Caracteristicile gazelor de hidrocarburi lichefiate. Gaze de hidrocarburi
UDC 696.2 (07)
BBK 38.763 și 7
P 52 Polozov A.E. Furnizare de gaze: un manual educațional cuprinzător pentru studenții prin corespondență care utilizează tehnologii de învățământ la distanță / A.E. Polozov. – Belgorod: Editura BSTU care poartă numele. V.G. Şuhova, 2006. – p.
Manualul cuprinzător de instruire evidențiază problemele producției, pregătirii, transportului gazelor naturale, precum și rețelelor de distribuție pentru alimentarea cu gaze către zonele populate și instalațiile industriale; probleme de coroziune și protecția conductelor de gaz de la aceasta, elementele fundamentale ale proiectării sistemelor de alimentare cu gaz, calcule pentru a determina nevoia de gaz, calcule dinamice ale gazelor pentru a determina diametrul conductelor de gaz. Sunt prezentate opțiuni pentru tehnologia de producere a gazelor naturale lichefiate și a biogazului. Opțiunile sunt oferite cu exemple de calcule pentru alimentarea cu gaz în zonele populate.
Publicația include toate materialele de referință necesare pentru finalizarea cursurilor și a proiectelor de diplomă.
Acest manual educațional cuprinzător este destinat studenților prin corespondență care utilizează tehnologii de învățământ la distanță în disciplina: „Alimentarea cu gaz”, lucrând în principal independent, izolat de Universitate.
Introducere
Ponderea gazelor naturale în balanța de combustibil al Rusiei este de 60%. Deoarece gazele naturale sunt un purtător de energie extrem de eficient, în condițiile unei crize economice, gazeificarea poate sta la baza dezvoltării socio-economice a regiunilor rusești, poate îmbunătăți condițiile de muncă și de viață ale populației, precum și poate reduce poluarea mediului.
În comparație cu alte tipuri de combustibil, gazele naturale prezintă următoarele avantaje:
cost scăzut;
putere calorică mare, asigurând fezabilitatea transportului acestuia prin conducte de gaze pe distanțe considerabile;
ardere completă, facilitând condițiile de lucru ale personalului care deservește echipamentele și rețelele de gaze;
absența monoxidului de carbon în compoziția sa, care este deosebit de importantă în cazul scurgerilor de gaze care apar în timpul furnizării gazelor către consumatorii municipali și casnici;
putere termică mare (mai mult de 2000 °C);
capacitatea de a automatiza procesele de ardere și de a obține o eficiență ridicată.
În plus, gazul natural este o materie primă valoroasă pentru industria chimică.
Utilizarea combustibilului gazos face posibilă introducerea unor metode eficiente de transfer de căldură, crearea de unități termice economice și performante, cu dimensiuni de gabarit mai mici, costuri și eficiență ridicată, precum și îmbunătățirea calității produsului.
Siguranța, fiabilitatea și eficiența industriei gazelor depind de nivelul de pregătire al personalului de exploatare.
Sarcina principală atunci când se utilizează gaze naturale este consumul său rațional, adică reducerea consumului specific prin introducerea unor procese tehnologice economice în care proprietățile pozitive ale gazului sunt cel mai bine realizate. Utilizarea combustibilului gazos vă permite să evitați pierderile de căldură determinate de subardere mecanică și chimică. Reducerea pierderilor de căldură cu produsele de ardere de evacuare se realizează prin arderea gazelor la debite reduse de aer. Atunci când unitățile funcționează cu combustibil gazos, este, de asemenea, posibilă utilizarea produselor de ardere în etape. Sarcinile principale în dezvoltarea sistemelor de alimentare cu gaze sunt: utilizarea de noi materiale polimerice pentru rețele și echipamente, noi proiecte de țevi și elemente de legătură, precum și noi tehnologii:
Introducerea de echipamente eficiente care utilizează gaze;
Extinderea utilizării gazului ca combustibil pentru motor în transport;
Utilizare în stare comprimată și lichefiată la temperaturi criogenice;
Introducerea tehnologiilor de economisire a energiei;
Furnizarea producției de căldură și energie electrică pe bază de gaze naturale pentru furnizarea descentralizată de căldură și energie a orașelor mici și așezărilor rurale;
Monitorizarea și diagnosticarea lanțului tehnologic de aprovizionare cu gaze către consumator (de la monitorizarea stării tehnice a instalațiilor de distribuție a gazelor până la sistemul contabil de distribuție a gazelor).
Utilizarea gazului în industrie ajută la îmbunătățirea condițiilor de muncă și la creșterea productivității, la reducerea defectelor și la reducerea costurilor de producție etc.
Dezvoltarea planificată a extracției naturale și a producției de gaze combustibile artificiale și biogaz în țara noastră va face posibilă nu numai satisfacerea nevoilor tehnologice și energetice ale industriei, ci și extinderea pe scară largă a lucrărilor de gazeificare a orașelor și orașelor.
Proiectanții, în colaborare cu operatorii de mașini și echipele de fabrici de mașini, creează noi elemente de conducte de gaz, mașini de curățare și izolare, echipamente pentru cuptoare cu gaz, echipamente pentru arzătoare, echipamente pentru producerea de noi materiale bazate pe tehnologii chimice. Pentru a utiliza eficient gazul în condiții casnice și la întreprinderi, este necesar să selectați corect echipamentele de gaz, echipamentele de instrumentare și automatizare, sistemul și configurația conductelor de gaz de la conducta principală de gaz la consumator. În același timp, este necesar să se calculeze diametrele conductelor de gaze, pierderile specifice și costurile de tranzit ale gazului, să se plaseze rețele de gaze în întreaga zonă populată și la tranzițiile pliate ale părții liniare a conductei de gaz. Acest manual cuprinzător este dedicat acestor probleme.
- Combustibil și gaze de proces (compoziții, producție, preparare, transport)
Informații de bază despre gazele de hidrocarburi
Gazele de hidrocarburi constau din compuși simpli de hidrocarburi, care sunt substanțe organice care conțin 2 elemente chimice - carbon (C) și hidrogen (H). Hidrocarburile diferă unele de altele prin numărul de atomi de carbon și hidrogen din moleculă, precum și prin natura legăturilor dintre ele. Cea mai simplă hidrocarbură care conține doar un atom de carbon este metanul (CH 4 ). Este componenta principală a gazelor naturale, precum și a unor gaze combustibile artificiale. Următoarea hidrocarbură din această serie - etanul (C 2 H b) - are 2 atomi de carbon. O hidrocarbură cu trei atomi de carbon este propanul (C 3 H 8), cu patru atomi de carbon - butanul (C 4 H 10). Formulele lor structurale sunt prezentate în Fig. 1.1.
Metan Etan Propan Butan
Fig.1.1. Formule structurale ale metanului, etanului, propanului și butanului.
Toate hidrocarburile de acest tip au formula CnH 2 n +2 și sunt incluse în seria omoloagă de hidrocarburi saturate - compuși în care carbonul este extrem de saturat cu atomi de hidrogen.
