Что такое сжиженные углеводородные газы. Основные сведения об углеводородных газах Смесь углеводородов в жидком и газообразном состоянии
Углеводородные газы являются более перспективным видом сырья, чем нефть, так как характеризуются лучшими экономическими показателями, более высокой технологичностью, легко транспортируются, содержат меньше примесей и перерабатываются по непрерывным легко автоматизируемым технологическим схемам.
По происхождению углеводные газы делятся на природные, попутные и нефтезаводские.
Природные газы добываются из пластов, не содержащих нефть, и содержат 80-98% метана, 0,5-2% углеводородов С 2 -С 4 и не более 0,7% углеводородов С 5 , Н 2 S и СО 2 . Различают тощие (96-98% метана) и жирные (менее 96% метана) природные газы. В группу природных газов включают также газы газоконденсатных месторождений. При добыче из них выделяется конденсат, содержащий жидкие углеводороды и значительное количество сероводорода. Из природных газов получают формальдегид, уксусную кислоту, синтез-газ, водород, ацетилен, сажу, метанол, растворители и хладоагенты (хлор- и фторпроизводные метана), нитросоединения и др. Большое количество природных газов используется в качестве бытового и промышленного топлива.
Попутные газы добываются вместе с нефтью в количестве порядка 50 м 3 /т. Они относятся к группе жирных газов, так как содержат значительное количество гомологов метана. Многие попутные газы содержат также благородные газы (гелий и аргон). Из попутных газов получают олефины, диены, благородные газы и используют в качестве топлива. Предварительно попутные газы разделяются на отдельные компоненты и газовый бензин на газофракционирующих установках (ЦГФУ) газобензиновых заводов.
Нефтезаводские газы образуются в процессах вторичной переработки нефти и угля; состав этих газов и направления их использования зависят от их происхождения. В каталитических процессах выход газов составляет 15-20%, в термических – 7-8%.
Уголь
Этот вид сырья является альтернативой нефти и газу, запасы которых быстро истощаются.
Уголь содержит органическую и неорганическую часть. Органическая часть представляет собой макроциклические полимеры сложного состава и строения. Неорганическая часть представлена производными кремния, алюминия, кальция, железа.
Основные процессы переработки угля – пиролиз (коксование и полукоксование), ожижение и газификация.
Пиролиз – нагрев угля до 500-600 0 С (полукоксование) или до 900-1200 0 С (коксование) без доступа воздуха. При этом образуется некоторое количество горючего газа, выделяются жидкие углеводороды, в основном, ароматические и получается кокс для металлургической промышленности.
Ожижение (гидрогенизация) осуществляется с целью получения искусственной нефти, которую затем перерабатывают в моторные топлива. Уголь в виде пасты гидрируется водорододонорными растворителями в присутствии катализаторов.
Газификация твердого топлива производится с целью получения искусственного газообразного топлива, восстановительных газов, синтез-газа (СО + Н 2). Суть процесса заключается в пропускании через раскаленный уголь газов различной природы. При использовании паров воды получают водяной газ, воздуха и кислорода – паровоздушные и парокислородные газы; иногда используют СО 2 , Н 2 и другие газы. Процессы газификации могут быть термическими и каталитическими.
Под сжиженными углеводородными газами понимаются смеси углеводородов, находящиеся при нормальных условиях в газообразном состоянии. Если же атмосферное давление увеличивается или понижается температура воздуха, то данный вид газов переходит в жидкое состояние. Сжиженные углеводородные газы более известны под аббревиатурой СУГ.
В настоящее время перевозкой и доставкой СУГ занимаются разнообразные компании. Одной из них, к примеру, является организация «Западэкотоп», которая осуществляет также и продажу сжиженных углеводородных газов в малых и больших объемах. Узнать подробнее о доставке можно на странице http://zahidecotop.com/%D0%B4%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2%D0%BA%D0%B0-%D1%81%D1%83%D0%B3/ . В любом случае в составе СУГ главными компонентами выступают такие газовые вещества, как бутан и пропан.
Смесь двух газов пропан-бутан также известна под наименованием сжиженный нефтяной газ. В составе этого газа можно обнаружить и многие другие вещества, которые занимают небольшую долю от объема. К таким веществам, например, относится метан, бутилен и пропилен. Присутствует в сжиженном газе и неиспаряющийся остаток, находящийся в жидком состоянии (гексан).
Область применения СУГ
- Промышленность
На промышленных предприятиях СУГ применяются в качестве топлива и сырьевой базы. Особенно широко используется смесь сжиженных газов в строительной сфере. Как правило, ее используют для проведения газосварочных работ, а также для обработки металлов.
Часто СУГ применяется в довольно больших складских помещениях. В первую очередь он используется в качестве топлива для отопительного оборудования. Также он применяется в автопогрузчиках, которые задействованы в пищевой промышленности, так как сжиженные углеводородные газы не имеют запаха и не наносят вред окружающей среде.
- Транспорт
Сжиженный углеводородный газ является одним из видов топлива, применяющимся в автомобилях. Он предоставляет владельцам транспортных средств альтернативу стандартному бензину, обладая некоторыми преимуществами. Прежде всего, СУГ на порядок дешевле бензина или дизеля. Кроме того, в мире регулярно появляется более безопасное и эффективное газобаллонное оборудование благодаря совершенствованию технологий.
