Содержание
Изотермические резервуары
Изотермические резервуары используются для хранения сжиженных углеводородных газов СУГ, СПГ, аммиака, этилена, пропилена и других при температуре кипения газа ниже 0ºС и постоянном избыточном давлении близком к атмосферному (не более 0,12 МПа).
Вертикальные цилиндрические резервуары
Вертикальные цилиндрические резервуары являются наиболее распространенным решением для хранения больших количеств охлажденных жидкостей.
Марки изотермических резервуаров
| Марка | Наименование | Код ОКП (общероссийский классификатор продукции) |
|---|---|---|
| ПТ | Пропан технический | 02 7236 0101 |
| ПА | Пропан автомобильный | 02 7239 0501 |
| ПБА | Пропан-бутан автомобильный | 02 7239 0502 |
| ПБТ | Пропан-бутан технический | 02 7236 0102 |
| БТ | Бутан технический | 02 7236 0103 |
Сжи́женные углеводоро́дные га́зы
Для этого термина существует аббревиатура СНГ, которая имеет и другие значения. Сжи́женные углеводоро́дные га́зы (СУГ), или сжи́женный нефтяно́й газ (СНГ; англ. Liquefied petroleum gas (LPG)) — смесь сжиженных под давлением лёгких углеводородов с температурой кипения от −50 до 0 °C. Предназначены для применения в качестве топлива, а также используются в качестве сырья для органического синтеза. Состав может существенно различаться; основные компоненты — пропан, изобутан и н-бутан. Производятся в процессе ректификации широкой фракции лёгких углеводородов (ШФЛУ).
Технические характеристики
| Показатель | Условная вместимость, м³ |
|---|---|
| Вместимость, м³ | Действительная |
| 27,8 | 23,2 |
| 49,8 / 49,8 | 41,6 / 44,8 |
| 93,3 / 93,9 | 77,8 / 83,4 |
| 152,4 / 154,3 | 128,9 / 139,2 |
| 175 | 146 |
| 192,6 / 192,6 | 160,6 / 173,5 |
Примечание: Метрические данные о вместимости, внутреннем диаметре, общей длине и другие характеристики резервуаров представлены в таблице выше.
| Внутренний диаметр, м | Общая длина, м |
|---|---|
| 2,0 | 9,1 |
| 2,4 / 2,4 | 11,3 / 11,3 |
| 3,0 / 3,0 | 13,6 / 13,6 |
| 3,2 / 3,2 | 19,7 / 19,7 |
| 3,0 | 25,5 |
| 3,4 / 3,4 | 21,8 / 21,8 |
Рекомендации
Рекомендуется устанавливать дополнительные штуцеры и обеспечивать расстояние между опорами в соответствии с техническими характеристиками изотермических резервуаров для обеспечения безопасности и эффективности эксплуатации.
## Хранение и использование сжиженных углеводородных газов
На крупных предприятиях все чаще используется способ хранения сжиженных углеводородных газов при атмосферном давлении и низкой температуре. Применение этого способа достигается путём искусственного охлаждения, что приводит к снижению упругости паров сжиженных углеводородных газов.
## Преимущества хранения сжиженных углеводородных газов
При температуре −42 °C сжиженный пропан может храниться при атмосферном давлении, что позволяет снизить расчетное давление при определении толщины стенок резервуаров. Это сокращает расход металла и экономит средства в капиталовложениях.
## Холодильный цикл хранения СУГ
Газ хранится под небольшим избыточным давлением в теплоизолированном резервуаре, выполняющем функцию испарителя охлаждающего агента. Затем газ сжимается, конденсируется и дросселируется до нужного давления.
## Низкотемпературные резервуары
Наземные низкотемпературные резервуары сооружаются различной формы и обычно имеют двойные стенки с теплоизоляцией. Наиболее распространены вертикальные цилиндрические резервуары.
## Применение СУГ
СУГ могут заменить традиционное жидкое топливо и увеличить мощность двигателей после незначительной реконструкции. Они широко используются в автомобилях и промышленности.
