XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Классическая газификация представляет собой систему различных устройств, сооружений, линейных объектов для транспортировки газа, снижения его давления, очищения и доставки его до конечного потребителя.Однако по различным причинам не всегда есть возможность довести газ до деревень, сел, различных предприятий с помощью газопроводов. В таких случаях применяются альтернативные варианты – системы автономного газоснабжения. Системы автономного и резервного газоснабжения с использованием сжиженного углеводородного газа (СУГ) и сжиженного природного газа (СПГ) полностью независимы от внешних источников энергоснабжения.

Сжиженный природный газ(СПГ) — природный газ (преимущественно метанCH₄), искусственно сжиженный путём охлаждения до -160 °C. Сжиженный природный газ хранят в кипящем состоянии в теплоизолированных резервуарах. Любой приток тепла извне вызывает испарение части СПГ. Газ, образующийся при производстве, хранении и транспортировании сжиженного природного газа называется отпарным [1]. Для применения преобразуется в газообразное состояние в специальных регазификаторах.

Сжиженный углеводородный газ (СУГ) – сложная смесь углеводоров, которые при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии.

Производство СУГ:

-попутные нефтяные газы:

- конденсационные фракции природного газа;

- газы стабилизации нефти и конденсата;

- нефтяные газы, полученные с установок переработки нефти.

СУГ пожаро- и взрывоопасны, одорированные сжиженные газы имеют специфический характерный запах и по степени воздействия на организм человека относятся к веществам 4-го класса опасности, то есть малоопасные. Однако сжиженные газы образовывают с воздухом взрывоопасные смеси.Концентрационные пределы распространения пламени в воздухе, % об.: пропан (нижний - 1,7; верхний - 10,9); нормальный бутан (нижний - 1,4; верхний - 9,3); изобутан (нижний - 1,3; верхний - 9,8) [2].

СУГ и СПГ могут быть взаимозаменяемыми. Между ними можно выделить несколько схожих параметров: общая сфера применения в теплоснабжении и газоснабжении; возможность хранения и транспортировки в жидком состоянии с последующим преобразованием в газообразное; как и природный газ являются наиболее экологичным топливом.

В процессе сжижения входят несколько этапов:

Очищение газа от вредных примесей и водяных паров.

Отделение тяжелых углеводородов и отбор только нужной газовой смеси, метан-этана или пропан-бутана.

Сжатие и охлаждение до необходимых показателей.

Для сжижения природного газа требуется поддерживать температуру -163º C, т. е. ниже точки кипения метана. Выпуск пропан-бутановой смеси оказывается менее энергозатратным, требуется охлаждение только до -42º C.

СУГ повсеместно отпускается предприятиям и населению напрямую. Для хранения и транспортировки СУГ используют газгольдеры. Для сжигания СУГ газ переводят в газообразное состояние, т.е. регазифицируют (испаряют). Регазификация может быть естественной и с помощью испарительных установок.

Рис. 1 - Газгольдер для хранения СУГ

Регазификация в естественных условиях [4] наиболее легко осуществима, однако может наблюдаться непостоянство состава газа, т.к. пропан легче бутана. При отборе газа давление понижается, и для его восстановления часть жидкости переводится в газ с забором теплоты из жидкости, стенок бака и окружающей среды.

Недостатки резервуарных установок СУГ с естественным испарением:

Переменная производительность;

Резкое снижение производительности при снижении температуры окружающей среды;

Переменная теплота сгорания паровой фазы;

Большие габариты установок.

Испарительные установки по принципу регазификации делятся на емкостные, проточные и комбинированные. После испарительных установок газ подается потребителям.

Для хранения и транспортировки СПГ требуется постоянно поддерживать очень низкие температуры. Транспортные средства и ёмкости оборудуются холодильными установками [3]. Таким образом природный газ довозится до потребителей, где происходит регазификация в специальных испарительных установках.

Рис. 2 - Изотермический резервуар для хранения СПГ

Регазификация на небольших и средних станциях чаще всего осуществляется в атмосферных испарителях. После регазификации СПГ превращается в газ и становится пригодным для подачи по трубопроводам потребителям.

К преимуществам СУГ и СПГ можно отнести:

- транспортировка любым видом транспорта: суда, автотранспорт, железные дороги и т.д.;

- выделение максимального количества тепла (22-30 Мкал/м паровой или 5.8-6.7 Гкал/м жидкой фазы) в минимальном объеме, необходимом для горения.

-легкость регулировки и контроля за горением;

- Эффективно используются в условиях рассредоточенных нагрузок в районах, отдаленных от магистральных газопроводов природного газа.

Однако при естественном испарении пары имеют переменный состав, в то время как при искусственном испарении он однороден. У сжиженных газов малы значения предела взрываемости (1.5-9.5%). Они тяжелее воздуха и собираются в нижней части емкости, где может образоваться газообразная взрывоопасная смесь при очень малых утечках.

Литература

1. ГОСТ Р 57431-2017 Газ природный сжиженный. Общие характеристики. Дата введения 2018-01-01

2. ГОСТ Р 52087-2018 Газы углеводородные сжиженные топливные. Технические условия. Дата введения 2019-07-01

3. Бармин И. В., Кунис И. Д. Сжиженный природный газ вчера, сегодня, завтра. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 256 с.

4. Преображенский Н.И, Сжиженные углеводородные газы. Л., «Недра», 1975. 279 с.

Код для цитирования: Скопировать