Резервуары для хранения газа реферат

Обновлено: 04.07.2024

В мировой практике применяются различные виды резервуаров хранения СПГ. Различия обусловлены их объемом, а также геологическими и природоохранными факторами. Благодаря новым конструкторским разработкам, в последние годы стало возможным строительство крупных надземных резервуаров объемом до 200 тыс. м 3 .

Вертикальные цилиндрические изотермические резервуары классифицируют по следующим признакам:

конструктивному исполнению стенок резервуара – одностенные, двустенные, с внутренней мембраной;
конструктивному исполнению внутренней крыши – самонесущая и подвесная;
типу изоляции – экранная, пористая, засыпная, жесткая;
применяемому материалу – металлические, железобетонные, комбинированные.

Многие фирмы, применявшие одностенные резервуары, в настоящее время предпочитают сооружать двустенные конструкции. Это объясняется тем, что относительно высокая первоначальная стоимость двустенных резервуаров окупается значительной экономией эксплуатационных расходов.

Подземные и надземные резервуары для хранения СПГ

Оба вида резервуаров имеют высокий уровень фактической безопасности. Подземные резервуары хранения СПГ, безусловно, имеют некоторые преимущества с точки зрения охраны окружающей среды. Такие резервуары хранения признаны соответствующими европейскому стандарту EN 1473, и считаются наиболее безопасным способом хранения СПГ. При землетрясениях подземные резервуары хранения меньше страдают от смещения почвы, чем надземные сооружения, из-за чего в сейсмоопасных зонах подземные резервуары более безопасны.

Схематическое изображение конструкции типового подземного резервуара хранения СПГ

Тем не менее, затраты на строительство подземных резервуаров при определенных геологических условиях могут быть довольно высоки. По этой причине, а также на основании оценки риска применительно к месту расположения тех или иных резервуарных парков СПГ, большинство резервуаров выполняются надземными. При условии, что при строительстве таких резервуаров используются надлежащие материалы и предусматриваются сооружения для локализации разливов СПГ, например, дамбы обвалования, они вполне могут эффективно и безопасно эксплуатироваться без серьезных последствий для безопасности и экологии, даже в случае попыток совершения террористических актов.

Схематическое изображение конструкции типового надземного резервуара хранения СПГ

Резервуары для хранения сжиженного природного газа выполняются с двойными стенками: внешняя стенка предназначена для задержки паров СПГ, а вокруг внутренней стенки имеется система изоляции, содержащая криогенную жидкость. Резервуары выполняются из металлов или сплавов с низким коэффициентом теплового расширения, которые не охрупчиваются при соприкосновении с криогенными текучими средами (то есть, из алюминия или стали с девятипроцентным содержанием никеля). Вокруг современных резервуаров устраиваются насыпи, бермы, дамбы или обвалования, рассчитанные на прием утечек любого объема, а именно до 110% от объема соответствующего резервуара.

Конструкции резервуаров для хранения СПГ

Конструкция широко применяемого в мире железобетонного резервуара с замкнутой наружной оболочкой:

Подкладка крыши
Подвеска
Железобетонная крыша
Боковая стенка из портландцемента
Железобетонная стена основания
Железобетонные сваи
Изоляция крыши
Подвесная платформа
Внутренний корпус
Теплоизоляция стенки резервуара
Подкладка
Вторичная перегородка

Резервуары для хранения СПГ могут отличаться по конструкциям применяемых крыш. В зарубежной практике наибольшее распространение получили конструкции крыш, собираемые и свариваемые из отдельных элементов на днище резервуара с последующим пневмоподъемом в проектное положение. В конструкции с самонесущей внутренней крышей избыточное давление газа воспринимается внутренним резервуаром. В межстенное пространство подается инертный газ, например азот, который сушит теплоизоляцию в процессе эксплуатации. Для хранения азота используют специальный газгольдер.

В мировой практике также широко распространена конструкция подвесной плоской крыши. Принципиальное отличие такой конструкции от конструкции с самонесущей внутренней крышей заключается в том, что пары продукта свободно проникают в межстенное пространство через зазор между крышей и стенкой или через специальные отверстия в подвесной крыше.

Разновидностью наземных изотермических резервуаров являются металлические вертикальные цилиндрические резервуары, заглубленные в грунт, обычно на высоту корпуса (это делается по соображениям безопасности, для того, чтобы максимальный уровень взлива продукта не превышал уровня поверхности земли).