## Основные преимущества СУГ
- Увеличение номинальной мощности двигателей
- Возможность регулирования процесса горения
- Экономия топлива и снижение выбросов вредных веществ
## Таблица сравнения авто с установкой ГБО и без
| Марка автомобиля | Расход топлива (бензин) | Расход топлива (газ) | Пробег на 1 заправке с ГБО | Пробег на 1 заправке без ГБО | Увеличение массы, кг | Уменьшение багажника, % |
|-----------------|------------------------|---------------------|--------------------------|-----------------------------|---------------------|------------------------|
| Бензин | - | - | - | - | - | - |
| Газ | - | - | - | - | - | - |
## Заключение
Использование сжиженных углеводородных газов в различных секторах промышленности обладает множеством преимуществ и становится все более распространенным вариантом хранения и использования топлива.
| Компонент | Пропан технический | Пропан автомобильный | Пропан-бутан автомобильный | Пропан-бутан технический | Бутан технический |
| :-------------------------: | :-----------------: | :-------------------: | :-----------------------: | :-----------------------: | :----------------: |
| Пропан | 95-99% | 70-90% | 20-50% | 50-70% | - |
| Бутан | - | - | 50-80% | 30-50% | 95-100% |
| Изобутан | - | - | - | - | - |
2\. Температура кипения, °C
-42,1
-42,1
-42,0
-42,5
-0,5
3\. Октановое число
-42,1
-42,1
-42,0
-42,5
-0,5
4\. Массовая доля сероводорода, мг/м3
50
50
50
50
50
5\. Массовая доля метана, мг/м3
20
20
20
20
20
6\. Массовая доля этилмеркаптана, мг/м3
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
7\. Барохимическая стойкость, Н/мм2
0,61
0,61
0,61
0,61
0,61
8\. Массовая доля воды, %
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
9\. Маслянистость
нет
нет
нет
нет
нет
10\. Серная кислота
нет
нет
нет
нет
нет
| Вещество | Температура, °C | Давление, МПа |
|---------------|-----------------|---------------|
| Пропан | -42,1 | 4,25 |
| Бутан | -0,5 | 3,80 |
| Пропилен | -47,7 | 4,64 |
| Бутен | -11,73 | 4,00 |
| Этилен | -104 | 5,08 |
### Сжиженные газы и их свойства
* Сумма метана, этана и этилена: Не нормируется
* Сумма пропана и пропилена: не менее 75 % масс. Не нормируется
* Сумма пропана: не менее 85±10 % масс.
* Сумма пропилена: не менее 50±10 % масс.
* Сумма бутанов и бутиленов: не более 60 % масс. не менее 60 % масс.
* Сумма непредельных углеводородов: не более 6 % масс.
* Доля жидкого остатка при 20 °C: не более 1,8 % об.
* Давление насыщенных паров: не менее 0,16 МПа для пропана, не менее 0,07 МПа для бутана
* Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы: не более 0,013 % масс.
* Доля сероводорода: не более 0,003 % масс.
* Содержание свободной воды: отсутствие
* Интенсивность запаха: не менее 3 баллов
### Свойства сжиженных углеводородных газов
Сжиженные углеводородные газы пожаро- и взрывоопасны, малотоксичны, имеют специфический характерный запах углеводородов. По степени воздействия на организм относятся к веществам 4-го класса опасности. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны: 300 мг/м³ для предельных углеводородов (пропан, бутан) и 100 мг/м³ для непредельных углеводородов (пропилен, бутилен).
### Свойства при воспламенении
СУГ образуют с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров пропана от 2,3 до 9,5 % и нормального бутана от 1,8 до 9,1 % по объёму, при давлении 0,1 МПа и температуре 15-20 °C. Температура самовоспламенения пропана в воздухе составляет 470 °C, а нормального бутана - 405 °C.