Gazele naturale și artificiale sunt utilizate în industrie și în economia națională.
Spre natural includ gaze: extrase din câmpuri de gaz pur sau de gaz condensat; asociat - petrol obținut direct din câmp și petrol obținut în timpul procesului de cracare la rafinăriile de petrol (rafinării).
La artificial includ gazele produse la uzinele de prelucrare în timpul prelucrării termice a combustibililor lichizi și solizi, precum și cele eliberate ca produse secundare ale unor industrii, de exemplu, în procesul de furnal, la producerea cocsului etc. Calitatea hidrocarburilor gazoase determină prezența componentelor și impurităților individuale ale gazelor inflamabile și neinflamabile.
Piesa combustibila Combustibilul gazos constă din hidrocarburi, hidrogen și monoxid de carbon.
Spre partea neinflamabilă include dioxid de carbon, azot, oxigen și heliu.
Impuritățile includ hidrogen sulfurat, amoniac, compuși cu cianuri, vapori de apă, naftalină, rășini și praf.
Gazele neinflamabile și impuritățile sunt balast de combustibil gazos și materii prime chimice, care înrăutățesc calitățile termofizice comerciale ale gazului și proprietățile operaționale ale echipamentelor sistemului de transport.
Metan (CH 4) – componenta principală a gazelor petroliere naturale și asociate - caracterizată printr-o temperatură scăzută de condensare și de aceea ajunge aproape întotdeauna la suprafață în stare gazoasă. În condiții fizice normale, metanul este un gaz incolor, inodor, capabil să formeze amestecuri explozive cu aerul la o concentrație de metan de 5-15% (vol.), gaz natural de 7-17%. Metanul conține 75% carbon și 25% hidrogen; 1nm 3 din el are o masă de 0,717 kg. La presiunea atmosferică și la o temperatură de minus 161,2 ºС, metanul se lichefiază, iar volumul său scade de 591 de ori. Metanul lichefiat este o unitate de transport și rezervă extrem de eficientă, care vă permite să creați rezerve mari atât de combustibil, cât și de materii prime chimice. Cea mai mare putere calorică a metanului, QB, este de 39820 kJ/m3, cea mai scăzută, QB, este de 35880 kJ/m3. Conținutul de metan din gazele naturale ajunge la 99%, astfel încât proprietățile acestuia determină aproape complet proprietățile gazelor naturale.
Metanul nu este doar principalul tip de combustibil gazos, dar este folosit și pentru producerea gazului de sinteză în industria chimică în producția de amoniac și metanol, pentru a produce acetilenă, precum și pentru a produce hidrogen în industria chimică și petrochimică. Metanul are reactivitate scăzută. Acest lucru se explică prin faptul că ruperea a patru legături dintr-o moleculă de metan necesită multă energie.
Etan (C2H6) face parte din gazele naturale în cantități mici (0,5 - 5% volum), dar în compoziția gazelor petroliere asociate
continutul este de 5-20% (volum). Etanul este un gaz incolor - o materie primă chimică foarte valoroasă pentru producția de etilenă - principalul produs al multor industrii chimice, petrochimice și de sinteză organică, precum și pentru producția de materiale plastice. Deoarece etanul are parametri critici moderati (P cr = 0,98 MPa și T cr = 2,3 ºC), este ușor de separat în faza lichidă folosind metode de condensare la temperatură joasă.
Propan (C3H8) și butan (C4H10) fac parte din gazele naturale în cantități mici, în timp ce în același timp în amestecurile gaz-condens și, mai ales în gazele asociate din producția de petrol, conținutul acestor componente ajunge la 6-30% volum. Ele pot fi lichefiate cu ușurință și sunt utilizate în principal ca combustibil de uz casnic, furnizate în cisterne feroviare și rutiere pe distanțe lungi și în butelii consumatorilor casnici. La instalația de procesare a gazelor, aceste componente sunt separate de gazele asociate pentru a produce benzină stabilă. În același timp, aceste gaze sunt materii prime valoroase pentru industria chimică în producția de materiale plastice și cauciuc sintetic. Propanul este utilizat la instalația de procesare a gazelor ca agent frigorific în unitățile frigorifice pentru nevoile producției proprii.
Pentan (C 5 H 12) iar omologii săi (izopentan, neopentan) sunt conținute în gazele asociate din producția de petrol într-o cantitate de 1-5% volum; în timpul prelucrării unor astfel de gaze, componentele (C 5+ mai mari) sunt incluse în combustibilii pentru motoare (benzină).
Locul nașterii, din care se extrag gazele inflamabile, se împart în trei grupe: 1) zăcăminte pur gazoase care nu conțin hidrocarburi lichide; 2) câmpuri de condensat gazos în care gazul produs conține condensat - componente ale hidrocarburilor cu punct de fierbere ridicat dizolvate în gaz; 3) petrol și gaze – cu gaze asociate din producția de petrol care conțin hidrocarburi din seria metan, etan și propan-butan.
O particularitate a funcționării instalațiilor de procesare a gazelor din instalațiile de prelucrare a gazelor este aceea că în timpul extracției și prelucrării materiilor prime de hidrocarburi, presiunea și compoziția acesteia se modifică și, prin urmare, unități și instalații suplimentare (stații de compresoare, pompare, unități de separare etc.) sunt necesare la uzinele de procesare a gazelor.
Gaze naturale inflamabile Sunt amestecuri de hidrocarburi, predominant din seria metanului, incluzând impurități ale altor gaze (azot, monoxid și dioxid de carbon, hidrogen sulfurat, argon, heliu etc.). Gazele naturale, în funcție de conținutul de fracțiune de metan din ele, sunt împărțite în mod convențional în trei grupe:
- slaba - cu un continut de hidrocarburi grele (grupa etan - propan - butan) pana la 50 g/m 3 ;
- continutul normal al fractiei grele- de la 50 la 150 g/m 3 ;
- amestecuri de grasimi - conținutul de hidrocarburi grele din amestecul de gaze este mai mare de 150 g/m 3 . Cu cât este mai mare conținutul de fracții grele de hidrocarburi în materia primă de gaz, cu atât este mai eficient și mai economic procesarea și separarea gazului în componentele sale.
Gaze petroliere asociate. În formațiunile productive ale câmpurilor de petrol și gaze, concomitent cu producția de petrol, se produc gaze petroliere asociate, care se acumulează în cupola formațiunii și, de asemenea, la suprapresiune, aceste gaze sunt dizolvate în petrol. Când presiunea scade, gazele dizolvate în ulei sunt eliberate sub formă de amestec gazos care conține hidrocarburi din grupa etan-pentan. Gazele asociate din producția de petrol, pe lângă hidrocarburile și impuritățile altor gaze, conțin condensat de gaz, precum și umiditate.
