Файл: Рачевский, Б. С. Транспорт и хранение углеводородных сжиженных газов.pdf

Сравнительно небольшие протяженности магистральных трубо­ проводов сжиженных углеводородных газов в нашей стране объяс­ няются в определенной степени тем, что крупные потребители сжи­ женных газов размещены в непосредственной близости от газонефте­ перерабатывающих заводов и других производителей этой продук­ ции. Одним из магистральных трубопроводов, характеризующихся наибольшей протяженностью, является газопровод Миннибаево — Казань. По этому трубопроводу' сжиженный газ с газоперерабаты­ вающего завода перекачивается на Казанский завод органического синтеза. Протяженность трубопровода 288 км, диаметр 300 мм.

Перед испытанием трубопровода Миннибаево — Казань для уда­ ления из него воды была проведена продувка с разделителями ДЗК конструкции ВНИИСТ. Трубопровод испытывался сухим газом.

бензин, затем—метиловый спирт, за которым следовал сжиженный газ. В конечной точке трубопровода смесь бензина с метиловым спиртом была удалена. В июле 1965 г. газопровод вступил в эксплуатацию и при­ мерно через год достиг проектной производительности.

Параллельная нитка газопровода Миннибаево — Казань соеди­ нена перемычками Dy = 50 мм (через каждые 20—25 км) с трубо­ проводом. На перемычках установлена запорная арматура. При ремонтных работах продукт передавливается в соседний участок сухим газом через эти перемычки.

11а трубопроводе в высоких точках профиля трассы установлены вантузы для выпуска паровой фазы и сухого газа. Для выпуска газа сделаны разборные свечи длиной по 150 м. При необходимости про­ дувки они быстро монтируются и газ выбрасывается на безопасное расстояние и затем сжигается.

Транспортировка продукта по трубопроводу Миннибаево — Ка­ зань производится с постоянной заливкой метилового спирта (2 л на 1 т). Это мероприятие исключает гидратообразование в трубо­ проводе в течение всего года.

На расстоянии более 100 км от головной насосной станции про­ дукт имеет температуру, равную температуре окружающего грунта. Здесь в трех точках организовано наблюдение за температурой про­ дукта (установлены термометры). Это позволяет регулировать рас­ ход метилового спирта и таким образом поддерживать среднегодовую норму, несмотря на то, что в отдельные зимние дни заливается 3,5 л/т.

Себестоимость поставки сжиженного газа

Опыт эксплуатации трубопровода для перекачки сжиженных газов показал, что этот метод обходится вдвое дешевле перевозки газа по железной дороге, при этом не требуются операции по сливу и наливу цистерн, значительно повышается культура производства.

124

Глава 4

ХРАНЕНИЕ СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ

Хранение является одной из основных частей в общей схеме про­ изводства и потребления сжиженных углеводородных газов. Эконо­ мический анализ стоимости СУГ франко-потребитель показывает, что на их транспорт и хранение приходятся наибольшие расходы. Непрерывный рост производства и возрастающий объем потребления сжиженных газов сопровождаются значительным строительством хранилищ для них.

Развитие химической промышленности, увеличение объема ком­ мунально-бытового потребления сжиженных газов, а также неравно­ мерность роста их производства, который происходит крупными скачками при вводе новых мощностей газоперерабатывающих, нефте­ перерабатывающих заводов и газофракционирующих установок, вызывают необходимость сооружения нсвых хранилищ сжиженных углеводородных газов.

Правильное использование соотношения производство — потре­ бление заставляет направлять в хранилища каждую лишнюю тонну сжиженного газа.

Все хранилища для сжиженных углеводородных газов по своему

инефтеперерабатывающих (НПЗ) заводах;

2)хранилища, обслуживающие перевалочные кустовые и пор­ товые базы сжиженного газа, резервуарные парки газонаполнитель­ ных станций;

3)хранилища, находящиеся непосредственно у потребителей (крупные промышленные предприятия, населенные пункты);

4)хранилища, обслуживающие станции пик потребления (пред­ приятия, сглаживающие неравномерность потребления газа).

