Газопровод суг что это
Сжиженный углеводородный газ (СУГ), сжиженный нефтяной газ (СНГ)
Сжиженный углеводородный газ (СУГ) является одним из видов альтернативного топлива.
Способы получения СУГ:
Использование смеси данных газов в качестве топлива обусловлено рядом физико-химических свойств:
По сравнению с дизтопливом:
— 90 % меньше твердых частиц,
— 90 % меньше оксидов азота,
— 60 % меньше углекислого газа СО2,
— СНГ не загрязняет почву, потому что не растворяется в воде.
Каждый из компонентов газа имеет определенную температуру кипения, поэтому давление паровой фазы СУГ зависит как от температуры, так и от его компонентного состава.
Компонентный состав сжиженного углеводородного газа регламентируется ГОСТ 20448-90 «ГАЗЫ УГЛЕВОДОРОДНЫЕ СЖИЖЕННЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ДЛЯ КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ».
Стандарт предусматривает 3 марки газа:
Содержание пропана, бутана и других примесей в СУГ влияет на многие его свойства, потому что значительно влияет на величину октанового числа и плотность паров топлива.
Упругость паров (летучесть смеси) является очень важной в низких температурах окружающей среды. Удержание ее на соответствующем уровне дает возможность СНГ выйти из бака. Оба компонента смеси являются газообразными и низкокипящими.
Летом соотношение смеси составляет около 40% пропана и 60% бутана, а зимой соотношение является противоположным: 60/40.
Пропан дороже бутана, поэтому «зимняя» смесь тоже дороже «летней».
На АГЗС должны следить за составом смеси и не хитрить, заменяя зимнюю смесь на летнюю.
В отличие от АГЗС, на АГНКС используется компримированный сетевой природный газ из газопроводов.
Технологии производства СУГ:
4. Общие требования к сетям газораспределения, газопотребления и объектам СУГ
4.1* Проектирование, строительство и реконструкцию сетей газораспределения и газопотребления рекомендуется осуществлять в соответствии со схемами газоснабжения, разработанными в составе федеральной, межрегиональных и региональных программ газификации субъектов Российской Федерации в целях обеспечения предусматриваемого этими программами уровня газификации жилищно-коммунального хозяйства, промышленных и иных организаций.
Строительство, реконструкцию сетей газораспределения рекомендуется осуществлять с применением преимущественно полимерных труб и соединительных деталей (например, из полиэтилена и его модификаций, полиамидов) и других сертифицированных материалов.
В сетях газораспределения и газопотребления безопасность использования газа рекомендуется обеспечивать применением технических средств и устройств.
Присоединение вновь построенных газопроводов к действующим газопроводам рекомендуется предусматривать без отключения потребителей газа.
(Измененная редакция. Изм. № 2)
4.2* Газораспределительная система должна обеспечивать подачу газа потребителям в объемах и с параметрами, соответствующими проектной документации.
У потребителей газа, которые не подлежат ограничению или прекращению газоснабжения, перечень которых утверждается в установленном порядке, должна быть обеспечена бесперебойная подача газа не менее чем от двух источников или должен быть предусмотрен резервный вид топлива.
Пропускная способность сетей газораспределения и газопотребления должна определяться расчетом из условия газоснабжения всех потребителей в часы максимального потребления.
Качество природного газа и СУГ должно соответствовать нормативным документам на поставку. При транспортировании газов иного происхождения должно быть подтверждено обеспечение целостности и надежной эксплуатации сетей газораспределения и газопотребления на весь период эксплуатации в соответствии с требованиями настоящего свода правил.
Выбор схем газоснабжения следует проводить в зависимости от объема, структуры и плотности газопотребления объектов административно-территориального деления, размещения жилых и производственных зон, а также источников газоснабжения (местоположение и мощность существующих и проектируемых магистральных газопроводов, ГРС и др.). Выбор той или иной схемы сетей газораспределения в проектной документации должен быть обоснован экономически и обеспечен необходимой степенью безопасности. Любое изменение существующей сети должно осуществляться с сохранением или улучшением характеристик надежности и безопасности.
(Измененная редакция. Изм. № 2)
(Новая редакция. Изм. № 2)
4.3* По рабочему давлению транспортируемого газа газопроводы подразделяют на газопроводы высокого давления категорий 1 и 2, среднего давления и низкого давления в соответствии с таблицей 1*.
(Измененная редакция. Изм. № 2)
(Новая редакция. Изм. № 2)
Таблица 1*
| Классификация газопроводов по давлению, категория | Вид транспортируемого газа | Рабочее давление в газопроводе, МПа | |
|---|---|---|---|
| Высокое | 1 | Природный | Св. 0,6 до 1,2 включ. |
| СУГ | Св. 0,6 до 1,6 включ. | ||
| 2 | Природный и СУГ | Св. 0,3 до 0,6 включ. | |
| Среднее | — | То же | Св. 0,005 до 0,3 включ. |
| Низкое | — | » | До 0,005 включ. |
(Измененная редакция. Изм. № 2)
Газопроводы из медных труб и их соединительные детали могут применяться для наружной и внутренней прокладки при низком давлении природного газа.
(Новая редакция. Изм. № 2)
Для сетей газораспределения и газопотребления при соответствующем обосновании допускается применение труб и соединительных деталей из иных материалов, применение которых разрешено в установленном порядке.