Hidrogen (H2)- prezent în toate gazele artificiale. Este un gaz inflamabil, incolor, inodor și fără gust, netoxic. Este foarte activ în reacțiile de ardere. Masa de 1 nm 3 este egală cu 0,09 kg. Este de 14,5 ori mai ușor decât aerul, puterea calorică atinge QB - 12750 kJ/m 3. Hidrogenul este foarte reactiv; amestecurile hidrogen-aer au limite largi de inflamabilitate și sunt foarte explozive.
monoxid de carbon (CO)- un gaz inflamabil, incolor, inodor și fără gust, mai greu decât aerul, foarte toxic. Se găsește în cantități mari în gazele artificiale și se formează și în timpul arderii incomplete a combustibilului.
Dioxid de carbon (CO2) Este incolora si inodora, cu un gust acru slab, netoxic, dar daca este acumulata intr-o incapere poate provoca sufocare din cauza lipsei de oxigen din aer.
inert din punct de vedere chimic. Masa a 1 nm 3 CO 2 este de 1,98 kg. Dioxidul de carbon la o temperatură de -20 ºС și o presiune de 5,8 MPa se transformă în lichid, care este transportat în cilindri sub presiune. Când este puternic răcit, CO 2 se transformă în „gheață carbonică”, utilizată pe scară largă pentru depozitarea alimentelor.
Azot (N 2)– un gaz biatomic, incolor, inodor și fără gust, nu arde și nu susține arderea și este netoxic. Oxizii de azot formați la temperaturi ridicate în cuptoarele unităților industriale sunt toxici. Masa azotului este de 1,25 kg. Atomii de azot sunt legați între ei în moleculă printr-o legătură triplă puternică. Conținutul de N2 în diferite gaze variază foarte mult; în biogaz conținutul său poate ajunge la 30% sau mai mult.
Oxigen (O2)- gazul este incolor, inodor, fără gust, nu arde, dar susține arderea. Masa de 1 nm 3 de oxigen este de 1,43 kg. În prezența umidității, dezvoltă în mod activ coroziunea conductelor, fitingurilor și echipamentelor.
Hidrogen sulfurat (H2S)- un gaz inflamabil incolor cu miros caracteristic de ouă putrezite. Atât hidrogenul sulfurat în sine, cât și produsul său de ardere - dioxidul de sulf (SO 2) - sunt foarte toxice.
În gazele naturale furnizate consumatorilor, cantitatea de sulf precipitat (conform standardelor) nu trebuie să depășească 2 g/100 mc.
Apa condensată la capul sondei și alimentată cu gaz, dizolvând H 2 S, formează acid sulfuric, care este foarte coroziv pentru metal. Efectul său negativ asupra conductelor este agravat și mai mult de faptul că provoacă cea mai periculoasă coroziune intracristalină și intergranulară.
Amoniac- amestec toxic nociv al unor gaze artificiale.
compuși cu cianuri,în principal acidul cianhidric (HCN), se poate forma în gazele cuptorului de cocs ca urmare a interacțiunii carbonului combustibil cu amoniacul și sunt foarte toxice.
Vapor de apă conținute în gaze nedrenate. La presiuni mari, formează compuși hidrati cristalini cu hidrocarburi grele care seamănă cu gheața și înfundă conductele de gaz.
Naftalina, rășinile și praful, depuse pe pereții conductelor de gaze, își reduc secțiunea transversală și înfundă filtrele, fitingurile și alte echipamente.
Conform teoriei academicianului I.A.Gubkin, gazul natural s-a format în procesul de descompunere biochimică și termică a resturilor organice de floră și faună, îngropate împreună cu rocile sedimentare în grosimea scoarței terestre.
Gazele rezultate s-au acumulat în porii rocilor, cum ar fi nisipurile, gresiile și pietricelele.
Condens de gaz.În gazele produse din câmpurile de condensat gazos, pe lângă componentele cu punct de fierbere scăzut (metan și etan), unele gaze de hidrocarburi care conțin mai mult de 4 atomi de carbon pe moleculă sunt conținute sub formă de fază lichidă (condens). Pe măsură ce presiunea scade, gazele dizolvate sunt eliberate în faza gazoasă. Astfel, condensatul gazos este o fază lichidă condensată de gaze de hidrocarburi cu punct de fierbere mediu și înalt (fracții propan-butan-pentan) cu gaze cu punct de fierbere scăzut (metan și etan) parțial acumulate în el.
În unele câmpuri de condens de gaz, există până la 500 cm 3 de condens la 1 m 3 de gaz produs. Când presiunea scade, o parte din gazele cu punct de fierbere scăzut dizolvate în condensat sunt eliberate în faza gazoasă - deetanizare (în principal etan și propan), condensatul este trimis la instalația de procesare a gazului și este separat pentru a produce benzină și gaze lichefiate. .
Condensurile din diferite câmpuri diferă în compoziția fracționată a hidrocarburilor lor. În plus, în timpul exploatării câmpului, se modifică și compoziția fracționată a componentelor. Calitatea condensului se apreciază atât prin compoziția acestuia (stabil - instabil), cât și prin conținutul celor mai ușoare (decât C 5+)
componente, presiunea de vapori a componentelor și procentul de fierbere a acesteia la temperaturi sub 323 K și presiunea atmosferică și la temperaturi sub 311 K.
Gaze artificiale. Un loc semnificativ în tehnologiile de prelucrare a diferitelor tipuri de materii prime îl ocupă gazele artificiale eliberate în multe procese tehnologice chimice și petrochimice. Acestea includ gazul cuptorului de cocs, care se formează
la procesarea cărbunelui tare în cocs, randamentul de gaz al cuptorului de cocs este de până la 350 m 3 per tonă de cărbune, în timp ce până la 20% din combustibilul original se transformă în gazul cuptorului de cocs. În furnalele de producție metalurgică se formează gaz de furnal, care conține până la 40% din capacitatea de încălzire a combustibilului original.
În timpul prelucrării prin piroliză a 1 tonă de petrol, în timpul procesului de piroliză se formează până la 500 m 3 de produse gazoase de descompunere a hidrocarburilor cu greutate moleculară mare, în funcție de metoda utilizată și de adâncimea fisurării. Multă vreme, tehnologia distilării uscate a lemnului a servit drept sursă a multor produse chimice. Pentru a obține gaze artificiale, unele tipuri de combustibili cu conținut scăzut de calorii sunt supuse distilării uscate.
Industria germană în timpul celui de-al doilea război mondial a produs pe scară largă benzină sintetică din cărbune brun. Ideea gazificării subterane a cărbunelui, aducerea la suprafață a gazelor de hidrocarburi și prelucrarea lor ulterioară folosind hidrogen, nu s-a epuizat.
Gazele pot fi uscate sau uleioase. Toate gazele uscate sunt mai ușoare decât aerul. Cea mai scăzută căldură de ardere este * 8000 – 9500 kcal/m. Compoziția și proprietățile gazelor din câmpurile de gaze pure sunt de obicei constante. Hidrocarburile ușoare transportă adesea hidrocarburi grele, care se condensează atunci când temperatura scade. Prin urmare, înainte ca gazul să fie furnizat conductei principale de gaz, hidrocarburile grele sunt extrase și utilizate pentru a produce gaz lichefiat și combustibil pentru motor. Conținutul de hidrocarburi în câmpurile de gaz condensat este mai mare de 150 g/m 3, iar gazele sunt, de asemenea, clasificate ca gaze umede.
