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

с соответствующим понижением температуры. Из емкости Е1 сжи­ женный пропан под собственным давлением подается в резервуар Е2 с понижением давления, близкого к атмосферному, и температуры до —42° С. Подача жидкого пропана из емкости Е1 в резервуар Е2

зарегулирована по уровню в Е1.

Пары пропана из резервуара Е2 поступают на прием компрессо­ ров I ступени — цикл работы повторяется. Работа холодильного блока продолжается до тех пор, пока давление в ^резервуаре достиг­ нет нижнего заданного предела. Холодильный блок на режиме хранения работает с перерывами, причем рабочее время холодиль­ ного блока составляет примерно 6—8 ч в сутки. Откачка сжиженного пропана из резервуара осуществляется насосами Н1 и Н2 через подо­ греватель. Количество пара, подаваемого в подогреватель, регули­

необходимый для обеспечения процесса залива и для поддержания низкотемпературного режима хранения, вырабатывается одной и той же холодильной установкой. Реализация этого решения воз­ можна только тогда, когда величины холодопроизводительностей, потребные в процессе залива и для поддержания низкотемператур­ ного режима, сопоставимы между собой. Обычно количество холода, идущее для захолаживания продукта при заполнении резервуаров, значительно превосходит количество холода, необходимое для под­ держания режима низкотемпературного хранения, что заставляет в данных технологических схемах хранилищ идти на низкие темпы залива продукта. Это ограничивает возможности использования таких холодильно-технологических комплексов.

Применение в данных комплексах компрессоров обычной кон­ струкции со смазкой минеральными маслами недопустимо из-за отложения на поверхностях клапанов, поршневых колец и т. д. (на всех поверхностях контакта пропана со смазочным маслом) тяжелых углеводородов (смол, асфальтенов), что приводит к наруше­ нию работы компрессоров и выходу из строя [24]. Должны приме­ няться компрессоры без жидкой смазки пары поршень — цилиндр, т. е. компрессоры с так называемой сухой смазкой. На всех без исключения низкотемпературных хранилищах, построенных за ру­ бежом, применяются компрессоры со смазкой, осуществляемой порш­ невыми кольцами из антифрикционной композиции графита и ди­ сульфида молибдена. Работа технологической схемы низкотемпера­ турного хранилища, изображенной на рис. 85, требует дополнитель­ ных энергозатрат на подогрев сжиженного пропана при его от­

грузке.

Указанные недостатки технологических схем низкотемператур­ ных хранилищ устранены в холодильно-технологических комплексах, разработанных во ВНИИПромгаз. Настоящие комплексы включают новые виды оборудования и предусматривают регенерацию холода при сливо-наливных операциях, охлаждение заливаемого сжижен­ ного газа турбохолодильной машины ТХВМ и поддержание низко­

176

температурного режима хранения холодильной установкой с роторно­ пластинчатыми жидкостными компрессорами РПЖК.

Охлаждение сжиженного газа в регенераторах турбохолодильной машины ТХВМ производится воздухом, который охлаждается, расширяясь в детандере до давления ниже атмосферного.

Компрессор типа РПЖК отличается от обычных ротационных пластинчатых компрессоров тем, что сжимаемый газ в нем охлаж­ дается циркулирующей через компрессор рабочей жидкостью, коли­ чество которой определяется режимом работы компрессора [24].

Технологическая схема низкотемпературного хранилища с хо­ лодильным комплексом, включающим машину ТХВМ и компрессоры РПЖК, относится к схемам с внешним охлаждением сжиженного газа.

Режим заполнения резервуара по данной технологической схеме с внешним охлаждением газа сводится к охлаждению сжиженного газа в регенерационных колоннах и теплообменниках турбохолодильной машины ТХВМ и подаче его в низкотемпературный резер­ вуар без образования паров. Паровая фаза, образующаяся от теплопритока извне, отбирается установкой поддержания режима, сжи­ мается, конденсируется и поступает в резервуар.

Конструкции низкотемпературных резервуаров

Наземные низкотемпературные резервуары сооружаются различ­ ной геометрической формы (цилиндрические, сферические) и обычно с двойными стенками, пространство между которыми заполнено теплоизолирующим материалом. Наибольшее распространение полу­ чили вертикальные цилиндрические резервуары объемом от 10 до 50 тыс. м3, выполненные из металла или железобетона (в США эксплуатируется резервуар подобного типа) объемом 75 тыс. м3, выполненный из металла). На рис. 86 представлен внешний вид низкотемпературных резервуаров со сферическим перекрытием и

и стойкость теплоизоляционного слоя.

Сферические резервуары обычно сооружаются с одиночной стен­ кой. Одностенные резервуары покрываются теплоизоляцией с внеш­ ней стороны. Эти резервуары допускают возможность хранить сжи­ женный газ и под некоторым давлением, когда обеспечение слишком низкой температуры нерентабельно. Пропан, бутан и другие подоб­ ные газы хранятся в них при температуре 0, —5° С при соответству­ ющем давлении. Максимальный объем таких резервуаров до 2000 м3.