- Коммунальный сектор
И, конечно же, сжиженный газ традиционно применяется в быту. Люди часто используют его, например, для приготовления пищи, однако в большинстве случаев он применяется для отопления дома.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Углеводородные газы
1. Состав сжиженных углеводородных газов
Под СУГ понимают такие индивидуальные углеводороды или их смеси, которые при норм. условиях находятся в газообразном состоянии, а при относительно небольшом повышении давления без изменения температуры или незначительном понижении температуры при атмосферном давлении переходит в жидкое состояние.
При нормальных условиях из предельных углеводородов (C n H 2 n +2) газами являются лишь метан, этан, пропан, и бутан. При О 0 С этан конденсируется в жидкость при повышении давления до 3 Мпа. Пропан до 0,47 Мпа, Н-бутан до 0,116 МПа, Изобутан до 0,16 МПа. Рассмотрим, какие углеводороды переходят в жидкое состояние при сравнительно небольшом понижении температуры и атмосферном давлении 4подходящей для практического применения являются пропан и бутан. На ряду с нормальными предельными углеводородами существуют изомерные соединения, отличающиеся характером расположения атомов углерода, а также некоторыми свойствами. Изомер бутана - изобутан.
Структура и ф-ла Н-бутана
СН 3 -СН 2 -СН 2 - СН 3
Изобутан:
Помимо предельных в состав СУГ встречаются также группа ненасыщ. Или непредельных углеводородов, характеризуются двойной или тройной связью между атомами углерода. Это этилен, пропилен, бутилен (нормальный и изомерный). Общая формула непредельных углеводородов с двойной связью С n Н 2 n . Этилен С2Н4 СН2=СН2. Для получения сжиженных углеводородных газов используется жирные природные газы, т.е. газы из нефтяных и конденсатных месторождений, содержащих большое количество тяжелых углеводородов. На газоперерабатывающих заводах их этих газов выделяются пропан-бутановую фракцию и газовый бензин(С5Н12). Технический пропан и бутан а также их смеси представляют собой сжиженный газ, используемый для газоснабжения потребителей.
Технические газы отличаются от чистых содержанием небольших количеств углеводорода и наличием примеси. Для технического пропана содержание С3Н8+С3Н6 (пропилен) д.б. не <93%. Содержание С2Н6 +С2Н4 (этилен) не > 4%. Содержание С4Н10+С4Н8 не >3%.
Для технического бутана: С4Н10+С4Н8 д.б. не <93%. С3Н8 +С3Н6 не> 4%. С5Н12+С5Н10 не >3%.
Для смеси тех. бутана и пропана содержание: С3Н8+С3Н6, С4Н10+С4Н8 д.б. не < 93%. С2Н6 +С2Н4 не> 4%. С5Н12+С5Н10 не >3%.
2. Технические сжиженные газы. Марки СУГ
Состав сжиженных газов, применяемых в газоснабжении выбираются с учетом климатических условий, где он используется. И определяется требованиями ГОСТ 20448 «Газы углеводородные сжиженные топливные для коммунально-бытового потребления. Технические условия». Состав подбирается так, чтобы при низких температурах зимой упругость паров смеси была достаточной для нормальной работы регуляторов. А при высоких температурах летом не превышала мах давления, на которые рассчитаны баллоны и резервуары для СУГ. Согласно ГОСТ давление насыщенных паров смеси д.б. не менее 0,16 МПа при t=+45 0 C. Если сжиженный пропан может применяться при температурах от -35 до +45, то бутан в условиях с естественным испарением не м.б. использован при темературах ниже 0, хотя при t >0 он имеет значительное преимущество перед пропаном. Поэтому подбором состава сжиженного газа можно получать желаемые свойства.
ГОСТ на СУГ устанавливают 3 марки сжиженного газа:
1) Смесь пропана и бутана технических зимняя СПБТЗ
2) Смесь пропана и бутана технических летняя СПБТЛ
3) Бутан технический
Деление смеси пропана и бутана на зимнюю и летнюю марки связано с наружными t-ми, определяющими упругость нас. паров сжиженных газов, находящихся в баллонах или подземных резервуарах.
Зимой в составе смеси д.б. больше пропана и пропилена, летом количество их м.б. уменьшено. С той же целью лимитируются мах содержание бутана и бутилена в смеси, т.к. при низких температурах они имеют малую упругость паров.
С учетом оптимальной упругости насыщенных паров ГОСТ предусматривает содержание пропана и пропилена в зимней марке не <75% по массе. А в летней марке и бутане техническим содержанием этих компонентов не нормируется. Сумма бутанов и бутиленов в зимней марке не нормируется, в летней не >60%, в бутане техническом не <60% по массе. Ограничение в составе сжиженных газов содержания лёгких компонентов (этан, этилен) связано с тем, что наличие значительного количества этих углеводородов приводит к резкому увеличению упругости паров. Например, при 35 0 C упругость насыщенных паров этана достигает 4,9 МПа. В то же время наличие незначительного количества легких компонентов в сжиженном газе повышает общее давление насыщенных паров смеси, что обеспечивает в зимнее время нормальное газоснабжение потребителей.