Căldura de ardere a hidrocarburilor grele (gaze grase) este de 9000-10000 kcal/m3. Metanul însoțește rezervele de petrol, mai ales la adâncimi mari. Gazul este extras printr-un puț de gaz.
Proprietăţile gazelor de hidrocarburi lichefiate Caracteristici ale funcţionării sistemelor de hidrocarburi. De mai bine de 30 de ani în țara noastră, gazele de hidrocarburi lichefiate sunt folosite drept combustibil pentru automobile. Într-o perioadă relativ scurtă de timp, a fost parcursă o cale destul de dificilă pentru organizarea contabilității gazelor lichefiate, o înțelegere clară a proceselor care au loc în timpul pomparii, măsurării, depozitării și transportului. Este bine cunoscut faptul că extracția și utilizarea în Rusia au o istorie lungă.
Cu toate acestea, nivelul tehnic al industriei gazelor de câmp până în secolul al XX-lea a fost extrem de primitiv. Negăsind domenii de aplicare justificate din punct de vedere economic, producătorii de petrol nu numai că nu s-au preocupat de conservarea gazelor sau a fracțiunilor ușoare de hidrocarburi, dar au încercat și să scape de ele. S-a observat și o atitudine negativă față de fracțiunile de benzină ale uleiului, deoarece acestea au cauzat creșterea punctului de aprindere și pericolul de incendiu și explozie. Separarea industriei gazelor într-o industrie independentă în 1946 a făcut posibilă revoluționarea situației și creșterea bruscă atât a volumului producției de gaze în termeni absoluti, cât și a ponderii acesteia în bilanțul de combustibil al țării.
Creșterea rapidă a producției de gaz a devenit posibilă datorită intensificării radicale a lucrărilor la construcția principalelor conducte de gaze, conectând principalele regiuni producătoare de gaze cu consumatorii de gaze - mari centre industriale și fabrici chimice. Cu toate acestea, o abordare amănunțită a măsurării și contabilizării precise a gazelor lichefiate în țara noastră a început să apară cu nu mai mult de 10 - 15 ani în urmă. Pentru comparație, gazul lichefiat în Anglia a fost produs încă de la începutul anilor 30 ai secolului XX, ținând cont de faptul că aceasta este o țară cu o economie de piață dezvoltată, tehnologia de măsurare și contabilizare a gazelor lichefiate, precum și producția. de echipamente speciale pentru aceste scopuri, a început să se dezvolte aproape odată cu începerea producției.
Deci haideți să aruncăm o privire rapidă
Deci, să luăm în considerare pe scurt (Proprietățile gazelor de hidrocarburi lichefiate; Caracteristicile funcționării sistemelor de hidrocarburi) ce sunt gazele de hidrocarburi lichefiate și cum sunt produse. Gazele lichefiate sunt împărțite în două grupe:
Gaze petroliere lichefiate ( GPL ) – sunt un amestec de compuși chimici constând în principal din hidrogen și carbon cu structuri moleculare diferite, i.e. un amestec de hidrocarburi cu greutăți moleculare diferite și structuri diferite. Principalele componente ale GPL sunt propanul și butanul; ele conțin hidrocarburi mai ușoare (metan și etan) și hidrocarburi mai grele (pentan) ca impurități. Toate componentele enumerate sunt hidrocarburi saturate. GPL mai poate conține hidrocarburi nesaturate: etilenă, propilenă, butilenă. Butan-butilene pot fi prezente sub formă de compuși izomeri (izobutan și izobutilenă).
NGL – o fracție largă de hidrocarburi ușoare, include în principal un amestec de hidrocarburi ușoare de fracții etan (C2) și hexan (C6).
În general, compoziția tipică a NGL-urilor este următoarea: etan de la 2 la 5%; gaz lichefiat din fracțiile C4-C5 40-85%; fracția de hexan C6 de la 15 la 30%, fracția pentanică reprezintă restul.
Având în vedere utilizarea pe scară largă a GPL în industria gazelor, ar trebui să ne oprim mai în detaliu asupra proprietăților propanului și butanului.
propan
propan este o substanță organică din clasa alcanilor. Conținut în gazul natural, acesta se formează în timpul cracării produselor petroliere. Formula chimică C 3 H 8 (Fig. 1). Un gaz incolor, inodor, foarte puțin solubil în apă. Punct de fierbere -42,1C. Formează amestecuri explozive cu aerul la concentrații de vapori de la 2,1 la 9,5%. Temperatura de autoaprindere a propanului în aer la o presiune de 0,1 MPa (760 mm Hg) este de 466 °C.
Propanul este folosit ca combustibil, componenta principală a așa-numitelor gaze de hidrocarburi lichefiate, în producția de monomeri pentru sinteza polipropilenei. Este materia primă pentru producerea solvenților. În industria alimentară, propanul este înregistrat ca aditiv alimentar E944 , ca propulsor.
Butan(C4H10) este un compus organic din clasa alcanilor. În chimie, numele este folosit în principal pentru a se referi la n-butan. Formula chimică C 4 H 10 (Fig. 1). Amestecul de n-butan și izomerul său izobutan CH(CH 3) 3 are același nume. Un gaz incolor, inflamabil, inodor, ușor de lichefiat (sub 0 °C și presiune normală sau la presiune ridicată și temperatură normală - un lichid foarte volatil). Conținut în condens de gaz și gaz petrolier (până la 12%). Este un produs de cracare catalitică și hidrocatalitică a fracțiilor petroliere.
– carbon;
– hidrogen
Producerea atât a gazului lichefiat, cât și a gazelor naturale lichide se realizează din următoarele trei surse principale:
întreprinderi de producție de petrol – producția de lichide GPL și gaze naturale are loc în timpul producției de țiței în timpul prelucrării gazelor asociate (asociate) și stabilizării țițeiului;
întreprinderi de producție de gaze - producția de lichide GPL și gaze naturale are loc în timpul prelucrării primare a gazului de sondă sau a gazului nelegat și stabilizarea condensului;
rafinării de petrol - producția de gaz lichefiat și lichide similare din gaze naturale are loc în timpul procesării țițeiului la rafinării. În această categorie, NGL constă dintr-un amestec de fracții butan-hexan (C4-C6) cu o cantitate mică de etan și propan. Principalul avantaj al GPL este posibilitatea existenței lor la temperaturi ambientale și presiuni moderate, atât în stare lichidă, cât și în stare gazoasă. În stare lichidă sunt ușor de prelucrat, depozitat și transportat; în stare gazoasă au caracteristici de ardere mai bune.
