книги из ГПНТБ / Рачевский, Б. С. Транспорт и хранение углеводородных сжиженных газов

В г. Тюмени резервуары, установленные на баржах, заполняются сжиженным газом, после чего водным путем транспортируются в се­ верные поселки области, где при помощи находящегося на берегу насосно-компрессорного оборудования сжиженный газ перекачи­ вается в мелкие резервуары типа РС-1600. Перевозки сжиженных углеводородных газов речным транспортом в Советском Союзе были начаты в 19(56 г. и, естественно, не успели еще получить большого развития. За рубежом этот вид транспорта относительно развит и планируется в широком масштабе. Впервые перевозку СУГ на

температуре. Головная баржа состава имеет длину 89,37 м, средняя — 85,40 м и кормовая — 85,71 м. В каждой барже по два цилиндриче­ ских изотермических резервуара длиной 74,42 м, диаметром 5,49 м, общей вместимостью 800 м3. В резервуарах может поддерживаться температура до —51° С. В качестве теплоизоляционного материала применены блоки пеностекла размером 60,9 X 15,2 X 15,2 см, а стыки и пазы между ними заполняются специальной мастикой, стой­ кой к низким температурам. Блоки заключены в кожух из стальной нержавеющей ленты, покрытой поливиниловой краской и сеткой из стекловолокна.

В начале 60-х годов перевозка сжиженных углеводородных газов стала практиковаться и на реках Западной Европы. В некоторых странах начали строить суда с применением металлов повышенной антикоррозионной стойкости (алюминий, нержавеющие стали) и стойких синтетических • покрытий.

Во Франции впервые в Западной Европе в 1966 г. транспортная фирма «Сожестран» начала эксплуатировать на р. Сене речной тол­ каемый состав, перевозящий пропан и бутан под высоким давлением. Перевозки сжиженных газов осуществляются на 210-километровом участке от нефтеперерабатывающего завода в Пти-Куроне до газораспределительной станции фирмы «Манюгаль» в Нантере. Толкае­ мый состав включает в себя буксир-толкач «Вижилян» и две налив-

114

ные баржи «Пантер» и «Марсель» и имеет общую грузоподъемность до 4100 т. Наливная баржа «Пантер» (рис. 50) приспособлена для одновременной перевозки сжиженных газов и легких нефтепродук­ тов, ее длина — 72 м, ширина — 11,44 м, осадка — 2,40 м. Баржа разделена на восемь отсеков, внутри которых установлены по одному резервуару высокого давления (всего на барже имеется четыре ре­ зервуара вместимостью по 125 м3, рассчитанных на давление 5 кгс/см2, для бутана и четыре резервуара такой же вместимости, но под давле­ нием 18 кгс/см2 — для пропана). В оставшееся пространство отсеков заливают газойль, легкий мазут или бензин. Полная грузоподъем­ ность баржи 1000 м3 сжиженных газов и 1350 т нефтепродуктов. Баржа «Марсель» используется только для перевозки подогретого мазута.

Рис. 51. Схема слива сжиженных

резервуар берегового хранилища

Налив сжиженных газов в баржу у причала завода производится через верх насосом, а слив осуществляется путем выдавливания жидкой фазы бутана или пропана парами этих же газов, подаваемых компрессором из резервуаров берегового хранилища (рис. 51). Про­ изводительность слива — 200 м3/ч.

За 10 месяцев 1966 г. этот состав прошел по р. Сене около 14000 км. Он рассчитан на перевозку 40 000 т сжиженных нефтяных газов в год. В настоящее времясостав полностью обеспечивает объем реч­ ных перевозок сжиженных газов в район Парижа, однако с разви­ тием хранилищ сжиженных газов в этом районе ожидается исполь­ зование на р. Сене речных составов барж, целиком предназначенных для перевозок сжиженных газов.

Особенности эксплуатации толкаемых составов на р. Сене могут представить известный интерес.

До 1955 г. на р. Сене в основном использовались буксируемые составы из трех-четырех барж, общая грузоподъемность которых обычно не превышала 2500 т, самоходные баржи класса 38 м и 54 м грузоподъемностью в 235 и 750 т и изредка самоходные баржи грузоподъемностью до 1500 т. Себестоимость перевозок нефтегрузов самоходной баржей 38 м или буксируемым составом в 2500 т была приблизительно одинакова, и для дальнейшего сравнения ее можно принять за 1. Себестоимость перевозок самоходными баржами

в 750 и 1500 т соответственно составляла 0,75 и 0,60. Это казалось пределом, так как увеличение числа барж в составе (вместе с этим должен быть увеличиться экипаж) не давало экономии, а увеличить размеры самоходной баржи нельзя из-за условий плавания на реке. Выходом из этого положения явилось вождение барж методом толка­ ния. За 10 лет себестоимость перевозки нефтегрузов (1 ткм) в толкае­ мых составах снизилась в 2 раза по сравнению с самоходными или буксируемыми баржами. Так, например, себестоимость перевозки нефтепродуктов толкаемым составом, в который входят самоходная (толкач) и несамоходные наливные баржи длиной 120 м, грузоподъем­ ностью 2500 т снижается наполовину по сравнению с одной самоход­ ной баржой грузоподъемностью 750 т.