Схема конструкции заглубленного изотермического резервуара:

Железобетонная крыша
Стальная крыша
Подвесная платформа
Теплоизоляция из стекловаты
Не содержащая фреона твердая полиуретановая изоляция
Мембрана из нержавеющей стали, содержащей 18% Cr и 8% Ni
Железобетонная стенка
Железобетонная шпунтовая стенка
Боковой подогреватель
Железобетонное дно
Подогреватель основания
Основание из гравия

Различают два типа конструкции заглубленных изотермических резервуаров: с подвесной платформой и с крышей, имеющей внутреннюю изоляцию. Заглубленные резервуары принципиально не отличаются от наземных резервуаров открытой установки, но из-за необходимости проведения сложных и трудоемких земляных работ, устройства специальных фундаментов с дренажем и гидроизоляцией более дороги, хотя вместе с тем более надежны, особенно в районах с повышенной сейсмичностью. Заглубленные резервуары не нуждаются в обваловании, и обязательное пространство между резервуарами и объектами, чтобы обезопасить объекты, относительно небольшое, что позволяет сохранить место.

Заглубленный резервуар с подвесной платформой:

Купольная крыша
Подвесная платформа
Берма (горизонтальная площадка на откосе)
Изоляция на подвесной платформе
Изоляция стенки и днища
Подогреватель
Насосная площадка
Трубопроводная обвязка и эстакада
Мембрана
Стенка и основание
Каркас поршневого насоса

Заглубленный резервуар с крышей, имеющей внутреннюю изоляцию:

Купольная крыша
Берма (горизонтальная площадка на откосе)
Изоляция стенки и днища
Подогреватель
Насосная площадка
Трубопроводная обвязка и эстакада
Изоляция крыши
Мембрана
Стенка и основание
Каркас поршневого насоса

С точки зрения безопасности резервуары СПГ с двойной стенкой, внутренний резервуар которых изготовлен из стали с содержанием никеля 9%, а внешний из предварительно напряженного бетона, имеющий обкладку от утечек на внутренней поверхности, бетонную крышу и днище, с системой защиты углов и днища – это эффективное, а также долговечное экономическое решение.

Внутренний резервуар выполнен из стали с 9%-ным содержанием никеля, отличающейся высокой упругостью, необходимой для хранения криогенных жидкостей. Внешний резервуар представляет собой бетонное сооружение, состоящее из железобетонной фундаментной плиты, стенки из преднапряженного бетона и железобетонной крыши. Бетонный резервуар дополнительно облицован изнутри углеродистой сталью, для того чтобы была возможность сбора жидкости в случае протечки. Нижняя часть облицовки может быть выполнена из стали с 9%-ным содержанием никеля (из соображений безопасности). Теплоизоляционный слой между внутренней и внешней стенкой предотвращает температурную компенсацию.

Конструкция резервуаров обеспечивает поддержание СПГ в холодном состоянии. Расчетная температура хранения составляет –165°С.

Резервуары хранения СПГ – Проект Сахалин-2

Конструкция резервуаров для хранения сжиженного природного газа напоминает матрешку: каждый состоит из трех вложенных друг в друга отдельных емкостей.

Внешний резервуар — бетонный, толщина стен — около одного метра у основания, кверху она постепенно уменьшается до полуметра. Второй резервуар играет роль пароизоляционного барьера. Он сделан из углеродистой стали и примыкает к внешнему резервуару. Внутренняя емкость построена из специальной 9-процентной никелевой стали, рассчитанной на криогенные температуры (до минус 165°C по проекту). Основное назначение пароизоляционного барьера — препятствовать попаданию кислорода или влаги в резервуар СПГ, а также не допустить попадание испаряющегося газа из резервуара СПГ в атмосферу. Между внутренней емкостью и пароизоляционным барьером существует пространство шириной в один метр, которое заполнено изоляционным материалом.

Крыши резервуаров СПГ двухслойные — сверху они покрыты слоем бетона толщиной 0,4 метра, а снизу находится тот же пароизоляционный барьер. Вес каждой крыши — 600 тонн.

Выполнил:
студент гр. 2Б870
Горшенёв А.В.

1. Хранение газа

2. Газовое хранилище
а) Газгольдеры переменного объёма
б) Газгольдеры постоянного объёма

3. Подземные хранилища газа

5. Типы газовых хранилищ

а) Подземныехранилища газа в истощенных месторождениях

б) Подземные хранилища газа в водоносных пластах

в) Подземные хранилища газа в соляных кавернах
г) Подземные хранилища газа в твердых горных породах
д) Подземные хранилища газа в кавернах горных пород
е) Подземные хранилища газа в отработанных шахтах

7. Резервуары для хранения углеводородного сжиженного газа (СУГ)Хранение газа

(aнгл. gaz storage;) - содержание резервных запасов газа в условиях, обеспечивающих его количественную и качественную сохранность в течение установленного времени. Хранение газа предусматривается при необходимости компенсации неравномерности газопотребления, повышения надёжности и эффективности систем газоснабжения, оперативного (аварийные ситуации) инародно-хозяйственного (для обеспечения устойчивости перспективного планирования и на случай возникновения стихийных бедствий) резервирования.

