книги / Переработка углеводородных газов.-1

(по территории предприятия). По этим трубопроводам транспортируются как СНГ, так и СПГ.

Сжиженные нефтяные газы транспортируются по трубопроводам при доставке их с заводов-изготовителей крупным потребителям, в основном нефтеперерабатывающим и нефтехимическим предприятиям.

По магистральным трубопроводам СНГ (пропан, бутан) перекачивается как совместно с другими нефтепродуктами (бензинами), так и отдельно по специальным пропан-бутановым трубопроводам. При последовательной перекачке бензина, бутана, пропана или их смесей по одному и тому же трубопроводу смешение этих продуктов незначительно.

Отличительной чертой трубопроводного транспорта сжиженных газов является зависимость транспортируемой среды от характераизменения давленияи температуры по длинетрубопровода.

Для надежной работы трубопровода следует принимать давление на 0,6–0,7 МПа выше давления насыщения, иначе жидкость закипает, если давление в трубопроводе упадет ниже давления насыщения сжиженного газа при данной температуре. Образующаяся паровая фаза заполняет часть сечения трубопровода, что приводит к снижению его пропускной способности.

Рис. 7.6. Схема транспортировки сжиженных нефтяных газов по магистральному трубопроводу: 1 – резервуар хранения; 2 – головная насосная станция; 3 – пункт замера газа; 4 – промежуточная насосная станция; 5 – магистральныйтрубопровод; 6 – резервуарыхранениявконечномпункте

131

На рис. 7.6 приведена схема транспортировки сжиженных газов по магистральному трубопроводу.

Сжиженный газ забирается из резервуара (1) насосами головной станции (2) и через пункт замера расхода (3) подается в магистральный трубопровод, на котором через определенные расстояния сооружаются промежуточные перекачивающие станции (4), которые оборудуются аналогично головной станции. Расстояние между перекачивающими станциями на трубопроводах определяют из условия, что давление после насосной станции не должно превышать 5 МПа, а перед следующей станцией должно быть выше давления насыщения не менее чем на 0,5 МПа.

При перекачке различных продуктов по трубопроводам в случае их смены рекомендуется использовать буферные смеси.

Большую опасность для газопроводов представляет образование гидратных пробок из-за присутствия влаги и нарушения герметичности. Поэтому к трубопроводам сжиженного газа предъявляют ряд требований:

–полная герметичность арматуры;

–применение ингибиторов гидратообразования;

–поддержание давленияв трубопроводе не ниже 0,8–1,0 МПа;

–осушка трубопровода перед закачкой продукта. Магистральные трубопроводы СНГ, как правило, имеют

сравнительно небольшую протяженность, поскольку крупные потребители СНГ размещены вблизи от газоперерабатывающих заводов и других производителей данной продукции.

На трубопроводах в высоких точках профиля трассы устанавливают вантузы для выпуска паровой фазы и сухого газа. Для выпуска газа сделаны разборные свечи через 150 м. При необходимости продувки они монтируются, газ выбрасывается на безопасное расстояние и затем сжигается.

Опыт эксплуатации трубопроводов для перекачки сжиженных газов показал, что этот способ в два раза дешевле перевозки газа по железной дороге.

132

Транспортировка СПГ по трубопроводам

Транспорт СПГ по трубопроводам производится в основном по технологическим линиям установок сжиженного природного газа. Этот вид транспорта требует, чтобы газ в трубе находился в жидком состоянии.

То есть, несмотря на потери напора и притока тепла, температура СПГ должна оставаться всегда ниже температуры кипения при данном давлении.

Выполненные исследования в ряде стран, в том числе в России, не дали ответа на вопрос оптимальных условий транспортировки СПГ по магистральным трубопроводам. Пока их транспортировка экономически невыгодна по сравнению с обычной транспортировкой природного газа через трубопроводную сеть.

Трубопроводы для СПГ работают при низких отрицательных температурах, поэтому большое значение приобретает выбор материалов, оборудования и принципы их проектирования. В частности, трубы должны изготавливаться из специальных никелевых сталей (содержание никеля 5,5–6,0 %), имеющих достаточную ударную вязкость при рабочих температурах.

Для обеспечения высокого уровня безопасности и надежности необходимо учитывать следующие факторы:

–рабочую температуру СПГ;

–возникновение и распространение трещин;

–температурные деформации.

Наиболее распространенным материалом, который применяется для приготовления технологических трубопроводов СПГ, является аустенитная нержавеющая сталь.

Наиболее ответственным периодом является ввод трубопровода СПГ в эксплуатацию. Перед пуском его надо предварительно охладить, для чего используется сам СПГ, который подают в трубопровод с рабочей температурой. Газ движется по трубопроводам, испаряется и охлаждает стенки трубопровода. Первую порцию СПГ необходимо выпускать из трубопровода через опре-

133

деленные интервалы, чтобы обеспечить нужный для охлаждения трубопровода расход газа на вход и снизить давление паровой фазы в начале испарения СПГ.

