Особенности трубопроводного транспорта сжиженных газов

При сжижении природного газа, его объем при атмосферном давлении уменьшается примерно в 630 раз. Благодаря этому, можно значительно уменьшить диаметр трубопроводов для транспортиров­ки больших объемов газа, получив значительную экономию капиталовложений.

Метан становится жидкостью при атмосферном давлении, если его охладить до минус 162 °С. При давлении 5 МПа он останется жидкостью, если его температура не превысит минус 85 "С. Таким об­разом, трубопроводный транспорт сжиженного природного газа (СПГ) возможен только при низких температурах.

Принципиальная схема перекачки сжиженного природного газа приведена на рис. 15.7.

Газ с промыслов поступает на головной завод сжижения (ГЗС), где производится его очистка, осушка, сжижение и отделение некон­денсирующихся примесей.

Вблизи от ГЗС или даже непосредственно на его террито­рии размещается головная насосная станция ГНС. В ее состав входят приемные емкости 2, подпорная 3 и основная 4 насосные, а также узел учета 5.

Рис. 15.7. Принципиальная схема перекачки сжиженного природаого газа: 1 - подводящий трубопровод; 2 - приемные емкости; 3 - подпорная насосная; 4 - основная насосная; 5 - узел учета; 6 - магистральный тру­бопровод; 7 - регулятор типа «до себя»; 8 - буферная емкость; ГЗС - головной завод сжижения; ГНС - головная насосная станция; ПСО - промежуточная станция охлаждения; ПНС - промежуточная насосная станция; НХ СПГ - низкотемпературное хранилище СПГ; УР - установка регазификации

Емкости 2 служат для приема СПГ с завода, а также для хранения некоторого его запаса с целью обеспечения бесперебой­ности работы трубопровода. Как правило, на ГНС устанавливаются горизонтальные цилиндрические емкости высо­кого давления.

Перекачка сжиженных газов осуществляется центробеж­ными насосами, но других типов, чем применяемые при перекачке нефти и нефтепродуктов. Благодаря малой вязкости СПГ, мощ­ность, потребляемая насосами в этом случае меньше, чем при работе на воде. Но давление на входе в насосы должно быть зна­чительно выше, чтобы предотвратить регазификацию СПГ.

Перекачка сжиженного природного газа осуществляется под давлением 4...5 МПа и при температуре минус 100...120 °С. Чтобы предотвратить нагрев газа за счет теплопритока от окру­жающей среды трубопроводы СПГ покрывают тепловой изоляцией, а вдоль трассы размещают промежуточные станции охлаждения (ПСО). Промежуточные насосные станции (ПНС) располагаются на расстоянии 100...400 км друг от друга. Это, как правило, больше, чем при перекачке нефти и нефтепродуктов, т.к. СПГ имеет меньшую вязкость.

Центробежные насосы очень чувствительны к наличию газа в перекачиваемой жидкости: при его содержании более 2 % происходит срыв их работы, т.е. перекачка прекращается. Чтобы предотвратить регазификацию СПГ в трубопроводах поддержи­вают давление не менее, чем на 0,5 МПа превышающее давление упругости его паров при температуре перекачки. Для этого на вхо­де в промежуточные насосные станции и в конце трубопровода устанавливают регуляторы давления 7 типа «до себя». Кроме того, для отделения газовой фазы, которая может образоваться в не­штатных ситуациях (снижение давления при остановках насосов, разрывах трубопровода и т.п.), перед насосами на насосных стан­циях устанавливают буферные емкости 8. В конце трубопровода размещаются низкотемпературное хранилище (НХ СПГ) и уста­новка регазификации (УР) сжиженного газа, Низкотемпературное хранилище служит для создания запасов СПГ, в частности, для компенсации неравномерности газопотребления. На установке ре­газификации СПГ переводится в газообразное состояние перед его отпуском потребителям.

По сравнению с транспортировкой природного газа в обыч­ном состоянии при перекачке СПГ общие металловложения в систему, включая головной завод сжижения, низкотемпературное хранилище, установку регазификации, в 3...4 раза меньше. Кроме того, уменьшается расход газа на перекачку, вследствие низкой температуры снижается интенсивность коррозионных процессов.

Вместе с тем, данный способ транспортировки газа имеет свои недостатки:

1. Для строительства линейной части и резервуаров при­меняются стали с содержанием никеля до 9' %. Они сохраняют работоспособность в условиях низких температур перекачки, од­нако в 6 раз дороже обычной углеродистой стали.

2. Перекачка СПГ должна вестись специальными криоген­ными насосами.

3. При авариях потери газа значительно больше, чем в слу­чае его транспортировки по обычной технологии.

Кроме природного в сжиженном состоянии транспортиру­ются и другие газы. Но наиболее широкое распространение получил трубопроводный транспорт сжиженных углеводородных газов (СУГ): этана, этилена, пропана, бутана и их смесей.

Основным сырьем для производства сжиженных углево­дородных газов являются попутный нефтяной газ, «жирный» газ газоконденсатных месторождений и газы нефтепереработки, на­звание сжиженного углеводородного газа принимают по наименованию компонентов, оставляющих большую его часть.

Сведения о давлении упругости насыщенных паров неко­торых индивидуальных углеводородов приведены в табл. 15.4.

Таблица 15.4

Зависимость давления упругости насыщенных паров

углеводородов от температуры

Из нее видно, что условия сохранения СУГ в жидком состоянии зна­чительно менее жесткие. Так, даже при 20 °С для сохранения жидкого состояния пропана достаточно поддерживать давление всего 0,85 МПа.

По этой причине сжиженные углеводородные газы, как правило, транспортируют при температуре окружающей среды. Соответственно, отпадает необходимость в спецсталях для изго­товления труб, резервуаров и оборудования, тепловой изоляции, промежуточных станциях охлаждения. Поэтому трубопроводы СУГ значительно дешевле трубопроводов СПГ.

С другой стороны, компоненты СУГ тяжелее воздуха. По­этому при регазификации данные газы занимают положение у поверхности земли, создавая взрывоопасную среду. Этим опреде­ляется высокая потенциальная опасность трубопроводов СУГ, когда даже небольшая утечка способна привести к трагическим последствиям.