Технология использования сжатых газов (стр. 25 )

Для перегрузки СУГ из цистерны (авто или ж/д) в резервуарные хранилища с последующей погрузкой на наливные суда сооружают терминалы.

Терминал содержит эстакаду для обеспечения разгрузки цистерн, резервуарное хранилище, насосно-компрессорные станции. В зависимости от уровня расположения резервуара по отношению к поверхности земли (наземное, подземное) технологическая схема несколько изменяется: самотека уже будет недостаточно, нужно использовать компрессор или насос.

При использовании насосной схемы сливная и наполняемая емкости должны быть соединены уравновешивающим трубопроводом по паровой фазе, чтобы не создать сопротивления сливу и наполнению.

Рисунок 8.5 - Схема терминала для перегрузки

сжиженных газов

Компрессорная схема предполагает отбор пара из наполняемой емкости, сжатие и подача его в сливную цистерну для выдавливания жидкой фазы. После опорожнения цистерны паp из неё откачивается в баллоны. При дальнейшей перекачке СУГ, например в танкер, необходим насос.

8.4.4 Регазификация сжиженных газов в грунтовых резервуарных установках

Регазификация - испарение жидких газов и перегрев полученных насыщенных паров. Для этого необходим постоянный подвод тепла к жидкой паровой фазам (рис. 8.6).

Рисунок 8.6 – Схема грунтовой резервуарной установки регазификации СУГ

Естественные испарения происходят за счет притока тепла от окружающего воздуха или грунта, т. е. даровым теплом, без затраты энергии. На естественное испарение, кроме температуры влияет компонентный состав СУГ, термические сопротивления, грунта, стенок сосуда, степень заполнения и зеркало сосуда и др.

При отборе паровой фазы из резервуара состояние равновесия нарушается, т. е. давление постепенно снижается, содержание легких углеводов снижается, тяжелых –увеличивается. При максимальном отборе пара из резервуара температура СУГ значительно снижается, так как не хватает подвода тепла извне. Может вовсе прекратится процесс испарения, произойдет обмерзание сосуда. Цикличность отбора паров (день - ночь) поможет решить эту проблему за счет аккумулирования тепла ночью. Зависимость испарительной способности СУГ от температуры окружающей среды приведена на рис. 8.7.

Q, м3/ч

 

т, час

Рисунок 8.7 – Испарение СУГ в зависимости от

температуры окружающей среды:

1-t = -18оС; 2- t = 0; 3- t = 10оС.

Недостатки естественного испарения:

- нельзя применять СУГ с большим содержанием бутана;

- теплота сгорания паровой фазы нестабильна;

- велики размеры и металлоемкость установок.

Газификацию СУГ производят в специальных установках - регазификаторах (рис. 8.8).

Рисунок 8.8 – Схема регазификатора с электронагревателем

В регазификаторах с искусственным испарением в качестве теплоносителей используется горячая вода, пар, электронагреватели. При изменении отбора газа будет изменятся давление в сосуде. ЭКМ даст сигнал через реле на цепь электронагревателя на включение или выключение его.

8.4.5 Подземный газопровод

СУГ транспортируется и накапливается в групповых резервуарных установках. От резервуаров прокладываются газопроводы к потребителям, как правило, подземные с соблюдением уклонов и установкой конденсатосборников
(рис. 8.9). При транспортировке пропан-бутана по трубам учитывают, что эта смесь имеет гораздо более высокую температуру конденсации, чем природный газ. Точка росы пропан-бутановой смеси при содержании бутана от 0 до 100% изменяется от -42°С до 0°С. Таким образом при охлаждении труб воздухом или грунтом в конце трубопровода может начаться конденсация паров, в первую очередь бутана. Необходимо применять тепловую изоляцию труб или заглублять их ниже глубины промерзания грунта.

Регазификация - искусственное испарение СУГ происходит фракционно, то есть сначала испаряются легкокипящие компоненты(пропан). Увеличивается содержание в резервуарах низкокипящего бутана. При транспортировке паровой фазы с большим содержанием пентана конденсация не происходит (нужна низкая температура), а если повышение содержания бутана, то конденсация может произойти
(t ≈ -0,5°С). В этом случае трубы надо прокладывать в зоне положительных температур.

Рисунок 8.9 – Схема подземного газопровода

Испытания газопроводов на прочность и плотность. Сначала производится продувка, устанавливают манометры в заглушках. Сначала испытывают на прочность в течение одного часа, затем снижают давление и испытывают на плотность, проверка обмыливанием.

Режимы испытаний для систем низкого давления:

Подземные трубы 24 час
Надземные 30 мин
Вводы газоприводов 1 час	Dрдоп£ 5 мм вод. ст.
В жилых и общественных помещениях 5 мин	Dрдоп£ 20 мм вод. ст.

Контрольные вопросы к теме 8

1 Охарактеризуйте сжиженные углеводородные газы (СУГ): сырье и способы получения, химический состав, основные применяемые марки СУГ.

2 Основные свойства СУГ в паровой и жидкой фазах.

3 Перечислите вредные воздействия СУГ на человека и металлы.

4 В чем особенности объемного сжатия и расширения СУГ?

5 Охлаждающие свойства СУГ: как они проявляются?

6 Какие предъявляются требования к точке росы СУГ? Что такое кристаллогидраты?

7 Способы получения СУГ в нефте- и газопереработке.

8 Какие особенности хранения СУГ? Как их транспортируют?

9 Перегрузка СУГ (слив-налив): какие применяются технологии?

10 Приведите принципиальную схему терминала для перегрузки СУГ и объясните принцип работы.

11 Каковы особенности устройства подземного газопровода для транспортировки СУГ

12 Газонаполнительная станция (ГНС): устройство и принцип действия.

Список литературы

1. Трушин и эксплуатация установок сжиженного газа/ .–Л.: Недра, 1980.–198с.

2. Автомобильные газонаполнительные станции: справочное пособие. –М.: Недра, 1989.– 128с.

Раздел 3

ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ ГАЗОВ

Тема 9 ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ АЗОТА

9.1 Общие сведения об азоте

Азот – от греческого «безжизненный», бесцветный газ не имеющий цвета и запаха, атомный вес 14,0.

В 1772 г. азот открыл шотландец Резерфорд. В свободном состоянии азота в природе нет. А. Лавуазье в 1787г. установил, что воздух содержит «жизненный» (поддерживающий дыхание и горение, то есть кислород) и «удушливый» газы. В 1785г. Г. Кавендиш показал, что азот входит в состав селитры. Позже выяснили инертность азота в свободном состоянии и важное его свойство в соединениях с другими элементами, т. е. в связанном состоянии. Азот – четвёртый по распространенности (после водорода, гелия и кислорода), элемент солнечной системы.

Азот – один из самых распространенных элементов на Земле. В основном, сосредоточен в атмосфере. В составе воздуха он составляет более 78%. Природные соединения азота – это натриевые селитры, встречающиеся, обычно, в пустынях (Чили, Средняя Азия). В каменном угле содержится 1- 2,5% азота.

Азот крайне важен для жизнедеятельности живых организмов. В живых белках содержится 16 – 17% азота.

Содержащийся в почве азот (в соединениях), извлекается растениями в процессе роста и создается его дефицит, растения плохо развиваются. Нужно постоянно пополнять почву азотом - вносить азотные удобрения. Производство минеральных азотных удобрений является исключительно важной народнохозяйственной задачей.

9.2 Физические и химические свойства

Азот немного легче воздуха (ρ=1,2506 кг/м3 при нормальных условиях).

Температура плавления -209,86ºС, кипения -195,8 ºС.

Азот сжижается с трудом.

Критические параметры: tкр= -174,1ºС, pкр =34,6 кг/м2.

Плотность жидкого азота ρж=808 кг/м3.

В воде он менее растворим, чем кислород.

Азот вступает в реакцию только с активными металлами (литий, кальций, магний). С другими элементами – только при высокой температуре и присутствии катализатора, в том числе с водородом, образуя NH3 – аммиак.

Азот не оказывает вредного воздействия на окружающую среду и не токсичен. Но длительное пребывание в загазованном помещении вредно для человека, а дыхание в среде с содержанием кислорода менее 19% опасно для жизни.

9.3  Получение азота из воздуха

Основную массу атмосферного воздуха составляет азот (78,1%), поэтому очевидно, что наиболее рационально получать азот из воздуха.

В промышленности в настоящее время применяется три метода получения азота: низкотемпературное разделение, адсорбционная и мембранная технологии.

Низкотемпературная (криогенная) технология разделения воздуха на составляющие (азот, кислород, аргон и другие газы) основана на разнице температур кипения (или сжижения) азота и кислорода при глубоком охлаждении воздуха.

Сжижение азота и кислорода в промышленных условиях осуществляется в детандерных установках. Предварительно сжатый и охлажденный воздух расширяется в детандере (поршневом или турбодетандере) до температуры -192ºС, при которой воздух полностью сжижается и становится бесцветной жидкостью. Если теперь жидкий воздух слегка подогреть
(до -183ºС), то из него будет испаряться азот, а кислород останется в виде жидкости. Этот процесс называется ректификацией воздуха. Подробный технологический процесс рассмотрен в разделе, посвященном кислороду. Отметим, что на этих установках одновременно получают и азот, и кислород, которые далее могут использоваться для различных целей, в различных технологических линиях.