-природный или искусственный резервуар для хранения газа. Различают газовые хранилища наземные (газгольдер) и подземные.
Газго́льдер (англ. gas-holder) — большой резервуар для хранения природного, биогаза, или сжиженного нефтяного газа. Различаютгазгольдеры переменного и постоянного объёма.

Газгольдеры переменного объёма

Газгольдеры переменного объёма хранят газ при давлении, близком к атмосферному и температуре окружающей среды. Объём контейнера изменяется с изменением количества хранимого газа, для больших газгольдеров он может достигать 50 000 м³ при диаметре цилиндрического хранилища 60 м. Газгольдеры могут изготавливаться изжелезобетона, стали или резины. Железобетонные или стальные газгольдеры мокрого типа состоят из вертикального цилиндрического бассейна, наполненного водой, и открытого снизу колокола, поднимающегося при увеличении количества газа. В поршневых (сухих) газгольдерах бассейн отсутствует, а объём регулируется перемещением плотно подогнанного к нижнему резервуару поршня. Газгольдеры переменного объёма использовались нестолько для долговременного хранения газа, сколько для поддержания давления газа в безопасных пределах при его потреблении.
Резиновые газгольдеры значительно дешевле в изготовлении. Они представляют собой резиновый мешок с отверстиями для входа-выхода. Газгольдером иногда является просто резиновая мембрана, натягиваемая на резервуар. Рис. 1 Резиновые газгольдеры-мембраны

[pic]Газгольдеры постоянного объёма

Газгольдеры постоянного объёма представляют собой цилиндрические или сферические стальные резервуары и способны хранить газ при давлении до 1,8 МПа.
Газгольдеры постоянного объема выпускаются различными по объему и исполнению:
• газгольдеры на основе бытовых пропановых баллонов (две группы 50-ти литровых баллонов по 1-50 баллонов в группе — объемом от 100 до5000 литров);
• цилиндрические однообъемные газгольдеры для подземной установки на дачах или загородных участках (от 2,7 до 10 кубометров, либо 20 кубометров);
• газгольдеры надземные или подземные для промышленных объектов или коттеджных поселков (хранилища от 20 до 50 кубометров).
[pic]
Рис. 2 Газгольдеры постоянного объема.

Содержание
Введение…………………………………………………………………….…..…3
Резервуары для хранения сжиженного газа……………………………….….…4
Конструкции резервуаров для хранения СПГ………………………………..…6
Шаровые резервуары и газгольдеры……………………………………….……9
Шаровые резервуары……………………………………………………………10
Газгольдеры………………………………………………………………………12
Устройство газгольдера, технические особенности…………………………..15
Основные особенности конструкции газгольдера………………………….…16
Подземные газгольдеры…………………………………………………………17
Наземные газгольдеры…………………………………………………..………18
Автономная газификация с газгольдерами……………………………….……19
Преимущества автономного газоснабжения с газгольдерами………………..21
Недостатки автономного газоснабжения с газгольдерами……………………21
Заключение………………………………………………………………………22
Список литературы………………………………………………………………23

Введение
В мировой практике применяются различные виды резервуаров хранения СПГ. Различия обусловлены их объемом, а также геологическими и природоохранными факторами. Благодаря новым конструкторским разработкам, в последние годы стало возможным строительство крупных надземных резервуаров объемом до 200 тыс. м 3 .
Сжиженный природный газ - природный газ, искусственно сжиженный путём охлаждения до −160 °C, для облегчения хранения и транспортировки.
СПГ представляет собой бесцветную жидкость без запаха, плотность которой в 2 раза меньше плотности воды.
На 75-99 % состоит из метана. Температура кипения −158…−163 °C.
В жидком состоянии не горюч, не токсичен, не агрессивен.
СПГ получают из природного газа путём сжатия с последующим охлаждением.
При сжижении природный газ уменьшается в объёме примерно в 600
раз. 1 тонна СПГ - это примерно 1,38 тыс м3 природного газа.
Процесс сжижения идет ступенями, на каждой из которых газ сжимается в 5-12 раз, затем охлаждается и передается на следующую ступень.
Собственно сжижение происходит при охлаждении после последней стадии сжатия.
СПГ является важным источником энергоресурсов для многих стран, в том числе Японии ,Франции, Бельгии, Испании, Южной Кореи.
Транспортируется СПГ на специализированных морских судах -
газовозах, оборудованных криоцистернами, а также на спецавтомобилях.
Затем СПГ регазифицируется.
Регазифицированный СПГ транспортируется конечным потребителям по трубопроводам.

