труб. Когда граница замороженного грунта достигает диаметра будущего хранилища, начинают рыть котлован. После замораживания грунта по всей глубине будущего котлована прекращается подача сжиженного пропана. Во время замораживания поверхность земли в районе укладки труб теплоизолируют.

Хранилище вначале заполняется нейтральным по отношению к газу и к воздуху хладоагентом (например, сжиженным азотом) во избежание образования взрывоопасной смеси. Интенсивное испарение азота приводит к переохлаждению стенок и снижает потери сжиженного газа при начальном заполнении хранилища.

Хранилище имеет два трубопровода для закачки и отбора сжиженного газа и трубу, снабженную дыхательными клапанами. Запол-няется оно до уровня 0,6 м от верха котлована. Объем хранилища не должен быть больше 30000 м3.

Большинство грунтов в замороженном состоянии пригодно для сооружения льдогрунтовых хранилищ сжиженного газа. При очень сухих грунтах может потребоваться предварительная пропитка его водой перед замораживанием.

Хранение сжиженных углеводородных газов в подземном котловане с замороженным грунтом дешевле по сравнению с хранением в наземных изолированных резервуарах или подземных пустотах. Потери сжиженного газа через грунт отсутствуют, а потери от испарения за счет тепла, поступающего из грунта, не выше чем в наземном изотермическом резервуаре такого же объема (0,5 % в сутки от массы хранимого газа). Испарившийся газ можно использовать в качестве топлива или возвратить в хранилище с помощью холодильнойустановки.

2.3.6.Хранение сжиженных углеводородных газов

вотвержденном состоянии

Значительный интерес представляет хранение сжиженных газов в виде твердых брикетов. Брикетированные (отверделые) газы представляют собой ячеистую высококонцентрированную эмульсию, в которой одна из жидкостей является сжиженным газом, а вторая – полимером. Полимеризуясь, эта жидкость образует ячейки твердого

166

вещества, напоминающие пчелиные соты. Сжиженный газ закупоривается в этих ячейках, и вся масса принимает свойства твердого тела. Внешне она представляет собой цилиндрические брикеты белого или желтого цвета. Плотность их практически равняется плотности исходного сжиженного газа. Содержание сжиженного газа (в виде жидкости) в брикете составляет около 95 %, остальное – вещества, образующие структуру брикета. Размеры ячеек в брикете соответствуют размерам капель в эмульсии при изготовлении и для разных эмульсий колеблются в широких пределах – от 0,5 до 5 мкм.

С целью предохранения брикетов от внешних повреждений и уменьшения потерь сжиженного газа за счет испарения на их поверхность наносят слой раствора поливинилового спирта. После вы-сыхания на брикетах образуется прочная пленка и в таком виде они сохраняются длительное время. Брикеты массой 200, 400 и 800 г упаковываются в коробки из плотной бумаги или картона и поступают к потребителю.

Опыт хранения брикетов в полевых (в засыпанных ямах на глубине 1,1 м) и складских условиях, в морских и речных водоемах при различных температурах показал, что они не изменяются в течение многих лет.

Хранение сжиженных газов в отвержденном состоянии не требует расхода металла и дорогостоящих хранилищ.

За рубежом широко применяется метод отверждения сжиженных углеводородных газов капсулированием, при котором получаются шарики диаметром около 5 мм с прозрачной оболочкой, изготавливаемой из полиэтилена, желатина или альгината. Оболочка составляет всего 2 % от массы капсулы. Из капсул сжиженный газ легко извлекается при раздавливании их прессом или центрифугой.

2.4.Основные технологические схемы газонаполнительных станций

Как отмечалось ранее, наибольшее распространение в странах СНГ получили газонаполнительные станции, имеющие насосно-компрес- сорную схему перемещения сжиженных газов.

167

На рис. 2.17 показана распространенная технологическая схема ГНС с подземной установкой резервуаров хранилища. На станции устанавливаются четыре горизонтальных цилиндрических резервуара вместимостью 50 или 100 м3. Каждый резервуар оборудуется двумя предохранительными клапанами, указателями уровня и уровнемерными трубками. Резервуары могут размещаться также в наземном и засыпном вариантах.

Все основные сооружения станции объединены жидкостными коллекторами и трубопроводами паровой фазы, соединяющими опорожняемые и заполняемые резервуары, что обеспечивает необходимый режим работы всей системы и отдельных ее элементов и разделение жидкой и паровой фазы сжиженных газов. Для наполнения резервуаров базы хранения коллектор жидкой фазы соединяется трубопроводом с жидкостным коллектором эстакады слива железнодорожных цистерн и двумя трубопроводами – с напорным коллек-тором насосов, а последний – с коллектором колонок для заполнения автоцистерн и коллектором для наполнения баллонов. Расходный коллектор жидкой фазы резервуаров базы хранения соединяется двумя трубопроводами с всасывающим коллектором насосов, который, в свою очередь, связывается трубопроводом с резервуаром для слива из баллонов тяжелых неиспарившихся остатков сжиженных газов. Все трубопроводы жидкой фазы связаны между собой и образуют единую жидкостную систему.