(Новая редакция. Изм. № 2)
4.4* Давление газа во внутренних газопроводах не должно превышать значений, приведенных в таблице 2*. Давление газа перед газоиспользующим оборудованием должно соответствовать давлению, необходимому для устойчивой работы этого оборудования, указанному в паспортах предприятий-изготовителей.
Таблица 2*
| Потребители газа, размещенные в зданиях | Давление газа во внутреннем газопроводе, МПа |
|---|---|
| 1 (Исключен. Изм. № 2) | |
| 2 Производственные здания, в которых величина давления газа обусловлена требованиями производства | До 1,2 включ. (для природного газа) До 1,6 включ. (для СУГ) |
| 3 Прочие производственные здания | До 0,6 (включ.) |
| 4 Бытовые здания производственного назначения отдельно стоящие, пристроенные к производственным зданиям и встроенные в эти здания. Отдельно стоящие общественные здания производственного назначения | До 0,3 (включ.) |
| 5 Административные и бытовые здания, не вошедшие в пункт 4 таблицы | До 0,005 (включ.) |
| 6 Котельные (до регулятора давления): | |
| отдельно стоящие | До 0,6 (включ.) |
| пристроенные, встроенные и крышные производственных зданий | До 0,6 (включ.) |
| пристроенные, встроенные и крышные общественных, административных и бытовых зданий | До 0,005 (включ.) |
| пристроенные и крышные жилых зданий | До 0,005 (включ.) |
| 7 Общественные здания (кроме зданий, установка газоиспользующего оборудования в которых не допускается) и складские помещения | До 0,005 (включ.) |
| 8 Жилые здания | До 0,005 (включ.) |
(Измененная редакция. Изм. № 2)
4.5* Сети газораспределения и газопотребления, резервуарные и баллонные установки, газонаполнительные станции и другие объекты СУГ должны быть спроектированы и построены так, чтобы при восприятии нагрузок и воздействий, действующих на них в течение предполагаемого срока службы, были обеспечены их необходимые по условиям безопасности прочность, устойчивость и герметичность.
Выбор способа прокладки и материала труб для газопровода следует предусматривать с учетом особых природных и грунтовых условий эксплуатации.
(Измененная редакция. Изм. № 2)
4.6 При проектировании газопроводов следует выполнять расчеты на прочность для определения:
Трубы и соединительные детали для газопроводов должны соответствовать требованиям нормативных документов на продукцию.
При строительстве, реконструкции газопроводов не допускается использование восстановленных стальных труб (для выполнения ими рабочих функций газопровода) и других бывших в употреблении металлоконструкций.
Характеристики предельных состояний, коэффициенты надежности по ответственности, нормативные и расчетные значения нагрузок и воздействий и их сочетаний, а также нормативные и расчетные значения характеристик материалов следует принимать в расчетах с учетом требований СП 20.13330. Расчеты газопроводов на прочность должны выполняться в соответствии с действующими нормативными документами.
(Измененная редакция. Изм. № 2)
4.6а Стальные трубы должны применяться в соответствии с [3] и ГОСТ Р 55474.
(Новая редакция. Изм. № 2)
(Измененная редакция. Изм. № 2)
4.8 Стальные газопроводы следует защищать от коррозии.
Подземные стальные газопроводы, подземные и обвалованные резервуары СУГ, стальные вставки полиэтиленовых газопроводов, стальные футляры на газопроводах следует защищать от коррозионной агрессивности грунтов по отношению к стали и опасного влияния блуждающих токов.
Надземные и внутренние стальные газопроводы следует защищать от атмосферной коррозии.
(Новая редакция. Изм. № 2)
4.9 Сети газораспределения населенных пунктов с населением более 100 тыс. человек следует оснащать автоматизированными системами дистанционного управления технологическим процессом распределения газа и коммерческого учета потребления газа (АСУ ТП РГ) или автоматизированными системами диспетчерского контроля (АСДК). Для населенных пунктов с населением менее 100 тыс. человек решение об оснащении сетей газораспределения АСУ ТП РГ принимается заказчиком.
(Измененная редакция. Изм. № 2)
4.10* Для сетей газораспределения и газопотребления и объектов СУГ должны применяться материалы, изделия, газоиспользующее оборудование и технические устройства по действующим стандартам и другим нормативным документам на их изготовление, поставку, сроки службы, характеристики, свойства и назначение (области применения) которых соответствуют условиям их эксплуатации.
Пригодность новых материалов, изделий, газоиспользующего оборудования и технических устройств, в том числе зарубежного производства, для строительства сетей газораспределения и газопотребления должна быть подтверждена согласно [10].
(Измененная редакция. Изм. № 2)
4.11* Для подземных газопроводов могут применяться полиэтиленовые трубы, армированные стальным сетчатым каркасом с синтетическими нитями.
Полиэтиленовые трубы и соединительные детали для газопровода могут изготавливаться из полиэтилена одного наименования, допускается соединение деталей и труб из полиэтилена разных наименований (ПЭ 80 и ПЭ 100 или ПЭ 100/ПЭ 100-RC) сваркой деталями с закладными нагревателями (ЗН) из ПЭ 100.
Стальные бесшовные, сварные (прямошовные и спиральношовные) трубы и соединительные детали для газораспределительных систем могут быть изготовлены из стали, содержащей не более 0,25 % углерода, 0,056 % серы и 0,046 % фосфора.