Резервуары для хранения сжиженного газа

Вертикальные цилиндрические изотермические резервуары
классифицируют по следующим признакам:

конструктивному исполнению стенок резервуара – одностенные,

двустенные, с внутренней мембраной;

конструктивному исполнению внутренней крыши – самонесущая

типу изоляции – экранная, пористая, засыпная, жесткая;

применяемому материалу – металлические, железобетонные,

комбинированные.
Многие фирмы, применявшие одностенные резервуары, в настоящее время предпочитают сооружать двустенные конструкции. Это объясняется тем, что относительно высокая первоначальная стоимость двустенных резервуаров окупается значительной экономией эксплуатационных расходов.
Подземные и надземные резервуары для хранения СПГ Оба вида резервуаров имеют высокий уровень фактической
безопасности. Подземные резервуары хранения СПГ, безусловно, имеют некоторые преимущества с точки зрения охраны окружающей среды. Такие резервуары хранения признаны соответствующими европейскому стандарту
EN 1473, и считаются наиболее безопасным способом хранения СПГ. При землетрясениях подземные резервуары хранения меньше страдают от смещения почвы, чем надземные сооружения, из-за чего в сейсмоопасных зонах подземные резервуары более безопасны 1 .

Рисунок 1. Схематическое изображение конструкции типового подземного резервуара хранения СПГ

Тем не менее, затраты на строительство подземных резервуаров при определенных геологических условиях могут быть довольно высоки. По этой причине, а также на основании оценки риска применительно к месту
расположения тех или иных резервуарных парков СПГ, большинство
резервуаров выполняются надземными. При условии, что при строительстве
таких резервуаров используются надлежащие материалы и
предусматриваются сооружения для локализации разливов СПГ,
например, дамбы обвалования, они вполне могут эффективно и безопасно эксплуатироваться без серьезных последствий для безопасности и экологии,
даже в случае попыток совершения террористических актов.

Рисунок 2. Схематическое изображение конструкции типового надземного резервуара хранения СПГ

Резервуары для хранения сжиженного природного газа выполняются с двойными стенками: внешняя стенка предназначена для задержки паров СПГ, а вокруг внутренней стенки имеется система изоляции, содержащая криогенную жидкость. Резервуары выполняются из металлов или сплавов с низким коэффициентом теплового расширения, которые не охрупчиваются при соприкосновении с криогенными текучими средами (то есть, из алюминия или стали с девятипроцентным содержанием никеля). Вокруг современных резервуаров устраиваются насыпи, бермы, дамбы или обвалования, рассчитанные на прием утечек любого объема, а именно до
110% от объема соответствующего резервуара.

р_н — приведенное давление газа в ПХГ до начала отбора газа, МПа.

3. Емкости для хранения сжиженного газа

Емкости или резервуары для СУГ - это стальные цилиндрические либо сферические газгольдеры (емкости) для хранения сжиженного углеводородного газа (СУГ). Углеводородные газы хранят при избыточным (повышенным) давлении 1,6 МПа и температуре - 40 0 С или при низких температурах с давлением до 0,07 МПа. Данные емкости являются сварными конструкциями с повышенными требованиями к материалам, применяемым при изготовлении резервуаров. И согласно требований ПБ 09-566-03 должны соответствовать коррозионной способности технологической среды при расчетном сроке службы не менее 20 лет [7].

Сварные швы резервуарной конструкции подлежат 100 % контролю качества различными неразрушающими методами (ультразвуковая дефектоскопия и радиационный контроль). Резервуары изготавливаются из сталей с предъявлением повышенных требований к химическому составу, механическим свойствам и качеству листа в соответствии со специальными техническими условиями. Основная используемая сталь-марки 09Г2С.

Разработка технических условий должна проводиться в конструкторском бюро, с учетом технологического процесса и конструкции резервуара, согласовываться в установленном порядке.

Специалисты ГК Газовик могут разработать для Вас любые резервуарные конструкции с учетом ваших пожеланий. Например, объединение нескольких резервуаров СУГ в одну систему, индивидуальное количество и расположение выходных штуцеров и патрубков. Также наши специалисты подберут необходимую арматуру и насосно-испарительный блок.