### Физические свойства
| Вещество | Молекулярная масса, кг/кмоль | Температура кипения, °C| Низшая теплота сгорания, МДж/м³|
|---------------|------------------------------|-------------------------|---------------------------------|
| Пропан | 44,097 | -42,1 | 91,14 |
| Бутан | 58,124 | -0,5 | 118,53 |
| Пропилен | 42,081 | -47,7 | 86,49 |
| Бутен | 56,108 | -11,73 | 118,23 |
| Этилен | 28,054 | -104 | 59,53 |
Газы могут быть превращены в жидкое состояние при сжатии, если температура при этом не превышает определённого значения, характерного для каждого однородного газа. Температура, свыше которой данный газ не может быть сжижен никаким повышением давления, называется критической температурой. Давление, необходимое для сжижения газа при этой критической температуре, называется критическим давлением.
Критическая температура, °C −82,5 32,3 9,9 96,84 91,94 152,01 134,98 144,4 155 196,6
Критическое давление, МПа 4,58 4,82 5,033 4,21 4,54 3,747 3,6 3,945 4,10 3,331
### Упругость насыщенных паров
Упругостью насыщенных паров сжиженных газов называется давление, при котором жидкость находится в равновесном состоянии со своей газовой фазой. При таком состоянии двухфазной системы не происходит ни конденсации паров, ни испарения жидкости. Каждому компоненту СУГ при определённой температуре соответствует определённая упругость насыщенных паров, возрастающая с ростом температуры. Давление в таблице указано в МПа.
### Зависимость плотности от температуры
Плотность жидкой и газовой фаз СУГ существенно зависит от температуры. Так плотность жидкой фазы с ростом температуры падает, и наоборот, плотность паровой фазы — растет.
Данные о значениях плотности компонентов СУГ при различных значениях температуры даны табл.
Удельный объём Плотность Удельный объём Плотность Удельный объём Плотность
Жидкость, л/кг Пар, м³/кг Жидкость, кг/л Пар, кг/м³ Жидкость, л/кг Пар, м³/кг Жидкость, кг/л Пар, кг/м³ Жидкость, л/кг Пар, м³/кг Жидкость, кг/л Пар, кг/м³
От заводов производителей к потребителям сжиженные углеводородные газы доставляются в сосудах под давлением или в изотермических (то есть сохраняющих одинаковую температуру) ёмкостях, а также по трубопроводам. Доставка — сложный организационно-хозяйственный и технологический процесс, включающий транспортирование сжиженных газов на дальние расстояния, обработку газов на железнодорожных и морских терминалах, на кустовых базах и газонаполнительных станциях, транспортирование их на ближайшие расстояния для непосредственной доставки газа потребителям.
Для транспортировки сжиженных углеводородных газов по сети железных дорог используют железнодорожные вагон-цистерны специальной конструкции. Цистерна представляет собой сварной цилиндрический резервуар с эллиптическими днищами, расположенный на железнодорожных тележках. Крепление резервуара к раме осуществляется стяжными болтами.
Объём кузова (котла), м³ (полный) 55,7 73,9 110 83,83 96,68
Нагрузка от колесной пары на рельсы, кН 170 194,8 200 217,78 230,3
на один погонный метр, кН/м 56,6 64,8 70 72,5 76,6
Скорость конструкционная, км/ч 120 120 120 120 120
Габарит по ГОСТ 9238-83 02-BM 1-T 1-T 1-T 1-T
по осям автосцепок 12,02 12,02 15,28 12,02 15,28
по концевым балкам рамы 10,8 10,8 14,06 10,8 14,06
Ширина максимальная, м 3,056 3,056 3,282 3,198
Диаметр котла внутренний, мм 2600 3000 3200 3000
Давление в котле, МПа
создаваемое при гидравлическом испытании 3,0 3,0 2,5 2,5
Основной материал Сталь 09Г2С — 13 ГОСТ 5520-79
Ширина колеи, мм 1520 (1435) 1520 1520 1520
Срок службы, лет 40 40 40 40 40
