可调多级减压调节器制造技术

本发明专利技术涉及一种多级压力调节系统、装置和相关方法，用于降低通过气体样品压力调节系统的蒸汽气体压力，其中，所述系统和方法依赖于可选加热的外壳，该外壳包含一系列可校准的压力调节阀组件，这些组件布置在不通气的阵列中，其中每个组件被配置为将输入蒸汽样品的压力降低至选定的减压，同时避免在通过过程中露点下降，从而确保在下游分析仪进行准确的样品分析。分析。分析。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可调多级减压调节器
[0001]本PCT国际申请要求于2019年9月23日提交的美国临时申请62/904,022的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0002]本专利技术涉及一种蒸汽压降低方法和可调/可校准多级减压调节装置。本专利技术允许智能自动或手动调节，适用于根据与蒸汽气体的特定性质相关联的相曲线所指示的可冷凝蒸汽气体逐级降压的特定热力学要求进行定制。当用于汽化了的天然气样品调节应用时，本专利技术提供了一种紧凑的系统和方法，用于控制蒸汽样品的分级减压，避免焦耳
‑
汤姆逊/露点下降冷凝，同时在整个减压过程中保持蒸汽的组成完整性，以在足够低的压力下提供蒸汽样品，确保不会损坏下游分析仪。

技术介绍

[0003]尽管本文在天然气的背景下描述了本专利技术非常有用，但本专利技术并不旨在仅限于天然气取样领域的应用。由于天然气液体(NGL)是多种碳氢化合物的可燃气体混合物，其精确成分可能会有很大差异，尤其是在通过水力压裂生产时，因此天然气液体(NGL)具有广泛的特性。例如，特定液体可由乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷等组成，因此可用于各种应用，如加热、燃料、分离/分馏、石油化工原料、塑料制造等。在过去十年中，诸如水平钻井和水力压裂技术等技术取得了重大进步，使天然气产量稳步增长。
[0004]与NGL不同，高甲烷含量的液态天然气(LNG)是通过从生产现场提取天然气、去除杂质、液化天然气进行输送而生产的。LNG在气/蒸汽相中更安全、更容易运输，因为它在气相状态下约占天然气体积的1/600。天然气在国内长途运输或海运至海外的情况下，主要转化为LNG，铺设管道在经济或技术上不可行。
[0005]当用作能源时，天然气、LNG和NGLs的能量含量通常以BTUs测量和报告。在NGL和LNG产品的存储交接和最终使用过程中，任何特定提取的气体样品的BTU测量都必须准确。因此，在存储交接的背景下，沿配销网络中的各个点，从源头通过管道网络到最终用户，对样品进行准确采样和分析具有经济重要性。尤其是当液体天然气供应源于来自不同来源和位置的输入时，管道中任何给定点的不同能量含量的责任会产生经济后果。因此，特别是在存储交接操作中，从能源审计的角度来看，必须准确、精确地对每级液体原料的相应能量含量值进行采样。
[0006]此外，一些样品，例如提取的天然气样品，可能被需要检测和去除的少量杂质污染。酸性气体可能包含微量污染物，如汞(Hg)、硫化氢(H2S)、羰基硫(COS)、硫醇(R
‑
SH)和芳香族化合物，该芳香族化合物包括来自BTEX(苯、甲苯、乙苯和二甲苯)的化合物。因此，必须对这些微量污染物的数量进行准确和精确的采样，以确定样品的质量。
[0007]气体样品调节系统提供了这种准确和精确的采样能力。天然气采样的一个优选系统包括样品调节系统，该系统可从西弗吉尼亚州拉文斯伍德的Mustang Sampling有限责任公司获得，并在美国专利7,162,933中进行了描述，其全部内容通过引用