По типу исполнения резервуары для сжиженных углеводородных газов делятся на несколько групп:

Типичной сферой применения резервуаров являются хранилища углеводородных газов. В зависимости от назначения, основные хранилища СУГ можно разделить на следующие виды:

Хранилища, базирующиеся на заводах газо- и нефтепереработки (ГПЗ и НПЗ).

Хранилища для обслуживания станций пик-потребления газа (то есть станций, основной задачей которых является сглаживание неравномерности потребления газа).

Крупные хранилища для обслуживания портовых и перевалочных баз хранения, морские и ЖД терминалы СУГ, а также резервуарные парки газонаполнительных станций (ГНС).

Хранилища конечных потребителей. К ним относятся населенные пункты, крупные производственные предприятия, групповые установки для питания котеджных поселков.

Хранилища автомобильных газозаправочных станций (АГЗС).

Температурный режим для хранения сжиженных углеводородных газов:

При температуре окружающей среды и повышенном давлении.

При отрицательной соответствующей температуре и давлении близком к атмосферному. Данное хранение называется низкотемпературным или изотермическим.

4. Мобильный газгольдер: назначение, конструкция и особенности монтажа, требования к размещению

Газгольдером называют емкость для хранения сжиженного газа, представляющего собой смесь бутана и пропана. Такие устройства используют для организации автономного газоснабжения частных домов и участков. Если же установить газгольдер на раму с колесами, получится удобный передвижной вариант, возможности которого значительно шире.

Емкость мобильного хранилища СУГ обычно составляет около 600 литров. Этого достаточно, чтобы заменить сразу 12 обычных газовых баллонов. Хотя при желании можно найти и устройство вместимостью 1000 или 1200 литров, и даже очень маленькие – на 480 л. Рама для перевозки газгольдера представляет собой модифицированный для этих нужд автоприцеп [4].

Рисунок 4.1 Передвижные газгольдеры

Резервуар из прочной оцинкованной стали надежно закрепляют на раме с колесным шасси, одно- или двухосным. Эту конструкцию можно присоединять как прицеп к автомобилю и перевозить в нужное место. Разумеется, соединять с газовыми приборами газгольдер, расположенный на неустойчивом прицепе, нельзя ( рисунок 4.1) [8].

Сначала нужно закрепить положение конструкции. Для этого предназначены специальные упоры — аутригеры, которых обычно бывает три или четыре. После того, как положение устройства надежно зафиксировано, можно использовать его в соответствии с назначением.

Содержимое газгольдера представляет смесь сжиженных газов, герметично закупоренных в сосуде. Природная или искусственная газовая смесь содержится в замкнутом резервуаре под давлением 1,6 МПа.

Среди преимуществ использования газгольдера можно отметить:

мобильность, открывающую возможность использовать газгольдер не только на одном, но и на нескольких объектах для решения различных задач;

приличную вместимость емкости, которая может варьироваться в пределах 500-1200 литров;

легкий монтаж, при некотором опыте можно выполнить подключение к газопроводной системе дома самостоятельно, следуя инструкции производителя; возможность выбирать вариант заправки: на АЗС или с помощью специального автомобиля;

удобная система управления, сведения о состоянии устройства отображаются на панели с индикаторами и т.п.

К недостаткам же устройства можно отнести достаточно высокую стоимость резервуара для хранения газа. И все же использование мобильного газгольдера по отзывам покупателей значительно удобнее, чем применение набора стандартных баллонов с аналогичной суммарной емкостью. Что же касается безопасности, то при правильной эксплуатации проблем в этом отношении практически никогда не возникает [9].

Важный момент в комплектации газгольдера на колесах — это наличие или отсутствие принудительного подогрева емкости. Дело в том, что и в не слишком сильные морозы процесс испарения даже “зимней” смеси СУГ может существенно замедлиться. В южных районах, где зимы теплые, эта проблема не актуальна, но вот жителям северных областей рекомендуется выбрать устройство, которое снабжено функцией принудительного обогрева.

Чтобы обеспечить нормальную температуру испарения сжиженного газа в зимний период, систему подогрева мобильного газгольдера, не имеющего дополнительных функций, подключают к отопительному контуру объекта, к которому подается газ. Встроенный подогрев осуществляется с помощью автономной котельной установки [10].

Это устройство позволяет использовать СУГ наиболее рациональным способом, для его работы не нужна электрическая энергия. Но существуют и современные модели, в которых подогрев осуществляется с помощью электричества. Для этого предусмотрена специальная углеволоконная пленка, компактная и безопасная.

Контролирующий блок в автоматическом режиме отключает мини-котельную, чтобы избежать опасного уровня нагрева. Кроме того, имеется предохранительный клапан, который срабатывает, если давление внутри емкости достигнет критического уровня. Чрезмерное давление (более 500 кПа) может привести к деформации емкости и даже к нарушению ее герметичности.

