Перевозка СУГ в железнодорожных цистернах
Тема лекции 6. Источники и технологические схемы получения сжиженных углеводородных газов. Физико-химические, термодинамические свойства и транспорт.
Источники и технологические схемы получения СУГ
Основными источниками для производства сжиженных углеводородных газов являются попутные газы, а также газы стабилизации нефти, жирные природные газы газоконденсатных месторождений и газы нефтепереработки.
Попутные газы и газы стабилизации нефти получают при добыче нефти. Обычно в верхней части нефтяных залежей находится газовая шапка, газ которой частично растворен в нефти. В результате переработки попутного газа на газоперерабатывающих заводах получают «сухой» газ, содержащий метан, этан и часть пропана, фракцию, содержащую этан, а также сжиженные газы (пропан, бутан, изобутан) и компонент автобензина - стабильный газовый бензин.
Каталитический крекинг нефти............................... 8—12
Термический риформинг нефти................................ 15—20
Крекинг в газовой фазе нефти.................................. 20—25
Двухфазный крекинг нефти................................... 10 — 12
Термический крекинг газойля................................... 9—10
Термический риформинг лигроина.......................... 25—26
Каталитический крекинг газойля.......................... - 14—15
Сжиженный метан. Метан - газ без цвета и запаха, малорастворимый в воде, химически устойчив, может окисляться только при высоких температурах, относится к предельным (насыщенным) углеводородам. Взрывоопасные концентрации метана в смеси с кислородом воздуха от 5,3 до 15%. Критическое давление и температура метана соответственно 45,8·105 Па и 191 К.
|
|
|
Для достижения очень низких температур с целью сжижения углеводородных газов можно использовать три основных метода.
1. Испарение жидкости - холодильный цикл, основанный на испарении жидкости, но он не может привести к большому перепаду температур, если использовать только одну жидкость, поэтому необходимы несколько хладагентов. При каскадном методе в первом цикле хладагентом обычно служит аммиак. Во втором цикле сжижается этилен, конденсирующий под давлением в аммиачном испарителе. Этилен испаряется при температуре 173 К и сжижает сжатый метан, являющийся хладагентом третьего цикла, который далее поступает в хранилище. Каскадный метод сжижения природного газа является наиболее экономичным и поэтому наиболее широко распространен. Каскадный метод можно применять вместе с методом дросселирования.
2. Использование эффекта Джоуля-Томсона основано на эффекте охлаждения газа при дросселировании. Возможны несколько циклов: цикл с однократным дросселированием; цикл с однократным дросселированием и предварительным охлаждением; цикл с двойным дросселированием.
|
|
|
3. Расширение газа с отдачей работы; этот метод чаще всего применяется в сочетании с использованием эффекта Джоуля-Томсона. Выделяют циклы с детандерами среднего и высокого давлений, с многократным расширением газов в газовых холодильных машинах и др.
Вторым основным производственным циклом, по которому работают современные установки сжижения метана, является детандерный цикл. Сжижение метана по этому методу является достаточно экономичным, так как при этом используются часто имеющиеся «свободные перепады» давления. Такие «свободные перепады» давления природного газа возможны на месторождениях, ГРС и т. д. При использовании перепадов давления на ГРС (2,5-4,5 МПа) можно применять установку, работающую по циклу Клода. Разработана схема цикла, в которой предварительное охлаждение газа до 217 К достигается за счет применения каскадной пропан-этановой установки. В этом случае поток природного газа после компрессора раздваивается: часть газа охлаждается обратными потоками в теплообменнике, а другая часть последовательно охлаждается с помощью двух-ступенчатогопропанового и этанового циклов и потом направляется в турбодетандер.
|
|
|
Транспорт СУГ
От места производства до потребителей СУГ доставляется в сосудах под давлением или в изотермических емкостях, а также по трубопроводам.
Классификация видов транспорта сжиженных углеводородных газов:
1. Железнодорожные цистерны (или вагоны для перевозки баллонов);
2. Автомобильные цистерны (или специальные машины для перевозки баллонов или «скользящих» емкостей);
3. Морские и речные суда;
4. Самолеты и вертолеты.
Крупные промышленные потребители СУГ обычно расположены рядом с ГПЗ или НПЗ и получают газ по трубопроводам.
СУГ, предназначенные для бытовых потребителей, для автотранспорта и мелких промышленных потребителей, отпускается через систему газонаполнительных станций (ГНС) и кустовые базы (КБ), которые в свою очередь снабжаются по трубопроводам, железнодорожными цистернами, автомобильными цистернами или танкерами.
Производительность ГНС - от 3 тыс. т/год до 12 тыс. т/год. Производительность КБ - от 25 тыс. т/год до 100 тыс. т/год. Назначением кустовых баз служит также экспорт и импорт сжиженных газов. В этом случае транспортировка сжиженных газов осуществляется в основном по морю на специальных судах-танкерах.
|
|
|
Перевозка СУГ в железнодорожных цистернах
Для перевозки сжиженных газов по сети железных дорог используются железнодорожные цистерны специальной конструкции.
Пропан перевозят в стальных цистернах вместимостью 51 или 54 м3 с полной загрузкой 85%, что составляет соответственно 43 и 46 м3.
Кроме пропановых цистерн имеются бутановые с вместимостью резервуара 60 м3 при полезной нагрузке 54 м3.