Наличие значительного количества пентана также недопустимо, т.к. это приводит к резкому снижению давления насыщенных паров и повышению точки росы (t-ра конденсации пентана около 3 0 C).
3. Свойство СУГ
Возможны 3 состояния сжиженного газа, в котором находятся при хранении и использовании:
1) В виде жидкости (жидкая фаза)
2) Пар (паровая фаза), т.е. насыщенные пары, находящиеся совместно с жидкостью в резервуаре или баллоне.
3) Газа (когда давление в паровой фазе ниже давления насыщенных паров при данной температуре).
Свойства сжиженных газов легко переходят из одного состояния в другое, делает их особенно ценным источником газоснабжения, т.к. транспортировать и хранить их можно в жидком виде, а сжигать в виде газа. Т.о. при транспортировке и хранении используется преимущественно жидкие фазы, а при сжигании газообразные.
Упругость насыщенных паров газа - это важнейший параметр, по которому определяется рабочее давление в баллонах и резервуарах. Давление и температура сжиженных газов строго соответствует друг другу.
Упругость насыщенных паров СУГ изменяется пропорционально температуре жидкой фазы и является величиной строго определенной для данной температуры.
Во все уравнения, связывающие физические параметры газообразного или жидкого вещества входят абсолютное давление и температура. А в уравнения для технических расчетов прочности стенок баллонов, резервуаров - избыточное давление.
В газообразный составе СУГ тяжелее воздуха в 1,5-2,1 раза. В жидком состоянии они почти в 2 раза легче воды.
Скрытая теплота парообразование весьма незначительная (приблизительно 116кВт/кг), поэтому расход теплоты на испарение сжиженного газа составляет 0,7% от потенциально содержащейся в них тепловой энергии. Вязкость очень мала, что обеспечивает транспортировку СУГ по трубопроводом, но то же время благоприятствует утечкам. Для них характерны низкие пределы воспламенения воздуха (2,3% для пропана, 1,7% для бутана).
Разница между верхним и нижним пределами незначительна, поэтому при их сжимании допускается применение отношения воздух-сжиженный газ. Обладает невысокими t-ми воспламенения по сравнению с большинством горючих газов (510 0 C для пропана и 490 0 C для бутана). Возможно образование конденсата при снижении t до точки росы или при повышении давления. Сжиженные газы характеризуются низкой t-рой кипения и поэтому при испарении во время внезапного выхода из трубопровода или резервуара в атмосферу охлаждается до отрицательной t-ры. Жидкая фаза попадая на незащищенную кожу человека может привести к обморожению. По характеру воздействия оно напоминает ожог.
В отличии от большинства жидкостей, которые при изменении t-ры незначительно изменяют свой объём, жидкая фаза СУГ довольно резко увеличивает свой объем при повышении t-ры (в 16 раз больше чем вода).
Сжимаемость сжиженных газов по сравнению с другими жидкостями весьма значительна. Если сжимаемость воды принять за единицу, то сжимаемость нефти 1,56, а пропана 15. Если жидкая фаза занимает весь объем резервуара, то при повышении t-ры ей расширяться некуда, и она начинает сжиматься. Давление в резервуаре повышается. Повышение давления д.б. не больше допустимого расчетного, иначе возможна авария. Поэтому при заполнении резервуаров и баллонов предусматривается оставлять паровую подушку, т.е. заполнять их не полностью. Величина паровой подушки для подземных резервуаров составляет 10%, для подземных и баллонов 15%.
Сжиженные газы имеют более высокую, чем природные газы, объемную теплоту сгорания (приближенно в 3 раза выше).
Сжиженные газы нетоксичны, но низкие пределы воспламенения и медленная диффузия в атмосферу в сочетании отсутствия у них запаха, цвета и вкуса (как в жидком, так и в газообразном виде) диктует необходимость их одоризации.
4. Достоинства и недостатки СУГ
Как топливо сжиженные газы обладают всеми достоинствами природных газов. Кроме того для них можно отметить дополнительно:
1. Возможность создать у потребителя необходимый запас газа в жидком виде.
2. Простота транспортировки
3. Выделение наибольшего количества теплоты при сжигании
4. Отсутствие в составе СУГ коррозионно-активных веществ
5. Доступность использования в любом виде и в любых условиях
Недостатки СУГ:
1. Переменность состава и теплоты сгорания при естественном испарении
2. Малые значения низшей границы предела воспламенения
3. Плотность пропана и бутана больше плотности воздуха, что при утечках вызывает скопление СУГ в низких местах и создаются взрывоопасные ситуации
4. Низкая температура воспламенения
5. Возможность обморожения обслуживающего персонала при аварийных ситуациях
6. Большой коэффициент объёмного расширения
5. Диаграммы состояния сжиженных газов
Для расчёта процессов и оборудования необходимо знать взаимосвязь различных параметров СУГ с достаточной точностью. Это можно сделать по диаграммам состояния. По ним можно определить:
1. Упругость паров при данной температуре
2. Давление перегретых паров при данных условиях
3. Удельный объём и плотность жидкой, паровой и газовой фазы; их энтальпию
4. Степень сухости и влажности паров
5. Теплоту парообразования
6. Работу сжатия компрессором и повышения температуры при сжатии
7. Эффект охлаждения жидкости и газа при снижении давления (дросселировании)
8. Скорость истечения газа из сопел газогорелочных устройств
Диаграмма состояния строится на сетке из горизонтальных линий постоянных абсолютных давлений и вертикальных линий постоянных энтальпий. На сетку диаграммы наносят следующие точки и линии.
1) Точка «К» критического состояния данного углеводорода по критическим давлению и температуре.
2) Пограничная кривая ПКЖ, проходящая через точку критического состояния и делящая диаграмму на 3 зоны:
I. Характеризует жидкую фазу
II. Парожидкостная фаза
III. Газовая фаза
Ветвь ЖК характеризует состояние насыщение жидкости при различных давлениях, а ветвь КП состояние насыщенного пара при этих давлениях.
3) Кривые сухости пара, которые выходят из критической точки К -- КХ, КХ"
4) Линии постоянной температуры изображаются ломаной ТЕМЛ с горизонтальным участком ЕМ (постоянное давление и температура при кипении жидкой фазы). Изотермы температур выше критической точки данного углеводорода изображается кривыми T"E"
5) Линии постоянных удельных объёмов (изохоры)
ОБ -- в области жидкой фазы
О"Б" -- в области парожидкостной фазы
Б"Б"" -- в области газовой фазы
Эти же линии соответствуют постоянной плотности
Точка О на пограничной кривой ЖК показывает удельный объём жидкой фазы.
Точка Б" на КП -- паровой фазы, находящейся в резервуарах или баллонах в эксплуатационных условиях
6) Линии постоянной энтропии AD, A"D" (адиабаты). Они используются при определении параметров углеводородов при сжатии их в компрессоре и при истечении из сопел газогорелочных устройств
Давление жидкой и паровой фазы в замкнутом объёме при заданной температуре определяется по точке пересечения изотермы с одной из пограничных кривых КМ или КП.
Давление в точке пересечения М и Е будет искомым. Если изотерма не пересекает пограничную кривую то это значит что при данной температуре газ не перейдёт в жидкое состояние, а давление его можно определить если известны его удельный объём, например изобара в точке пересечения изотермы T"E" и изохоры Б"Б”.
Удельный объём насыщенной жидкости или пара можно определить по температуре или давлению в точке пересечения заданной изобары или изотермы с пограничными кривыми жидкости КМ или пара КП. Удельный объём газовой определяется по давлению и температуре в точке пересечения соответствующих изобар и изотерм.
Энтальпия жидкой паровой и газовой фазы определяется на оси абсцисс при заданных значениях давления и температуры в точке пересечения изобар с пограничными кривыми, линиями постоянной сухости или изотермами.
Теплота парообразования при заданном давлении определяется как разность энтальпий в точке Е и М заданной изобары с общими пограничными кривыми
Степень сухости пара Х определяется Л изобары с кривой постоянной сухости пара при данной энтальпии.
При расчёте процессов на диаграмму наносят вспомогательные линии. Так при дросселировании жидкой фазы от Р нач до Р кон наносят вертикальную линию МС (процесс идёт без подвода или отвода теплоты). Температура конца дросселирования определяется в точке С. Пересечение кривой сухости пара с изобарой Р кон показывает какое количество пара образовалось при дросселировании. Сжатие газа изображается на диаграмме адиабатами. Температура газа в конце сжатия определяется изотермой, проходящей через точку D". Теоретическая работа сжатия 1кг газа определяется разностью теплосодержаний в точках D" и A".
Действительная работа сжатия будет несколько больше и определяется по формуле
Адиабатный КПД процесса сжатия (0,85-0,9)
6. Смеси газов и жидкостей. Пересчёт состава смесей
сжиженный углеводородный газоснабжение
Состав сжиженного газа в жидкой и паровой фазах может выражаться массовыми g i , объёмными y i и малярными долями для газов r i , для жидкостей Х.
Где m i -- масса, кг
V i -- объём, м 3
N i -- число молей i-го компонента в смеси.
Для газовых (идеальных смесей) мольные и объёмные доли равны это следует из закона Авогадро
Пересчёт состава сжиженного газа из одного вида в другой производится следующим образом:
1. Для жидких смесей:
А) при известном массовом составе компонентов, объёмный и молярный состав определяется по формулам
Где с i и M i -- соответственно плотность и молярная масса
Б) при заданном объёмном составе, массовый и молярный находятся по формулам
В) при известном молярном составе, массовый и объёмный определяются по формулам
Г) Для газовых смесей пересчёт из молярного в массовый производится по (5), а из массового в объёмный и мольный по (1) и (2).
7. Определение свойств СУГ
При известном составе сжиженного газа, давление смеси можно рассчитать по формулам:
Плотность газовой смеси заданного состава определяется:
Мольная доля i-ого компонента смеси
Плотность i-ого компонента смеси, кг/м 3
Она находится по таблице или рассчитывается по закону Авогадро:
Где - молекулярная масса i-ого компонента, кг/кмоль
Молекулярный объем i-ого компонента, м 3 /кмоль
Средняя плотность жидкой смеси при известном массовом составе определяется по формуле:
При известном молекулярном составе:
Где - плотность i-ого компонента входящего в жидкую смесь в жидкой фазе, кг/л
Плотность газовой смеси при повышенном давление находится из уравнения состояния для реальных газов.
Где - абсолютное давление (МПа) и t-ра смеси.
Газовая постоянная смеси, (Дж/кг К)
z-коэффициент сжимаемости, учитывающий отклонение реальных газов от з-нов идеальных газов.
Газовая постоянная смеси рассчитывается по универсальной газовой постоянной и по молекулярной массе смеси.
Коэффициент сжимаемости определяется по графику в зависимости от приведённых параметров (давление и температура) газа.
Среднее критическое давление и температура для смеси газов определяется по его составу.
Объем газа, получается при испарение смеси СУГ, м.б. найден по формуле:
Масса i-ого компонента смеси, кг
Молекулярная масса i-ого компонента смеси, кг/кмоль
V Mi -молекулярный объем i-ого компонента
Для подсчета низшей объемной температуры сгорания смеси СУГ используется следующая зависимость
Низшая объемная теплота сгорания i-ого компонента, кДж/м 3
Низшая массовая температура сгорания
Пределы воспламенения смеси СУГ, не содержащих балластных примесей, определяются:
L см - нижний или верхний предел воспламенения смеси газов.
Нижний или верхний предел воспламенения i-ого компонента.
8. Схемы перелива СУГ. Перемещение СУГ за счет разности уровней
Существует ряд методов перемещения сжиженного газа из ж/д или автоцистерн в стационарные емкости. И наоборот, наполнения транспортных емкостей и баллонов из стационарных хранилищ. Свойства СУГ, являются кипящими жидкостями, с малой плотностью и температурой парообразования обусловливают специфичность для перемещения метода схем и оборудования.
СУГ перемещают:
За счет разности уровней
Сжатием газов
С помощью подогрева или охлаждения
При помощи компрессора
При помощи насоса
Взаимным вытеснением жидкости
За счет разности уровней
Использование гидростатического напора применяется при заполнении подземных резервуаров из железнодорожных и автоцистерн, а так же при разливе СУГ в баллоны, если позволяет рельеф местности. Что бы слить цистерны в резервуар, необходимо соединить их паровые и жидкостные фазы.
В сообщающихся сосудах жидкость устанавливается на одном уровне, поэтому жидкая фаза перетечет в нижестоящий резервуар.
Для создания достаточной скорости слива, при одинаковых температуре и давлении, в цистерне и резервуаре необходимо, что бы за счет гидростатического напора создавалась разность давлений не менее 0,7-0,1.
Минимальная необходимая величина гидростатического напора в этих условиях будет 14-20 метров жидкости.
В зимнее время цистерна имеет более низкую температуру, чем резервуар т.е. P газа в цистерне будет меньше, чем в резервуаре.
Поэтому для слива разность уровней должна компенсировать эту разность давлений
Где - давление газа в резервуаре, Па
Давление газа в цистерне
Плотность жидкой фазы СУГ, кг/м 3
Летом, в начальный момент слива, возможно расположение цистерн ниже резервуара. Но здесь скажется влияние температуры в резервуаре от более нагретой жидкости из цистерны, и величина перепада давления упадет примерно до 0. Слив прекратится. Поэтому летом, при сливе, паровые фазы автоцистерны и резервуара соединять не нужно.
«+» метода:
1. Простота схемы
2. Отсутствие механических агрегатов
3. Надежность работы всех узлов
4. Готовность схемы к работе в любой момент, независимо от наличия постороннего источника энергии
«-» метода:
1. Невозможность использования местности с гористым рельефом.
2. Большая продолжительность процесса.
3. Большие потери газа при отправлении его обратно в виде паров в слитых цистернах.
9. Газонаполнительные станции
ГНС являются базой снабжения систем газами и поставки потребителям сжиженных газов, поступающих с газобензиновых заводов.
На ГНС выполняются след. работы:
· -приём сжиженных газов от поставщика
· -слив сж. газов в свои хранилища
· -хранение СУГ в надземных, подземных или изотермических резервуарах, в баллонах или подземных пустотах.
· -слив неиспарившихся остатков из баллона и сж. газа из баллонов, имеющих к-л неисправности
· -разлив сж. газа в баллоны, передвижные резервуары и автоцистерны
· -приём пустых и выдача наполненных баллонов
· -транспортировка сж. газов по внутренней сети трубопровод
· -ремонт баллонов и их переосвидетельствование
Техническое обслуживание и ремонт оборудования на станции
В ряде случаев на ГНС производится:
· -заправка автомобилей, работающих на сж. газе из автозаправочной колонки
· -смешение паров газа с воздухом или низкокалорийными газами
· -выдача паров сж. газа газовоздушных и газовых смесей в гор. распределительные системы
Для выполнения этих операций на ГНС имеются след. подразделения и цеха:
· -сливная эстакада ж/д ветки или ввод тр-да с отключающими устройствами
· -база хранения СУГ, состоящая из надземных или подземных резервуаров, работающих под давлением, изотермич. резервуаров
· -насосно-компрессионый цех для слива СУГ их ж/д цистерн в хранилища и подача его для наполнения
· -цех для наполнения баллонов и слива из них неиспарившихся тяжёлых остатков
· -склад суточного запаса пустых и заполненных баллонов
· -колонки для заполнения автоцистерн
· -коммуникации жидкой и паровой фаз, связывающие все отделения ГНС и обеспечивающих их перемещение.
ГНС следует размещать вне населённых пунктов с подветренной стороны господствующих ветров, при этом следует соблюдать требуемые расстояния между ГНС и остальными сооружениями.
В зависимости от объёма хранилищ, способа установки резервуаров эти расстояния от 40 до 300 м.
Литература
1. Абрамочкин Е.Г.: Современная оптика гауссовых пучков. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010
2. Алексеев Г.В.: Оптимизация в стационарных задачах тепломассопереноса и магнитной гидродинамики. - М.: Научный мир, 2010
3. Амусья М.Я.: Поглощение фотонов, рассеяние электронов, распад вакансий. - СПб.: Наука, 2010
4. Антонов В.Ф.: Физика и биофизика. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010
5. Банков С.Е.: Электромагнитные кристаллы. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010
6. Барабанов А.Л.: Симметрии и спин-угловые корреляции в реакциях и распадах. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010
7. Белоконь А.В.: Математическое моделирование необратимых процессов поляризации. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010
8. Бобошина С.Б.: Курс общей физики. - М.: Дрофа, 2010
9. Бройер Х.-П: Теория открытых квантовых систем. - Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2010
10. Виноградов Е.А.: Термостимулированные электромагнитные поля твердых тел. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010
11. Вирченко Ю.П.: Случайные множества с марковскими измельчениями в одномерном пространстве погружения. - Белгород: БелГУ, 2010
12. Г.П. Берман и др.; пер. с англ. Е.В. Бондаревой; под науч. ред. С.В. Капельницкого: Магнитно-резонансная силовая микроскопия и односпиновые измерения. - Ижевск: Ижевский институт компьютерных исследований, 2010
13. Голенищев-Кутузов А.В.: Фотонные и фононные кристаллы. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010
14. Дьячков П.Н.: Электронные свойства и применение нанотрубок. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Природа явления, свойства, способы получения и использование сжиженных газов. Безопасный метода Линде, эффективный метод Клода, исследование свойств при нулевой температуре с помощью сжиженных газов. Применение газов в промышленности, медицине.
реферат , добавлен 23.04.2011
Химический состав и формирование химического состава газов в газовых и нефтяных залежах. Классификация газов: по условиям нахождения в природе, по генезису газов, по химическому составу, по их ценности. Методы определения состава природных газов.
курсовая работа , добавлен 30.10.2011
Термодинамика - учение об энергии и фундаментальная общеинженерная наука. Термодинамическая система и параметры ее состояния: внутренняя энергия, энтальпия. Закон сохранения энергии. Смеси идеальных газов. Задачи по тематике для самостоятельного решения.
дипломная работа , добавлен 25.01.2009
Физика низких температур. Низкотемпературные проблемы и возможности сжижения газов. Интенсивность тепловых движений. Свойства газов и жидкостей при низких температурах. Получение низких температур. Сверхтекучесть и другие свойства жидкого гелия.
курсовая работа , добавлен 16.08.2012
Изучение теплопроводности как физической величины, определяющей показатель переноса тепла структурными частицами вещества в процессе теплового движения. Способы переноса тепла: конвекция, излучение, радиация. Параметры теплопроводности жидкостей и газов.
курсовая работа , добавлен 01.12.2010
Основы теории диффузионного и кинетического горения. Анализ инновационных разработок в области горения. Расчет температуры горения газов. Пределы воспламенения и давления при взрыве газов. Проблемы устойчивости горения газов и методы их решения.
курсовая работа , добавлен 08.12.2014
Обзор методов очистки дымовых газов тепловых электростанций. Проведение реконструкции установки очистки дымовых газов котлоагрегата ТП-90 энергоблока 150 МВт в КТЦ-1 Приднепровской ТЭС. Расчет скруббера Вентури для очистки дымовых газов котла ТП-90.
дипломная работа , добавлен 19.02.2015
Особенности определения эксергии рабочего тела. Первый закон термодинамики. Круговой цикл тепловой машины. Параметры смеси газов. Конвективный и лучистый теплообмен. Температурный режим при пожаре в помещении. Изменяющиеся граничные условия 3 рода.
контрольная работа , добавлен 19.05.2015
Принцип действия и классификация машин для сжатия и перемещения газов. Степень сжатия, принципы и критерии ее измерения. Порядок составления индикаторной диаграммы. Объемный коэффициент полезного действия и производительность. Многоступенчатое сжатие.
презентация , добавлен 28.09.2013
Роль одномерного анализа при решении технических задач. Уравнения Бернулли для идеальной и реальной жидкостей. Выражение скорости звука через термодинамические параметры. Изоэнтропийное течение, критический расход. Сопло Лаваля и принцип его действия.
Сжиженные углеводородные газы (СУГ) получают из попутного нефтяного газа. Это чистые газы или специальные смеси, которые могут быть использованы для отопления домов, в качестве автомобильного топлива, а также производства нефтехимической продукции.
ШФЛУ на ГФУ
Сжиженные углеводородные газы получают из широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), которую, в свою очередь, выделяют из попутного нефтяного газа (ПНГ).
Разделение ШФЛУ на составляющие ее компоненты - индивидуальные углеводороды - происходит на газофракционирующих установках (ГФУ). Процесс разделения похож на разделение ПНГ. Однако в данном случае разделение должно быть более тщательным. Из ШФЛУ в процессе газофракционирования могут получаться различные продукты. Это может быть пропан или бутан, а также смесь пропан-бутана (ее называют СПБТ, или смесь пропана-бутана технических). СПБТ - наиболее распространенный вид сжиженных газов - именно в этом виде этот продукт поставляется населению, промышленным предприятиям и отправляется на экспорт. Так, из 2,034 млн тонн СУГ, реализованных «Газпром газэнергосеть» в 2012 году, на смесь пропан-бутана пришлось 41%, на бутан - треть поставок, на пропан - около 15%.
Также путем разделения ШФЛУ получают технический бутан и технический пропан, пропан автомобильный (ПА) или смесь ПБА (пропан-бутан автомобильный).
Существуют и другие компоненты, которые выделяют путем переработки ШФЛУ. Это изобутан и изобутилен, пентан, изопентан.
Как применяют сжиженные углеводородные газы
Сжиженные углеводородные газы могут использоваться по-разному. Наверное, каждому знакомы еще с советских времен ярко-красные баллоны с надписью пропан. Их используют для приготовления пищи на бытовых плитах или для отопления в загородных домах.
Также сжиженный газ может использоваться в зажигалках - туда обычно закачивают либо пропан, либо бутан.
Сжиженные углеводородные газы используются и для отопления промышленных предприятий и жилых домов в тех регионах, куда еще не дошел природный газ по трубопроводам. СУГ в этих случаях хранится в газгольдерах - специальных емкостях, которые могут быть как наземными, так и подземными.
По показателю эффективности пропан-бутан занимает второе место после магистрального природного газа. При этом использование СУГ более экологично по сравнению, например, с дизельным топливом или мазутом.
Газ в моторы и пакеты
Пропан, бутан и их смеси, наряду с природным газом (метаном), используются в качестве альтернативного топлива для заправки автомобилей.
Использование газомоторного топлива в настоящее время очень актуально, ведь ежегодно отечественным автопарком, состоящим из более 34 млн единиц транспортных средств, вместе с отработавшими газами выбрасывается 14 млн тонн вредных веществ. А это составляет 40% от общих промышленных выбросов в атмосферу. Отработавшие газы двигателей, работающих на газе, в несколько раз менее вредны.
В выхлопах газовых моторов содержится в 2–3 раза меньше оксида углерода (CO) и в 1,2 раза меньше окиси азота. При этом по сравнению с бензином стоимость СУГ ниже примерно на 30–50%.
Рынок газомоторного топлива активно развивается. В настоящее время в нашей стране насчитывается более 3000 газовых заправок и более 1 млн газобаллонных автомобилей.
Наконец, сжиженные углеводородные газы являются сырьем для нефтехимической промышленности. Для производства продукции СУГ подвергаются сложному процессу, протекающему при очень высоких температурах - пиролизу. В результате получаются олефины - этилен и пропилен, которые затем, в результате процесса полимеризации, превращаются в полимеры или пластики - полиэтилен, полипропилен и прочие виды продукции. То есть используемые нами в ежедневной жизни полиэтиленовые пакеты, одноразовая посуда, тара и упаковка многих продуктов производятся из сжиженных газов.
Утверждения об отличных характеристиках топливных смесей обычно слишком общие и малоинформативные. Мы восполняем недостаток информации - в этой статье приведены фактические данные о сжиженных углеводородных газах (СУГ). Они будут полезны всем, кто уже использует такое топливо или только планирует автономную газификацию своего дома (коммерческого объекта).
Что такое СУГ и в чем их главная особенность?
Под названием «сжиженные углеводородные газы» имеются в виду смеси низкомолекулярных углеводородов - пропана и бутана. Их основное отличие состоит в легком переходе из газообразной фазы в жидкую и наоборот:
- В условиях нормального атмосферного давления и при обычной температуре окружающей среды компоненты смеси являются газами.
- С незначительным увеличением давления (без снижения температуры) углеводороды СУГ превращаются в жидкости. При этом их объем резко уменьшается.
Такие свойства позволяют легко транспортировать и хранить СУГ. Ведь достаточно закачать смесь в закрытую емкость под давлением, чтобы она стала жидкой и получила небольшой объем. А перед эксплуатацией СУГ испаряется, и дальше его можно использовать точно так же, как обычный природный газ. При этом смесь бутана и пропана имеет более высокий коэффициент полезного действия. Удельная теплота сгорания сжиженного газа примерно на 25 % выше, чем природного.
Производят СУГ на газоперерабатывающих заводах из попутного нефтяного газа или конденсатной фракции природного газа. Во время переработки сырье разделяют на легкие и тяжелые фракции - этан, метан, газовый бензин и т.д. Две из них - пропан и бутан - дальше перерабатываются в сжиженный газ. Их очищают от примесей, смешивают в нужном соотношении, сжижают и транспортируют в хранилища или к потребителю.
Свойства составляющих СУГ - пропана и бутана
Оба газа являются низкомолекулярными предельными углеводородами:
- Пропан (С 3 Н 8). В линейную молекулу входят три атома углерода и восемь - водорода. Газ идеально подходит для применения в российских климатических условиях - его температура кипения составляет -42,1 °С. При этом до -35 °С пропан сохраняет высокую упругость паров. То есть, он хорошо испаряется естественным путем и транспортируется по наружному трубопроводу даже в самую суровую зиму. Чистый сжиженный пропан можно использовать в надземных газгольдерах и баллонах - сбоев в поступлении газа во время морозов не будет.
- Бутан (С 4 Н 10). Состоит из четырех атомов углерода и десяти атомов водорода. Молекула может быть линейной или разветвленной. Бутан имеет более высокую теплотворную способность, чем пропан, и дешевле стоит. Но у него есть серьезный недостаток. Температура кипения бутана - всего -0,5 °С. Это значит, что при малейшем морозе он будет оставаться в жидком состоянии. Естественное испарение бутана при температуре ниже -0,5 °С прекращается, и для получения газа приходится использовать дополнительный подогрев.
Из приведенной информации получаем важный вывод: температура сжиженной пропан-бутановой смеси в газгольдере или баллоне всегда должна быть положительной. Иначе бутан не будет испаряться и появятся проблемы с газоснабжением. Чтобы добиться нужной температуры, газгольдеры устанавливают подземно (здесь их подогревает геотермальное тепло). Другой вариант - оборудовать емкость электроподогревом (испарителем). Заправленные баллоны всегда держат в помещениях.
От чего зависит качество СУГ?
Итак, сжиженный газ, поставляемый для систем автономной газификации, это всегда смесь. В официальных документах она проходит как СПБТ - смесь пропана и бутана технических. Кроме этих двух газов, в СУГ всегда есть небольшой объем примесей - воды, щелочей, непредельных углеводородов и т.д. Качество смеси зависит от соотношения в ней пропана и бутана, а также от количества и типа примесей:
- Чем больше в СПБТ пропана, тем лучше она будет испаряться в холодное время года. Правда, сжиженные газы с повышенной концентрацией пропановой составляющей дороже стоят, поэтому их обычно используют лишь в качестве зимнего топлива. В любом случае, в условиях российского климата нельзя использовать смесь с содержанием бутана более 60 %. Она будет испаряться только при наличии испарителя.
- Чем больше в СУГ примесей, тем хуже для газового оборудования. Непредельные углеводороды не сгорают полностью, а полимеризуются и коксуются. Их остатки загрязняют оборудование и резко сокращают срок его службы. Тяжелые фракции - вода и щелочи - также не идут на пользу технике. Многие вещества остаются в резервуаре и трубопроводах в виде неиспаряемого конденсата, который снижает эффективность системы. Кроме того, примеси не дают такого количества тепла, как пропан и бутан, поэтому их повышенная концентрация понижает КПД топлива.
Полезные факты о сжиженных газах
- Пропан-бутановая смесь отлично смешивается с воздухом, равномерно горит и полностью сгорает, не оставляя на элементах оборудования сажи и нагара.
- СУГ в газообразном состоянии тяжелее воздуха: пропан - в 1,5 раза, бутан - в 2 раза. При утечке смесь опускается вниз. Поэтому резервуары со сжиженным газом нельзя устанавливать над подвалами и колодцами. Зато подземный газгольдер абсолютно безопасен - даже при его повреждении газовая смесь уйдет в нижние слои грунта. Там она не сможет смешаться с воздухом и взорваться или загореться.
- Жидкая фаза СУГ имеет очень высокий коэффициент теплового расширения (0,003 для пропана и 0,002 для бутана на каждый градус повышения температуры). Это примерно в 16 раз выше, чем у воды. Поэтому газгольдеры нельзя заправлять более чем на 85 %. Иначе при повышении температуры жидкая смесь может сильно расшириться и в лучшем случае занять весь объем резервуара. Тогда места для испарения просто не останется и газ в систему поступать не будет. В худших случаях чрезмерное расширение жидкой смеси приводит к разрывам газгольдеров, большим утечкам и образованию взрыво- и пожароопасных смесей с воздухом.
- При испарении 1 л жидкой фазы СУГ образуется 250 л газа. Поэтому так опасны резервуары со сжиженной смесью, установленные внутри помещений. Даже при незначительной утечке жидкой фазы происходит ее моментальное испарение, и комната наполняется огромным количеством газа. Газо-воздушная смесь в этом случае быстро достигает взрывоопасного соотношения.
- Испарение жидкой фазы на воздухе происходит очень быстро. Пролитый на кожу человека сжиженный газ вызывает обморожение.
- Чистые пропан и бутан - газы без запаха. К ним специально добавляют сильно пахнущие вещества - одоранты. Как правило, это соединения серы, чаще всего - этилмеркаптан. Они имеют очень сильный и неприятный запах, который «сообщает» человеку об утечке газа.
- Смесь обладает высокими теплотворными способностями. Так, при сжигании 1 куб. м газообразного пропана используется 24 куб. м воздуха, бутана - 31 куб. м воздуха. В результате сгорания 1 кг смеси выделяется в среднем 11,5 кВт·ч энергии.