168

Коллектор паровой фазы резервуаров базы хранения соединяется двумя трубопроводами со всасывающим и напорным коллекторами компрессоров, которые в свою очередь связываются с коллектором паровой фазы эстакады слива железнодорожных цистерн, а также с коллекторами паровой фазы колонок для наполнения автоцистерн. Такая связь создает единую транспортную систему паровой фазы и дает возможность использовать все эти трубопроводы как в качестве всасывающих, так и напорных. С помощью компрессоров паровая фаза может забираться из любого резервуара или секции базы хранения и направляться в другие резервуары, железнодорожные и автомобильные цистерны. Компрессоры же могут быть использованы для отбора паровой фазы из транспортных цистерн и подачи ее в резервуары базы хранения.

Указанные коммуникации жидкой и паровой фаз с размещенными на них отключающими устройствами дают возможность выполнять следующие операции: слив сжиженного газа из железнодорожных цистерн, наполнение и опорожнение резервуаров базы хранения, наполнение баллонов и автоцистерн, перекачку слитых из баллонов в резервуар тяжелых остатков и перемещение сжиженного газа из одних резервуаров в другие. В случае необходимости можно наполнять железнодорожные цистерны из резервуаров базы хранения и перекачивать сжиженный газ из автоцистерны в резервуары базы хранения.

Слив сжиженного газа из железнодорожных цистерн в резервуары базы хранения осуществляется перетоком с помощью компрессоров, которые повышают давление паров в паровом пространстве цистерн и снижают его в резервуарах.

Баллоны и автоцистерны наполняются сжиженным газом с помощью насосов. Кроме того, схема позволяет наполнять их прямым перетоком за счет создания в расходных резервуарах повышенного давления путем подачи компрессором паров, отбираемых из других резервуаров.

При использовании насосов многократная циркуляция жидкой фазы в них недопустима, так как приводит к ее перегреву, образованию паровых пробок в насосах и нарушению их работы. Для предотвращения этого в схеме предусматривается автоматический сброс избытков жидкой фазы через предохранительный перепускной

133

клапан в напорные трубопроводы и далее в резервуары базы хранения.

Слив из баллонов неиспарившихся тяжелых остатков с низкой упругостью паров в сборный резервуар ГНС осуществляется подачей в них до слива сжиженного газа, обладающего высокой упругостью паров (пропана).

Перемещение сжиженного газа из одних резервуаров базы хранения в другие может производиться с помощью насосов или компрессоров.

Так как трубопроводы паровой фазы могут работать при переменных температурах и давлениях, то в них возможно образование конденсата, который попадает в цилиндры компрессоров. Чтобы предотвратить это, в схеме на трубопроводах паровой фазы предусматривается установка конденсатосборников.

На станции может осуществляться заправка газобаллонных автомобилей, для чего на напорном коллекторе насосов предусматривается запасной патрубок.

Для обеспечения безопасной работы ГНС на трубопроводах и оборудовании предусматривается установка запорной и предохранительной арматуры, а также контрольно-измерительных приборов. На всех участках трубопроводов, ограниченных запорными устройствами, устанавливаются предохранительные клапаны. В качестве запорной арматуры используются фланцевые краны со смазкой на давление 2,4 МПа, в качестве предохранительной - стальные предохранительные пружинные клапаны на то же давление.

В соответствии с технологическим процессом на станции предусматриваются следующие измерения: уровня жидкой фазы в резервуарах с помощью визуальных указателей уровня, давления с помощью технических манометров, температуры сжиженного газа с помощью термометров, массы наполняемых баллонов с помощью специальных циферблатных весовых установок, оборудованных пневматической отсечкой заданной массы, наличия горючих газов в воздухе с помощью переносного сигнализатора. Кроме того, предусматриваются автоматическое отключение компрессоров и насосов при падении давления на всасывании компрессора ниже 0,05 МПа и повышении давления на выходе из насоса свыше 1,8 МПа, осуществляемое с помощью электроконтактных манометров,

134

а также дистанционное управление запорной арматурой с помощью электроприводных задвижек во взрывобезопасном исполнении.

Внастоящее время в странах СНГ используются типовые ГНС сжиженных углеводородных газов производительностью до 10, 20,

и40 тыс. т в год. На них предусматривается раздельное хранение сжиженных газов с повышенным содержанием бутанов (до 60 %) и технического пропана, а также раздельная подача в баллоны и автоцистерны. На станциях предусматривается одновременный слив сжи-женных газов из железнодорожных цистерн с разным процентным соотношением пропана и бутана.

Взависимости от климатических условий эксплуатации операции налива и слива на ГНС могут осуществляться с помощью двух вариантов: насосно-компрессорного – для летнего периода времени и насосно-испарительного – для зимнего. При отрицательных температурах воздуха испарители выполняют роль компрессоров. В основном применяются проточные испарители, которые в случае необходимости могут быть использованы для газоснабжения котельной ГНС. Обвязка испарителей аналогична обвязке компрессоров. В данной технологической схеме расходные испарители работают в режиме напорных.

Использование испарителей связано с тем, что при низких температурах в резервуарах хранилища имеется невысокое давление паровой фазы и, как следствие, низкое давление на всасывании компрес-соров и недостаточный подпор перед насосами. Из-за малого количества паров в резервуарах хранилища и их низкой упругости процесс нагнетания паровой фазы в цистерны происходит медленно и длится очень долго, что приводит к быстрому износу компрессоров. Все эти факторы отрицательно влияют на операции слива-налива сжиженных газов и на работу насосно-компрессорного оборудования.

135