В настоящее время начали использоваться железнодорожные цистерны полным объемом 98,3 м3 и полезным 83,5 м3.
Резервуар снабжен люком диаметром 450 мм, на крышке которого расположена арматура. Люк вместе с арматурой закрывается предохранительным колпаком 3 диаметром 685 мм и высотой 340 мм. Для обслуживания арматуры вокруг колпака сделана площадка с поручнями 4 и стремянками 6 по обе стороны цистерны.
На крышке люка размещены сливо-наливная и предохранительная арматура и арматура для контроля сливо-наливных операций. В центре крышки люка смонтирован пружинный предохранительный клапан 7 диаметром 32 мм (рис. 6.1), предназначенный для сброса паров сжиженного газа в атмосферу в случае, если в цистерне повысится давление сверх допустимого (для пропана 20, для бутана 8 кг/см2).
По обе стороны предохранительного клапана по продольной оси цистерны установлены два сливо-наливных вентиля 4 и 9 диаметром 40 мм, которые через скоростные клапаны, автоматически прекращающие выход сжиженного газа в случае обрыва шланга, соединены с трубами, доходящими почти до дна цистерны.
Для отбора из цистерны или подачи в нее паров сжиженного газа служит угловой вентиль 6 диаметром 40 мм, соединенный через скоростной клапан с паровым пространством цистерны.
Для контроля за правильностью заполнения сжиженным газом служат вентили 2 и 3, заканчивающиеся внутри цистерны трубками на уровне максимального наполнения. При этом трубка вентиля 2, маховик которого окрашен в зеленый цвет, заканчивается на уровне максимально допустимого заполнения сосуда цистерны сжиженным газом, а трубка вентиля 3, маховик которого окрашен в красный цвет - на 50 мм выше. Таким образом, вентиль 2 является вентилем-сигналом, а слой жидкости в 50 мм (находящийся между концами трубок 2 и 3) представляет собой допустимое контролируемое переполнение железнодорожной цистерны сжиженными газами.
Контроль за опорожнением цистерны осуществляется вентилем 10, трубка которого установлена на уровне нижней плоскости сливо-наливных трубок. При этом вентиль 1 предназначен для удаления столба жидкости из трубки вентиля 10 после его закрытия.
Термометр для замера температуря сжиженных газов помещается в кармане 5, представляющим собой трубку длиною 2550 мм. Конец этой трубки, опущенный в цистерну, заварен, а верхний конец, ввинченный во фланец люка, открыт.
Вентиль 8 диаметром 12 мм служит для удаления из сосуда цистерны отстоявшейся воды и тяжелых неиспаряющихся остатков сжиженных газов. Конец трубки этого вентиля заканчивается на расстоянии 5 мм от низа цистерны.
Рис. 6.1. Расположение арматуры на крышке люка железнодорожной цистерны:
1, 10 - вентили для контроля опорожнения; 2, 3 - вентили для контроля уровня наполнения; 4, 9 - угловые вентили для наполнения и слива сжиженного газа; 5 - карман для термометра; 6 - угловой вентиль для отбора (подачи паровой фазы сжиженного газа; 7 - предохранительный клапан; 8 - вентиль для удаления воды
Цистерна должна быть окрашена в светло-серый цвет и иметь соответствующие надписи.
Низ сосуда цистерны по всей его длине на высоту 400 мм окрашивается в черный цвет. Вдоль оси сосуда наносится красным цветом отличительная полоса шириной 300 мм.
Расчет сосудов железнодорожных цистерн на прочность производится с учетом действия нагрузок от упругости паров жидкости при температуре плюс 55 0С и давления жидкости в результате толчка или торможения цистерны.
При температуре +55 0С упругость паров (давление насыщения) для пропана составляет 19,6 кг/см2 (1, 933 МПа), для п-бутана - 5,6 кг/см2 (0,549 МПа) и для изо-бутана - 7,7 кг/см2 (0,755 МПа). Давление, создаваемое в сосуде цистерны при толчке и торможении, определяются из соотношений:
а) при толчке - руд 1
, (6.1)
б) при торможении - руд 2
, (6.2)
где rж -плотность жидкости, кг/м3;
l - длина емкости, м;
v0 - скорость цистерны в момент начала торможения, м/с;
t - время торможения, с;
g - ускорение свободного падения, м/с2.
Расчетное давление Р для сосуда цистерны выбирается по большему из уравнений
, (6.3)
, (6.4)
где PS55 - давление насыщенных паров сжиженного газа при температуре +550С.
По расчетному давлению определяется толщина стенки. Расчет ведут, как и для стационарных сосудов.
Для налива в железнодорожные цистерны сжиженного газа и его слива заводы поставщики имеют наливные эстакады, а газонаполнительные станции - приемно-сливные. Стояки имеют линии паровой и жидкой фаз продукта и, как правило, располагаются по обе стороны эстакады. Наливные (сливные) стояки оборудованы гибкими резинотканевыми напорными рукавами для присоединения к цистернам. Для налива каждого продукта подведен индивидуальный коллектор, в результате чего можно одновременно производить налив разных видов сжиженного газа, например пропана, н-бутана и изобутана.
Установлены следующие нормы времени налива сжиженного газа в железнодорожные цистерны: на пропан и пропан-бутановую смесь - 5 часов, на н-бутан и изобутан - 3 часа.
Началом налива считается время подачи железнодорожных цистерн на наливную эстакаду.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 4301; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!