80Температурный режим грс.Борьба с гидратообраз-ем наГрс.

Газ из магистральных газопроводов поступает в городские, поселковые и промышленные системы газоснабжения через газораспределительные станции. Газораспределительная станция является конечным участком магистрального газопровода и является как бы границей между городскими и магистральными газопроводами.

На ГРС давление газа снижают до величины, необходимой для потребителя и поддерживают его постоянным. Все оборудование ГРС рассчитывают на рабочее давление 7,5 МПа и 5,5 МПа, т.е. на максимально возможное давление газа в МГ.

Подогрев газа на ГРС

Чтобы исключить образование кристаллогидратов при дросселировании, газ нагревают в теплообменниках, используя в качестве теплоносителя горячую воду, или в специальных подогревателях газа.

П ри определенных значениях температуры и давления в газе, насыщенном влагой, образуются кристаллогидраты. Зоной их образования является область, расположенная левее равновесных кривых. Если газ не насыщен влагой, т.е. в нем отсутствует капельная влага, то кристаллогидраты образовываться не будут. Для исключения гидратообразования газ подогревают до такой температуры, чтобы влагосодержание насыщенного газа при дросселировании не опусколось ниже влагосодержания газа, поступающего не ГРС. В этом случае при дросселировании влага не будет выпадать из газа. Действительную температуру подогрева принимают несколько больше полученной из расчета. При расчете используют зависимость влагосодержания насыщенного природного газа от давления и температуры (рис.4.6).

Рис. 4.6. Определение необходимого нагрева газа на ГРС

В расмотренном на рис. 4.6 примере газ поступает на ГРС с давлением 4000 кПа и температурой 0⁰С. Газ поступает в насыщенном состоянии с влагосодержанием 0,165 г/м³. Для природного газа в области значений давлений и температур, которые имеют место при редуцировании на ГРС, среднее значение дифференциального дрос-сельного эффекта Джоуля-Томсона принимают равным Di = 5,5 град/Мпа. При дросселировании с начального давления 4,0 МПа до конечного 0,5 МПа температура газа будет снижаться

при подогреве газа с 0⁰С до 4⁰С самое нижнее значение влагосодержания на кривой дросселирования не выше влагосодержания насыщенного газа, поступившего на ГРС. Поэтому газ следует нагреть до 5...6 ⁰С

81 Состав сжиженных углеводородных газов

Во избежание повышенной упругости паров сжиженный газ не должен содержать значительных количеств этана, а для недопустимого снижения упругость паров - значительных количеств пентана. Состав СУГ, используемых для коммунально-бытового газоснабжения, должен соответствовать нормам (ГОСТ 20488-75. СУГ для коммунально-бытового и промышленного потребления).В табл.9.1 использованы следующие сокращения:

СПБТЗ - смесь пропана-бутана техническая зимняя;

СПБТЛ - смесь пропана-бутана техническая летняя;

БТ - бутан технический.

Свойства СУГ. Смеси газов

Плотность сжиженного газа существенно зависит от температуры.

Для технических расчетов плотность сжиженных газов можно определять по формуле

В табл. 9.3 даны значения параметров, входящих в эту формулу и диапазоны температур их применения для расчета плотности сжиженного газа.

Плотность смеси сжиженных газов определяется по формуле

где _СМ - плотность смеси СУГ; х₁, х₂, …, х_n - концентрации компонентов сжиженного газа ( в долях массовых ); ₁, ₂, …, _n -плотности компонентов, входящих в состав сжиженного газа. По общепринятым данным в практике плотность остатка углеводородов С₅ и выше, входящих в состав сжиженного газа, принимают 700 кг/м³.

Таблица 1.3 Значения величин и для расчета плотности сжиженных углеводородных газов (при Т₀=273 К)

Удельный объем сжиженных газов - величина, обратная плотности.

.