Для хранения сжиженного газа на газоперерабатывающих и нефтеперерабатывающих заводах предусматривается резервуарный

125

парк из условия обеспечения суточного запаса продукта. Необхо­ димый объем резервуарного парка этих хранилищ, исходя из произ­ водительности завода, определяется по формуле

где V — объем резервуарного парка, м3; Qr — годовой объем произ­

циент заполнения резервуаров хранилища продуктом. Хранилища на ГПЗ и НПЗ могут использоваться и для создания

сезонных запасов сжиженных газов на случай спроса на них в отдель­ ные периоды.

Хранилища второй группы по существу являются промежуточ­ ными базами между производством и потреблением. В данном случае сжиженные газы транспортируются дважды: с заводов-поставщиков на промежуточное хранение, оттуда — к потребителям. Через эти хранилища проходит значительное количество сжиженных газов, предназначенных для распределения в потребительской сети. Не­ обходимый объем резервуаров па кустовых и перевалочных базах определяется исходя из условия обеспечения ^-суточного запаса

Хранилища сжиженных газов у потребителей — это резервуар­ ные парки и отдельные емкости на промышленных предприятиях, использующих сжиженные газы в качестве сырья или топлива, а также емкости, предназначенные для газоснабжения населенных пунктов. Расчет необходимого объема хранимого газа для данных хра­ нилищ ведется исходя из годовой потребности сжиженного газа. Для населенного пункта годовая потребность в газе складывается из пот­ ребности на отопление, вентиляцию и коммунально-бытовые нужды.

Хранилища четвертой группы обеспечивают бесперебойную и не­ прерывную подачу газа потребителям в условиях колебаний (сезон­ ных, суточных, часовых) его потребления, которые вызваны неравно­ мерным потреблением газа коммунально-бытовым сектором; промы­ шленность потребляет газ в течение года более или менее равномерно. Значительное понижение температуры в зимний период года резко повышает потребность в топливе (обычно в природном газе), что, в свою очередь, вызывает необходимость либо увеличивать пропуск­ ную способность газопровода, либо создавать резервы природного газа или заменяющего топлива. Увеличение подачи природного газа не всегда возможно, так как увеличение давления в газопроводе ограничено прочностными характеристиками последнего и прокладка дополнительной нитки газопровода не всегда экономически оправ­ дана.

Создание крупных запасов природного газа в подземных структу­ рах вблизи потребителя также ограничено геологическими усло­ виями.

126

В некоторых городах во время больших пиковых нагрузок вво­ дится аварийный режим газоснабжения, при котором производится принудительное отключение крупных, обычно промышленных по­ требителей от газовых сетей.

Использование хранилищ сжиженных газов (пропан, метан) с дальнейшей их регазификацией и подачей потребителю позволяет сгладить пик потребления газа. Для этого излишки газа, поступа­ ющего по газопроводу, во время минимального потребления отби­ раются и подаются на станцию пик потребления, где газ сжижают и подают в хранилище. Во время пиковых нагрузок газопотребления сжиженный газ отбирается из хранилища, регазйфицируется и по­ дается потребителю.

Полезный объем хранилища, обслуживающего станцию пикового газопотребления с применением сжиженного природного газа, опре­ деляется по формуле

В некоторых случаях по технико-экономическим соображениям пики газопотребления целесообразно устранять, применяя сжиженные углеводородные газы (пропан, бутан).

Объем потребного количества резервного сжиженного углеводо­ родного газа с учетом обеспечения нормального сжигания конечной газовоздушной смеси будет меньше, чем объем сжиженного природ­ ного газа, поскольку теплота сгорания природного газа примерно в 3 раза меньше теплоты сгорания углеводородного газа.

Полезный объем хранилища станции пик потребления с примене­ нием сжиженного углеводородного газа можно рассчитать по формуле

QK п — теплота сгорания природного газа, ккал/м3; Vc п — полезный объем хранилища сжиженного природного газа, м3; Qc у — теплота сгорания газовоздушной смеси углеводородного газа, ккал/м3.

Сжиженные газы хранят в резервуарах, которые классифици­ руются по способу хранения, материалу, из которого изготовлены, и хранимому продукту.

Существуют два способа хранения сжиженных газов:

под повышенным давлением и при температуре окружающей среды;

под давлением, близким к атмосферному, и соответствующей температуре (низкотемпературное хранение).