Емкость с горючим содержимым следует защитить от воздействия природных факторов. Для этого газгольдер сверху укрывают тентом из поливинилхлорида. Этот материал хорошо переносит и жару, и холод, и дождь, и прочие изменения погоды. Чтобы подключить емкость с СУГ к газовому оборудованию, используются гофрированные патрубки, которые снабжены высококачественными разъемными соединениями.[9]

Эти узлы устроены таким образом, что при их размыкании исключена любая утечка газа, что позволяет избежать ненужных потерь теплоносителя при подключении газгольдера к объекту, отключении, заправке и т.п. Запорная и контролирующая арматура практически полностью исключает вероятность аварии.

Рассмотрено устройства хранения газа. Особое внимание в данной работе было уделено – подземным хранилищам газа, так как на данный момент это самый распространенный метод не только в России, но и за рубежом.

Магистральные газопроводы, по которым газ транспортируется от месторождений к местам потребления, работают с относительно постоянной производительностью. Однако потребление газа характеризуется в первую очередь сезонной неравномерностью. Для снижения пиковых нагрузок, обеспечения гибкости и надежности поставок газа нужны специальные компенсаторы — газохранилища, которые способны накапливать избытки газа, хранить их и, в случае увеличения спроса, отдавать потребителям. Такими компенсаторами служат подземные хранилища газа (ПХГ), созданные в выработанных месторождениях углеводородов, водоносных пластах или соляных кавернах.

Ахметов С. А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов, Т. П. Сериков, И. Р. Кузеев, М. И. Баязитов; Под ред. С. А. Ахметова. CПб.: Недра, 2006. 868 с.; ил.

Брагинский О. Б. Нефтегазовый комплекс мира. М.: РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, 2006.

Гуревич И. Л. Технология нефти (Ч. 1). Общие свойства и первичная перегонка нефти: Учебник для вузов. 3-е изд. М.: Химия, 1972. 359 с.

Закожурников Ю. А. Хранение нефти, нефтепродуктов и газа; ИнФолио - Москва, 2010. 432 c.

Казарян В. А. Подземное хранение газов и жидкостей. Регулярная и хаотическая динамика. М.: Институт компьютерных исследований, 2006.

Левыкин Е. В. Технологическое проектирование хранения газа в водоносных пластах. М.: Недра, 1973.

Середа Н.Г., Муравьев В.М. Основы нефтяного и газового дела.- М.: Недра, 1980. 287 с.

Потребление газа бытовыми, коммунальными и промышленными потребителями носит неравномерный характер.Существует несколько способов покрытия пика неравномерности потребления:

1. подземное хранение газа;

2. использование баз сжиженного газа (пропана и бутана);

3. использование баз сжиженного природного газа (метана);

4. использование аккумулирующей емкости последних участков магистральных газопроводов;

5. хранение газа в трубах под высоким давлением;

6. хранение газа в газгольдерных станциях.

Для каждого из этих способов имеется определенная область, в которой применение его наиболее эффективно.

Также могут использоваться буферные потребители, котельные, которые должны быть рассчитаны на работу на двух видах топлива и быстрый переход с одного вида топлива на другой.

Покрытие сезонной, внутримесячной и внутринедельной неравномерности потребления может осуществляться с помощью подземных хранилищ и крупных буферных предприятий.

Для подземных газохранилищ обычно используется истощенные газовые и нефтяные месторождения. Вблизи большинства крупных городов нет истощенных газовых и нефтяных месторождений. Поэтому для хранения около городов используются водоносные пласты.

Газгольдеры являются сложными инженерными сооружениями, снабженными специальными устройствами для регулирования основных параметров хранимых газов (количества, агрегатного состояния, давления, температуры, состава и др.).

В зависимости от рабочего давления газгольдеры подразделяются на два класса: низкого давления (1,7¸4,0 кПа) и высокого давления (70¸3000 кПа).

Принципиальное различие между газгольдерами низкого и высокого давления заключается в том, что рабочий объем первых является переменным, а давление газа в процессе наполнения или опорожнения остается неизменным или изменяется очень значительно, тогда как геометрический объем газгольдеров высокого давления остается постоянным, а давление при наполнении изменяется от первоначального до рабочего в заранее заданных пределах, определяемых параметрами технологического процесса, а также прочностью и надежностью сооружения.

Газгольдеры низкого давления по конструктивным и технологическим особенностям делятся на 2 группы: мокрые и сухие.

Газгольдеры постоянного объема могут быть цилиндрическими (вертикальными и горизонтальными), а также сферическими.