На объектах СУГ рекомендуется применять для жидкой фазы СУГ стальные бесшовные, для паровой фазы СУГ стальные бесшовные или электросварные трубы, а для газопроводов паровой фазы СУГ низкого давления от резервуарных установок допускается применение полиэтиленовых труб и соединительных деталей из ПЭ 100, многослойных полимерных труб и их соединительных деталей, а также медных труб и соединительных деталей из меди и медных сплавов, за исключением соединений, выполненных прессованием.
Материал труб, материал арматуры и соединительных деталей рекомендуется выбирать с учетом давления газа, расчетной температуры наружного воздуха в районе строительства и температуры стенки трубы при эксплуатации, грунтовых и природных условий, наличия вибрационных нагрузок и т.д.
(Измененная редакция. Изм. № 2)
4.12 Ударная вязкость металла стальных труб и соединительных деталей толщиной стенки 5 мм и более должна быть не ниже 30 Дж/см2 для газопроводов, прокладываемых в в районах строительства с расчетной температурой ниже минус 40 °С, а также (независимо от района строительства):
При этом ударная вязкость основного металла труб и соединительных деталей должна определяться при минимальной температуре эксплуатации.
(Измененная редакция. Изм. № 2)
4.13* Сварные соединения труб по своим физико-механическим свойствам должны соответствовать характеристикам основного материала свариваемых труб. Сварные соединения должны быть герметичными. Типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений должны соответствовать требованиям нормативных документов к данным соединениям.
Для внутренних газопроводов должны применяться соединения:
На каждое сварное соединение (или рядом с ним) наружных газопроводов должно быть нанесено обозначение (номер, клеймо) сварщика, выполнившего это соединение.
Размещение соединений в стенах, перекрытиях и других конструкциях зданий и сооружений не допускается.
(Измененная редакция. Изм. № 2)
Паяные соединения медных труб рекомендуется выполнять в соответствии с ГОСТ 19249.
Соединения способом прессования медных труб рекомендуется выполнять в соответствии с ГОСТ Р 52948.
(Новая редакция. Изм. № 2)
(Измененная редакция. Изм. № 2)
4.14а Класс герметичности затворов арматуры определяется по ГОСТ Р 54808.
(Новая редакция. Изм. № 2)
4.15* Строительство, реконструкцию, капитальный ремонт сетей газораспределения и газопотребления рекомендуется осуществлять в соответствии с проектной документацией, утвержденной в установленном порядке, или рабочей документацией, а также с учетом требований законодательства Российской Федерации о градостроительной деятельности и настоящего свода правил.
Границы охранных зон сетей газораспределения и условия использования земельных участков, расположенных в их пределах определяются в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации.
(Измененная редакция. Изм. № 2)
4.16* Присоединение газопроводов без снижения давления или со снижением давления рекомендуется выполнять с использованием специального оборудования, обеспечивающего безопасность проведения работ по технологиям и производственным инструкциям, согласованным и утвержденным в установленном порядке.
3. Термины и определения
В настоящем своде правил применяют следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 сеть газораспределения: Технологический комплекс, состоящий из наружных газопроводов, газопроводов-вводов, сооружений, технических и технологических устройств на них.
3.2 сеть газопотребления: Технологический комплекс газовой сети потребителя, расположенный от места присоединения к газораспределительной сети до газоиспользующего оборудования и состоящий из наружных и внутренних газопроводов и технических устройств на них.
3.3 газ: Углеводородное топливо, находящееся в газообразном состоянии при температуре 15 °С и давлении 0,1 МПа.
3.4 максимальное рабочее давление (МОР): Максимальное давление газа в трубопроводе, допускаемое для постоянной эксплуатации.
3.5 источник газа: Элемент системы газоснабжения [например, газораспределительная станция (ГРС)], предназначенный для подачи газа (природного газа и СУГ) в газораспределительную сеть.
3.6 наружный газопровод: Подземный и (или) надземный газопровод сети газораспределения или газопотребления, проложенный вне зданий, до внешней грани наружной конструкции здания.
3.7 внутренний газопровод: Газопровод, проложенный внутри здания от вводного газопровода до места установки газоиспользующего оборудования.
3.8 межпоселковый газопровод: Распределительный газопровод, проложенный вне территории поселений.
3.9 подземный газопровод: Наружный газопровод, проложенный ниже уровня поверхности земли или по поверхности земли в обваловании.
3.10 надземный газопровод: Наружный газопровод, проложенный над поверхностью земли или по поверхности земли без обвалования.
3.11 подводный газопровод: Наружный газопровод, проложенный ниже уровня поверхности дна пересекаемых водных преград.
3.12 стандартное размерное отношение (SDR): Отношение номинального наружного диаметра полимерной трубы к ее номинальной толщине стенки.
3.13 пункт редуцирования газа (ПРГ): Технологическое устройство сетей газораспределения и газопотребления, предназначенное для снижения давления газа и поддержания его в заданных пределах независимо от расхода газа.
3.14 резервуарная установка СУГ: Технологическое устройство, включающее резервуар или группу резервуаров и предназначенное для хранения и подачи сжиженных углеводородных газов в газораспределительную сеть.
3.15 индивидуальная баллонная установка: Технологическое устройство, включающее в себя не более двух баллонов с СУГ, газопроводы, технические устройства, предназначенные для подачи газа в сеть газораспределения.
3.16 групповая баллонная установка СУГ: Технологическое устройство, включающее в себя более двух баллонов с СУГ, газопроводы, технические устройства и средства измерения, предназначенные для подачи газа в сеть газораспределения.