Starea sistemelor de hidrocarburi este determinată de combinarea influențelor diverșilor factori, prin urmare, pentru o caracterizare completă este necesară cunoașterea tuturor parametrilor. Principalii parametri care pot fi măsurați direct și influențează regimurile de curgere ale GPL includ presiunea, temperatura, densitatea, vâscozitatea, concentrația componentelor, raportul de fază.
Sistem
Sistemul este în echilibru dacă toți parametrii rămân neschimbați. În această stare, în sistem nu apar modificări calitative sau cantitative vizibile. O modificare a cel puțin unui parametru perturbă starea de echilibru a sistemului, provocând unul sau altul proces.
Sistemele de hidrocarburi pot fi omogene și eterogene. Dacă un sistem are proprietăți fizice și chimice omogene, este omogen, dar dacă este eterogen sau este format din substanțe în diferite stări de agregare, este eterogen. Sistemele cu două faze sunt clasificate drept eterogene.
O fază este înțeleasă ca o anumită parte omogenă a sistemului care are o interfață clară cu alte faze.
În timpul depozitării și transportului, gazele lichefiate își schimbă constant starea de agregare, o parte din gaz se evaporă și se transformă în stare gazoasă, iar o parte se condensează, transformându-se în stare lichidă. În cazurile în care cantitatea de lichid evaporat este egală cu cantitatea de vapori condensați, sistemul lichid-gaz ajunge la echilibru și vaporii de pe lichid devin saturați, iar presiunea lor se numește presiune de saturație sau presiune de vapori.
Presiunea vaporilor de GPL crește odată cu creșterea temperaturii și scade odată cu scăderea temperaturii.
Această proprietate a gazelor lichefiate este una dintre cele determinante în proiectarea sistemelor de stocare și distribuție. Când lichidul în fierbere este preluat din rezervoare și transportat printr-o conductă, o parte din lichid se evaporă din cauza pierderii de presiune, se formează un flux în două faze, a cărui presiune a vaporilor depinde de temperatura fluxului, care este mai mică decât temperatura. în rezervor. Dacă mișcarea unui lichid în două faze prin conductă se oprește, presiunea în toate punctele este egalizată și devine egală cu presiunea vaporilor.
Gaze petroliere lichefiate
Gazele de hidrocarburi lichefiate sunt transportate în rezervoare feroviare și rutiere, depozitate în rezervoare de diverse volume în stare de saturație: lichidul fierbinte este plasat în partea inferioară a vaselor, iar vaporii saturați uscați sunt localizați în partea superioară (Fig. 2). . Când temperatura din rezervoare scade, unii dintre vapori se vor condensa, adică. Masa lichidului crește și masa vaporilor scade și apare o nouă stare de echilibru. Pe măsură ce temperatura crește, procesul invers are loc până când echilibrul de fază apare la noua temperatură.
Astfel, procesele de evaporare și condensare au loc în rezervoare și conducte, care în mediile bifazate au loc la presiune și temperatură constante, în timp ce
Temperaturile de evaporare și de condensare sunt egale.
În condiții reale, gazele lichefiate conțin vapori de apă în cantități variate. Mai mult, cantitatea lor în gaze poate crește până la saturare, după care umiditatea din gaze precipită sub formă de apă și se amestecă cu hidrocarburile lichide până la gradul maxim de solubilitate, iar apoi se eliberează apă liberă, care se depune în rezervoare. Cantitatea de apă din GPL depinde de compoziția sa de hidrocarburi, de starea termodinamică și de temperatură. S-a dovedit că dacă temperatura GPL este redusă cu 15-30 0 C, atunci solubilitatea apei va scădea de 1,5-2 ori și apa liberă se va acumula în fundul rezervorului sau va cădea sub formă de condens în conducte.
Apa acumulată în rezervoare trebuie îndepărtată periodic, altfel poate ajunge la consumator sau poate duce la defecțiunea echipamentului.
1-3 – presiunea vaporilor: 1 – propan, 2 – amestecuri propan-butan, 3 – butan; 4-5 – linii de formare a hidratului: 4 – propan, 5 – butan.
Figura 3. Formarea hidratului și presiunea vaporilor propanului și butanului.
Conform metodelor de testare a GPL, se determină doar prezența apei libere; este permisă prezența apei dizolvate.
În străinătate, se impun cerințe mai stricte privind prezența apei în GPL și cantitatea acesteia, care este adusă la 0,001% din greutate prin filtrare. Acest lucru este justificat, deoarece apa dizolvată în gaze lichefiate este un poluant, deoarece chiar și la temperaturi pozitive formează compuși solizi sub formă de hidrați.
Hidratează
Hidrații pot fi clasificați ca compuși chimici, deoarece au o compoziție strict definită, dar aceștia sunt compuși de tip molecular, totuși, hidrații nu au o legătură chimică bazată pe electroni. În funcție de caracteristicile moleculare și de forma structurală a celulelor interne, diferite gaze apar în exterior ca cristale transparente clar definite de diferite forme, iar hidrații obținuți într-un flux turbulent sunt o masă amorfă sub formă de zăpadă dens comprimată.
Conform graficului prezentat în Fig. 3, se poate observa că presiunea la care se formează hidrații la o temperatură mai mică de 0 0 C este mai mică decât presiunea de vapori a propanului, aceeași zonă există și pentru butan.
Condițiile de formare a hidraților trebuie cunoscute la proiectarea conductelor și sistemelor pentru transportul gazelor, a echipamentelor pentru stații de pompare a gazelor, stații de alimentare cu gaz, precum și pentru elaborarea măsurilor de prevenire a formării acestora și eliminarea dopurilor de hidrați. S-a stabilit că presiunea la care se formează hidrații la o temperatură de +5 0 C este mai mică decât presiunea de vapori a propanului și butanului.
În cele mai multe cazuri, când vorbim despre gaze lichefiate, ne referim la hidrocarburi care respectă GOST 20448-90 „Gaze de hidrocarburi lichefiate pentru consumul casnic” și GOST 27578-87 „Gaze de hidrocarburi lichefiate pentru transportul rutier”. Sunt un amestec format în principal din propan, butan și izobutan. Datorită identității structurii moleculelor lor, se respectă aproximativ regula aditivității: parametrii amestecului sunt proporționali cu concentrațiile și parametrii componentelor individuale. Prin urmare, unii parametri pot fi utilizați pentru a aprecia compoziția gazelor.
Parametrii corespunzatori ai amestecurilor
Parametrii corespunzători ai amestecurilor sunt obținuți prin însumarea parametrilor parțiali ai componentelor individuale:
| ycm = ∑yi Xi , | (1) |
Unde y cm este parametrul amestecului; y i – parametrul componentei; x i este concentrația componentei.
În conformitate cu regula aditivității și tabelele 1; 2, orice parametru al amestecului poate fi calculat. De exemplu, să luăm un amestec propan-butan cu o concentrație de 40% butan și 60% propan. Este necesar să se determine densitatea amestecului la 10 0 C. Folosind formula 1 găsim:
ρ cm= 516,8 ×0,6 +586,3 ×0,4 = 310,08 + 234,52 = 544,6
Astfel, pentru aceste condiții, densitatea amestecului va fi de 544,6 kg/m3.