В России на сравнительно небольшие расстояния (до 300 км) сжиженные углеводородные газы перевозят в автоцистернах. Автомобильная цистерна представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд, в заднее днище которого вварен люк с приборами. Автоцистерны по конструкции и назначению подразделяются на транспортные и раздаточные. Транспортные цистерны служат для перевозки относительно больших количеств сжиженного газа с заводов-поставщиков до кустовых баз и газонаполнительных станций, от КБ и ГНС до крупных потребителей и групповых установок со сливом газа в резервуары. Раздаточные автоцистерны предназначены для доставки сжиженного углеводородного газа потребителю с розливом в баллоны и снабжены полным комплектом оборудования (насос, раздаточная рамка) для розлива. При необходимости раздаточные автоцистерны могут использоваться как транспортные. Наружную поверхность всех автоцистерн окрашивают алюминиевой краской. С обеих сторон защитного кожуха цистерны по средней его линии на всю длину наносятся отличительные полосы красного цвета шириной 200 мм. Над отличительными полосами и по окружности фланца чёрным цветом делаются надписи «Пропан» (или другой сжиженный газ) и «Огнеопасно». На металлической табличке, прикрепляемой к автоцистерне, выбиваются следующие клейма: завод-изготовитель; номер цистерны по списку завода, год изготовления и дата освидетельствования, общая масса цистерны в тоннах, вместимость цистерны в м³, рабочее и пробное давление в МПа; клеймо ОТК завода.
Давление, МПа, не более
Вместимость геометричекая сосуда, м³ 12,45 14,5 ± 0,1 19,72 ± 0,1 31,2 ± 0,1 45,75
Вместимость полезная резевуара, м³ (при коэффициенте наполнения 0,85) 10,58 12,32 16,76 ± 0,1 26,5 ± 0,1 38,89
Масса транспортируемого газа, кг, не более 6080 7076 9620 15 237 21 000
Тип тележки ТПК-16, САТ-109 ТПК-16-0001100 ТПА-301
Полная масса полуприцепа, кг, не более 13 080 13 600 19 780, 20 160 26 762 35 000
Распределение полной массы полуприцеп-цистерны по осям, кг, не более
На седельное сцепное устройство 5880 6440 7980, 8100 11 027 11 000
На ось колес 7200 7200 15735 24000
На переднюю ось, кг, не более 5910, 6030
На заднюю ось, кг, не более 5910, 6030
Колея колес, мм 1850 1850 1850 1850 1850
Количество осей / колес полуприцепа-цистерны 1/4 1/4 2/8 2/8 3/6
База, мм 4765 5300 5365+1320, 5365+1370 5490+1320 4330+1320+1320
Производительност насоса, л/мин. 90 до 90
Габаритные размеры, мм, не более
Мощность электродвигателя, кВт 2 2 2 5
Напряжение питанияэлектродвигателя насоса, В 380 380 380 380
Производительность насоса, л/мин. 90 90 90 220
Также автомобильный транспорт используется для перевозки сжиженных углеводородных газов в баллонах. Баллоны имеют два типа-размера 50 и 27 литров.
Масса газа в баллонах, т 0,7 1,45 3
### Перевозка сжиженных углеводородных газов танкерами
В 2006 году в мире насчитывалось 934 танкера-газовоза с суммарной вместимостью 8650 тыс. м³.
Современный танкер-газовоз представляет собой огромное судно, по размеру сравнимое с нефтяным супертанкером. В среднем грузовместимость газовозов в зависимости от вида газа и способа его сжижения составляет 100—200 тыс. м³.
Скорость газовозов варьируется от 9 до 20 узлов (16,7-37 км в час). В качестве двигателей чаще всего используются дизели. Средняя стоимость газовоза составляет 160—180 млн долл. США, что примерно в пять раз превышает затраты на постройку аналогичного по водоизмещению нефтяного танкера.
По архитектурно-конструктивному типу газовозы представляют собой суда с кормовым расположением машинного отделения и надстройки, двойным дном (в последнее время строятся исключительно газовозы с двойными бортами) и цистернами балласта.
Для перевозки сжиженных углеводородных газов, применяют вкладные грузовые танки с расчетным давлением в среднем не более 2 МПа. Они размещаются как на палубе, так и в трюмах на специальных фундаментах. В качестве материала для танков обычно выступает углеродистая сталь.