3.17 газонаполнительная станция (ГНС): Предприятие, предназначенное для приема, хранения и отпуска сжиженных углеводородных газов потребителям в автоцистернах и бытовых баллонах, ремонта и переосвидетельствования газовых баллонов.
3.18 газонаполнительный пункт (ГНП): Предприятие, предназначенное для приема, хранения и отпуска сжиженных углеводородных газов потребителям в бытовых баллонах.
3.19 стесненные условия прокладки газопровода: Условия прокладки газопровода, при которых расстояния, регламентированные нормативными документами, выполнить не представляется возможным.
3.20 сигнализатор загазованности помещения: Техническое устройство, предназначенное для обеспечения непрерывного контроля концентрации природного или угарного газа в помещении с выдачей звукового и светового сигналов при достижении установленного уровня контролируемой концентрации газа в воздухе помещения.
3.21 система контроля загазованности помещения: Технологический комплекс, предназначенный для непрерывного автоматического контроля концентрации газа в помещении, обеспечивающий подачу звукового и светового сигналов, а также автоматическое отключение подачи газа во внутреннем газопроводе сети газопотребления при достижении установленного уровня контролируемой концентрации газа в воздухе помещения.
3.22 клапан безопасности (контроллер) расхода газа: Устройство, автоматически перекрывающее течение газа в газопроводе при превышении определенного значения расхода газа.
3.23 регулятор-стабилизатор: Устройство, автоматически стабилизирующее и поддерживающее рабочее давление, необходимое для оптимальной работы газоиспользующего оборудования.
© 2007–2021 ГК«Газовик». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.
Газойл Центр
Нефть Газ Нефтепродукты
Свойства сжиженных углеводородных газов Особенности эксплуатации углеводородных систем
Свойства сжиженных углеводородных газов Особенности эксплуатации углеводородных систем
Свойства сжиженных углеводородных газов Особенности эксплуатации углеводородных систем. Более 30 лет в нашей стране, сжиженные углеводородные газы применяются в качестве авто-мобильного топлива. За сравнительно короткий промежуток времени пройден достаточно трудный путь по организации учета сжиженных газов, ясного понимания процессов, происходящих при перекачке, измерении, хранении, транспортировке. Общеизвестно, что добыча и использование нефти и газа в России имеет многовековую историю.
Быстрые темпы роста добычи газа стали возможны благодаря коренному усилению работ по строительству магистральных газопроводов, соединив-ших основные газодобывающие районы с потребителями газа крупными промышленными центра-ми и химическими заводами. Тем не менее, основательный подход к точному измерению и учету сжиженных газов в на-шей стране стал появляться не более 10 – 15 лет назад. Для сравнения, сжиженный газ в Англии производится с начала 30-х годов XX века, с учетом того, что это страна с развитой рыночной экономикой, технология измерения и учета сжиженных газов, а также производство специального оборудования для этих целей стали развиваться практически с началом производства.
Итак, коротко рассмотрим
Итак, коротко рассмотрим (Свойства сжиженных углеводородных газов Особенности эксплуатации углеводородных систем), что представляют собой сжиженные углеводородные газы и как они производятся. Сжиженные газы делятся на две группы:
Сжиженные углеводородные газы (СУГ) – представляют собой смесь химических соединений, состоящую в основном из водорода и углерода с различной структурой молекул, т.е. смесь углеводородов различной молекулярной массы и различного строения. Основными компонентами СУГ являются пропан и бутан, в виде примесей в них содержатся более легкие углеводороды (ме-тан и этан) и более тяжелые (пентан). Все перечисленные компоненты являются предельными углеводородами. В состав СУГ могут входить также непредельные углеводороды: этилен, пропилен, бутилен. Бутан-бутилены могут присутствовать в виде изомерных соединений (изобутана и изобутилена).
ШФЛУ – широкая фракция легких углеводородов, включает в основном смесь легких угле-водородов этановой (С2) и гексановой (С6) фракций.
В целом типичный состав ШФЛУ выглядит следующим образом: этан от 2 до 5%; сжижен – ный газ фракций С4- С5 40-85%; гексановая фракция С6 от 15 до 30%, на пентановую фракцию приходится остаток.
Учитывая широкое применение в газовом хозяйстве именно СУГ, следует более подробно остановиться на свойствах пропана и бутана.
Пропан
Пропан́— это органическое вещество класса алканов. Содержится в природном газе, образуется при крекинге нефтепродуктов. Химическая формула C3H8 (рис. 1). Бесцветный газ без запаха, очень малорастворим в воде. Точка кипения −42,1С. Образует с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров от 2,1 до 9,5%. Температура самовоспламенения пропана в воздухе при давлении 0,1 МПа (760 мм рт. ст.) составляет 466 °С.
Пропан используется в качестве топлива, основной компонент так называемых сжиженных угле-водородных газов, в производстве мономеров для синтеза полипропилена. Является исходным сырьём для производства растворителей. В пищевой промышленности пропан зарегистрирован в качестве пищевой добавки E944, как пропеллент.
Бутан́(C4H 10) — органическое соединение класса алканов. В химии название используется в ос-новном для обозначения н-бутана. Химическая формула C4H10 (рис. 1). Такое же название имеет смесь н-бутана и его изомера изобутана CH(CH3)3. Бесцветный горючий газ, без запаха, легко сжижаемый (ниже 0 °C и нормальном давлении или при повышенном давлении и обычной темпе-ратуре — легколетучая жидкость). Содержится в газовом конденсате и нефтяном газе (до 12 %). Является продуктом каталитического и гидро-каталитического крекинга нефтяных фракций.