并入本文。在对LNG和更重要的NGL进行采样时，气体样品调节过程的一个重要部分涉及通过探头从天然气管道或来源中提取的液体样本的蒸发，并保持从取出到分析的蒸发样本的成分完整性。为此，本专利技术的申请人介绍了几种系统和技术，涉及生成和维持准确和精确的NGL和LNG提取样品调节和控制，例如专利USRE47478、US9285299、US10281368、US7484404和US9057668中描述和公开的系统和技术，其全部内容通过引用并入本文，并作为汽化器采样系统出售。具体而言，为了蒸发提取的液体样品，Mustang汽化器采样系统和NGL样品调节系统可以包括汽化器装置，当进入的样品在内部加热芯周围级联时，该装置会汽化进入的样品。申请人的美国专利10,613,006(WO2020068325A1)中描述了用于此类目的的示例性汽化器装置，其全部内容通过引用并入本文。
[0008]一旦进入的液体样品汽化成气态，气体蒸汽就会通过由耐腐蚀超级合金或等效物组成的小直径导管进入分析仪(如色谱仪)。普通技术人员容易理解，气相色谱仪分析气体/蒸汽样品，识别并量化气体成分/蒸汽成分，并提供代表提取样品的能量含量的数据输出。
[0009]为了在不损坏分析仪/色谱仪的情况下准确分析来自液体源的气体样品，通常在高压下离开汽化器的气体样品在引入之前必须减压(最多两个数量级)至分析仪的安全水平。举例来说，气化的NGL样品可在高于6996.11kPa的高压下离开汽化器，然后必须将其降至分析仪的安全压力，通常在135.83kPa
‑
328.88kPa之间，以避免损坏和/或使分析仪不工作。然而，在任何特定压力下，如果气体样品的温度，无论是具有一系列蒸汽冷凝线的组分的非均匀混合物，还是具有更可预测的相包络曲线的基本均匀的组分，都会将低至与特定的液
‑
汽相曲线相交，露点冷凝/碳氢化合物露点下降的结果。在这种情况下，由于气体/蒸汽热力学性质，蒸汽气体样品恢复为液体形式。这种不期望的相变不仅会降低能量含量评估的准确性，而且还会影响下游分析仪/色谱仪，因为气体样品通过冷凝/相变边界时会产生液体输入。例如，在天然气领域中，未能充分保持汽化样品的压力和温度参数将导致焦耳
‑
汤姆逊碳氢化合物露点下降。这种液体的引入总是会通过柱流失损坏色谱填料，进而导致鬼峰等产生错误读数。此类污染物可能需要使中毒装置离线，以便完全更换或恢复到操作上可接受的状态，在大规模转移操作的情况下，这会对正常处理造成重大干扰。
[0010]因此，为了获得准确、精确的天然气成分分析，避免液体输入对分析仪造成污染，并保持系统正常运行，重要的是将汽化液体样品保持在安全的分析温度和压力下，并将相变和蒸汽冷凝风险降至最低。
[0011]为了解决这些问题，已经开发了一种设备，用于提供分阶段/分级减压，以保持选定的温度，从而将接近蒸汽相变边界的风险降至最低。例如，分级减压调节器系统实现多级减压，同时保持足够的温度以防止蒸汽相转变迁移。此类系统通常位于液体样品汽化器的输出和下游分析仪/色谱仪的蒸汽供给管线之间。但由于现有技术调节器不可动态调节，它们需要规定的最小输出压力，以满足或超过最接近的下游系统的阈值输入蒸汽选通压力。此外，一系列专用的在线调节器通常是为特定应用而制造和校准的，一旦制造出来，就不容易转换或适应应用的特定参数之外的用途。
[0012]其它压力调节设计寻求通过将减压调节器元件堆叠在模块化、多级结构中来减少离散单个系统阵列的占用空间。虽然实现了更小的占用空间，但此类调节器系统或阵列存在多单元系统的共同功能缺陷，例如无法动态调整和校准单个模块的压力参数。在这种类型的现有系统中，每个单元/模块的参数范围是预先设定的，并且具有输入压力和输出压力
的工厂预校准功能，其中输出压力水平必须超过引入下游模块所需的最小输入压力，以确保整个调节系统的运行。在运行中，最接近的上游模块的出口压力可能会低于将蒸汽输送至相邻下游级所需的最小阈值压力。因此，阵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种压力调节系统，用于蒸汽样品的分级减压，其特征在于，包括：外壳；沿所述外壳的中心轴大致纵向设置的芯；蒸汽样品输入端口，其与蒸汽样品通道连接，并与所述蒸汽样品通道一体成型在所述外壳内；在所述外壳的上表面上的多个不通气开口，每个不通气开口围绕所述芯的外围布置并且与至少一个其它不通气开口相邻，每个不通气开口具有选定的横截面尺寸，并基本上沿所述外壳的伸长方向延伸，每个不通气开口通过一体成型在所述外壳中的互连通道连接，并与相邻的无出口的开口连接；多个压力调节阀，所述多个压力调节阀中的每个压力调节阀的横截面尺寸与不通气开口的选定横截面尺寸相对应，所述多个压力调节阀中的每个压力调节阀都可以在非压力调节模式和压力调节模式之间切换，以通过连接的互连通道将蒸汽样品以选定的调节压力传递给相邻的下游压力调节阀，其中，所述多个压力调节阀中的每个压力调节阀都建立减压级，且包括阀杆、传感活塞和传感活塞致动器；减小的蒸汽样品输出端口。2.根据权利要求1所述的压力调节系统，其特征在于，每个压力调节阀在每个减压级基于选定的压力设定值进行自我调节，以调节进入蒸汽样品压力。3.根据权利要求1所述的压力调节系统，其特征在于，至少一个压力调节阀包括调节装置，所述调节装置被配置为，可调节地设置由相应压力调节阀在减压级施加的减压量。4.根据权利要求1所述的压力调节系统，其特征在于，根据所述传感活塞致动器和阀杆的布置，在压力调节模式下，将各级传感活塞配置为打开、调节位置，并将非压力调节模式下的传感活塞配置为关闭位置。5.根据权利要求4所述的压力调节系统，其特征在于，所述阀杆和传感活塞致动器的布置基于蒸汽样品的压力和压力调节阀的减压设定值。6.根据权利要求3所述的压力调节系统，其特征在于，所述不通气开口是螺纹的，每个调节装置是螺纹的，可以相对于所述外壳轴向移动。7.根据权利要求5所述的压力调节系统，其特征在于，所述传感活塞处于压力调节位置，每个压力调节阀都有阀杆通道，用于通过各自的压力调节阀输送所述蒸汽样品；当传感活塞处于关闭位置时，所述阀杆通道被堵塞，以防止所述蒸汽样品通过所述压力调节阀。8.根据权利要求1所述的压力调节系统，其特征在于，所述外壳还包括组件，所述组件具有底座和杆，所述杆大致与底座正交设置，并从底座轴向延伸；所述杆的形成使其基本符合芯的尺寸，并从底座的中心部分轴向延伸；其中，所述压力调节系统还包括设置在所述杆内的加热装置，所述加热装置被配置为加热通过所述多个压力调节阀的蒸汽样品。9.根据权利要求1所述的压力调节系统，其特征在于，所述外壳还包括多个不可密封的压力校准端口，所述压力校准端口径向设置在多个开口的周围，每个不可密封的压力校准端口对应于相应的压力调节阀，并被配置为允许测量压力。10.根据权利要求9所述的压力调节系统，其特征在于，每个不可密封的压力校准端口与各自的互连通道连接。11.根据权利要求10所述的压力调节系统，其特征在于，至少一个不可密封的压力校准
端口包括压力计，所述压力计被配置为显示各个互连通道中的蒸汽样品压力。12.根据权利要求3所述的压力调节系统，其特征在于，所述调节装置是机电致动的，还包括不可密封的压力校准端口和电子压力传感器，所述电子压力传...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼思，
申请(专利权)人：玛氏唐森普林有限公司，
类型：发明
国别省市：