La măsurarea cantității de GPL și în timpul operațiunilor de contabilitate la depozitele sunt importante concepte precum densitatea, dilatarea termică și vâscozitatea.
Densitate , kg/m 3 – raportul dintre greutatea corporală și volumul său, în funcție de compoziția hidrocarburilor și de starea acesteia. Densitatea fazei de vapori a GPL este o funcție complexă a temperaturii, stării și presiunii pentru fiecare componentă.
Densitatea fază lichidă a amestecurilor de propan-butan depinde de compoziția hidrocarburilor și de temperatură, deoarece odată cu creșterea temperaturii densitatea lichidului scade, ceea ce se datorează expansiunii volumetrice.
Modificarea relativă a volumului unui lichid cu o modificare a temperaturii cu un grad este caracterizată de coeficientul de temperatură al expansiunii volumetrice β t, care pentru gazele lichefiate (propan și butan) este de câteva ori mai mare decât pentru alte lichide.
Propan - 3,06 10 -3; Butan – 2,12 10 -3; Kerosen – 0,95 10 -3; Apa – 0,19 10 -3;
Pe măsură ce presiunea crește, faza lichidă a propanului și butanului se contractă. Gradul său de compresie este estimat prin coeficientul de compresibilitate volumetrică β compress, a cărui dimensiune este inversa dimensiunii presiunii.
Viscozitate - aceasta este capacitatea gazelor sau lichidelor de a rezista forțelor de forfecare, datorită forțelor de aderență dintre moleculele substanței. Odată cu mișcarea relativă între straturile de curgere, apare o forță tangențială, care depinde de aria de contact a straturilor și de gradientul de viteză. Efortul de forfecare specific care apare între straturi determină vâscozitatea dinamică a gazului sau a lichidului și se numește coeficient de viscozitate dinamică. Analiza studiilor experimentale a arătat că vâscozitatea GPL depinde de temperatură și crește ușor odată cu creșterea presiunii. Spre deosebire de lichide, vâscozitatea gazului crește odată cu creșterea temperaturii.
| În calculele tehnice, se utilizează adesea vâscozitatea cinematică ν, care este raportul dintre vâscozitatea dinamică și densitatea: | ||||||||||||
| ν = η ; | ρ | (2) | ||||||||||
| Proprietățile fizice și termodinamice ale gazelor lichefiate sunt prezentate în tabelele 1 – 2. | ||||||||||||
| Masa1 | ||||||||||||
Proprietățile termodinamice și fizice ale fazei lichide a propanului și butanului |
||||||||||||
| 0 | 3 | v, 10 -7 | Szh, | r, | λ , 10 -3 | A 2 , 10- | ||||||
| T, LA( | CU) | R, MPa | ρ și, kg/ m | m 2 / Cu | kJ/(kg | kJ/ kg | W/(m | ‘ m 2 / Cu | Rg | |||
| Lichid | faza propan | |||||||||||
| 223 | (-50) | 0,070 | 594,3 | 4,095 | 2,207 | 434,94 | 126,68 | 0,966 | 4,24 | |||
| 228 | (-45) | 0,088 | 587,9 | 3,932 | 2,230 | 429,50 | 125,99 | 0,961 | 4,09 | |||
| 233 | (-40) | 0,109 | 581,4 | 3,736 | 2,253 | 424,02 | 125,30 | 0,957 | 3,90 | |||
| 238 | (-35) | 0,134 | 574,9 | 3,568 | 2,278 | 418,32 | 124,61 | 0,951 | 3,75 | |||
| 243 | (-30) | 0,164 | 568,5 | 3,410 | 2,303 | 412,62 | 123,92 | 0,946 | 3,60 | |||
| 248 | (-25) | 0,199 | 562,0 | 3,259 | 2,328 | 406,685 | 123,23 | 0,942 | 3,46 | |||
| 253 | (-20) | 0,239 | 555,5 | 3,116 | 2,353 | 400,75 | 122,55 | 0,938 | 3,32 | |||
| 258 | (-15) | 0,285 | 549,1 | 2,980 | 2,385 | 394,58 | 121,86 | 0,931 | 3,20 | |||
| 263 | (-10) | 0,338 | 542,6 | 2,851 | 2,416 | 388,41 | 121,17 | 0,924 | 3,09 | |||
| 268 | (-5) | 0,398 | 536,2 | 2,731 | 2,448 | 381,76 | 120,48 | 0,918 | 2,97 | |||
| 273 | (0) | 0,467 | 529,7 | 2,613 | 2,479 | 375,11 | 119,79 | 0,912 | 2,87 | |||
| 278 | (5) | 0,544 | 523,2 | 2,502 | 2,519 | 367,99 | 119,10 | 0,904 | 2 77 | |||
| 283 | (10) | 0,630 | 516,8 | 2,398 | 2,558 | 360,87 | 118,41 | 0,896 | 2,68 | |||
| 288 | (15) | 0,727 | 510,3 | 2,300 | 2,604 | 353,27 | 11-7,72 | 0,886 | 2,60 | |||
| 293 (20) | 0,834 | 503,9 | 2,209 | 2,650 | 345,67 | 117,03 | 0,876 | 2,52 |
| 298 (25) | 0,953 | 497,4 | 2,120 | 2,699 | 337,125 | 116,35 | 0,867 | 2,45 |
| 303 (30) | 1,084 | 490,9 | 2,037 | 2,747 | 328,58 | 115,66 | 0,858 | 2,37 |
| 308 (35) | 1,228 | 484,5 | 1,960 | 2,799 | 318,84 | 114,97 | 0,848 | 2,31 |
| 313 (40) | 1,385 | 478,0 | 1,887 | 2,851 | 309,11 | 114,28 | 0,839 | 2,25 |
| 318 (45) | 1,558 | 571,5 | 1,818 | 2,916 | 297,48 | 113,59 | 0,826 | 2,20 |
| 323 (50) | 1,745 | 465,1 | 1,755 | 2,981 | 285,84 | 112,90 | 0,814 | 2,16 |
Butan în fază lichidă
228 (-45) 0,0126 667,0 4,92 2,125 420,36 132,72 0,9364 5,25
| 223 | (-50) | 0,0094 | 674,3 | 5,09 | 2,114 | 423,96 | 133,45 | 0,9362 | 5,44 |
| 233 | (-40) | 0,0167 | 659,7 | 4,76 | 2,135 | 416,75 | 131,59 | 0,9371 | 5,08 |
| 238 | (-35) | 0,0218 | 652,3 | 4,60 | 2,152 | 412,97 | 131,27 | 0,9351 | 4,92 |
| 243 | (-30) | 0,0280 | 645,0 | 4,43 | 2,169 | 409,19 | 130,54 | 0,9331 | 4,75 |
| 248 | (-25) | 0,0357 | 637,7 | 4,28 | 2,188 | 405,41 | 129,82 | 0,9304 | 4,60 |