Производство, как сжиженного газа, так и ШФЛУ осуществляется за счет следующих трех основных источников:
предприятия нефтедобычи – получение СУГ и ШФЛУ происходит во время добычи сырой нефти при переработке попутного (связанного) газа и стабилизации сырой неф-ти;
предприятия газодобычи – получение СУГ и ШФЛУ происходит при первичной пере-работке скважинного газа или несвязанного газа и стабилизации конденсата;
Система
Система находится в равновесном состоянии, если все параметры остаются неизменными. При таком состоянии в системе не происходит видимых качественных и количественных измене-ний. Изменение хотя бы одного параметра нарушает равновесное состояние системы, вызывая тот или иной процесс.
Углеводородные системы могут быть гомогенными и гетерогенными. Если система имеет однородные физические и химические свойства – она гомогенна, если же она неоднородна или со-стоит из веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях – она гетерогенна. Двухфазные системы относятся к гетерогенным.
Под фазой понимается определенная гомогенная часть системы, имеющая четкую границу раздела с другими фазами.
Сжиженные газы при хранении и транспортировании постоянно изменяют свое агрегатное состояние, часть газа испаряется и переходит в газообразное состояние, а часть конденсируется, переходя в жидкое состояние. В тех случаях, когда количество испарившейся жидкости равно количеству сконденсировавшегося пара, система жидкость-газ достигает равновесия и пары на жид-костью становятся насыщенными, а их давление называется давлением насыщения или упругостью паров.
Упругость паров СУГ возрастает с повышением температуры и уменьшается с ее понижением.
Сжиженные углеводородные газы
Сжиженные углеводородные газы транспортируются в железнодорожных и автомобильных цистернах, хранятся в резервуарах различного объема в состоянии насыщения: в нижней части со-судов размещается кипящая жидкость, а в верхней находятся сухие насыщенные пары (рис. 2). При снижении температуры в резервуарах часть паров сконденсируется, т.е. увеличивается масса жид-кости и уменьшается масса пара, наступает новое равновесное состояние. При повышении температуры происходит обратный процесс, пока при новой температуре не наступит равновесие фаз.
Таким образом, в резервуарах и трубопроводах происходят процессы испарения и конденсации, которые в двухфазных средах протекают при постоянном давлении и температуре, при этом тем
пературы испарения и конденсации равны.
В реальных условиях в сжиженных газах в том или ином количестве присутствуют водяные пары. Причем их количество в газах может увеличиваться до насыщения, после чего влага из газов выпадает в виде воды и смешивается с жидкими углеводородами до предельной степени раствори-мости, а затем выделяется свободная вода, которая отстаивается в резервуарах. Количество воды в СУГ зависит от их углеводородного состава, термодинамического состояния и температуры. Доказано, что если температуру СУГ снизить на 15-30 0 С, то растворимость воды снизится в 1,5-2 раза и свободная вода скопится на дне резервуара или выпадет в виде конденсата в трубопроводах.
Скопившуюся в резервуарах воду необходимо периодически удалять, иначе она может попасть к потребителю или привести к поломке оборудования.
1-3 – упругость паров: 1 – пропана, 2 – смеси пропан-бутана, 3 – бутана; 4-5 – линии гидратообразования: 4 – пропана, 5 – бутана.
Рисунок 3. Гидратообразование и упругость паров пропана и бутана.
Согласно методам испытаний СУГ определяют наличие лишь свободной воды, присутствие растворенной допускается.
За рубежом предъявляются более жесткие требования на наличие воды в СУГ и ее количество, посредством фильтрации доводится до 0,001% по массе. Это оправдано, так как растворенная вода в сжиженных газах является загрязнителем, ибо даже при положительных температурах она образует твердые соединения в виде гидратов.
Гидраты
Гидраты можно отнести к химическим соединениям, так как они имеют строго определенный состав, но это соединения молекулярного типа, однако химическая связь на базе электронов у гидратов отсутствует. В зависимости от молекулярной характеристики и структурной формы внутренних ячеек, различные газы внешне представляют собой четко выраженные прозрачные кристаллы разнообразной формы, а гидраты, полученные в турбулентном потоке – аморфную массу в виде плотно спрессованного снега.
Условия образования гидратов необходимо знать при проектировании трубопроводов и сис-тем для транспортировки газов, оборудования ГНС, АГЗС, а также для разработки мер по предупреждению их образования и ликвидации гидратных пробок. Установлено, что давление, при ко-тором образуются гидраты при температуре +5 0 С ниже упругости паров пропана и бутана.
В большинстве случаев, говоря о сжиженных газах, мы подразумеваем углеводороды соответствующие ГОСТ 20448-90 «Газы углеводородные сжиженные для коммунально-бытового потребления» и ГОСТ 27578-87 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта». Они представляют собой смесь, состоящую в основном из пропана, бутана и изобутана. Благодаря идентичности строения их молекул приближенно соблюдается правило аддитивности: параметры смеси пропорциональны концентрациям и параметрам отдельных компонентов. Поэтому по некоторым параметрам можно судить о составе газов.
Соответствующие параметры смесей
Соответствующие параметры смесей получают суммированием парциальных параметров отдельных компонентов:
Где yсм – параметр смеси; yi – параметр компонента; xi – концентрация компонента.
