Сжиженные углеводородные газы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 января 2024 года; проверки требуют 5 правок.
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для термина «сжиженный газ» см. также другие значения.
Запрос «СУГ» перенаправляется сюда; см. также другие значения.
Для этого термина существует аббревиатура «СНГ», которая имеет и другие значения, см. СНГ (значения).
Металлический пятилитровый баллон для сжиженных углеводородных газов
Стеклопластиковый баллон для сжиженных углеводородных газов

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).

Классификация

[править | править код]

В зависимости от компонентного состава СУГ подразделяются на следующие марки:

Марки сжиженных углеводородных газов
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

Свойства

[править | править код]

Параметры торговых марок

[править | править код]
Наименование показателя Пропан технический Пропан автомобильный Пропан-бутан автомобильный Пропан-бутан технический Бутан технический
1. Массовая доля компонентов
Сумма метана, этана и этилена Не нормируется
Сумма пропана и пропилена не менее 75 % масс. Не нормируется
в том числе пропана не нормируется не менее 85±10 % масс. не менее 50±10 % масс. не нормируется не нормируется
Сумма бутанов и бутиленов не нормируется не нормируется не нормируется не более 60 % масс. не менее 60 % масс.
Сумма непредельных углеводородов не нормируется не более 6 % масс. не более 6 % масс. не нормируется не нормируется
2. Доля жидкого остатка при 20 °C не более 0,7 % об. не более 0,7 % об. не более 1,6 % об. не более 1,6 % об. не более 1,8 % об.
3. Давление насыщенных паров не менее 0,16 МПа

(при −20 °C)

не менее 0,07 МПа

(при −30 °C)

не более 1,6 МПа

(при +45 °C)

не нормируется не нормируется
4. Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы не более 0,013 % масс. не более 0,01 % масс. не более 0,01 % масс. не более 0,013 % масс. не более 0,013 % масс.
в том числе сероводорода не более 0,003 % масс.
5. Содержание свободной воды отсутствие
6. Интенсивность запаха, баллы не менее 3

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 СУГ в воздухе рабочей зоны (в пересчёте на углерод) предельных углеводородов (пропан, бутан) — 300 мг/м³, непредельных углеводородов (пропилен, бутилен) — 100 мг/м³.

СУГ образуют с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров пропана от 2,3 до 9,5 %, 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, нормального бутана — 405 °C.

Физические характеристики

[править | править код]
Показатель Метан Этан Этилен Пропан Пропилен н-Бутан Изобутан н-Бутилен Изобутилен н-Пентан
Химическая формула СН4 С2Н6 С2Н4 С3Н8 С3Н6 С4Н10 С4Н10 С4Н8 С4Н8 С5Н12
Молекулярная масса, кг/кмоль 16,043 30,068 28,054 44,097 42,081 58,124 58,124 56,108 56,104 72,146
Молекулярный объём, м³/кмоль 22,38 22,174 22,263 21,997 21,974 21,50 21,743 22,442 22,442 20,87
Плотность газовой фазы, кг/м³, при 0 °C 0,7168 1,356 1,260 2,0037 1,9149 2,7023 2,685 2,55 2,5022 3,457
Плотность газовой фазы, кг/м³, при 20° 0,668 1,263 1,174 1,872 1,784 2,519 2,486 2,329 2,329 3,221
Плотность жидкой фазы, кг/м³, при 0° 416 546 566 528 609 601 582 646 646 645,5
Температура кипения, при 101,3 кПа −161 −88,6 −104 −42,1 −47,7 −0,50 −11,73 −6,90 3,72 36,07
Низшая теплота сгорания, МДж/м³ 35,76 63,65 59,53 91,14 86,49 118,53 118,23 113,83 113,83 146,18
Высшая теплота сгорания, МДж/м³ 40,16 69,69 63,04 99,17 91,95 128,5 128,28 121,4 121,4 158
Температура воспламенения, °C 545-800 530-694 510-543 504-588 455-550 430-569 490-570 440-500 400-440 284-510
Октановое число 110 125 100 125 115 91,20 99,35 80,30 87,50 64,45
Теоретически необходимое количество воздуха

для горения, м³/м³

9,52 16,66 14,28 23,8 22,42 30,94 30,94 28,56 28,56 38,08

Критические параметры газов

[править | править код]

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.


