости и дальнейшее его поступление в трубопровод, идущий к факельной установке. На этом этапе газ поступает в резервуар для жидкости из двухколенчатой трубы и затем поступает в трубопровод, подсоединенный к факельной-1 007916 трубе, где и происходит сгорание газа. При отводе значительного объема газа к факельной трубе происходит падение давления в двухколенчатой трубе, в результате чего обеспечивается протекание под действием силы тяжести жидкости, находящейся в резервуаре для жидкости, в двухколенчатую трубу через трубопровод, снабженный обратным клапаном, в результате чего жидкость блокирует проход газа от двухколенчатой трубы к трубопроводу, идущему к факельной трубе. Краткое описание чертежей Другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения очевидны из следующего ниже описания иллюстративных примеров осуществления, которые графически проиллюстрированы на прилагаемых чертежах, на которых фиг. 1 - жидкостный затвор в нерабочем состоянии; фиг. 2 - применение жидкостного затвора для утилизации отводимого газа в системе, в которой используется одна факельная установка; фиг. 3 - жидкостный затвор при воздействии на него давления газа; фиг. 4 - устранение жидкостного затвора, в результате чего обеспечивается свободное поступление газа к факельной трубе; фиг. 5 - применение жидкостного затвора для утилизации отводимого газа в системе, в которой используется несколько факельных установок. Подробное описание предпочтительных примеров осуществления изобретения Несмотря на то, что нижеприведенные примеры иллюстрируют работу конкретных примеров осуществления, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что могут быть внесены многочисленные изменения и предложены варианты, не ограничивающие объем изобретения. В соответствии с иллюстрацией на фиг. 1 жидкостный затвор включает изогнутую трубу, предпочтительно двухколенчатую, колена которой имеют неравную длину, при этом двухколенчатая труба предпочтительно имеет более длинное колено 1, соединенное с трубопроводом 8, который соединен с предприятием, и более короткое колено 2, соединенное выше уровня жидкости с верхним участком резервуара 5 для жидкости. Трубопровод 6, соединенный с резервуаром 5 для жидкости, соединен с трубопроводом 9, образующим перепускной канал, идущий к факельной трубе, причем отверстие в двухколенной трубе внутри резервуара для жидкости расположено смежно с указнным перепускным каналом либо ниже его, при этом трубопровод 4, снабженный обратным клапаном 10, соединен с нижней частью двухколенчатой трубы. Дренажная труба 3, снабженная клапаном, расположена в нижней части двухколенчатой трубы. Трубопровод, идущий к факельной установке, снабжен трубопроводной заглушкой 11, блокирующей прохождение газа от установок предприятия к факельной трубе, а также разделяющей указанный трубопровод на трубопроводный участок 8 и трубопроводный участок 9. В другом примере осуществления настоящего изобретения имеется трубопровод 7, соединяющий верхнюю часть колена 1 с трубопроводом 6 для подачи ограниченного объема газа к факельной трубе в целях уравнивания давления при запуске системы после технического обслуживания. Узел жидкостного затвора может образовывать либо часть трубопровода, идущего к факельной трубе, либо может быть подсоединен к ней в соответствии со схемой, приведенной на фиг. 2, на которой он показан установленным между сепаратором 13 и факельной трубой 15. Как показано на фиг. 2, трубопровод 8 А обеспечивает сбор всего отводимого с установок предприятия газа и соединен с сепаратором 13. Жидкостный затвор L1 установлен за сепаратором 13, и трубопровод 9 соединяет жидкостный затвор с факельной трубой 15. Имеется трубопроводная линия 12, расположенная между сепаратором 13 и жидкостным затвором L1 и идущая к системе утилизации 14. При нормальных условиях работы оборудования предприятия весь отводимый газ собирают и подают в трубопровод 8 А, из которого он поступает в сепаратор 13. Имеющийся жидкостный затвор L1 и трубопроводная заглушка 11, расположенная между сепаратором 13 и факельной трубой 15, блокируют поступление газа к факельной трубе. Газ поступает из сепаратора 13 через соединительную линию 12 в систему утилизации 14, и производится эффективная утилизация