Существует три типа судов для транспорта сжиженных углеводородных газов.
№ п/п Вместимость, м³ Высокого давления Полуохлажденные Низкотемпературные ВСЕГО
8 Максимальное давление, атм. 18 4-6 0,3
Танкер Вместимость м³ (т) Резервуары Технологическая характеристика Двигатель
Число Тип Давление, кгс/см² Температура Число компрессоров Число насосов Скорость загрузки, т/ч Тип Мощность, л. с. Скорость, км/ч Топливо
«Кегумс» (Россия) 2080 (1125) 4 Сферический 17,5 Окружающей среды 2 2 200 Двухтактный цилиндровый 2400 24 Газойль
«Краслава» (Россия) 2080 (1125) 4 Сферический 17,5 Окружающей среды 2 2 200 Двухтактный цилиндровый 3400 24 Дизельное
«Размус Толструм» (Дания) 1042 (520) 5 Вертикальный (2) Сферический (3) 17,5 Окружающей среды 2 2 45 Четырёхтактный восьмицилиндровый 1000 19 Газойль
«Медгаз» (Греция) 800 (400) 14 Вертикальный 17,45 Окружающей среды Два двухтактных каждый по 4 цилиндра 13 Газойль
«Тоо Со Мару» (Япония) 13 355 Изотермический 0,05 Соответственно давлению Турбоэлектрический 6000 Сжиженный газ, нефть
«Кеп Мартин» (Франция) 13 196 (6900) 9 Горизонтальный полуизотермический 5 Соответственно давлению 3 420 Двухтактный пятицилиндровый 4650 27 Нефть
«Фростон» (Норвегия) 4100 (2215) 6 Горизонтальный полуизотермический 5 Соответственно давлению 3 4 250 Двухтактный шестицилиндровый 3450 25 Дизельное
«Джуле» (Англия) 2456 (1325) 6 Горизонтальный полуизотермический 8 Соответственно давлению 2 3 100 Четырёхтактный, десятицилиндровый 2670 26 Дизельное
«Ньютон» (Испания) 2180 (1170) 8 Горизонтальный полуизотермический 7,5 Соответственно давлению 3 2 105 Четырёхтактный, восьмицилиндровый 1500 24 Газойль
«Агипгаз Кворта» (Италия) 1850 (100) 18 Вертикальный 17,5 Окружающей среды 2 2 40 Четырёхтактный, восьмицилиндровый 21 Газойль
«Широяма Мару» (Япония) 46100 4 Изотермический 0,05 Соответственно давлению Двухтактный, восьмицилиндровый 1200 26 Сжиженный газ, нефть
«Жюль Верн» (Франция) 25 500 (12060) 7 Цилиндрический, изотермический 0,01 −162 °C 14 3300 2 паровые турбины 11500 29 Нефть
«Тетан Принцесс» (Англия) 27400(12070) 9 Прямоугольный, изотермический 0,01 −162 °C 9 900 2 паровые турбины 11500 29 Нефть
В последние годы в России введено множество объектов по производству и использованию сжиженного природного газа (СПГ). Фактически можно говорить о том, что российская СПГ-отрасль сформировалась как самостоятельный и равноправный сегмент российской промышленности. Производство СПГ в России – в числе приоритетных задач национальной экономики, при этом изначально отрасль в своем развитии опиралась на западные инвестиции и технологии. На данный момент уже сформирована программа развития отрасли и даже разработана отечественная технология сжижения газа.
Динамическое оборудование – и в особенности насосно-компрессорная группа – является одной из наиболее критичных как с точки зрения надежности, так и с точки зрения эффективности. В данной статье рассмотрены особенности и различные конструкции криогенных насосов.
В настоящее время существуют различные технологии для перекачки СПГ из комплексов производства СПГ потребителям, а также с судов в резервуары СПГ, а затем из резервуаров хранения СПГ в испарители с помощью насосов высокого давления на терминалах хранения СПГ и регазификации.
СПГ – природный газ (преимущественно метан, CH4), искусственно сжиженный путем охлаждения до минус 160 °C для удобства хранения или транспортировки, т.к. при сжижении объем газа уменьшается в 600 раз. На практике это означает, что в одинаковом объеме содержится СПГ в 3 раза больше, чем компримированного природного газа (КПГ) при давлении 20 МПа.
СПГ-терминал – это специальный регазификационный терминал для приема СПГ и подготовки газа к использованию. Регазификация служит для преобразования газа из жидкого состояния (СПГ) в газообразное, после чего природный газ становится пригодным для обычного использования и подается по газопроводам потребителям или закачивается в газовые баллоны.
Общая технологическая схема типичного берегового терминала для хранения и испарения СПГ приведена на рис. 1\. По прибытии на терминал СПГ перекачивается из танкеров-газовозов в резервуары для его хранения в сжиженном виде. Разгрузочные насосы обычно имеют производительность 550–2000 м3/ч и давление на нагнетании 5–7,5 бар изб. Новые газовозы могут оснащаться насосами с более высокими значениями напора.
Испарение СПГ обычно осуществляется при высоких давлениях, варьирующихся от 40 до 80 бар изб. в зависимости от диапазона рабочего давления в трубопроводе. На большинстве береговых терминалов СПГ откачивается из резервуаров-хранилищ с помощью установленных в резервуаре погружных насосов относительно низкого давления (прибл. 10 бар), а затем давление повышается до требуемого высокого давления (прибл. 80 бар) с помощью бустерных насосов. Часть или весь сжиженный природный газ низкого давления направляется через конденсатор для повторного сжижения отпарного газа, образующегося в резервуарах во время нормальной эксплуатации или разгрузки судна.
Насосы СПГ выпускаются уже более 50 лет. Опыт применения подтверждает надежность конструкций, безопасность работы и доступность моделей разной производительности. Существует несколько различных исполнений криогенных насосов.
Выбор насосов СПГ
Следующие базовые параметры должны быть учтены при выборе криогенных насосов и сопутствующего оборудования:
· защита окружающей среды;
· капитальные и эксплуатационные затраты;
· сроки реализации проекта;
· конструктивные особенности;
· опыт применения.
Вследствие уникальной конструкции насосов СПГ и требуемых рабочих температур они не могут быть испытаны с использованием воды и должны испытываться с использованием СПГ для проверки характеристик, максимально приближенных к условиям реальной эксплуатации. Испытания на СПГ в условиях, близких к расчетным, позволяют проверить:
\- работоспособность электродвигателя и способность к запуску в криогенной жидкости;
\- рабочие характеристики насоса, включая проверку значения кавитационного запаса насоса (NPSHr);
\- отсутствие внутренних утечек вследствие деформации или усадки при нагрузке на компоненты в реальных условиях эксплуатации.
Конструктивные исполнения насосов СПГ
Традиционно для откачки жидкости из резервуаров используются либо полностью погружные моноблочные насосы (для которых насосная часть и двигатель погружены в перекачиваемую среду), либо полупогружные насосные агрегаты. Наиболее подробно конструкция и различные исполнения полупогружных насосов рассмотрены в стандарте API 610 / ISO 13709 / ГОСТ 32601 (см. рис. 2).
Плюсами полупогружного исполнения насосного агрегата являются более высокие (по сравнению с погружным исполнением) значения КПД ввиду более высоких КПД традиционных электродвигателей «сухой» установки, более низкая стоимость оборудования и запасных частей и простота технического обслуживания двигателя и торцевого уплотнения (т.к. они находятся в прямом доступе).
Однако из-за большой разницы температуры перекачиваемой среды (СПГ) и температуры окружающего воздуха достаточно сложно обеспечить надежность такой конструкции. Поэтому, несмотря на перечисленные плюсы полупогружного исполнения, такие насосы для перекачки СПГ хоть и существуют, но не получили широкого распространения в криогенных применениях.
В настоящее время типовой конструкцией для насоса СПГ стало погружное моноблочное исполнение, при котором электродвигатель также омывается перекачиваемой средой (СПГ). Многие криогенные жидкости не проводят электричество, поэтому двигатель можно погружать в сжиженный газ без риска короткого замыкания обмоток двигателя. Поскольку в резервуаре для сжиженного газа и в корпусе насоса отсутствует кислород, такая конструкция обеспечивает безопасные условия для работы насоса. Т.к. весь насосный агрегат, включая двигатель, погружен в перекачиваемую среду, то отсутствует проблема с утечкой через уплотнения.
Погружная конструкция электродвигателя и исполнение насоса и двигателя на одном валу устраняют проблемы с нагревом двигателя и смазкой подшипников. Такие насосы монтируются как в емкости, так и в колонне.
Насосы СПГ оснащаются либо шарикоподшипниками из нержавеющей стали, либо керамическими шарикоподшипниками. Керамические шариковые подшипники обеспечивают до 5 раз более длительный срок службы до плановой замены. Поскольку демонтаж насоса является сложной и дорогостоящей операцией, выбор керамических подшипников предпочтителен.
На подшипниках и на корпусе насоса, как правило, устанавливаются датчики контроля вибрации. Уплотнение кабельного ввода насоса должно быть обеспечено непрерывной продувкой азотом и ее контролем для обеспечения безопасной работы насоса.
Технические характеристики насоса рассматриваются в качестве основного критерия в процессе выбора оборудования. Все вышеперечисленные факторы учитываются при выборе насосного оборудования.
Часто для максимального опорожнения резервуара/колонны в конструкции насоса предусматривают шнек, повышающий кавитационные характеристики насоса.
Двигатели насосов большой мощности могут быть оснащены устройством плавного пуска или частотно-регулируемым приводом для изменения и регулирования параметров насоса.
В целом для перекачки СПГ на терминалах чаще всего используются следующие типы насосов:
1\. Насосы погрузки/разгрузки СПГ и зачистные насосы – центробежные погружные насосы с электроприводом, установленные в резервуаре;
2\. Бустерные насосы СПГ высокого давления – центробежные погружные насосы с электроприводом, смонтированные в емкости с приемным патрубком.
Рассмотрим каждый тип насоса подробнее.
Насосы погрузки/отгрузки СПГ и зачистные насосы СПГ – центробежные погружные насосы с электроприводом, установленные в резервуаре
Высота резервуаров СПГ как на судах, так и на наземных сооружениях может достигать 50 м. В таких резервуарах предусмотрена колонна, в которую монтируется погружной насосный агрегат. Насосные агрегаты (см. рис. 3) при этом могут погружаться на различную глубину с помощью подъемного троса; питание электродвигателя осуществляется с помощью гибких криогенных кабелей. Откачка СПГ через боковые стенки резервуара не допускается.
Насосы (см. рис. 4), монтируемые в колоннах в резервуарах, как правило, оснащаются обратными клапанами, поставляемыми производителем насоса. Обратный клапан предотвращает попадание СПГ в насосную колонну, когда насос поднимается для его извлечения из резервуара. Перед демонтажом насоса для технического обслуживания предусмотрена его продувка газообразным азотом для слива СПГ в резервуар.
Резервуары для сжиженного газа после продувки и охлаждения остаются в эксплуатации в течение всего срока службы резервуара. Большие береговые резервуары для сжиженного газа крайне редко выводятся из эксплуатации для внутреннего технического обслуживания или проверки – только в аварийном случае. Поэтому так важно, чтобы конструкция насосной колонны была пригодна для эксплуатации в течение всего срока службы резервуара, который может составлять до 40 лет. Обратный клапан насоса на дне резервуара также должен работать без какого-либо технического обслуживания в течение всего срока службы резервуара.
Также важно, чтобы смонтированные в резервуаре насосы были способны откачивать СПГ до максимально низкого уровня, чтобы свести к минимуму остаточные запасы в резервуаре. Современная конструкция насосов предусматривает наличие предвключенного шнека на всасе для достижения более низких значений кавитационного запаса насоса (NPSHr).
Резервуары для транспортировки сжиженного природного газа обычно снабжены отдельным зачистным насосом (см. рис. 4) для опорожнения судового резервуара цистерны для ее периодического внутреннего осмотра. Зачистные насосы также используются для подачи СПГ в резервуар во время первоначального процесса охлаждения, для охлаждения грузового резервуара во время балластного рейса до прибытия на погрузочный терминал и для выработки дополнительного отпарного газа по мере необходимости. Также они используются для опорожнения судовых резервуаров для хранения в сухом доке через регулярные промежутки времени в соответствии с правилами классификации судна.
Конструктивно эти насосы аналогичны разгрузочным/отгрузочным насосам СПГ, но производительность их значительно меньше. Меньший размер насосов позволяет снизить уровень жидкости в резервуарах до значительно более низкого, чем при использовании более крупных разгрузочных насосов. Как правило, такие насосы одно- или двухступенчатые, производительностью до прибл. 50 м3/ч, напором до прибл. 150 м, потребляемая мощность – до 20–25 кВт. Такие насосы характеризуются еще более низкими значениями кавитационного запаса насоса (NPSHr). Двигатели распылительных и/или зачистных насосов, как правило, низковольтные с частотой вращения 3000 об/мин. Габариты таких насосов обычно не превышают 1 м в высоту, а вес – более 200 кг.
Многоступенчатые насосы для сжиженного природного газа (см. рис. 5) среднего и высокого давления широко используются на терминалах хранения и регазификации сжиженного природного газа. Типовая рабочая точка для такого насоса – расход 500 м3/ч и давление нагнетания 80 бар изб.
Питание электродвигателей для таких насосов, как правило, осуществляется от высоковольтной линии (6 кВ, 10 кВ). Энергопотребление составляет до прибл. 1 МВт; типовое значение КПД – прибл. 75 %.
Насос устанавливается во всасывающем резервуаре, где насос и двигатель полностью погружены в СПГ, что позволяет избежать проблем с утечкой газа, смазкой подшипников и охлаждением двигателя. Эти насосы оснащаются балансировочными механизмами, шнеком на всасе и системой продувки кабельного уплотнения азотом.
Насосы устанавливаются снаружи резервуаров для хранения сжиженного природного газа. СПГ на всас насоса поступает из конденсатора для повторного ожижения и из основного потока после насосов СПГ низкого давления.
Конструкция всасывающего резервуара из нержавеющей стали определяется максимальным напором, который может создаваться насосами низкого давления в резервуаре, и настройками предохранительных клапанов для защиты оборудования и трубопроводов на установке.
Статья «Специфика применения и конструктивные исполнения криогенных насосов на СПГ-терминалах» опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№10, Октябрь 2023)
## Конструкции изотермических резервуаров СУГ, СПГ
Самая распространенная конструкция резервуара для сжиженного газа — с двойными стенками для усиления их теплоизоляционной способности. В этом случае эти два резервуара оставят вакуумное пространство между ними, которое также может быть заполнено дополнительными изоляционными материалами.
Теплоизоляция может включать в себя дополнительный наружный слой. В то же время данный тип резервуара может быть плоскодонным и его крыша должна быть выполнена в форме купола или зонтика на случай, если необходимое давление превысит атмосферный уровень.
Чтобы гарантировать безопасность резервуара для сжиженного газа при монтаже и эксплуатации, в процессе проектировании необходимо учитывать ряд моментов:
Мы проектируем резервуары для изотермического хранения (надземные и подземные, шаровые) с двустенными стальными конструкциями и использованием высокотехнологичных изоляционных материалов.
Производимые нами резервуары, соответствует самым признанным сертификатам качества и безопасности на международном уровне.
Механическое и сейсмическое проектирование:
Другие используемые правила:
СЗ "КВОиТ" предлагает купить изотермические резервуары для хранения газов по цене завода-производителя. Наша продукция соответствует всем стандартам, отличаются высоким качеством сборки: резервуары вертикальные РВС, резервуары БАГВ, Осветлители и прочее.