| 253 | (-20) | 0,0449 | 630,3 | 4,18 | 2,207 | 401,63 | 129,09 | 0,9280 | 4,50 |
| 258 | (-15) | 0,056 | 616,6 | 3,98 | 2,234 | 397,67 | 128,37 | 0,9319 | 4,27 |
| 263 | (-10) | 0,069 | 611,5 | 3,83 | 2,261 | 393,70 | 127,64 | 0,9232 | 4,15 |
| 268 | (-5) | 0,085 | 606,3 | 3,698 | 2,270 | 389,56 | 126,92 | 0,9222 | 4,01 |
| 273 | (0) | 0,103 | 601,0 | 3,561 | 2,307 | 385,42 | 126,19 | 0,9101 | 3,91 |
| 278 | (5) | 0,123 | 593,7 | 3,422 | 2,334 | 381,10 | 125,46 | 0,9054 | 3,78 |
| 283 | (10) | 0,147 | 586,3 | 3,320 | 2,361 | 376,77 | 124,74 | 0,9011 | 3,68 |
| 288 | (15) | 0,175 | 579,0 | 3,173 | 2,392 | 372,09 | 124,01 | 0,8940 | 3,55 |
| 293 | (20) | 0,206 | 571,7 | 3,045 | 2,424 | 367,41 | 123,29 | 0,8897 | 3,42 |
| 298 | (25) | 0,242 | 564,3 | 2,934 | 2,460 | 362,37 | 122,56 | 0,8828 | 3,32 |
| 303 | (30) | 0,282 | 557,0 | 2,820 | 2,495 | 357,32 | 121,84 | 0,8767 | 3,22 |
| 308 | (35) | 0,327 | 549,7 | 2,704 | 2,535 | 351,92 | 121,11 | 0,8691 | 3,11 |
| 313 | (40) | 0,377 | 542,3 | 2,606 | 2,575 | 346,52 | 120,39 | 0,8621 | 3,02 |
| 318 | (45) | 0,432 | 535,0 | 2,525 | 2,625 | 340,76 | 119,66 | 0,8521 | 2,96 |
| 323 | (50) | 0,494 | 527,7 | 2,421 | 2,680 | 334,99 | 118,93 | 0,8409 | 2,88 |
Masa2.
Proprietățile termodinamice și fizice ale fazei de vapori a propanului și butanului |
||||||||||
| T, LA( | 0 | CU) | R, MPa | 3 | v, 10 -7 | CUn, | r, kJ/ kg | λ , 10 -3 | A 2 , 10- | |
| ρ n, kg/ m | m 2 / Cu | kJ/(kg– LA) | W/(mLA) | ‘ m 2 / Cu | ||||||
| Faza de vapori de propan | ||||||||||
| 223 | (-50) | 0,070 | 1 96 | 30,28 | 1,428 | 434 94 | 0,92 | 32,9 | ||
| 228 | (-45) | 0,088 | 2 41 | 25,23 | 1,454 | 429,50 | 0,96 | 27,4 | ||
| 233 | (-40) | 0,109 | 2 92 | 21,32 | 1,480 | 424,02 | 1,00 | 23,1 | ||
| 238 | (-35) | 0,134 | 3,52 | 18,09 | 1,505 | 418,32 | 1,04 | 19,6 | ||
| 243 | (-30) | 0,164 | 4,22 | 15,43 | 1,535 | 412,62 | 1,07 | 16,5 | ||
| 248 | (-25) | 0,199 | 5,02 | 13,26 | 1,552 | 406,685 | 1,11 | 14,2 | ||
| 253 | (-20) | 0,239 | 5,90 | 11,52 | 1,587 | 400,75 | 1,15 | 12,3 | ||
| 258 | (-15) | 0,285 | 6 90 | 10,06 | 1,610 | 394,58 | 1,19 | 10,7 | ||
| 263 | (-10) | 0,338 | 8,03 | 8,82 | 1,640 | 388,41 | 1,24 | 9,4 | ||
| 268 | (-5) | 0,398 | 9,28 | 7,78 | 1,675 | 381,76 | 1,28 | 8 2 | ||
| 273 | (0) | 0,467 | 10,67 | 6,90 | 1,710 | 375,11 | 1,32 | 7,2 | ||
| 278 | (5) | 0,544 | 12 23 | 6,14 | 1,750 | 367,99 | 1,36 | 6,4 | ||
| 283 | (10) | 0,630 | 13,91 | 5,50 | 1,786 | 360,87 | 1,41 | 5,7 | ||
| 288 | (15) | 0,727 | 15 75 | 4,94 | 1,820 | 353,27 | 1,45 | 5,1 | ||
| 293 | (20) | 0,834 | 17,79 | 4,45 | 1,855 | 345,67 | 1,50 | 4 5 | ||
| 298 | (25) | 0,953 | 19,99 | 4,03 | 1,888 | 337,125 | 1,54 | 4,1 | ||
| 303 | (30) | 1,084 | 22 36 | Z.67 | 1,916 | 328,58 | 1,59 | 3,7 | ||
| 308 | (35) | 1,22 8 | 24,92 | 3,35 | 1,940 | 318,84 | 1,63 | 3,4 | ||
| 313 | (40) | 1,385 | 27,66 | 3,06 | 1,960 | 309,11 | 1,68 | 3,1 | ||
| 318 | (45) | 1,558 | Z0,60 | 2,81 | 1,976 | 297,48 | 1,73 | 2,9 | ||
| 323 | (50) | 1,745 | 33,76 | 2,59 | 1,989 | 285,84 | 1,78 | 2,7 | ||
Faza de vapori de butan | ||||||||||
| 223 | (-50) | 0,0094 | 0,30 | 168,535 | 1,440 | 423,96 | 0,90 | 208,3 | ||
| 228 | (-45) | 0,0126 | 0,39 | 132,866 | 1,463 | 420,36 | 0,93 | 163,0 | ||
| 233 | (-40) | 0,0167 | 0,51 | 104,062 | 1,480 | 416,75 | 0,97 | 128,5 | ||
| 238 | (-35) | 0,0218 | 0,65 | 83,573 | 1,505 | 412,97 | 1,01 | 103,2 | ||
| 243 | (-30) | 0,0280 | 0,82 | 67,768 | 1,520 | 409,19 | 1,05 | 84,2 | ||
| 248 | (-25) | 0,0357 | 1,03 | 55,159 | 1,540 | 405,41 | 1,09 | 68,7 | ||
| 253 | (-20) | 0,0449 | 1,27 | 45,712 | 1,560 | 401,63 | 1,13 | 57,0 | ||
| 258 | (-15) | 0,056 | 1,55 | 38,252 | 1,580 | 397,67 | 1,17 | 47,8 | ||
| 263 | (-10) | 0,069 | 1,86 | 32,540 | 1,610 | 393,70 | 1,21 | 40,4 | ||
| 268 | (-5) | 0,085 | 2,26 | 27,325 | 1,632 | 389,56 | 1,26 | 34,2 | ||
| 273 | (0) | 0,103 | 2,66 | 23,677 | 1,654 | 385,42 | 1,30 | 29,5 | ||
| 278 | (5) | 0,123 | 3,18 | 20,189 | 1,674 | 381,10 | 1,34 | 25,2 | ||
| 283 | (10) | 0,147 | 3,71 | 17,634 | 1,694 | 376,77 | 1,39 | 22,1 | ||
| 288 | (15) | 0,175 | 4,35 | 15,318 | 1,713 | 372,09 | 1,43 | 19,2 | ||
| 293 | (20) | 0,206 | 5,05 | 13,435 | 1,732 | 367,41 | 1,48 | 16,9 | ||
| 298 | (25) | 0,242 | 5,82 | 11,864 | 1,751 | 362,37 | 1,53 | 15,0 | ||
| 303 (30) | 0,282 | 6,68 | 10,517 | 1,770 | 357,32′ | 1,57 | 13,3 |
| 308 (35) | 0,327 | 7,60 | 9,402 | 1,791 | 351,92 | 1,62 | 11,9 |
| 313 (40) | 0,377 | 8,62 | 8,428 | 1,810 | 346,52 | 1,67 | 10,7 |
| 318 (45) | 0,432 | 9,72 | 7,596 | 1,830 | 340,755 | 1,72 | 9,7 |
| 323 (50) | 0,494 | 10,93 | 6,864 | 1,848 | 334,99 | 1,77 | 8,8 |
Astfel, putem rezuma și evidenția principalele proprietăți ale amestecurilor propan-butan care afectează condițiile de depozitare, transport și măsurare a acestora.