всего отводимого газа. Поскольку газ не подается в факельную трубу с установок предприятия, нет необходимости постоянно поддерживать горение факела. Во время работы жидкостного затвора, как показано на фиг. 3, газ оказывает давление на поверхность жидкости в колене 1 двухколенчатой трубы, вытесняя жидкость в направлении вниз. В колене 2 трубы соответственно происходит повышение уровня жидкости. Общая длина трубы рассчитывается,исходя из заданного рабочего значения давления, а также с целью обеспечения того, чтобы даже при создании вакуума в процессе утилизации газа не произошел подъем жидкости из жидкостного затвора. При сбое нормальной работы предприятия или при увеличении объема отводимого газа, превышающего мощности установки утилизации, в трубопроводе 8 происходит повышение давления газа. Когда при существенном увеличении объема отводимого газа или при аварии на предприятии давление, оказываемое на поверхность жидкости в колене 1, превышает заданное значение, масса жидкости в двухколенчатой трубе не в состоянии оказывать противодавление на газ, в результате чего происходит полное вытеснение столба жидкости в резервуар для жидкости 5 и мгновенное устранении жидкостного затвора, как показано на фиг. 4. После полного вытеснения жидкости из двухколенчатой трубы обеспечивается свободное прохождение газа через двухколенчатую трубу и его поступление в резервуар для жидкости 5,-2 007916 далее по трубопроводу 6 в трубопровод 9 и наконец в факельную трубу. Избыток газа поступает из трубопровода 8 в трубопровод 9 через устраненный жидкостный затвор L1 и наконец в факельную трубу 15. С целью предотвращения выброса несгоревшего газа в атмосферу система воспламенения поджигает факел, в котором происходит сгорание отводимого газа. Таким образом, газ под высоким давлением, создающий сложности при отводе и(или) утилизации,безопасно поступает в факельную трубу. Жидкость в резервуаре для жидкости 5 стремится под действием силы тяжести течь в двухколенчатую трубу через трубопровод 4, снабженный обратным клапаном 10. Высокое давление газа внутри двухколенчатой трубы противодействует давлению, оказываемому жидкостью, препятствуя ее поступлению в двухколенчатую трубу. После отвода достаточного количества газа в факельную трубу или при нормализации работы предприятия, происходит падение давления газа в колене 1, и как только это давление упадет ниже заданного значения, жидкость поступает в двухколенчатую трубу из резервуара для жидкости 5 по трубопроводу 4, заполняя двухколенчатую трубу и образуя в ней затвор, тем самым блокируя прохождение газа из двухколенчатой трубы к факельной трубе и устанавливая систему в исходной положение, показанное на фиг. 3. Благодаря этому обеспечивается эффективное отключение подачи газа к факельной установке, и через непродолжительное время факел гаснет. Таким образом, обеспечивается беспрепятственное протекание процесса утилизации газа, и только газ, превышающий по объему мощности установки утилизации, подается на факельную установку. Нередко на предприятиях по производству углеводородных продуктов протекает несколько процессов, в результате чего возникает необходимость в нескольких факельных системах. Нижеприведенный пример иллюстрирует утилизацию газа на основе другого примера осуществления настоящего изобретения при такой ситуации. Как показано на фиг. 5, дополнительная трубопроводная линия 8 В обеспечивает сбор всего отводимого газа с других технологических линий и соединена с сепаратором 13 А, который подсоединен ко второму жидкостному затвору L2. Трубопровод 9 А соединяет жидкостный затвор L2 с факельной трубой 15 А. Трубопровод 12 А, расположенный между сепаратором 13 А и жидкостным затвором L2, соединен с системой утилизации 14. Трубопровод 12 А снабжен диафрагмой ограничения потока 16. При наличии нескольких факельных систем, как показано на фиг. 5, с помощью трубопровода 8 В производится сбор всего отведенного газа со вторичных технологических линий. Газ подается в сепаратор 13 А, но имеющийся жидкостный затвор L2 и трубопроводная заглушка 11 препятствуют поступлению газа в факельную трубу 15 А. Указанный газ поступает по трубопроводу 12 А в систему утилизации 14, и весь газ утилизируется системой утилизации 14. Газ в трубопроводе 12 А имеет более высокое давление, чем газ в трубопроводе 12, таким образом, поток газа через трубопровод 12 А к системе утилизации 14 регулируется путем использования диафрагмы ограничения потока 16. Жидкостный затвор L2 способен противостоять более высокому давлению, чем жидкостный затвор L1. При увеличении давления газа в трубопроводе 8 В сверх заданного предела происходит соответствующее увеличение давления в трубопроводе 8, в результате чего происходит устранение жидкостного затвора L1 и воспламенение газа на факельной трубе 15. При дальнейшем увеличении давления сверх второго заданного предела происходит устранение жидкостного затвора L2 и воспламенение газа во второй факельной трубе 15 А. При падении давления ниже второго вышеупомянутого заданного предела сначала происходит образование жидкостного затвора L2, перекрывающего поступление газа на факельную трубу 15 А, и через непродолжительный промежуток времени факел гаснет на факельной трубе 15 А. Дальнейшее падение давления ниже первого вышеупомянутого заданного предела приводит к образованию жидкостного затвора L1,перекрывающего поступление газа к факельной трубе 15. Через непродолжительный промежуток времени факел гаснет на факельной трубе 15, и на этой стадии снова происходит утилизация всего отводимого газа. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Жидкостный затвор, включающий:(a) изогнутую трубу, предпочтительно имеющую двухколенчатую форму, колена которой имеют неравную длину, и резервуар для жидкости, причем более длинное колено двухколенчатой трубы соединено с предприятием, а более короткое колено соединено с резервуаром для жидкости, образуя отверстие выше уровня жидкости в верхнем участке резервуара для жидкости, таким образом, что отверстие более короткого колена двухколенчатой трубы внутри резервуара для жидкости расположено смежно ко входному отверстию перепускной трубы, соединяющей резервуар для жидкости и факельную установку, либо ниже его;(b) трубопровод, снабженный обратным клапаном, соединяющим нижнюю часть резервуара для жидкости с нижней частью двухколенчатой трубы; причем двухколенчатая труба и резервуар для жидкости образуют конструкцию таким образом,чтобы формировался единственный канал для подвода газа с установок предприятия к факельной трубе;-3 007916 при этом газ с установок предприятия поступает на факельную установку только тогда, когда жидкость в указанной двухколенчатой трубе полностью вытесняется в резервуар для жидкости под воздействием давления, оказываемого таким поступающим газом. 2. Жидкостный затвор по п.1, в котором двухколенчатая труба снабжена дренажной трубой, оснащенной вентилем в нижней части указанной двухколенчатой трубы. 3. Затворное устройство по пп.1 и 2, в котором имеется трубопровод, соединяющий верхний конец более длинного колена двухколенчатой трубы с перепускной трубой, соединяющей резервуар для жидкости факельной установкой. 4. Устройство, включающее жидкостный затвор по пп.1-3, состоящее из(a) трубопровода, предназначенного для сбора всего газа, отводимого со всех технологических установок предприятия и подающего указанный газ в сепаратор;(b) жидкостного затвора и трубопроводной заглушки, установленных между указанным сепаратором и факельной трубой;(c) трубопровода, расположенного между указанным сепаратором и указанным жидкостным затвором, подающим газ в систему утилизации;(d) трубопровода, предназначенного для сбора всего отводимого газа с вторичных технологических процессов и подающего такой газ во второй сепаратор;(e) вторичного жидкостного затвора и трубопроводной заглушки, установленных между указанным сепаратором и второй факельной установкой;(f) второго трубопровода, расположенного между указанным вторым сепаратором и второй жидкостной заглушкой и подающего газ в устройство утилизации; при этом второй трубопровод снабжен диафрагмой ограничения потока для регулирования потока газа в трубопроводе, поступающего в устройство утилизации. 5. Устройство по п.4, в котором указанный второй жидкостный затвор способен выдержать более высокое давление, чем первый жидкостный затвор. 6. Устройство по п.4, в котором имеется единичное устройство утилизации для снабжения газом нескольких факельных систем.