9.5. Техническая и экономическая оценки существующих способов хранения сжиженных углеводородных газов

Хранение сжиженных газов в основном сосредоточено в резервуарных парках заводов-изготовителей (ГПЗ, НПЗ) и в районах потребления на кустовых базах и газонаполнительные станциях. В настоящее время в России сжиженные углеводородные газы хранятся под давлением в горизонтальных цилиндрических резервуарах объемом до 200 м² и сферических резервуарах объемом до 600 м³. Расход металла только на изготовление оболочки цилиндрических резервуаров колеблется от 160 до 370 кг на 1 м³ полезной емкости. Изготовление сферических резервуаров объемом 600 м³ (с обвязкой) требует расхода металла: на резервуары для хранения сжиженного бутана – 108 кг/м³, на резервуары для пропана – 236 кг/м³. Разработанные институтом «Проектстальконструкция» сферические резервуары для пропана объемом 900 м³ тоже весьма металлоемки и дороги. Расход металла на их сооружение с обвязкой составляет около 230 кг/м³. [20]

Согласно существующим нормам и правилам установки резервуаров под давлением для сжиженных газов емкость группы резервуаров не должна превышать 8000 м³ соблюдением противопожарных разрывов между группами не менее 500 м. Поэтому для строительства на базе резервуаров под давлением требуются большие площади, значительно превышающие площади, занятые другими объектами производства. Увеличение площадей требует большей протяженности трубопроводов, инженерных коммуникаций и дорог, что приводит к значительному удорожанию хранилищ.

С другой стороны, анализ работы заводов-изготовителей показывает, что производство сжиженных газов в течение года неравномерно. Выработка пропана, как правило, увеличивается во втором полугодии, а в начале года и в летний период производство его снижается. Увеличение производства бутана происходит в разное время года, но чаще всего в конце года. Режим производства сжиженных газов определяется в основном поступлением сырья и конъюнктурными соображениями и лишь в незначительной степени зависит от технологической схемы переработки сырья.

Пики потребления и производства сжиженных газов не совпадают, поэтому емкость резервуарного парка заводов-изготовителей должна определяться с учетом сезонной неравномерности производства. Существующие на заводах-изготовителях резервуарные парки с 35-суточным запасом сжиженного газа достаточны только для покрытия неритмичности графика работы железнодорожного транспорта и явно недостаточны для выравнивания сезонной неравномерности производства. Учет неравномерности производства сжиженного газа требует строительства хранилищ в среднем с 15-суточным запасом для пропана и 17-суточным для бутана. В периоды повышенной выработки сжиженных газов их избытки (свыше среднемесячного производства) будут закачиваться в хранилище и поступать к потребителю при снижении производства, что обеспечит ритмичную поставку сжиженных газов. Следовательно, для выравнивания сезонной неравномерности производства, емкости хранилищ заводов-изготовителей должны быть увеличены в 35 раз.

Применяемые на кустовых базах объемы хранения (до 8000 м³) не обеспечивают во многих случаях оперативного снабжения сжиженными газами потребителей. Относительно небольшие объемы хранения не позволяют учитывать неравномерность потребления сжиженных газов и требуют больших удельных расходов.

Увеличение объема хранилищ на заводах-изготовителях и кустовых базах сооружением резервуаров под давлением практически невозможно, так как ведет к колоссальным капитало- и металловложениям и требует больших площадей для застройки.

Строительство на заводах-изготовителях и кустовых базах хранилищ большого объема с резервуарами под давлением повышает взрыво- и пожароопасность всего комплекса сооружений. Решить задачу увеличения объема хранилищ можно, применяя более прогрессивные и экономичные способы хранения сжиженных газов: создание подземных емкостей в отложениях, каменной соли или в устойчивых непроницаемых породах; низкотемпературное хранение при давлении, близком к атмосферному, в наземных металлических, железобетонных и подземных ледопородных резервуарах.

Хранилища сжиженного газа в соляных формациях и созданные шахтным способом требуют значительно меньших удельных капитальных затрат эксплуатационных расходов, чем хранилища со стальными резервуарами под давлением. Однако строительство подземных хранилищ на заводах-изготовителях сжиженных газов и кустовых базах возможно только при наличии благоприятных геологических структур вблизи этих предприятий. Поэтому при больших объемах хранилищ значительный интерес представляет низкотемпературное хранение сжиженных газов в металлических, железобетонных и ледопородных резервуарах.

Выбор типа резервуара для низкотемпературного хранения сжиженных газов определяется соотношением между стоимостью строительства и эксплуатационными расходами (в основном расходами захолаживания сжиженного газа при заливе в резервуар и поддержании режима хранения). Как правило, стоимость строительства прямо пропорциональна, а эксплуатационные расходы обратно пропорциональны давлению, при котором хранятся сжиженные газы. Стоимость строительства низкотемпературного резервуара и эксплуатационные расходы определяются емкостью резервуара, скоростью налива и температурой продукта, системой охлаждения и периодичностью отбора продукта. В табл. 9.4 приведены технико-экономические показатели низкотемпературных ледопородных и стальных сферических резервуаров под давлением.

Лучшими показателями по металло- и капиталовложениям, а также по взрывопожаробезопасности характеризуется низкотемпературное хранение сжиженных газов в ледопородных резервуарах. [20]

Сооружение ледопородных резервуаров требует незначительных капитальных вложений, но стоимость технологического оборудования значительно выше, чем при хранении сжиженных газов в стальных резервуарах под давлением. Если не учитывать хранилища малых объемов (23 тыс. м³), то при прочих равных условиях на сооружение низкотемпературных хранилищ с ледопородными резервуарами требуется меньше капитальных затрат, чем на строительство парков из стальных резервуаров под давлением. Энергоемкость их выше энергоемкости резервуаров под давлением.

В процессе эксплуатации низкотемпературных ледопородных резервуаров энергия расходуется не только на сливо-наливные операции, но и на производство холода, необходимого для охлаждения сжиженного газа, а также для поддержания низкотемпературного режима хранения.

Таблица 9.4

Технико-экономические показатели низкотемпературных ледопородных и стальных сферических резервуаров под давлением

Показатели	Низкотемпературное хранилище с ледопородными резервуарами	Наземный парк из сферических резервуаров
Максимально допустимый объём хранилища, тыс. м3 Объём одного резервуара, м3 Удельный расход металла на один резервуар, кг/м3 Давление в резервуаре, МПа Температура хранимого продукта, ºС	100 10000 12 0,002 -42	8 900 230 1,8 зависит от температуры воздуха

Широкое внедрение перспективных способов подземного и низкотемпературного хранения обеспечит успешное развитие производства потребления сжиженных углеводородных газов.