[发明专利]一种含硫天然气集输管道硫沉积测试装置

说明书

本发明公开了一种含硫天然气集输管道硫沉积测试装置，包括供给系统、硫沉积测试系统、数据图像采集系统、尾气回收系统。本发明的有益效果是：该装置能够实现硫颗粒浓度的精准控制，模拟硫颗粒在天然气集输管道中的真实沉积情况，特别是在易发生硫沉积现象的反Z型立管、水平弯管、阀门处，能够分析压力、气体流量、硫颗粒粒径、硫颗粒流量、阀门开度、弯道比等变量对硫沉积规律的影响，大幅度提升硫颗粒临界悬浮速度、沉积速率、累计沉积量的测量精度；通过数据图像采集系统可实时监控测试段压力、流量变化，能够实时记录管道中硫沉积动态变化图像资料，具有测量精度高、实验结果直观、安全性能好等优势。

技术领域

本发明属于油气管道技术领域，尤其涉及一种含硫天然气集输管道硫沉积测试装置。

背景技术

我国高含硫气藏资源丰富，主要分布于我国长庆、重庆、四川等西部地区，累计探明储量高达1×10¹²m³，开发潜力巨大。高含硫气藏中，元素硫在高温高压环境中以物理溶解和化学溶解的方式稳定存在于天然气中。但高含硫天然气随井筒流入地面集输管道系统后，压力、温度降低，当元素硫浓度高于硫在天然气中的溶解度时，硫分子析出、生长并聚结形成硫颗粒。集输管道中的硫颗粒在到达颗粒沉降条件之前会随着天然气运移，但管道中压力、流速、气质组分、硫颗粒浓度、颗粒粒径等条件的变化，尤其在集输管道中流场剧烈变化的阀门与弯道处，呈现出复杂的动态变化，会导致硫颗粒逐渐沉积于管壁，从而形成硫沉积。硫沉积不仅会堵塞管道、设备并引起管道腐蚀(形成的腐蚀产物FeS甚至可能产生自燃)，而且会降低仪表测量精度。目前，已发生多起高含硫天然气的泄漏和爆炸等重大安全生产事故。因此，针对高含硫天然气集输管道的硫沉积测试装置开展研究意义重大。

目前，已公开的硫沉积测量装置中：装置(CN109060616)可以进行井筒中硫沉积实验，但是无法精确控制硫颗粒浓度，且采用磁悬浮天平测定管道中硫沉积量时，是采取同时测定井筒本身和硫沉积的重量的方案，由于井筒本身重量较大，在硫颗粒微量沉积时无法准确测量井筒中的硫颗粒临界悬浮速度、沉积速率、累计沉积量；装置(CN110108444)可以进行管道中硫沉积实验，气体来源采用现场高含硫气体，无法实现对硫颗粒浓度的控制，对于硫沉积采用取样称重的方式，存在较大的人为误差，且无法实现管道中硫沉积过程的动态观测。因此，现有的硫沉积测试装置在主要受限于以下几方面，从而无法真实反映管道中硫颗粒的沉积规律：(1)硫颗粒浓度的精准控制；(2)硫颗粒临界悬浮速度、沉积速率、累计沉积量的精确测量；(3)硫沉积过程的动态观测。另外，在含硫天然气集输管道中，硫沉积主要沉积于节流阀与管件弯道处，目前尚未有装置针对以上两处产生的硫沉积进行测量。

因此，以上问题为设计一种含硫天然气集输管道硫沉积测试装置提出了迫切的需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种含硫天然气集输管道硫沉积测试装置。该测试装置能够可在设定工况下精准控制硫颗粒浓度，精确测量硫颗粒临界悬浮速度、沉积速率、累计沉积量，并实现沉积过程的动态可视化，实时评价硫沉积规律。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种含硫天然气集输管道硫沉积测试装置，该装置包括供给系统、硫沉积测试系统、数据图像采集系统、尾气回收系统。

所述供给系统包括气瓶1，阀门A2，压缩机3，压力补充管4，硫颗粒储罐5，匀速加料机6；所述气瓶1通过主管道依次串接阀门A2、压缩机3、匀速加料机6；所述压力补充管4连接在压缩机3与匀速加料机6之间，一端连接主管路，一端连接硫颗粒储罐5；所述硫颗粒储罐5与匀速加料机6之间通过下料管连接；所述硫颗粒储罐5罐顶部安装有硫颗粒加料口40，底部通过下料管依次连接震动器41、下料螺旋阀门42；所述匀速加料机6内部设置有旋转扇叶43与匀速电机44；所述文丘里管45位于下料管底部，文丘里管45与缓冲管46依次串接于压缩机3与压力变送器A7之间的主管路上。