Показатель Метан Этан Этилен Пропан Пропилен н-Бутан Изобутан н-Бутилен Изобутилен н-Пентан
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

[править | править код]

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.

Температура, °C Этан Пропан Изобутан н-Бутан н-Пентан Этилен Пропилен н-Бутилен Изобутилен
−50 0,553 0,07 1,047 0,100 0,070 0,073
−45 0,655 0,088 1,228 0,123 0,086 0,089
−40 0,771 0,109 1,432 0,150 0,105 0,108
−35 0,902 0,134 1,660 0,181 0,127 0,130
−30 1,050 0,164 1,912 0,216 0,152 0,155
−25 1,215 0,197 2,192 0,259 0,182 0,184
−20 1,400 0,236 2,498 0,308 0,215 0,217
−15 1,604 0,285 0,088 0,056 2,833 0,362 0,252 0,255
−10 1,831 0,338 0,107 0,068 3,199 0,423 0,295 0,297
−5 2,081 0,399 0,128 0,084 3,596 0,497 0,343 0,345
0 2,355 0,466 0,153 0,102 0,024 4,025 0,575 0,396 0,399
+5 2,555 0,543 0,182 0,123 0,030 4,488 0,665 0,456 0,458
+10 2,982 0,629 0,215 0,146 0,037 5,000 0,764 0,522 0,524
+15 3,336 0,725 0,252 0,174 0,046 0,874 0,594 0,598
+20 3,721 0,833 0,294 0,205 0,058 1,020 0,688 0,613
+25 4,137 0,951 0,341 0,240 0,067 1,132 0,694 0,678
+30 4,460 1,080 0,394 0,280 0,081 1,280 0,856 0,864
+35 4,889 1,226 0,452 0,324 0,096 1,444 0,960 0,969
+40 1,382 0,513 0,374 0,114 1,623 1,072 1,084
+45 1,552 0,590 0,429 0,134 1,817 1,193 1,206
+50 1,740 0,670 0,490 0,157 2,028 1,323 1,344
+55 1,943 0,759 0,557 0,183 2,257 1,464 1,489
+60 2,162 0,853 0,631 0,212 2,505 1,588 1,645

Зависимость плотности от температуры

[править | править код]

Плотность жидкой и газовой фаз СУГ существенно зависит от температуры. Так, плотность жидкой фазы с ростом температуры падает, и наоборот, плотность паровой фазы — растет.

Необходимо отметить, что при изменении условий хранения (температура, давление) компонентный состав фаз СУГ также изменяется, что важно учитывать для некоторых приложений[1].

В таблице ниже приведены удельные объем и плотность жидкой и равновесной с ней паровой фазы для основных компонентов СУГ.