В соответствие с правилом аддитивности и таблицами 1; 2 можно рассчитать любой параметр смеси. Для примера возьмем пропан-бутановую смесь с концентрацией 40% бутана и 60% пропана. Необходимо определить плотность смеси при 10 0 С. По формуле 1 находим:
ρсм = 516,8 ×0,6 +586,3 ×0,4 = 310,08 + 234,52 = 544,6
При проведении измерений количества СУГ и при учетных операциях на объектах хранения, важное значение имеют такие понятия как плотность, температурное расширение и вязкость.
Плотность, кг/м 3 – отношение массы тела к его объему, зависящее от углеводородного состава и его состояния. Плотность паровой фазы СУГ – сложная функция температуры, состояния и давления для каждого компонента.
Жидкой фазы плотность пропан-бутановых смесей зависит от состава углеводородов и температуры, так как с ростом температуры снижается плотность жидкости, что обусловлено объемным расширением.
Относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на один градус характеризуется температурным коэффициентом объемного расширения β т, который у сжиженных газов (пропана и бутана) в несколько раз больше чем у иных жидкостей.
При повышении давления жидкая фаза пропана и бутана сжимается. Степень сжатия ее оценивается коэффициентом объемной сжимаемости βсж, размерность которого обратна размерности давления.
Вязкость – это способность газов или жидкостей оказывать сопротивление сдвигающим усилиям, обусловленная силами сцепления между молекулами вещества. При относительном движении между слоями потока возникает касательная сила, которая зависит от площади соприкосновения слоев и градиента скорости. Удельное касательное напряжение, возникающее между слоями, определяет динамическую вязкость газа или жидкости и называется коэффициентом динамической вязкости. Анализ экспериментальных исследований показал, что вязкость СУГ зависит от темпера-туры, а с увеличением давления растет незначительно. В отличие от жидкостей у газа вязкость с повышением температуры возрастает.
Термодинамические и физические свойства жидкой фазы пропана и бутана
| 293 (20) | 0,834 | 503,9 | 2,209 | 2,650 | 345,67 | 117,03 | 0,876 | 2,52 |
| 298 (25) | 0,953 | 497,4 | 2,120 | 2,699 | 337,125 | 116,35 | 0,867 | 2,45 |
| 303 (30) | 1,084 | 490,9 | 2,037 | 2,747 | 328,58 | 115,66 | 0,858 | 2,37 |
| 308 (35) | 1,228 | 484,5 | 1,960 | 2,799 | 318,84 | 114,97 | 0,848 | 2,31 |
| 313 (40) | 1,385 | 478,0 | 1,887 | 2,851 | 309,11 | 114,28 | 0,839 | 2,25 |
| 318 (45) | 1,558 | 571,5 | 1,818 | 2,916 | 297,48 | 113,59 | 0,826 | 2,20 |
| 323 (50) | 1,745 | 465,1 | 1,755 | 2,981 | 285,84 | 112,90 | 0,814 | 2,16 |
Жидкая фаза бутана
228 (-45) 0,0126 667,0 4,92 2,125 420,36 132,72 0,9364 5,25
| 223 | (-50) | 0,0094 | 674,3 | 5,09 | 2,114 | 423,96 | 133,45 | 0,9362 | 5,44 |
| 233 | (-40) | 0,0167 | 659,7 | 4,76 | 2,135 | 416,75 | 131,59 | 0,9371 | 5,08 |
| 238 | (-35) | 0,0218 | 652,3 | 4,60 | 2,152 | 412,97 | 131,27 | 0,9351 | 4,92 |
| 243 | (-30) | 0,0280 | 645,0 | 4,43 | 2,169 | 409,19 | 130,54 | 0,9331 | 4,75 |
| 248 | (-25) | 0,0357 | 637,7 | 4,28 | 2,188 | 405,41 | 129,82 | 0,9304 | 4,60 |
| 253 | (-20) | 0,0449 | 630,3 | 4,18 | 2,207 | 401,63 | 129,09 | 0,9280 | 4,50 |
| 258 | (-15) | 0,056 | 616,6 | 3,98 | 2,234 | 397,67 | 128,37 | 0,9319 | 4,27 |
| 263 | (-10) | 0,069 | 611,5 | 3,83 | 2,261 | 393,70 | 127,64 | 0,9232 | 4,15 |
| 268 | (-5) | 0,085 | 606,3 | 3,698 | 2,270 | 389,56 | 126,92 | 0,9222 | 4,01 |
| 273 | (0) | 0,103 | 601,0 | 3,561 | 2,307 | 385,42 | 126,19 | 0,9101 | 3,91 |
| 278 | (5) | 0,123 | 593,7 | 3,422 | 2,334 | 381,10 | 125,46 | 0,9054 | 3,78 |
| 283 | (10) | 0,147 | 586,3 | 3,320 | 2,361 | 376,77 | 124,74 | 0,9011 | 3,68 |
| 288 | (15) | 0,175 | 579,0 | 3,173 | 2,392 | 372,09 | 124,01 | 0,8940 | 3,55 |
| 293 | (20) | 0,206 | 571,7 | 3,045 | 2,424 | 367,41 | 123,29 | 0,8897 | 3,42 |
| 298 | (25) | 0,242 | 564,3 | 2,934 | 2,460 | 362,37 | 122,56 | 0,8828 | 3,32 |
| 303 | (30) | 0,282 | 557,0 | 2,820 | 2,495 | 357,32 | 121,84 | 0,8767 | 3,22 |
| 308 | (35) | 0,327 | 549,7 | 2,704 | 2,535 | 351,92 | 121,11 | 0,8691 | 3,11 |
| 313 | (40) | 0,377 | 542,3 | 2,606 | 2,575 | 346,52 | 120,39 | 0,8621 | 3,02 |
| 318 | (45) | 0,432 | 535,0 | 2,525 | 2,625 | 340,76 | 119,66 | 0,8521 | 2,96 |
| 323 | (50) | 0,494 | 527,7 | 2,421 | 2,680 | 334,99 | 118,93 | 0,8409 | 2,88 |
Таблица 2.
