Патент на изобретение №2389947

(54) СПОСОБ РОЗЖИГА ФАКЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам дистанционного розжига факельных устройств вертикального и горизонтального типов и может быть использовано в нефтегазовой, нефтехимической и других отраслях промышленности при утилизации сбросных газов и многофазных систем промышленных стоков. Технический результат изобретения состоит в повышении надежности и оперативности розжига факельных установок при снижении ресурсо- и энергозатрат путем исключения использования добываемого газа для инициирования горения сбросных газов и промстоков. Указанный технический результат достигается в способе розжига факельных установок, включающем автоматическое формирование стехиометрической газовой смеси горючего и окислителя путем электролиза водного раствора гидроксида щелочного металла и инициирование высоковольтным разрядом в линии розжига детонационного горения этой смеси, пламенем которого осуществляют термическую утилизацию сбросных газов и промстоков, при этом линию розжига выполняют с разветвлением, отвечающим соотношению: , где D – внутренний диаметр трубки основной линии розжига; d – внутренний диаметр трубки ветви линии розжига; n – число ветвей, при этом n>1.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей, нефтехимической и другим отраслям промышленности и может быть использовано с целью снижения объема непроизводственного использования топливного газа при термической утилизации токсичных продуктов производства и обеспечения безопасных условий добычи и переработки углеводородов путем сокращения времени процесса розжига факельных установок.

Термическая утилизация горючих газов и токсичных жидкостей позволяет предотвратить загрязнение окружающей среды и дает возможность осуществлять эффективную эксплуатацию скважин и переработку продуктов добычи углеводородов. Кроме того, на факел направляют горючие и горючетоксичные газы и пары в аварийных случаях, в период пуска оборудования в работу, при остановке оборудования на ремонт и наладке технологического режима.

Анализ способов розжига сбросных газов на факельных установках показывает, что розжиг горючих газов и токсичных жидкостей осуществляется посредством газовых горелок, в основном, путем создания газовой смеси природного газа и воздуха и инициирования горения этой смеси высоковольтным электрическим разрядом.

Из известных способов розжига наибольшее распространение имеет способ «бегущий огонь» [И.И.Стрижевский, А.И.Эльтанов. Факельные установки. – М.: Химия. – 1979. – c.l84]. В этом способе стехиометрическая смесь формируется инжектированием воздуха в природный газ и осуществляется диффузионное горение, скорость которого определяется скоростью образования горючей смеси, которая в свою очередь в значительной степени зависит от турбулентности смешивающихся газов, т.е. от скорости потока и способов смесеобразования. Все эти условия приводят к тому, что стехиометрическая смесь газов формируется случайным образом, поэтому процесс розжига факела носит случайный характер. Это обстоятельство вызывает необходимость в газовых горелках, одна из которых должна гореть постоянно, потребляя значительный объем добываемого газа.

Наиболее близок к предлагаемому способ, принятый за прототип, включающий автоматическое приготовление стехиометрической газовой смеси и инициирование детонационного горения, причем в качестве стехиометрической смеси используют смесь кислорода и водорода в интервале концентраций 20-90% и скорость детонационной волны смеси водорода и кислорода 2800 м/с, при этом смесь создают посредством проведения электролиза водного раствора гидроокиси щелочного металла [патент РФ 2294485].

Недостатком этого способа является то, что детонационная волна формируется в неразветвленной линии розжига и инициируется горение первоначально в газовой горелке, а от нее зажигается сбросной газ. Вследствие этого непроизводительно расходуется топливный газ, снижается безопасность производственных процессов, особенно в аварийных случаях, наносится определенный вред экологии.

Задачей изобретения является утилизация сбросных газов и многофазных систем промстоков посредством термического воздействия с помощью факельных устройств.

Технический результат изобретения состоит в повышении надежности и оперативности розжига факельных установок при снижении ресурсо- и энергозатрат путем исключения использования добываемого газа для инициирования горения сбросных газов и промстоков.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что предлагаемый способ розжига включает автоматическое формирование стехиометрической газовой смеси горючего и окислителя путем электролиза водного раствора гидроксида щелочного металла и инициирование высоковольтным разрядом в линии розжига детонационного горения этой смеси, пламенем которого осуществляют утилизацию сбросных газов и промстоков, при этом линию розжига выполняют с разветвлением, отвечающим соотношению:

где D – внутренний диаметр трубки основной линии розжига, d – внутренний диаметр трубки ветви линии розжига, n – число ветвей, при этом n>1.

Способ реализуется следующим образом. Стехиометрическая смесь кислорода и водорода, автоматически создаваемая посредством электролиза водного раствора гидроксида щелочного металла, например, калия, подается в линию розжига, выполненную с разветвлением на конце линии, например, из 2-х или более ветвей. Разветвление выполняется с целью повышения надежности и оперативности инициирования горения при любом направлении ветра непосредственно сбросных газов и промстоков, поступающих по основному стволу факельной установки. При полном заполнении линии розжига смесью водорода и кислорода высоковольтным электрическим разрядом инициируют детонационное горение этой смеси, пламенем которого поджигают сбросной газ или токсичные жидкости, поступающее по основному стволу факельной установки.

Непосредственный розжиг сбросных газов и промстоков без использования пилотного газа не только повышает оперативность инициирования горения, но и позволяет снизить объем не производственного использования добываемого газа – метана. Известно, например, что при использовании одной газовой горелки расход метана составляет от 2,4 до 11 м³/час. Исключение использования метана при термической утилизации горючих газов и токсичных жидкостей позволит получить значительный экономический эффект и снизить нагрузку на экологию.

Формула изобретения

Способ розжига факельных установок, включающий автоматическое формирование стехиометрической газовой смеси горючего и окислителя путем электролиза водного раствора гидроксида щелочного металла и инициирование высоковольтным разрядом в линии розжига детонационного горения этой смеси, пламенем которого осуществляют термическую утилизацию сбросных газов и промстоков, при этом линию розжига выполняют с разветвлением, отвечающим соотношению

где D – внутренний диаметр трубки основной линии розжига,
d – внутренний диаметр трубки ветви линии розжига,
n – число ветвей, при этом n>1.