Низкотемпературное (изотермическое) хранение в стальных и железобетонных резервуарах

Для хранения СУГ при повышенных давлениях затрачивается много металла, а также требуется оснащать резервуары арматурой высокого давления при повешенных эксплуатационных расходах. Изотермическое хранение сжиженных углеводородных газов при давлениях незначительно отличающихся от атмосферного, имеет преимущества из-за меньших металлозатрат, меньшей территории и большей безопасности хранения. Температура хранения жидкого пропана при изменении абсолютного давления 0,102-0,115 МПа колеблется в пределах 2 °С, Н-бутана - в пределах 4 °С, изобутана - в пределах 12 °С. При изотермическом хранении сжиженные газы являются насыщенными (кипящими) жидкостями. Техническая характеристика изотермических резервуаров приведены в таблице 4.5.

Таблица 4.5- Техническая характеристика изотермических резервуаров

При низкотемпературном хранении СУГ необходимо поддерживать давление насыщенных паров, близкое к атмосферному и постоянную низкую температуру в соответствии с условиями насыщения при данном давлении.

В данном случае надо учитывать, что теплофизические свойства сжиженных газов при этом способе хранения существенно отличается по сравнению с хранением в обычных условиях. С понижением температуры резко возрастает теплопроводность сжиженных газов и существенно увеличивается их плотность. Теплота испарения при температурах кипения мала, а удельная теплоёмкость СУГ уменьшается по мере понижения температуры. Все это имеет большое значение для выбора системы низкотемпературного хранения СУГ.

Низкотемпературные хранилища пропана и бутана используются на: станциях покрытия пиковых неравномерностей газопотребления; кустовых и перевалочных базах сжиженных газов; нефтеперерабатывающих и газобензиновых заводах, нефтепромыслах.

В практике сооружения этих хранилищ применяется несколько технологических схем: хранилища с комплексной холодильной установкой; с буферными емкостями; с промежуточным хладагентом. Изотермические резервуары приведены на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 Изотермические резервуары: а- с холодильной установкой; б- с промежуточным хладогентом; г – ледопородный; 1 –сливной трубопровод; 2 – дроссельное устройство; 3 – резервуар; 4 – трубопровод паровой фазы; 7 емкость для промежуточного хладогента; 8 – теплообменник; 9 – льдогрунтовая оболочка; 10 – морозильные колонки; 11 – водонепроницаемый слой подстилающих пород.

Оценка различных вариантов схем производится по минимуму приведённых затрат на хранилище.

На рисунке 4.4 представлен график, позволяющий значительно упростить выбор наиболее целесообразной схемы изотермического хранилища пропана при заданных условиях.

10 20 30 40 50 60 70 80 Q, м³/4

Рисунок 4.4 График использования изотермических хранилищ пропана в

зависимости от грузооборота и производительности Q

Так в зоне А, а также в зоне Б для хранилищ объемом до 5000 м³ целесообразна схема с комплексной холодильной установкой. Для хранилищ объемом свыше 5000 м³ (зона Б) и во всём диапазоне емкостей зоны В целесообразна схема с промежуточным хладагентом. Зона Г определяет применимость схемы с буферными емкостями.

Наземный низкотемпературный резервуар состоит из перекрытия, стен, фундамента, герметизирующей оболочки и теплоизоляции (рисунок 11.7).

Рисунок 11.7 Стальной изотермический резервуар объемом 5800 м³ . 1- анкерное устройство; 2 – оболочка резервуара; 3 – тепловая изоляция; 4 – кровля; 5 – дыхательный клапан; 6 – предохранительный клапан; 7 – падающий трубопровод; 8 – лестница; 9 – трубопровод отбора жидкого газа; 10 – днище резервуара; 11- блоки из пеностекла; 12 – система обогрева.

Наземный низкотемпературный резервуар состоит из перекрытия, стен, фундамента, герметизирующей оболочки и теплоизоляции (рис. 11.7). Наземный резервуар обычно состоит из двух самостоятельных оболочек: внутренней (несущей и герметизирующей) и наружной, играющей роль защитного кожуха. Внутреннюю оболочку изготавливают из алюминиево-магниевого сплава или легированной стали.

Так как стоимость ее велика, то иногда в качестве несущей конструкции применяют стенку из предварительно напряженного бетона, а тонкая металлическая оболочка лишь герметизирует пространство. В качестве несущих можно применять также различные мембранные конструкции из элементов в форме дуг окружностей и эллипсов, опирающихся на ребра жесткости, а также вертикальные трубы, сваренные между собой с помощью вставок из листового или профильного металла. Для мембран используют и другие материалы, например эластичные пластмассы, наружную оболочку выполняют из обычной стали.

Хранение сжиженного газа возможно и в замороженном грунте при давлении до 2,5 кПа. Проектирование ледопородного резервуара производят на основе данных инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий. Сооружение допускается в рыхлых водонасыщенных (коэффициент водонасыщения больше 0,8), однородных по литологии и выдержанных по мощности грунтах, подстилаемых водоупором, при условии, что скорость движения грунтовых вод не превышает 2,5 м/сут, а также в слабообводненных (коэффициент водонасыщенности меньше 0,8) грунтах без прочных структурных связей при условии их искусственного обводнения.

Подземный ледопородный резервуар представляет собой емкость, стенки и днище которой выполнены из замороженных горных пород, а перекрытие - из традиционных строительных материалов: стали, алюминиевых сплавов или бетона (рис. 11.10).

Рис. 11.10. Общий вид низкотемпературного ледопородного резервуара: 1- емкость; 2- перекрытие; 3 - узел примыкания перекрытия к ледопородной оболочке; 4 - скважины; 5- замораживающие колонки; б - ледопородная оболочка