7.10.Перевозка и хранение СУГ

вконтейнерах-цистернах

Этот вид перевозки СУГ появился сначала в Европе (60-е гг. XX в.), а затем в России (80-е гг. XX в.). На сегодняшний день данный способ используется для транспорта как нефтяных, так и природных газов.

Контейнеры-цистерны выполнены в размерах 20или 40-футового морского контейнера и позволяют организовать перевозку газов «от двери до двери» без промежуточной перевалки груза в портах и на железнодорожных станциях. Это сохраняет время и стоимость транспортировки и увеличивает безопасность перевозки, так как большинство аварий происходит именно при перевалке грузов.

Логистика транспорта и хранения сжиженных газов

вконтейнерах-цистернах

Вряде случаев для реализации мультимодельных перевозок СУГ требуется строительство хранилищ-накопителей контейнеровцистерн. Сами хранилища СУГ при таком методе транспортировки представляют собой контейнерный терминал. При необходимой мощности на таких хранилищах можно складировать до 10 000 т СУГ, то есть хранилище представляет собой большое количество емкостей, не связанных трубопроводами и значительно более ударопрочных, чем резервуары. Фактическая дискретность емкостей хранения и несвязанность трубопроводами значительно снижают риск повреждения емкостей-цистерниразлива газа.

Преимущество такой транспортировки перед традиционной системой состоит в том, что стандартный контейнер-цистерна позволяет перевозить газ по воде, железной дороге, автомобилем

134

и даже самолетом. Это позволяет быстро и гибко менять транспортные маршруты, используя любой вид транспорта.

Схема контейнера-цистерны для СНГ приведена на рис. 7.7.

Рис. 7.7. Схема пневмогидравлическойконтейнера-цистерныкласса2, модельКЦ-52/1,8 длясжиженных нефтяныхгазов

Поскольку эксплуатация терминала накопителя не требует сливо-наливных операций, эксплуатационные расходы на данном терминале будут значительно ниже расходов транспортных терминалов при одновременном снижении рисков возникновения аварий, кроме того, сохраняется заводское качество СУГ, так как он не смешивается с газом другого состава, который находился в хранилище.

В общем случае использование контейнеров-цистерн позволяет выстроить принципиально новую транспортную схему, не обремененную дорогостоящей и небезопасной инфраструктурой.

135

8. ХРАНЕНИЕ СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ

Хранение сжиженных углеводородных газов является одним из ключевых компонентов в общей схеме производства и потребления СУГ. Развитие химической промышленности, рост комму- нально-бытового потребления, а также скачкообразное увеличение объемов их производства вызывают необходимость сооружения новых хранилищ СУГ.

Все хранилища для СУГ по своему назначению можно разделить на следующие основные группы:

•находящиеся на заводах (ГПЗ и НПЗ);

•обеспечивающие первоначальные кустовые и портовые базы СГ, резервуарные парки газонаполнительных станций, железнодорожные и морские терминалы;

•находящиеся у потребителей (промышленные предприятия, населенные пункты, коттеджные поселки);

•хранилища для станций, сглаживающих пик потребления

газа.

Для хранения газов на ГПЗ и НПЗ имеются резервуарные парки из условий обеспечения n-суточного запаса продукта.

Необходимый объем резервуарного парка определяется по формуле

где V – объем резервуарного парка, м3; Qг – годовой объем производства продукта, т; n – принятый запас емкости для хранения, сут; ρ – плотность СУГ, т/м3; k – коэффициент заполнения резервуаров хранилища продуктом.

Хранилища на ГПЗ и НПЗ могут использоваться и для создания сезонных запасов СУГ на случай повышения спроса на них в отдельные периоды.

136

Хранилища второй группы являются промежуточными базами между точками производства и потребления. В данном случае СУГ транспортируются дважды: с заводов-поставщиков на промежуточное хранение, а затем – потребителям. Через эти хранилища проходит значительное количество СУГ, предназначенных для распределения в потребительской сети.

Необходимый объем резервуаров на кустовых и перевалочных базах определяется исходя из условия обеспечения n- суточного запаса СУГ, а также с учетом грузоподъемности танкеров, их оборачиваемости и неравномерности.

Хранилища СУГ у потребителей – это резервуарные парки и отдельные емкости на промышленных предприятиях, использующих СУГ в качестве сырья или топлива, а также емкости, предназначенные для газоснабжения населенных пунктов.

Расчет необходимого объема хранимого газа для данных хранилищ ведется исходя из годовой потребности СУГ, которая складывается из потребности в отоплении, вентиляции и комму- нально-бытовых нужд. При известных тепловой нагрузке потребления газа (Q, МВт) и периодичности доставки СУГ в хранилище (n, сутки), необходимый объем резервуарного парка-хранилища (V, м3) можно рассчитать по формуле: V = 3,4 QГ n.