3. Основным и наиболее экономичным способом является подземное хранение газа.

В качестве подземных хранилищ используются пласты пористых пород, истощенные газовые и нефтяных месторождения, водоносные пласты, соляные купола, искусственные выработки.

Газ, закачиваемый в подземное хранилище, подвергается сжатию в компрессорах до необходимого давления (12-15 МПа). В состав подземного хранилища входя компрессорные цехи, блоки очистки газа и газораспределительные пункты.

Хранение в истощенных нефтяных и газовых месторождениях используется для хранения больших количеств природного газа, если они расположены недалеко от районов потребления. В истощенных нефтяных залежах при хранении газа часть тяжелых углеводородов оставшейся нефти переходит в газообразное состояние и извлекается из пласта вместе с хранимым газом. В этом случае требуется проектирование установок для их разделения. При проектировании хранилищ в истощенных газовых месторождениях основываются на принципе проектирования разработки газовых месторождений.

74. Сжиженные углеводородные газы.

СУГ состоит из углеводородных соединений, которые при нормальных условиях являются газами, а при сравнительно небольшом повышении давления переходят в жидкое состояние. При снижении давления данная углеводородная жидкость легко испаряется и переходи в паровую фазу.

Основные источники для производства СУГ – попутные газы, газы стабилизации нефти, жирные газы газоконденсатных месторождений, газы нефтепереработки.

Сжиженные газы, используемые для газоснабжения потребителей, представляют собой технический пропан, технический бутан, а также их смесь. Для проектирования систем газоснабжения необходимо знать их свойства.

1. Плотность изменяется в зависимости от температуры.

где ρ_i – плотность i-го компонента;

х_i – массовая концентрация;

y_i- объемная (мольная) концентрация;

2. Удельный объем сжиженного газа (обратная величина плотности).

Жидкая фаза СУГ резко увеличивает свой объем при повышении температуры.и это всегда нужно учитывать при проектировании и эксплуатации.

где Vж₁ – объем, соответствующий Т₂;

β – коэффициент объемного расширения.

Кинематическая вязкость определяется по формуле:

А, с – эмпирические коэффициенты, определяемые для каждого компонента газа.

4. Упругость насыщенных паров СУГ зависит от температуры окружающей среды и находится в равновесном состоянии когда Vконденсации = Vиспарения. При этом пары над жидкостью находятся в насыщенном состоянии, а давление, которое они оказывают на стенки сосудов называется упругим давлением насыщенных паров.

где А, В, С – эмпирические коэффициенты.

где P_i – парциальное давление:

x_i – мольная доля компонента в жидкой фазе.

Также парциальное давление можно определить по закону Дальтона:

При наличии термодинамического равновесия междужидкость и паром должен выполняться закон Рауля-Дальтона:

Зная данную величину и состав газа в одной фазе можно получить состав газа в другой фазе.

1. При небольшом давлении сжиженный газ переходит из одного состояние в другое (жидкость-пар), поэтому его хранят, транспортируют и распределяют под давлением собственных паров;

2. В газообразном состоянии пары СУГ тяжелее воздуха, что и определяет многие приемы безопасной эксплуатации системы.

3. В жидком состоянии сжиженный газ почти в два раза легче воды, а коэффициент объемного расширения очень велико, поэтому при заполнении емкостей оставляют свободное пространство до 15% геометрического объема, т.е. емкости работают как сосуды высокого давления с заполнением на 85% независимо от температуры окружающей среды.

4. Вязкость сжиженного газа очень мала, что облегчает транспортировку по трубопроводам, но и благоприятствует его утечкам.

Транспорт СУГ осуществляется следующими способами:

1) по ж/д в специальных цистернах и вагонах, груженых баллонами;

2) автотранспортом в специальных автоцистернах и автомобилях, груженных цистернами и баллонами;

3) морским транспортом на специальных судах-танкерах;

4) речным транспортом на танкерах и баржах, груженных цистернами и баллонами;

5) авиатранспортом – в баллонах;

6) по трубопроводам.

Ж/д транспорт используют для перевозки СУГ, когда его невыгодно транспортировать по трубопроводу. Ж/д состав формируют из отдельных цистерн. Их устанавливают на двуосные тележки. Часто для перевозки СУГ по ж/д используют одно-габаритные цистерныобъёмом 54 м 3 , а также ж/д цистерны с полным объёмом 98,3 м 3 и полезным объёмом 83,5 м 3 .

Налив и слив верхний. Слив осуществляется: 1) созданием перепада давления между цистерной и рез-ром, путём нагнетания паровой фазы из резервуара в цистерну; 2)путём перекачивания специальными насосами.