Следует отметить, что жидкая фаза сжиженного газа резко увеличивает свой объем при повышении температуры, что необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации сосудов для сжиженных газов. Изменение объема жидкой фазы сжиженного газа определяется по формуле

где V_Ж2 - объем жидкости при температуре t₂ ; V_Ж1 - объем жидкости при температуре t₁;  - коэффициент объемного расширения, который зависит от природы газа и пределов изменения температуры (табл.9.4)

Вязкость сжиженного газа определяется величиной динамического коэффициента вязкости сжиженного газа.

Для приближенных расчетов вязкость смеси можно определить по формуле

.

Упругость насыщенных паров сжиженных углеводородных газов проявляется, когда система жидкая фаза- газ находится в равновесии; при этом пары над жидкостью называются насыщенными, а давление, которое они оказывают на стенки сосуда, называются упругостью паров при данной температуре.

Точное определение упругости насыщенных паров очень важно для процессов получения, хранения и транспорта сжиженных углеводородных газов. Давление насыщенных паров является основной величиной для расчета резервуаров, танкеров и баллонов сжиженного газа, испарительной способности установок, а также состава газа в зависимости от климатических и сезонных условий.

При расчете трубопроводов для сжиженных газов необходимо, чтобы давление по длине превышало упругость насыщенных паров во избежания газовых полостей в трубопроводе. Что может привести к резкому сокращению его пропускной способности. Необходимо так подбирать состав сжиженного газа, чтобы при низких температурах его упругость паров была достаточна для работы регуляторов, т.е. была не менее 0,15 МПа.

Общее давление, создаваемое смесью газов или паров, согласно закону Дальтона, является суммой парциальных давлений газов или паров, входящих в состав этой смеси

,

где

.

- молярная доля компонента в паровой фазе.

По закону Рауля парциальное давление определяется упругостью паров каждого компонента при данной температуре и молярной доле каждого компонента в жидкой фазе

.

С учетом равновесия системы можно записать

или ,

где - константа фазового равновесия.

Скрытая теплота превращения показывает количество выделенного или поглощенного тепла при фазовых переходах. При определенной температуре вещество может быть переведено из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газообразное (процессы кипения и испарения).

Испарением называется процесс парообразованием, происходящим на свободной поверхности жидкости.

Кипением называется процесс интенсивного испарения не только с поверхности, но и со всего объема жидкости.

Теплота испарения находится в функциональной зависимости от абсолютной температуры. Наиболее простой метод ее расчета основывается на правиле ТРУТОНА, согласно которому мольная энтропия испарения (теплота превращения) при атмосферном давлении одинакова для всех жидкостей:

.

При расчете мольной теплоты испарения для произвольной температуры может быть использована формула Ватсона:

где приведенная температура кипения.

Энтальпия (теплосодержание) насыщенной жидкой фазы - это количество тепла, необходимое для нагрева 1 кг или 1 м³ жидкости от 0 К до заданной температуры при постоянном давлении. Теплосодержание насыщенной жидкости равняется сумме теплоты нагрева и скрытой теплоты плавления.

Теплосодержание насыщенного пара - это количество тепла, необходимого для повышения 1 кг или 1м³ насыщенного пара от 0 К до заданной температуры при заданном давлении. Оно является суммой теплосодержания насыщенной жидкости и скрытой теплоты парообразования.

Диаграмма состояния индивидуальных углеводородов

Диаграмма состояния - это графики зависимости между давлением, температурой, удельным объемом, теплоемкостью, теплосодержанием для сжиженных газов, полученные экспериментально, так как эти зависимости не подчиняются законам идеальных газов. Диаграммы состояния включают две фазы существования вещества - жидкую и газообразную.

Л инии, разделяющие параметры, соответствующие двум различным фазам, называются пограничными кривыми. Чаще всего диаграммы состояния строят в системах координат T - s (температура - энтропия) и p - i (давление - энтальпия).

Рис. 9.1. Схема построения диаграммы состояния газа