Хранилища четвертой группы обеспечивают бесперебойную и непрерывную подачу газа потребителям в условиях колебаний его потребления, которые вызваны неравномерным расходованием газа коммунально-бытовым сектором. Промышленность потребляет газ в течение года более или менее равномерно.

Понижение температуры в зимний период резко повышает потребность в топливе, что вызывает потребность либо увеличить пропускную способность газопровода, либо создавать резервы природного газа. Увеличение подачи природного газа не всегда возможно, так как увеличение давления в газопроводе ограничено его прочностью. Создание запасов природного газа в подземных структурах вблизи потребителя также ограничено геологическими условиями.

137

Использование хранилищ СУГ позволяет сгладить пик потребления газа.

Полезный объем хранилища Vж, обслуживающего станцию пикового газопотребления с использованием СУГ, определяется по формуле

где Q – годовое потребление природного газа, м3; Р – пиковая нагрузка от всего потребляемого газа, %; q – количество паровой фазы, получаемой при газификации из 1 м3 СУГ, м3n/м3ж.

Объем потребного количества резервного СНГ будет меньше, чем объем СПГ, поскольку объемная теплота сгорания природного газа в 3 раза меньше теплоты сгорания нефтяного газа.

Полезный объем хранилища станции пик-потребления СНГ VСНГ можно рассчитать по формуле

где QСПГ – теплота сгорания природного газа, ккал/м3; VСПГ – полезный объем хранилища СПГ, м3;QСНГ – теплота сгорания газовоздушной смеси нефтяного газа, ккал/м3.

Существует два способа хранения СНГ:

–под повышенным давлением и при температуре окружающей среды;

–при давлении, близком к атмосферному, и отрицательной температуре (изотермическое хранение).

По первому способу СНГ хранят в стальных резервуарах или подземных хранилищах шахтного типа, образованных в соляных формациях; по второму – в тонкостенных стальных теплоизолированных резервуарах, в железобетонных наземных, и заглубленных, и льдогрунтовых подземных резервуарах.

138

Сжиженный природный газ хранят одним способом: при невысоком давлении (0,2–0,3 МПа) и температуре минус 160 °С в стальных и железобетонных теплоизолированных резервуарах, а также в подземных хранилищах шахтного типа, созданных в устойчивых горных породах.

На рис. 8.1 приведена схема классификации резервуаров для хранения СУГ.

Рис. 8.1. Схема классификациирезервуаровдляхраненияСУГ

8.1. Хранение СНГ в стальных сосудах под давлением

Для хранения СНГ под давлением широко применяются стальные резервуары сферической и цилиндрической формы. Сферические по сравнению с цилиндрическими имеют более совершенную геометрическую форму и требуют меньшего расхода металла на единицу объема за счет уменьшения толщины стенки.

Цилиндрические резервуары с эллиптическими днищами объемом от 2,5 до 600 м3 получили большое распространение и применяются на всех видах хранилищ СНГ. Цилиндрические резервуары устанавливаются горизонтально и располагаются как

139

наземно, так и под землей (у подземных высший уровень жидкости ниже низшей планировочной отметки прилегающей территории не менее чем на 0,2 м).

Цилиндрические резервуары для хранения пропана и бутана имеют одинаковую конструкцию и габаритные размеры, но различаются толщиной стенок корпуса и днищ.

Наземные резервуары устанавливают на фундаменты, которые изготавливаются из железобетона, кирпича, камня.

Подземные резервуары располагают на специальных опорах. При плотном материнском грунте с несущей способностью не менее 0,025 МПа допускается установка резервуаров на утрамбованную песчаную подушку.

Подземная установка резервуаров имеет ряд преимуществ по сравнению с наземной. Это и большая безопасность, так как обеспечивается лучшая защита хранимого продукта от воспламенения. Меньшая пожароопасность уменьшает пожарные разрывы. Расстояния между подземными резервуарами в 2 раза меньше, чем между наземными. Это позволяет снизитьплощадь сооружения в целом.

Подземная установка резервуаров позволяет снизить толщину стенок резервуаров из-за уменьшения температуры хранения газа (25 °С). Как следствие, на изготовление таких резервуаров расходуется на 30–40 % меньше стали, чем на наземные.

Несмотря на преимущества подземной установки, наземные резервуары получили большее распространение.

8.2. Сферические резервуары

Их устанавливают только на поверхности земли. В России наибольшее распространение получили сферические резервуары объемом 600 м3, давлении 1,8 МПа и толщиной сферы до 34 мм

(рис. 8.2).

Наиболее совершенный способ сооружения таких резервуаров – сборка их из укрупненных блоков-лепестков.

Лепестки сферических резервуаров изготавливают на заводе горячим штампованием или вальцовкой холодным спосо-

140