Так же возможна перевозка в крытых вагонах в баллонах 27,50л.

Автотранспорт. Возможна перевозка в автоцистернах (до 300км) и в баллонах (до 50км). По назначению выделяют два типа цистерн – транспортные и заправочные.

Водный транспорт СУГ. Наиболее дешёвым считается морской транспорт танкерами. Типы танкеров: 1) с резервуарами под давлением; 2) с теплоизолированными резервуарами под пониженным давлением; 3) с теплоизолированными резервуарами с давлением, близким к атмосферному.

Трубопроводный транспорт. Перекачка осуществляется из насоса в насос. Данный транспорт имеет следующие особенности:

1) Минимальное давление в трубопроводе должно быть больше давления упругих паров для избежания образования паровой фазы;

2) Во избежание образования гидратов (газ осушается, используются ингибиторы, применяется герметичная арматура);

3) Во избежание кавитации средняя скорость движения СУГ должна быть во всасывающем трубопроводе не более 1,2 м/сек; в нагнетательном – не выше 3 м/сек.

4) В возвышенных, перевальных точках давление должно быть больше давление упругих паров с учетом давления запаса.

75. Хранение СУГ.

Хранилища по назначению подразделяются:

1) Хранилища, находящиеся на ГПЗ и НПЗ;

2) Хранилища на кустовых базах и портовых базах, и резервуарных парках;

3) Хранилища у потребителей газа;

4) Хранилища для сглаживания сезонной неравномерности потребления.

В зависимости от температуры и давления СУГ хранятся следующими способами:

1) Под повышенным давлением и температуре окружающей среды;

2) Под давлением, близким к атмосферному и низкой температуре (изотермическое хранение);

3) В твердом состоянии.

Хранение под давлением осуществляется в баллонах, резервуарах, подземных хранилищах шахтного типа и хранилищах в соляных пластах (разрабатываются впрыскиванием или закачиванием воды; эксплуатируются с рассольной схемой и без нее).

Типы баллонов: 5-тилитровые без обечайки с воротником, 27-литровые баллоны с обечайкой и воротником, 50-литровые с обечайкой и колпаком.

Также используются резервуары стальные (вертикальные и горизонтальные, цилиндрические и сферические).

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 напряжений в сварных швах и, по контуру всей оболочки. Однако снабжение хранилищ этими резервуарами пока ограничено из-за трудностей, возникающих в процессе изготовления.

Сферические резервуары объемом 600 м 3 применяются в основном для хранения бутана на хранилищах заводов-изготовителей.

Цилиндрические резервуары с эллиптическими днищами объемом 25, 50, 100, 175 и 200 м 3 устанавливаются горизонтально и получили в нашей стране большее распространение и используются на всех видах хранилищ сжиженного углеводородного газа. Максимальное расчетное давление для пропановых резервуаров – 1,8 МПа, для бутановых – 0,7 МПа, что соответствует климатической зоне с самой высокой расчетной температурой (328 К). Минимальная температура в надземных резервуарах для территории РФ может достигать 233 К. Установку резервуаров следует предусматривать, как правило, наземную, подземная установка допускается при невозможности обеспечения установленных минимальных расстояний до зданий и сооружений, а также для районов с температурой наружного воздуха ниже минимально допустимой.

Применение изотермическое хранение достигается путем искусственного снижения упругости паров хранимого сжиженного газа, что, в свою очередь, приводит к его охлаждению или, наоборот, сжиженный газ искусственно охлаждается, что приводит к снижению упругости его паров. При температуре -42ºС сжиженный пропан можно хранить уже не при повышенном давлении, а при атмосферном, в результате чего уменьшается расчетное давление при определении толщины стенок резервуаров. Достаточно, чтобы стенки выдерживали только гидростатическое давление хранимого продукта, что дает возможность применять тонкостенные резервуары. Это позволяет сократить расход металла в 8¸15 раз в зависимости от хранимого продукта и объема резервуара.

Используются следующие технологические схемы: с комплексной холодильной установкой; с буферной емкостью; с промежуточным хладагентом и льдопородный резервуар.

Хранение в твердом состоянии осуществляется в брикетах, которые представляют собой ячеистую высококонцентрированную эмульсию, состоящую из полимера 5% и СУГ 95%. Полимер образует ячейки, в которых закупоривается СУГ. Для предохранения от воздействия внешних сил на его поверхность наносят слой раствора поливинилового спирта. После высыхания образуется твердая пленка. Брикеты выполняются весом 200, 400 и 800 грамм и упаковывается в коробки.

Читайте также: