Перевозка сжиженных газов авиатранспортом.

Этот вид транспорта в настоящее время используется преимущественно для перекачки сжиженного газа от пунктов производства до предприятий-потребителей по межзаводским газопроводам небольшой протяженности. Однако трубопроводный транспорт приобретает в по­следние годы все большее значение. Особенно перспективен транс­порт сжиженных газов по магистральным трубопроводам. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, трубопроводный транспорт сжиженных газов весьма практичен и в ряде случаев оказывается экономически наиболее приемлемым в сравнении с другими видами транспорта. Экономичность трубопроводного транспорта значительно возрастает с повышением степени пол­ноты его использования, а это в свою очередь во многом зависит от наличия в районе приема газа мощных баз его хранения, как надземных, так и подземных.

Для транспорта сжиженных газов по трубопроводам могут быть использованы: трубопроводы, специально предназначенные только для перекачивания сжиженных газов; существующие бен­зопроводы с периодическим, последовательным перекачиванием по ним сжиженных газов и бензинов.

Первый метод применяется, когда необходимо постоянно подавать большое количество сжиженных газов от места производства к месту погрузки в транспортные резервуары, например от газобензиновых заводов и в порты и на пристани. Специальные трубо­проводы целесообразно применять для перекачки большого коли­чества сжиженных газов и на большие расстояния (до 400-1000 км). Если направление транспорта сжиженных газов совпадает с направлением транспорта бензина, причем для транспорта бензина имеется специальный трубопровод, то этот трубопровод может быть использован периодически также и для транспорта сжиженных газов. Опыт показывает, что при последовательной перекачке бензина, бутанов, пропана и пропан-бутановых смесей по одному и тому же трубопроводу смешение этих продуктов не­значительно.

Важнейшим технологическим требованием при этом является поддержание такого давления в трубопроводе, которое обеспечивало бы предотвращение кипения в нем перекачиваемых сжи­женных газов (чтобы давление не упало ниже их упругости паров при данных температурах). Несоблюдение этого требования может вызвать образование в трубопроводе паровых пробок. Минималь­ное значение давления сжиженных газов в трубопроводе прини­мается обычно на 0,6—0,8 МПа больше давления насыщения. Как показывает опыт эксплуатации ряда трубопроводов, организация автоматической системы контроля надежно гарантирует требуе­мое давление на перекачивающих станциях и по всей трассе. Для каждой перекачивающей станции должен быть разработан график требуемого давления на входе в зависимости от характера рельефа и температуры перекачиваемого продукта.

При рассмотрении проблем трубопроводного транспорта сжи­женных газов особое внимание должно быть уделено меро­приятиям, предотвращающим гидратообразование, зависящее от содержания влаги в перекачиваемой жидкости и ее состава. Экс­плуатационные затруднения, возникающие нри образовании гид­ратов, усугубляются зимой при минусовых температурах. К числу важнейших мер по борьбе с образованием гидратов в трубопрово­дах является прокладка их ниже зоны промерзания грунта, а также устройство для ввода в трубопровод метанола в качестве антифриза. Однако радикальным мероприятием, устраняющим об­разование гидратов в транспортируемых по трубопроводу сжи­женных газах, является их тщательная осушка перед поступле­нием в магистраль. Одним из зарекомендовавших себя в практике методов осушки следует считать адсорбционный метод. В качестве адсорбента может служить активированная окись алюминия, обеспечивающая доведение точки росы до —40 °С. На выходе сжиженного газа из дегидратационных установок должен быть установлен постоянный контроль. При последовательной пере­качке нескольких видов нефтепродуктов по одному трубопроводу большое значение в эксплуатации приобретает выявление точ­ного значения давления на входе в перекачивающую станцию. Для упрощения работы оператора перекачивающей станции при­меняются в ряде случаев несложные приспособления, позволяю­щие в любой момент ориентировочно определить упругость паров продуктов, проходящих через станцию.

Учитывая относительно высокую экономическую эффектив­ность трубопроводного транспорта сжиженных газов в сравнении с железнодорожным и автомобильным, следует рекомендовать раз­работку широкой сети трубопроводов для подачи сжиженных га­зов в города, на промышленные и другие крупные объекты газо­снабжения.

Рисунок 2.5.1.Схема транспортировки СУГ по трубопроводам

На рис. 2.5.1. приведена схема установки для транспорта сжи­женных газов по трубопроводу. Установка состоит из резервуаров хранения 1 в головном пункте трубопровода, головной насосной станции 2, пункта измерения 3, промежуточных насосных станций 4, обственно трубопровода 5, резервуаров хранения в конечном пункте 6, насосной станции конечного пункта 7 и распределительноги пункта 8. сжиженные газы забираются из резервуаров 1 на­сосами. При подземном расположении резервуаров, единственно рекомендуемом из соображений пожарной безопасности, насосы должны выполняться самовсасывающими. Для обеспечения воз­можности непрерывной работы рекомендуется последовательная установка не менее двух насосов, с возможностью байпасирования вокруг одного из насосов. Насосы, через пункт измерения газа 3. в котором производится измерение расхода объемными или диафрагменными расходомерами, подают сжиженные газы в соб­ственно трубопровод 5. Промежуточные насосные станции 4 обо­рудуются аналогично головной станции. Так как давление в ко­нечном пункте трубопровода должно на 0,6—0,8 МПа превышать давление насыщения, заполнение конечных резервуаров 6 проис­ходит без всяких затруднений. Выдача сжиженного газа потреби­телю из резервуаров 6 производится при помощи насосов, уста­новленных на станции 7, число которых должно быть также не меньше двух. Все промежуточные и конечная насосные станции оборудуются регуляторами давления типа «до себя», поддержи­вающими на входе в станцию давление, для промежуточных стан­ций на 1,0—1,2 МПа, а для конечной станции на 0,3—0,5 МПа превышающее давление насыщения.

В практике транспорта сжиженного газа по трубопроводам применяется метод последовательной перекачки светлых нефте­продуктов и пронан-бутанов. При этом смешение перекачиваемых продуктов происходит на очень небольшом участке трубопровода (до 1—2 км в самом неблагоприятном случае). Начало поступле­ния другого вида топлива устанавливается автоматическим при­бором по изменению плотности продукта, вязкости или коэффи­циента преломления.

Относительно большие значения упругости паров и малые зна­чения вязкости и плотности сжиженных газов обусловливают ряд специфических особенностей их транспорта по трубопроводам. О влиянии упругости паров на минимальное значение давления в трубопроводе было указано выше. В соответствии с этим на основании соотношения p_мнн= (р_нас+0,7)МПа в табл. 2.5.1. приве­дены значения минимально допускаемых давлений в трубопроводе при транспорте сжиженных газов в летних и зимних условиях, при укладке труб на поверхности или в земле, ниже зоны про­мерзания.

Верхнее предельное значение давления (давление за насосной станцией) определяется прочностью труб и оборудования насос­ных станций. Обычно принимаемое максимальное значение дав­ления не должно превышать 5,0 МПа. Поэтому возможный пере­пад давления между насосными станциями, а вместе с этим и пропускная способность трубопровода в летнее время уменьша­ются. Особенно сильно уменьшение перепада давления в летних условиях сказывается на производительности трубопровода при транспорте пропана. При этом перед последующей промежуточной станцией давление в трубопроводе должно быть выше давления насыщения не менее чем на 0,6 МПа. Так как давление в конеч­ном участке трубопровода всегда превышает давление насыще­ния на 0,6—0,8 МПа, заполнение конечных резервуаров происхо­дит безо всяких затруднений.

Оптимальное решение при строительстве трубопровода прини­мают в зависимости от местных условий путем сравнения вариан­тов по суммам годовых приведенных затрат. Трубопроводы необ­ходимо проектировать в соответствии с требованиями СНиП II—45—75.

Начальное давление в газопроводе после насосной станции оп­ределяется из расчета преодоления сопротивления трубопровода и предупреждения вскипания жидкой фазы. Для предупреждения закипания жидкой фазы и образования паровых пробок, которые могут вызвать резкое сокращение пропускной способности газо­провода, минимальное давление в любой его точке, как было упо­мянуто выше, должно быть на 0,6—0,8 МПа выше давления на­сыщения при возможной температуре продукта. При значитель­ных длинах трубопровода за возможную температуру продукта принимают максимальную температуру грунта в летнее время на глубине укладки трубопровода. Таким образом, при температуре грунта 15 °С у пропана абсолютное давление паров при указан­ной температуре составляет 0,725 МПа, следовательно, абсолют-нос давление в конце газопровода при перекачке пропана не дол­жно быть ниже 1,4МПа.