Температура,°C Пропан Изобутан н-Бутан
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
−60 1,650 0,901 0,606 1,11
−55 1,672 0,735 0,598 1,36
−50 1,686 0,552 0,593 1,810
−45 1,704 0,483 0,587 2,07
−40 1,721 0,383 0,581 2,610
−35 1,739 0,308 0,575 3,250
−30 1,770 0,258 0,565 3,870 1,616 0,671 0,619 1,490
−25 1,789 0,216 0,559 4,620 1,639 0,606 0,610 1,650
−20 1,808 0,1825 0,553 5,480 1,650 0,510 0,606 1,960
−15 1,825 0,156 0,548 6,400 1,667 0,400 0,600 2,500 1,626 0,624 0,615 1,602
−10 1,845 0,132 0,542 7,570 1,684 0,329 0,594 3,040 1,635 0,514 0,612 1,947
−5 1,869 0,110 0,535 9,050 1,701 0,279 0,588 3,590 1,653 0,476 0,605 2,100
0 1,894 0,097 0,528 10,340 1,718 0,232 0,582 4,310 1,664 0,355 0,601 2,820
5 1.919 0.084 0.521 11.900 1.742 0.197 0.574 5.070 1.678 0.299 0.596 3.350
10 1,946 0,074 0,514 13,600 1,756 0,169 0,5694 5,920 1,694 0,254 0,5902 3,94
15 1,972 0,064 0,507 15,51 1,770 0,144 0,565 6,950 1,715 0,215 0,583 4,650
20 2,004 0,056 0,499 17,740 1,794 0,126 0,5573 7,940 1,727 0,186 0,5709 5,390
25 2,041 0,0496 0,490 20,150 1,815 0,109 0,5511 9,210 1,745 0,162 0,5732 6,180
30 2,070 0,0439 0,483 22,800 1,836 0,087 0,5448 11,50 1,763 0,139 0,5673 7,190
35 2,110 0,0395 0,474 25,30 1,852 0,077 0,540 13,00 1,779 0,122 0,562 8,170
40 2,155 0,035 0,464 28,60 1,873 0,068 0,534 14,700 1,801 0,107 0,5552 9,334
45 2,217 0,029 0,451 34,50 1,898 0,060 0,527 16,800 1,821 0,0946 0,549 10,571
50 2,242 0,027 0,446 36,800 1,9298 0,053 0,5182 18,940 1,843 0,0826 0,5426 12,10
55 2.288 0.0249 0.437 40.220 1.949 0.049 0.513 20.560 1.866 0.0808 0.536 12.380
60 2,304 0,0224 0,434 44,60 1,980 0,041 0,505 24,200 1,880 0,0643 0,532 15,400

Транспорт

[править | править код]

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.

Железнодорожный транспорт

[править | править код]

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.

Техническая характеристика специальных вагонов-цистерн для перевозки сжиженных углеводородных газов
Модель 15-1200 15-1200-02 15-1228 15-1209 15-1229
Грузоподъёмность, т 31 40,8 56,1 51 53,5
Масса тары, т 36 ± 3 % 37,6 ± 3 % 36,4…37,9 ± 3 % 36,7 ± 3 % 40
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
Длина, м
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
Модель тележки 18-100 18-100 18-100 18-100 18-100
Диаметр котла внутренний, мм 2600 3000 3200 3000
Давление в котле, МПа
избыточное 2,0 2,0 1,65 1,8
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

Автомобильный транспорт

[править | править код]

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.

Технические характеристики автоцистерн-полуприцепов
Показатель Марка автоцистерны-полуприцепа
ППЦТ-12 ППЦТ-15 ППЦТ-20 ППЦТ-31 ППЦТ-45
Давление, МПа, не более
Рабочее 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6
Расчетное 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8
Пробное 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3
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
Длина 8350 7890 10 420 10 435 11 500
Ширина 2500 2500 2430 2430 2490
Высота 3150 3190 3190 3535 3650
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.

Техническая характеристика баллоновозов типа «Клетка»
Марка баллоновоза АТБ-1-51 ЛС ЛИ
Грузоподъёмность, т. 2,5 5,2
База автомобиля ГАЗ-51 ГАЗ-53 МАЗ-504
Число баллонов:
вместимостью 50 л 32 112
вместимостью 27 л 132
Масса газа в баллонах, т 0,7 1,45 3

Перевозка сжиженных углеводородных газов танкерами

[править | править код]

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.

  • Танкеры с резервуарами под давлением. Резервуары этих танкеров рассчитываются на максимальную упругость паров продукта при +45 °C, что составляет около 18 кгс/см². Вес грузовых резервуаров таких танкеров значительно превышает вес аналогичных устройств при других способах перевозки сжиженных газов, что соответственно увеличивает габаритные размеры и стоимость судна. Танкеры грузовместимостью резервуаров до 4000 м³, производительностью налива 30-200 т/ч применяются при сравнительно небольших грузопотоках и отсутствии специального оборудования на береговых базах и танкерах
  • Танкеры с теплоизолированными резервуарами под пониженным давлением — полуизотермические (полуохлажденные). Сжиженный газ транспортируется при промежуточном охлаждении (от −5 до +5 °C) и пониженном давлении (3–6 кгс/см²). Такие танкеры характеризуются универсальностью с береговых баз сжиженного газа при различных температурных параметрах. В связи с уменьшением массы грузовых резервуаров уменьшаются рамер танкера и повышается эффективность использования объёма резервуаров. Вместимость резервуаров 2000-15000 м³. Производительность налива-слива 100—420 т/ч. Применяются эти танкеры при значительных грузооборотах и при наличии соответствующего оборудования на береговых базах и танкерах.
  • Танкеры с теплоизолированными резервуарами под давлением, близким к атмосферному, — изотермические (низкотемпературные). В изотермических танкерах сжиженные газы транспортируются при давлении, близком к атмосферному, и низкой отрицательной температуре (−40 °C для пропана). Данный тип танкеров является наиболее совершенным, они позволяют увеличить производительность слива-налива и соответственно пропускную способность береговых баз и оборачиваемость флота. Вместимость резервуаров более 10 000 м³. Производительность налива 500—1000 т/ч и более. Характеризуются большими размерами и применяются при значительных грузооборотах.
Мировой флот для перевозки сжиженных углеводородных газов
№ п/п Вместимость, м³ Высокого давления Полуохлажденные Низкотемпературные ВСЕГО
1 до 1000 26 26
2 1000 — 10 000 405 240 19 664
3 10 000 — 20 000 2 56 14 72
4 20 000 — 60 000 5 72 77
5 свыше 60 000 95 95
6 Всего 433 301 200 934
7 Минимальная темп., °С 0 −50 −50…−104
8 Максимальное давление, атм. 18 4-6 0,3
Характеристика некоторых танкеров сжиженных углеводородных газов
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
«Ессо Флайм» (Финляндия) 1050 (500) 3 Горизонтальный полуизотермический 5 −1…+10 °C 3 2 85 Дизель 1200 24 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

Хранение

[править | править код]

[2]

Для хранения сжиженных углеводородных газов широко используются стальные резервуары цилиндрической и сферической форм. Сферические резервуары по сравнению с цилиндрическими имеют более совершенную геометрическую форму и требуют меньшего расхода металла на единицу объёма ёмкости за счёт уменьшения толщины стенки, благодаря равномерному распределению напряжений в сварных швах и по контуру всей оболочки[3][4].

Основные характеристики цилиндрических резервуаров
Показатель Условная вместимость, м³
25 50 100 160 175 200
Вместимость, м³ действительная 27,8 49,8 / 49,8 93,3 / 93,9 152,4 / 154,3 175 192,6 / 192,6
полезная 23,2 41,6 / 44,8 77,8 / 83,4 128,9 / 139,2 146 160,6 / 173,5
Внутренний диаметр, м. 2,0 2,4 /2,4 3,0 / 3,0 3,2 /3,2 3,0 3,4 / 3,4
Общая длина, м. 9,1 11,3 / 11,3 13,6 / 13,6 19,7 / 19,7 25,5 21,8 / 21,8
Длина цилиндрической части, м. 8,00 / 8,00 10,0 / 10,0 12,0 / 12,0 18,0 / 18,0 23,8 / 23,8 20,0 / 20,0
Расстояние между опорами, м. 5,5 6,6 / 6,6 8,0 / 8,0 11,5 / 11,5 15,1 12,8 / 12,8
Наибольшее рабочее давление, кгс/см². 18 18 / 7 18 / 7 18 / 7 16 18 / 7
Толщина стенок, мм. Ст.3 (спокойная) корпус 24 28 / 14 34 / 16 36 / 18 22 38 / 18
днище 24 28 / 16 34 / 16 36 / 18 28 38 / 18
Ст.3 Н корпус 20 24 / 15 28 / 14 30 / 14 32 / 16
днище 20 24 / 12 28 / 16 30 / 20 32 / 20
Расстояние между штуцерами, м. 1,1 1,4 / 1,4 1,1 / 1,1 1,4 / 1,4 0,9 1,1 / 1,1
Расстояние между штуцером и люком, м. 1,4 1,4 / 1,4 1,4 / 1,4 1,7 / 1,7 3,15 1,4 / 1,4
Общая масса, т. Ст.3 (спокойная) 11,7 20,2 / 10,4 37,2 / 19,1 60,1 / 31,9 44,6 73,9 / 55,8
Ст.3 Н 9,7 17,4 / 9,2 30,5 / 16,8 50,4 / 25,5 62,7 / 32,4
Удельный расход металла (ст.3) на 1 м³, т. 0,420 0,405 / 0,209 0,399 / 0,205 0,399 / 0,200 0,255 0,384 / 0,168
Основные характеристики сферических резервуаров
Номинальная вместимость, м³ Внутренний диаметр, м Внутреннее давление, 105 Па Марка стали Толщина стенки, мм Масса одного резервуара, т Число стоек Относительная сметная стоимость, руб. на 1 кгс/см²
300 9 2,5 09Г2С (М) 12 24 6 1400
600 10,6 2,5 09Г2С (М) 12 33,3 8 1200
600 10,5 6 09Г2С (М) 16 43,3 8 700
600 10,5 10 09Г2С (М) 22 60 8 — 9 550
600 10,5 10 09Г2С (М) 34 94,6 8 500
600 10,5 18 12Г2СМФ 25 69,5 8 440
900 12 18 09Г2С(М) 38 140 8 480
900 12 18 12Г2СМФ 28 101,5 8 420
2000 16 2,5 09Г2С (М) 16 101,2 12 1070
2000 16 6 09Г2С (М) 22 143 10 650
4000 20 2,5 09Г2С (М) 20 218 16 1100
4000 20 6 09Г2С (М) 28 305 14 650

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. При температуре −42 °C сжиженный пропан может храниться при атмосферном давлении, в результате чего уменьшается расчетное давление при определении толщины стенок резервуаров. Достаточно, чтобы стенки выдержали только гидростатическое давление хранимого продукта. Это позволяет сократить расход металла в 8-15 раз в зависимости от хранимого продукта и объёма резервуара. Замена парка стальных резервуаров высокого давления для пропана объёмом 0,5 млн м3 низкотемпературными резервуарами такого же объёма обеспечивает экономию средств в капиталовложения в размере 90 млн долларов США и металла 146 тыс. тонн., эксплуатационные расходы при этом снижаются на 30-35 %. На практике, в низкотемпературных резервуарах газ хранится под небольшим избыточным давлением 200—500 мм вод. ст. в теплоизолированном резервуаре, выполняющем в холодильном цикле функцию испарителя охлаждающего агента. Испаряющийся в результате притока тепла извне, газ поступает на приём компрессорного блока, где сжимается до 5-10 кгс/см². Затем газ подается в холодильник-конденсатор, где конденсируется при неизменном давлении (в качестве хладагента в данном случае чаще всего используется оборотная вода). Сконденсировавшаяся жидкость дросселируется до давления, соответствующего режиму хранения при этом температура образовавшейся газо-жидкостной смеси опускается ниже температуры кипения находящихся на хранении сжиженных углеводородных газов. Охлаждённый продукт подается в резервуар, охлаждая сжиженные углеводородные газы.

Наземные низкотемпературные резервуары сооружаются различной геометрической формы(цилиндрические, сферические) и обычно с двойными стенками, пространство между которыми заполнено теплоизолирующим материалом. Наибольшее распространение получили вертикальные цилиндрические резервуары объёмом от 10 до 200 тыс. м³., выполненные из металла и железобетона.

Применение

[править | править код]

Топливо

[править | править код]
Баллон для сжиженных углеводородных газов на газифицированной «Газели»
Классический стальной газовый баллон на 50 литров

Наиболее распространённым является использование СУГ в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания. Обычно для этого используется смесь пропан-бутан. В некоторых странах СУГ использовались с 1940 года как альтернативное топливо для двигателей с искровым зажиганием[5][6]. СУГ являются третьим наиболее широко используемым моторным топливом в мире. В 2008 году более 13 млн автомобилей по всему миру работали на пропане. Более 20 млн тонн СУГ используются ежегодно в качестве моторного топлива.

СУГ могут не только заменить традиционное жидкое топливо, но и при незначительной реконструкции двигателей (увеличение степени сжатия) способны значительно повысить их номинальную мощность. Можно выделить следующие основные преимущества СУГ:

  • Максимально полное сгорание, а следовательно снижается количество вредных выбросов, что особенно важно в случае двигателей внутреннего сгорания в крупных городах, где вопросы экологии имеют первостепенное значение;
  • Снижение нагарообразования на поверхности поршней цилиндров, камеры сгорания и свечей двигателей;
  • Отсутствие конденсации топлива в цилиндрах двигателя (пары сжиженных газов перегреты), при этом не происходит смыва масляной плёнки с поверхности поршней и цилиндров, что значительно увеличивает срок службы двигателя;
  • Высокие антидетонационные свойства СУГ по сравнению с бензином, что повышает мощность двигателя и снижает удельный расход топлива.
Сравнительные технико-экономические показатели работы автомобилей на бензине и пропан-бутане
Марка автомобиля Расход топлива Пробег на 1 заправке, км. при установке ГБО Выбросы СО, %
Бензин Газ Бензин Газ Увеличение массы, кг Уменьшение багажника, % Бензин Газ
ВАЗ-2106-10 9 10,3 440 390 40 20 0,3 0,1
Газ-31029 13 14,95 460 400 60 10 0,3 0,2
Москвич-412 10 11,5 400 350 40 15 0,3 0,1
ГАЗ-33022 16,5 19 380 420 70 0,4 0,2
ГАЗ-53 25 29 520 450 90 1,0 0,4
ЗИЛ-130 41 47 490 425 120 1,0 0,4

Использование СУГ в качестве топлива в промышленных и коммунально-бытовых нагревательных аппаратах позволяет осуществлять регулирование процесса горения в широком диапазоне, а возможность хранения СУГ в резервуарах делает его более предпочтительным по сравнению с природным газом в случае использования СУГ на автономных узлах теплоснабжения.

Продукты для органического синтеза

[править | править код]

Основное направление химической переработки СУГ — это термические и термокаталитические превращения. В первую очередь здесь подразумеваются процессы пиролиза и дегидрирования, приводящие к образованию ненасыщенных углеводородов — ацетилена, олефинов, диенов, которые широко применяются для производства высокомолекулярных соединений и кислородсодержащих продуктов. Это направление включает в себя также процесс производства сажи термическим разложением в газовой фазе, а также процесс производства ароматических углеводородов. Схема превращений углеводородных газов в конечные продукты представлена в таблице.

Органические промышленные продукты, получаемые из продуктов крекинга и ароматизации углеводородных газов
Продукты прямого превращения

углеводородных газов

Производное вещество Конечный продукт
первичное вторичное
Этилен Полиэтилен Полиэтиленовые пластмассы
Окись этилена Поверхностно-активные вещества
Этиленгликоль Полиэфирное волокно, антифриз и смолы
Этаноламины Промышленные растворители, моющие вещества, мыло
Хлорвинил Хлорполивинил Пластиковые трубы, плёнки
Этанол Этиловый эфир, уксусная кислота Растворители, химические преобразователи
Ацетальдегид Уксусный ангидрид Ацетатная целлюлоза, аспирин
Нормальный бутан
Винилцетат Поливиниловый спирт Пластификаторы
Поливинилацетат Пластиковые плёнки
Этилбензол Стирол Полистироловые пластмассы
Акриловая кислота Волокна, пластмассы
Пропиональдегид Пропанол Гербициды
Пропионовая кислота Консервирующие средства для зерна
Пропилен Акрилонитрил Адипонитрил Волокна (нейлон-66)
Полипропилен Пластичные плёнки, волокна
Окись пропилена Пропиленкарбонат Полиуретановые пены
Полипропиленгликоль Специальные растворители
Аллиловый спирт Полиэфирные смолы
Изопропанол Изопропилацетат Растворители типографических красок
Ацетон Растворитель
Изопропилбензол Фенол Фенольные смолы
Акролеин Акрилаты Латексные покрытия
Аллилхлориды Глицероль Смазочные вещества
Нормальные и изомолярные альдегиды Нормальный бутанол Растворитель
Изобутанол Амидные смолы
Изопропилбензол
Нормальные бутены Полибутены Смолы
Вторичный бутиловый спирт Метилэтиловый кетон Промышленные растворители, покрытия, связывающие вещества
Депарафинизирующие добавки к нефти
Изобутилен Изобутиленметиловый бутадиеновый сополимер
Бутиловая смола Пластмассовые трубы, герметики
Третичный бутиловый спирт Растворители, смолы
Метилбутиловый третичный эфир Повыситель октанового числа бензина
Метакролеин Метилметакрилат Чистые пластиковые листы
Бутадиен Стирилбутадиеновые полимеры Буна-каучуковая синтетическая резина
Адипонитрил Гексаметилендиамин Нейлон
Сульфолен Сульфолан Очиститель промышленного газа
Хлоропрен Синтетическая резина
Бензол Этилбензол Стирол Полистироловые пластмассы
Изопропилбензол Фенол Фенольные смолы
Нитробензол Анилин Красители, резина, фотохимикаты
Линейный алкилбензол Разлагающиеся под действием бактерий моющие вещества
Малеиновый ангидрид Модификаторы пластмасс
Циклогексан Капролактам Нейлон-6
Адипиновая кислота Нейлон-66
Толуол Бензол Этилбензол, стирол Полистироловые пластмассы
Изопропилбензол, фенол Фенольные смолы
Нитробензол, хлорбензол, анилин, фенол Красители, резина, фотохимикаты

Кроме перечисленного СУГ используют в качестве аэрозольного энергоносителя. Аэрозолем является смесь активного компонента (духов, воды, эмульгатора) с пропеллентом. Это коллоидный раствор, в котором тонкодиспергированные (размером 10-15 мкм) жидкие или твердые вещества взвешены в газовой или жидкой, легкоиспаряющейся фазе сжиженного углеводородного газа. Дисперсная фаза — активный компонент, из-за которого и вводят пропеллент в аэрозольные системы, применяющиеся для распыления духов, туалетной воды, полирующих веществ и др.

См. также

[править | править код]

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ Oleksiy Zivenko. LPG ACCOUNTING SPECIFICITY DURING ITS STORAGE AND TRANSPORTATION (англ.) // Measuring Equipment and Metrology. — 2019. — Vol. 80, iss. 3. — P. 21–27. — ISSN 2617-846X 0368-6418, 2617-846X. — doi:10.23939/istcmtm2019.03.021.
  2. ↑ http://www.firesprinkler.ru/dmdocuments/PZ_SP_S.pdf Архивная копия от 16 апреля 2015 на Wayback Machine «Склады сжиженных углеводородных газов. Требования пожарной безопасности»
  3. ↑ http://propane-butane.ru Архивная копия от 12 мая 2015 на Wayback Machine Горизонтальные резервуары
  4. ↑ http://gazovik-ongk.ru/ Архивная копия от 24 июня 2015 на Wayback Machine Резервуары и технологическое оборудование
  5. ↑ Zhang, Chunhua; Bian, Yaozhang; Si, Lizeng; Liao, Junzhi; Odbileg, N (2005). «A study on an electronically controlled liquefied petroleum gas-diesel dual-fuel automobile». Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering 219 (2): 207. doi:10.1243/095440705X6470.
  6. ↑ Qi, D; Bian, Y; Ma, Z; Zhang, C; Liu, S (2007). «Combustion and exhaust emission characteristics of a compression ignition engine using liquefied petroleum gas-fuel-oil blended fuel». Energy Conversion and Management 48 (2): 500.

Литература

[править | править код]
  • Б. С. Рачевский Сжиженные углеводородные газы — Москва, 2009. 164с.
  • Н. Л. Стаскевич, Д. Я. Вигдорчик Справочник по сжиженным углеводородным газам — Лениниград, 1986. 36с.
  • ГОССТАНДАРТ РОССИИ ГОСТ Р 52087-2003 Технические условия — Газы углеводородные сжиженные топливные. — Москва, 2003. 164с.

Ссылки

[править | править код]
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Сжиженные_углеводородные_газы&oldid=141324777