При первом способе сжиженные углеводородные газы хранят в стальных резервуарах или подземных шахтного типа и образован­ ных в соляных формациях.

127

При втором способе сжиженный газ хранят в тонкостенных сталь­ ных теплоизолированных резервуарах, в железобетонных наземных и заглубленных и ледопородпых подземных резервуарах.

Рис. 56. Схема классификации резервуаров для хра­ нения сжиженных углеводородных газов

На рис. 56 приведена схема классификации резервуаров для хранения сжиженных углеводородных газов.

ХРАНЕНИЕ СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ В СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ -

Для хранения сжиженных углеводородных газов под давлением в настоящее время широко используются стальные резервуары ци­ линдрической и сферической формы.

Сферические резервуары по сравнению с цилиндрическими имеют более совершенную геометрическую форму и требуют меньшего расхода металла на единицу объема емкости за счет уменьшения толщины стенки, благодаря равномерному распределению напря­ жений в сварных швах Htno контуру всей оболочки. Однако снабже­ ние хранилищ этими резервуарами пока ограничено из-за трудностей, возникающих в процессе изготовления.

Сферические резервуары объемом 600 м3 применяются в основном для хранения бутана на хранилищах заводов-изготовителей.

Цилиндрические резервуары с эллиптическими днищами объемом 25; 50; 100; 175 и 200 м3 получили в нашей стране большее распро­ странение и используются на всех видах хранилищ сжиженного

горизонтально и располагаются как на поверхности земли (наземные), так и под землей (подземные).

Подземными считаются резервуары, в которых высший уровень жидкости ниже низшей планировочной отметки прилегающей терри­ тории не менее чем на 0,2 м. Территорией, прилегающей к резерву­ ару, считается площадь, находящаяся в пределах 6 м от стенки

128

резервуара. Если наземный резервуар имеет обсыпку грунтом не ме­ нее 0.2 м выше высшего уровня жидкости в резервуаре и шириной не менее (> м, считая от стенки резервуара до бровки обсыпки, такой резервуар приравнивается к подземным. Схема установок резерву­ аров показана на рис. 58.

Чтобы уменьшить влияние солнечной радиации, наземные резер­ вуары окрашивают серебряной краской, подземные покрывают противокоррозийной изоляцией и засыпают песчаным грунтом.

Цилиндрические резервуары для хранения пропана и бутана име­ ют одинаковую конструкцию и габаритные размеры, но отличаются толщиной стенок корпуса и днищ.

Рис. 59. Горизонтальный цилиндрический резервуар для хранения сжижен­ ных углеводородных газов:

1 — эллиптические днища; 2 — муфта для манометра; 3 — противостропное отверстие; 4 —

тельный и для удаления остатков газа, Dy = 50 мм; 10 — штуцер с заглушкой для вентиляции» Л = 200 мм; 11 — ось подвижной опоры; 12 — цилиндрический корпус резервуара; 13 — ось неподвижной опоры; 14 — муфта, П = 50 мм для незамерзающего клапана; 15 — ш ту цер слива; 16 — муфта для термометра; 17 — специальные муфты для вентилей отбора проб

Резервуар состоит (рис. 59) из цилиндрического корпуса 12 и двух эллиптических дншц.7. Жидкостная труба заполнения и слива подсоединена к штуцеру 4, труба паровой фазы — к штуцеру 9. Резервуар оборудуется указателем уровня, подсоединенным к шту­ церу 5, сигнализатором предельного уровня сжиженного газа, под­ соединяемого к штуцеру 6, и двумя предохранительными клапанами, подсоединяемыми к штуцеру 8. Продувка производится через шту­ цер 15, установленный в низшей точке резервуара. Каждый резер­ вуар должен иметь люк-лаз 7 диаметром не менее 450 мм и люк для вентиляции 10 диаметром 200 мм.

Основные характеристики цилиндрических резервуаров приве­

мается по компоненту сжиженного газа с большей упругостью паров при температуре +50° С, если его количество в смеси превышает

130

Таблица 35

Основные характеристики цилиндрических резервуаров для сжиженных углеводородных газов (рис. 59)

Условная вместимость, м3

Показатели

П р и м е ч а н и е . В числителе приведены данные для пропановых резервуаров, в знаменателе—для бутановых.