Магистральные газопроводы сжиженного газа должны быть, как правило, проложены в грунте вне территории населенных пунктов. Надземная прокладка может быть принята только при условии специального обоснования и обычно в местах переходов через естественные и искусственные препятствия. При прокладке газопроводов вблизи населенных пунктов, промышленных пред­приятии или отдельно стоящих зданий и сооружении, расположен­ных по отметкам ниже трубопровода, расстояния между ними принимают в соответствии с данными табл. 2.5.2.

Кроме того, при прокладке газопроводов для сжиженных га­зов необходимо руководствоваться следующими указаниями.

1. При прокладке магистральных трубопроводов на отметке ниже 5 м, расположенных вблизи населенных пунктов, промышленных предприятий и отдельных зданий, расстояния от них до магистральных трубопроводов могут быть уменьшены на 25 % (без увеличения толщины стенки труб) по согласованию с органами государственной газовой инспекции.

2. Допускается совместная прокладка нескольких трубопроводов диаметром до 150 мм в одной траншее при условии предъявления соответствующего обос­нования.

3. В особых случаях при предъявлении соответствующего технико-экономи­ческого обоснования допускается сокращение расстояний, приведенных в п. 1 и 2 табл. 6.2, не более чем на 30 % при условии увеличения толщины стенок трубы на столько же процентов.

4. Участки газопроводов, укладываемые выше населенных пунктов, про­мышленных предприятий и отдельных зданий и сооружений, относятся к кате­гории 1. Здесь предъявляются повышенные требования к толщине стенок труб.

При проектировании магистральных газопроводов для сжи­женных газов необходимо обязательно выполнять гидравлический расчет, расчеты на прочность и др.

Гидравлический расчет выполняется на основании данных вы­бора оптимального варианта трассы газопровода и расположения перекачивающих станций.

Как известно, система сжиженный газ—газ является динами­ческой, она постоянно сопровождается конденсацией и испарением При равенстве скоростей конденсации и испарения наступает равновесие системы, и пары над жидкостью будут насыщенными, а их давление называется давлением насыщения. Одно из главных положений, учитываемых при гидравлическом расчете трубопроводов,—создание условий, при которых давление в любой точке трубопровода (особенно в самой высокой) не снижалось бы ниже давления насыщения. Оптимальным для верхней точки трассы трубопровода должно быть давление насыщения. При этом следует принимать во внимание изменения упругости паров в за­висимости от температуры и химического состава перекачивае­мого газа. Все это необходимо учитывать, так как в процессе экс­плуатации трубопровода давление в какой-либо точке может упасть ниже давления насыщения, что в свою очередь может вы­звать интенсивное гидратообразование. При этом пропускная спо­собность трубопровода резко упадет, увеличатся скорости потоков в нем, что может вызвать резкий перепад давления. Вероятной «опасной» точкой трубопровода является верхняя точка профиля трассы. Поэтому при расчете минимальное давление в самой вы­сокой точке профиля трубопровода принимают с определенным запасом: р_мин=р_нас+Р_доп , где р_нас—давление насыщения при выбранной температуре, МПа; р_доп—давление, превышающее дав­ление насыщения, МПа [при проектировании принимают р_доп= = (0,6—0,8) МПа], что исключает возможность газообразования. Если сжиженный газ из трубопровода поступает в резервуар для хранения, то можно принять р_доп= (0,15— 0,2) МПа.

В поверочном расчете необходимо учитывать гидравлические потери в местных сопротивлениях (задвижки, вентили, отводы, клапаны, шайбы и др.).

Расстояния между пунктами перекачки определяют из условия, что давление после насосной станции не должно превышать 5,0 МПа. При этом перед последующей перекачивающей станцией превышение давления должно быть Др>=0,5 МПа.

Литература.

1. Стаскевич Н. Л., Вигдорчик Д. Я. Справочник по сжиженным углеводородным газам. –Л.: Недра, 1986.- 543 с.

2. Белашов А. Д. Эксплуатация баллонных и групповых резервуарных уста­новок сжиженного газа. Л., Недра, 1979. 158 с.

3. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жид­костей. М., Физматгиз, 1963. 708 с.

4. Газовое оборудование, приборы и арматура (справ, руководство), 2-е изд., перераб. и доп./ Под ред. Н. И. Рябцева. М., Недра, 1972. 620 с.

5. Правила устройства и безопасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением. М., Недра, 1989. 135 с.

6. Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами РД 50—213—80. М., Изд-во стандартов, 1982. 320 с.