Термодинамические и физические свойства паровой фазы пропана и бутана
8
Паровая фаза бутана
| 303 (30) | 0,282 | 6,68 | 10,517 | 1,770 | 357,32′ | 1,57 | 13,3 |
| 308 (35) | 0,327 | 7,60 | 9,402 | 1,791 | 351,92 | 1,62 | 11,9 |
| 313 (40) | 0,377 | 8,62 | 8,428 | 1,810 | 346,52 | 1,67 | 10,7 |
| 318 (45) | 0,432 | 9,72 | 7,596 | 1,830 | 340,755 | 1,72 | 9,7 |
| 323 (50) | 0,494 | 10,93 | 6,864 | 1,848 | 334,99 | 1,77 | 8,8 |
Таким образом, можно подвести итог и выделить основные свойства пропан-бутановых смесей, влияющих на условия их хранения, транспортирования и измерения.
В мире
Во всем мире, углеводородные системы и оборудование, а также устройство технологических систем подчинено единым требованиям и правилам.
Сжиженный газ представляет собой ньютоновскую жидкость, поэтому процессы перекачивания и измерения описываются общими законами гидродинамики. Но функция углеводородных систем сводится не только к простому перемещению жидкости и ее измерению, но и обеспечению уменьшения влияния «отрицательных» физико-химических свойств СУГ.
Принципиально, системы, перекачивающие СУГ (Свойства сжиженных углеводородных газов Особенности эксплуатации углеводородных систем), мало отличаются от систем для воды и нефтепродуктов, и, тем не менее, необходимо дополнительное оборудование, гарантирующее качественные и количественные характеристики измерения.
Исходя из этого технологическая углеводородная система, как минимум должна иметь в своем составе резервуар, насос, газоотделитель, измеритель, дифференциальный клапан, отсечной или регулирующий клапан, устройства безопасности от превышения давления или скорости потока.
Пояснения
Резервуар хранения должен быть оборудован входным патрубком для налива продукта, линией слива для отпуска и линией паровой фазы, которая используется для выравнивания давления, воз-врата паров от газоотделителя или калибровки системы.
Насос – обеспечивает давление, необходимое для движения продукта через систему отпуска. Насос должен быть подобран по емкости, производительности и давлению.
Измеритель – включает преобразователь количества продукта и отсчетное устройство (индикацию) которое может быть электронным или механическим.
Газоотделитель – отделяет пар, образованный во время потока жидкости, прежде чем он достиг-нет счетчика и возвращает его в паровое пространство резервуара.
Дифференциальный клапан – служит для обеспечения прохождения через счетчик только жид-кого продукта, посредством создания после счетчика избыточного дифференциального давления, заведомо большего, чем давление паров в емкости.
Система должна удовлетворять следующим требованиям:
быть герметичной и выдерживать необходимое расчетное давление; изготовлена из материалов, предназначенных для работы с СУГ;
оборудована клапанами сброса давления для управляемого выпуска продукта при превышении давления сверх рабочего.
Основные характеристики конструкции, описанные выше, применимы ко всем типам систем, используемых для измерения и отпуска СУГ. Однако это не единственные критерии. Конструкция системы должна отражать различные условия ее использования для коммерческого отпуска продукта (Свойства сжиженных углеводородных газов Особенности эксплуатации углеводородных систем).
Условно можно разделить системы измерения на следующие группы (типы):
осуществление измерения СУГ (в том числе налив автоцистерн) при относительно высокой скорости потока (400-500 л/мин.). Как правило, это НПЗ, ГНС.
измерение количества СУГ при поставках на АГЗС или конечным потребителям авто-цистернами (в том числе налив автоцистерн). Производительность в данном случае колеблется от 200 до 250 л/мин.
Коммерческая заправка газобаллонных автомобилей. Скорость заправки обычно не превышает 50 л/мин.
Конструкция и тип систем измерения для СУГ определен физическими свойствами продукта, особенно его зависимость от температуры и давления во время отпуска.
Чтобы обеспечить точное измерение, конструкция системы должна включать средства для минимизации испарения и устранения образовавшегося пара, прежде чем он попадет в счетчик.
Конструкция измерительной системы зависит от ее использования и от максимальной производительности. Измерительные установки могут использоваться как стационарно, так и устанавли-ваться на автоцистернах, применяться при оптовой и розничной продаже.
Рассмотрим отдельно компоненты, которые учувствуют в операциях измерения СУГ и являются обязательными для большинства систем учета (Свойства сжиженных углеводородных газов Особенности эксплуатации углеводородных систем).
Напорная линия – соединяет емкость хранения и входной патрубок установки измерения и имеет элементы, которые управляют потоком жидкости и гарантируют ее поддержание в жидком состоянии. Напорная линия, как правило, состоит из следующих элементов:
Насосы.