Толкаемые составы имеют ряд преимуществ по сравнению и с са­ моходными баржами:

непрерывность использования дорогостоящего оборудования (в дан­ ном случае — буксира-толкача). Буксир может поставить баржи под разгрузку или погрузку и сразу же брать другие, готовые к от­ правке. Некоторое количество лишних барж можно также исполь­ зовать как не очень дорогое средство временного хранения сжижен­ ных газов, что делает ненужной в некоторых случаях промежуточ­ ную перевалку СУГ с одного вида транспорта на другой через газо­ наполнительные станции;

возможность увеличить грузоподъемность транспортной единицы, что нельзя сделать в отношении самоходных барж из-за непригод­ ности судов больших размеров к плаванию на узких реках.

Основными препятствиями к применению толкаемых составов являются навигационные условия на реках и ограниченные размеры шлюзов. Например, на р. Сене самые большие шлюзы в низовьях пока могут пропускать толкаемые составы не более 160 м длины, 11,6 м ширины и 3 м осадки, т. е. грузоподъемностью не выше 4000 т.

Некоторые преимущества по сравнению с обычными дают гибкие толкаемые составы. При прохождении извилистых участков реки баржи этих составов постоянно идут параллельно берегам, чем облегчается расхождение состава со встречными судами. Можно увеличивать длину барж и, следовательно, грузоподъемность состава. Устойчивость на курсе ему обеспечивается взаимодействием рулей с большой смываемой поверхностью, расположенных в носовой части передней баржи, кормовых рулей толкача и шарнирного эластичного сцепного устройства между баржами. Схема гибкого толкаемого состава приведена на рис. 52.

Учитывая, что плотность сжиженного газа примерно в два раза меньше плотности воды, транспортировку его по рекам можно осуще­ ствлять в больших плавучих резервуарах (трубах), спаренных в сек­ ции. Секции могут формироваться в составы, толкаемые буксиром.

Ленгипроречтранс разработал проект переоборудования судов для перевозок сжиженного газа. Технико-экономические показатели доставки сжиженных газов речным транспортом по данным этого института приведены в табл. 32.'

116

Создание крупнотоннажных изотермических речных газотанкеров является более проблематичным, чем создание секционных составов из труб, заполненных сжиженным газом или барж, оснащенных резервуарами под давлением. Себестоимость перевозок сжиженного газа речным транспортом в секционных составах, согласно табл. 32 и проведенной интерполяции, изменяется от 0,2 до 1,7 коп/ткм при расстоянии от 2000 до 50 км, а удельные капитальные вложения при тех же расстояниях — от 1,1 до 12 коп/ткм год.

Рис. 52. Схема гибкого толкаемого состава грузоподъемностью 2650 т (Фран­ ция):

1 — баржа-толкач; 2 — несамоходная баржа; 3 — носовой руль баржи; 4 — устройство гиб­

кого счаливания барж

Необходимо отметить, что указанные показатели не учитывают необходимость строительства складов для сжиженных газов в на­ чальных и конечных точках маршрута из-за сезонности речных пере­ возок.

Таблица 32

Технико-экономические показатели перевозки сжиженных газов речным транспортом

117

ПЕРЕВОЗКА СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ АВИАТРАНСПОРТОМ

1[еобходимость в авиаперевозках сжиженного газа возникает в зимний период в северных районах при отсутствии тары и недоста­ точном запасе газа в навигационный период промышленными и бы­ товыми потребителями, а также для газоснабжения экспедиций в Арктике и Антарктиде.

Авиаперевозки сжиженного газа осуществляются грузовыми са­ молетами, груженными баллонами согласно «Правилам воздушных

Загрузка баллонов вместимостью по 27 л в зависимости от даль­ ности полета и типа самолета доходит до 500 штук.

Погрузка баллонов в самолет, а также их выгрузка производятся вручную непосредственно с автомобилей.

Баллоны должны отвечать требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением». На каждый баллон навертывают заглушку, а баллоны вместимостью более 100 л имеют предохранительные клапаны или предохранитель­ ные пластины и соответствующее клеймо. На баллоны обязательно надевают амортизационные кольца из резины или веревки.

Установка баллонов в самолете производится в вертикальном

118

крепят по указанию экипажа и лиц, ответственных за погрузку. Разрешается производить загрузку баллонов с использованием кон­ тейнерных устройств на 8 и 16 баллонов каждое (рис. 54). В табл. 33 приведены показатели штучной и контейнерной загрузок самолетов грузоподъемностью 12 т (числитель) и 10 т (знаменатель).

Рис. 53. Размещение баллонов в самолете:

I — в один ярус; I I — в два яруса

Авиатранспорт является самым дорогим из существующих видов транспорта сжиженных газов. Например, стоимость доставки 1 т сжиженного газа на 1 км пути самолетом АН-12 составляет 0,78 руб. При использовании самолетов меньшей грузоподъемности расходы возрастают.