В последние годы стала применяться более прогрессивная кон­ струкция стальных цилиндрических резервуаров — с одинарной стальной стенкой, покрытой снаружи теплоизоляцией. Перекрытие резервуара купольное, днище — плоское. Нижний пояс корпуса

Падение ударной вязкости при понижении температуры настолько велико, что стали этой группы при низких температурах становятся весьма хрупкими и это ограничивает их применение в конструк­ циях, работающих при охлаждении.

Спонижением температуры до —200° С временное сопротивление

ипредел текучести возрастают в 1,5—2 раза, а ударная вязкость падает в десятки раз.

Временное сопротивление и предел текучести углеродистых ста­ лей до —80° С возрастают слабо, а при более низких температурах нарастают сравнительно быстро. Относительное удлинение углеро­ дистых сталей начинает резко падать примерно при температуре —140° С, а малолегированных с —180° С.

Наибольшее снижение ударной вязкости наблюдается у углеро­ дистых сталей в интервале температур от 0 до —80° С, а в специаль­ ных малолегированных ниже —70° С.

Вл и я н и е с о с т а в а . Отдельные элементы, входящие в со­ став стали, оказывают различное влияние на механические свойства при низких температурах.

Увеличение содержания углерода способствует возрастанию вре­ менного сопротивления и предела текучести, но сказывается неблаго­ приятно на ударной вязкости, делая металл хрупким при низких температурах. Неблагоприятно также влияние фосфора.

Такие элементы, как никель, хром, ванадий, молибден, повы­

шают ударную вязкость сталей при низких температурах. Особенно благоприятное влияние оказывает никель.

В л и я н и е т е р м о о б р а б о т к и и в е л и ч и н ы з е р - н а. Сталь одной и той же марки имеет различные характеристики в зависимости от рода термообработки, предшествовавшей испы­

Нормализация и отжиг также улучшают ударную вязкость при пони­ женных температурах, но в меньшей мере, чем закалка.

Следует отметить, что мелкозернистая сталь при нормальных и низких температурах имеет ударную вязкость выше, чем крупно­ зернистая.

Получению мелкозернистой структуры и сохранению ударной вязкости с понижением температуры способствует хорошее раскисле­ ние стали алюминием, ванадием, цирконием.

Продолжительность охлаждения, а также многократное охлаж­ дение не оказывают какого-либо влияния на ударную вязкость.

Изменение механических свойств легированных сталей аустенитного класса

при понижении температуры

К этой группе сталей относятся: аустенитные никелевые стали, содержащие более 13% Ni, аустенитные хромоникелевые, содержа­ щие 8—24% никеля и 18—25% хрома; хромоникелевые стали;

180

аустенитные хромомарганцевистые и др. Эти стали при низких температурах в наибольшей степени сохраняют свою высокую вяз­ кость, которой они обладают при нормальной температуре. Вместо с тем они подчиняются общей закономерности, т. е. с понижением температуры у них повышаются временное сопротивление, пределы упругости и текучести, твердость и уменьшаются относительное удлинение, сужение и ударная вязкость.

Пределы упругости и текучести нержавеющей хромоникелевой стали возрастают равномерно, временное же сопротивление более резко возрастает в интервале температур от +15 до —80° С и изме­ няется слабее при более низких температурах.

Падение ударной вязкости с понижением температуры у легиро­ ванных сталей аустенитового класса обычно происходит неравно­ мерно и в значительно меньшей степени, чем у углеродистых сталей. Несмотря на некоторое снижение, ударная вязкость сталей аустенит­ ного класса при —250° С остается довольно высокой, и поэтому такие стали вполне пригодны для работы вплоть до гелиевых температур. Следует отметить, что у нержавеющих сталей коэффициент теплопро­ водности значительно ниже, чем у обычной стали.

Необходимо иметь в виду, что сталь, предназначенная для работы при низких температурах, должна содержать углерода меньше пре­ дельной растворимости карбида в аустените.

Наиболее высокое сопротивление разрыву и наименьшее удлине­ ние наблюдаются у той стали, микроструктура которой после охла­ ждения характеризуется увеличенным количеством мартенсита.

Изменение механических свойств цветных металлов и сплавов при низких температурах

Почти все механические показатели цветных металлов и сплавов

спонижением температуры возрастают. Особенно важно, что наряду

свозрастанием временного сопротивления, твердости, предела упру­

гости и т. п. такие свойства цветных металлов, как пластичность и ударная вязкость, понижаются очень слабо, а у некоторых метал­ лов (например, меди и алюминия) даже возрастают.

Ударная вязкость меди и алюминия возрастает при понижении температуры, и при —200° С она в 1,2—1,5 раза больше, чем при комнатной температуре.

Ударная вязкость медных и алюминиевых сплавов почти не изме­ няется или равномерно понижается.

Относительное удлинение латуни, бронзы и дюралюминия с пони­ жением температуры изменяется очень мало, а сужение не изме­ няется. Ударная вязкость никеля и свинца повышается с пониже­ нием температуры, никелевых сплавов — понижается в незначи­ тельной степени.

181.