Поскольку в емкости хранения система жидкость-пар находятся в равновесном состоянии и в купе с системой измерения составляют закрытую систему, газ не может течь самостоятельно. В результате должен использоваться насос для подачи СУГ на раздаточную линию.
Существует несколько типичных конструкций насосов, широко применяемых в тех или иных случаях. Это лопастные насосы, шестеренные насосы, вихревые насосы.
Скорость насоса может стать критическим фактором для точности измерительной системы и
Перепускной клапан.
В течение коротких промежутков времени, насос может находиться в рабочем состоянии, в то время как отпуск продукта не производится. Чтобы предотвратить повреждения, ряд насосов оборудованы перепускными клапанами. При повышении давления, клапан внутри насоса открывается, и жидкость начинает циркулировать внутри насоса. Как правило, подобная схема приводит к нагреву продукта и его вскипанию, при этом образуется паровая подушка, препятствующая движению жидкости. Проведя неоднократные опыты с насосами, оборудованными внутренними перепускными клапанами, мы пришли к выводу, что оптимальное решение для таких жидкостей как СУГ, это установка внешнего перепускного клапана.
Эта конструкция позволяет продукту циркулировать через емкость хранения и непрерывно снабжать насос не разогретым газом.
Скоростные клапаны.
Скоростными клапанами должны быть оборудованы все патрубки емкости хранения и раздаточные рукава. Цель этих клапанов остановить поток продукта в случае разрыва рукава или разъединения раздаточного крана.
Манометры.
Манометры необходимо устанавливать на всасывающей и напорной линиях насоса, на паро-вой фазе емкости хранения, а также на фильтрах системы (Свойства сжиженных углеводородных газов Особенности эксплуатации углеводородных систем).
Предохранительные клапаны.
В любом месте технологической и измерительной систем, где возможно заключение объема жидкости между двумя запорными устройствами необходима установка предохранительных клапанов, для предотвращения от возможного превышения давления.
Газоотделитель.
Газоотделитель – отделяет пар, образованный во время потока жидкости, прежде чем он достигнет счетчика и возвращает его в паровое пространство резервуара.
Как правило, газоотделители имеют поплавковую систему газоотделения, но некоторые производители отказываются от такой схемы в пользу применения скоростных или обратных клапанов и установки расширяющихся патрубков (сифонов) совместно с отверстиями малых диаметров. Та-кая схема для СУГ достаточно эффективна, если принять во внимание, что газоотделитель в за-крытых системах играет роль газо-конденсатора, т.е. его цель сконденсировать паровую фазу, а часть отвести в емкость хранения.
Фильтры.
Краны и клапаны.
Неотъемлемой частью любой технологической системы для СУГ являются запорные устройства. Они призваны обеспечить удобное и быстрое техническое обслуживание отдельных компонентов без освобождения от газа и давления всей системы.
Счетчики и отсчетные устройства.
Отделенная от пара жидкость, после газоотделителя попадает в счетчик (преобразователь объема) (Свойства сжиженных углеводородных газов Особенности эксплуатации углеводородных систем). В большинстве систем измерения СУГ счетчики имеют тип камерного расходомера, который, по нашему мнению, является самым надежным и очень точным методом измерения жидкости. Существуют также другие типы расходомеров, такие как турбинные или массовые (кориолисовые) расходомеры.
Конструкция камерных расходомеров с технической точки зрения достаточно сложна, но принцип их работы является прямым. Существуют следующие типы расходомеров: шестеренные, ротационные, кольцевые, дисковые, лопастные, ковшовые, поршневые и т.п.
Из-за простого принципа действия таких устройств измерения, число факторов, которые вызывают неточное измерение немного.
Дифференциальный клапан
Дифференциальный клапан – служит для обеспечения прохождения через счетчик только жидкого продукта, посредством создания после счетчика избыточного дифференциального давления, заведомо большего, чем давление паров в емкости.
Линия отпуска
Линия отпуска пропускает измеренный продукт к точке выдачи. Чтобы обеспечить точное измерение, шланг должен быть заполнен жидким продуктом в начале отпуска и под рабочим давлением. Это называется «полный рукав». Для этого раздаточные пистолеты имеют клапан, который закрывается после отпуска и отсоединения раздаточного крана.
Свойства сжиженных углеводородных газов, как впрочем, и других жидкостей, требующих учета подразумевают индивидуальный подход к выбору оборудования
Тем не менее, благодаря многолетнему мировому опыту и точным теоретическим данным о свойствах сжиженных газов имеет место универсальность оборудования, т.е. конфигурация того или иного гидравлического узла позволяет использовать его в любой технологической системе по перекачке, измерению и учету СУГ.
Наша компания ежедневно сталкивается с задачами выбора и проектирования оборудования для различных технологических систем. Благодаря собственному опыту, а также опыту мировых производителей нам удалось создать устройства, которые в любой технологической системе позволяют исключить, или, по крайней мере, минимизировать отрицательные факторы термодинамических свойств СУГ.
Таким образом, подводя итог сказанному можно сделать вывод, что выбор оборудования дол-жен быть максимально облегчен и производиться по параметрам производительности, точности, внешнего вида и т.д. (рис.4) Остальные технические характеристики оборудования (это подтверждается мировой практикой) должны быть предусмотрены самой конструкцией.
Критерии выбора технологического оборудования