119

Стоимость доставки 1 т сжиженного газа из г. Тюмени

Пути снижения стоимости авиатранспорта сжиженного газа ле­ жат в использовании большегрузных самолетов и вертолетов, а так-

Рис. 54. Общий вид контейнерного устройства на 8 баллонов

же в применении специальных вертолетов, снабженных резервуарами, которые заполняют на газораздаточных станциях и опорожняют у отдаленного потребителя по принципу автогазовозов.

ТРАНСПОРТИРОВКА СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ ПО ТРУБОПРОВОДАМ

Сжиженные газы транспортируются по трубопроводам при до­ ставке их с заводов-изготовителей крупным потребителям, в основном предприятиям нефтехимии.

По магистральным трубопроводам сжиженные газы (пропан, бутан) перекачиваются как совместно с другими нефтепродуктами (бензинами), так и без них по специальным пропан-бутановым тру­ бопроводам. При последовательной перекачке бензина, бутана, пропана и пропан-бутановьтх смесей по одному и тому же трубопро­

120

воду смешение этих продуктов незначительно. Отличительной осо­ бенностью трубопроводного транспорта сжиженных газов является зависимость транспортируемой среды от характера изменения давле­ ния и температуры по длине трубопровода. Если давление в трубо­ проводе упадет ниже давления насыщения сжиженного газа при имеющейся температуре, то жидкость закипает и образующаяся паровая фаза заполняет часть живого сечения трубопровода. Это приводит к резкому снижению пропускной способности трубопро­ вода. Для надежной работы следует принимать минимальное зна­ чение давления в трубопроводе на 6—7 кгс/см2 больше давления на­ сыщения 11 ].

Рис. 55. Схема транспортировки сжиженных углеводородных газов по магистральному трубопроводу:

1 — резервуары хранения; 2 — головная насосная станция; 3 — пункт замера

газа; 4 — промежуточная насосная станция; 5 — магистральный трубопро­ вод; 6 — резервуары хранения в конечном пункте.

На рис. 55 приведена схема транспортировки сжиженных газов по магистральному трубопроводу. Сжиженный газ забирается из резервуаров 1 насосами головной станции 2 и через пункт замера расхода 3 подается в магистральный трубопровод. На магистральном трубопроводе через определенные расстояния сооружаются проме­ жуточные перекачивающие станции 4, которые оборудуются анало­ гично головной станции. Расстояние между перекачивающими стан­ циями на трубопроводах определяют из условия, что давление после насосной станции не должно превышать 50 кгс/см2. При этом перед последующей промежуточной станцией давление в трубопроводе должно быть выше давления насыщения газа не менее чем на 5 кгс/см2. Так как давление в конечном участке трубопровода всегда превы­ шает давление насыщения на 6—7 кгс/см2, заполнение конечных емкостей происходит без всяких затруднений.

Потеря напора в трубопроводе определяется по формуле

где Н — потеря напора на участке трубопровода, кг/см2; d — внут­ ренний диаметр трубопровода, м; к — коэффициент гидравличе­ ского сопротивления; I — длина газопровода, м; v — средняя ско­ рость движения сжиженного газа, м/с; р — плотность сжиженного газа, кг/м3; g — ускорение силы тяжести, м/с2.

121

По формуле (3.11) можно рассчитатьнеобходимый диаметр трубо­ провода, задаваясь располагаемым перепадом давления и выражая сред­ нюю скорость движения v через весовой расход сжиженного газа G

4G

(3.12)

зт<22

В табл. 34 приведены технические показатели трубопроводов для перекачки сжиженного углеводородного газа.

дуктами целесообразно закачивать партию бутана в виде буфера между двумя партиями нефтепродуктов. При перекачке бутана по­ следовательно с пропаном бутан закачивается в виде буфера между двумя партиями пропана.

При откачке сжиженных газов из наземных резервуаров возни­ кают затруднения, связанные с тем, что освобождающийся от жид­ кой фазы объем резервуара немедленно насыщается парами, часть которых конденсируется на поверхностном слое жидкости. При этом температура продукта, поступающего во всасывающую линию насоса, будет несколько выше, чем в верхнем слое жидкости, что может вызвать образование газовых пробок на всасывании насоса. Поэтому откачку из наземных хранилищ целесообразно произво­ дить погружными насосами.

Механические уплотнения насосов, применяемых при перекачке светлых нефтепродуктов по магистральным трубопроводам, доста­ точно надежны также в условиях перекачки пропана. Следует пре­ дусматривать оснащение насосов продувочными свечами для сброса остатков пропана* перед ремонтом.

При последовательной перекачке пропана по продуктопроводам напор насосов в период перекачки пропана будет уменьшаться, однако это компенсируется уменьшением гидравлического сопро­ тивления трубопровода при прохождении пропана.. Поэтому регули­

'12 •