- Gazele de hidrocarburi lichefiate (Proprietățile gazelor de hidrocarburi lichefiate; Particularitățile funcționării sistemelor de hidrocarburi) se referă la lichide cu punct de fierbere scăzut care pot fi în stare lichidă sub presiunea vaporilor saturati.
Punct de fierbere: Propan -42 0 C; Butan – 0,5 0 C.
- În condiții normale, volumul de propan gazos este de 270 de ori mai mare decât volumul de propan lichefiat.
- Gazele de hidrocarburi lichefiate se caracterizează printr-un coeficient ridicat de dilatare termică.
- GPL se caracterizează prin densitate și vâscozitate scăzute în comparație cu produsele petroliere ușoare.
- Instabilitatea stării agregate a GPL la trecerea prin conducte în funcție de temperatură, rezistență hidraulică și diametre nominale neuniforme.
- Transportul, depozitarea și măsurarea GPL sunt posibile numai prin sisteme închise (etanșate), proiectate, de regulă, pentru o presiune de lucru de 1,6 MPa.
- Operațiunile de pompare și măsurare necesită utilizarea de echipamente, materiale și tehnologii speciale.
În lume
Peste tot în lume, sistemele și echipamentele cu hidrocarburi, precum și proiectarea sistemelor tehnologice, sunt supuse unor cerințe și reguli uniforme.
Gazul lichefiat este un lichid newtonian, astfel încât procesele de pompare și măsurare sunt descrise de legile generale ale hidrodinamicii. Dar funcția sistemelor de hidrocarburi se rezumă nu numai la simpla mișcare a lichidului și la măsurarea acestuia, ci și la asigurarea reducerii influenței proprietăților fizice și chimice „negative” ale GPL.
În esență, sistemele de pompare GPL (Proprietățile gazelor de hidrocarburi lichefiate; Particularitățile funcționării sistemelor de hidrocarburi) diferă puțin de sistemele pentru apă și produse petroliere și, cu toate acestea, sunt necesare echipamente suplimentare pentru a garanta caracteristicile de măsurare calitative și cantitative.
Pe baza acesteia, un sistem de procesare a hidrocarburilor trebuie să includă cel puțin un rezervor, pompă, separator de gaz, contor, supapă diferențială, supapă de închidere sau de control, dispozitive de siguranță împotriva suprapresiunii sau debitului.
Explicații
Rezervor de stocare trebuie să fie echipat cu o admisie pentru încărcarea produsului, o linie de scurgere pentru distribuire și o linie de fază de vapori, care este utilizată pentru egalizarea presiunii, întoarcerea vaporilor de la separatorul de gaz sau calibrarea sistemului.
Pompa – asigură presiunea necesară deplasării produsului prin sistemul de distribuire. Pompa trebuie selectată în funcție de capacitate, performanță și presiune.
Metru – include un convertor de cantitate de produs și un dispozitiv de citire (indicație) care poate fi electronic sau mecanic.
Separator de gaze – separă vaporii generați în timpul curgerii lichidului înainte de a ajunge la contor și îi readuce în spațiul de vapori al rezervorului.
Supapă diferențială – servește la asigurarea faptului că doar un produs lichid trece prin contor, prin crearea unei presiuni diferențiale în exces după contor, care este evident mai mare decât presiunea vaporilor din recipient.
Sistemul trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:
să fie etanșat și să reziste la presiunea de proiectare necesară; realizate din materiale concepute pentru a lucra cu GPL;
echipat cu supape de limitare a presiunii pentru eliberarea controlată a produsului atunci când presiunea depășește presiunea de funcționare.
Caracteristicile de bază de proiectare descrise mai sus se aplică tuturor tipurilor de sisteme utilizate pentru măsurarea și distribuirea GPL. Cu toate acestea, acestea nu sunt singurele criterii. Proiectarea sistemului trebuie să reflecte diferitele condiții de utilizare a acestuia pentru eliberarea comercială a produsului (Proprietățile gazelor de hidrocarburi lichefiate; Caracteristicile funcționării sistemelor de hidrocarburi).
Sistemele de măsurare pot fi împărțite aproximativ în următoarele grupuri (tipuri):
măsurarea GPL (inclusiv umplerea autocisternelor) la un debit relativ mare (400-500 l/min.). De regulă, acestea sunt rafinării, stații de pompare a benzinei.
măsurarea cantității de GPL atunci când este furnizat stațiilor de alimentare cu gaz sau consumatorilor finali cu autocisterne (inclusiv umplerea autocisternelor). Productivitatea în acest caz variază de la 200 la 250 l/min.
Alimentarea comercială a vehiculelor cu cilindri de gaz. Viteza de umplere nu depășește de obicei 50 l/min.
Designul și tipul sistemelor de măsurare pentru GPL sunt determinate de proprietățile fizice ale produsului, în special de dependența acestuia de temperatură și presiune în timpul distribuirii.
Pentru a asigura o măsurare precisă, proiectarea sistemului trebuie să includă un mijloc de a minimiza evaporarea și de a elimina vaporii generați înainte ca aceștia să intre în contor.
Designul sistemului de măsurare depinde de utilizarea acestuia și de performanța maximă. Instalațiile de măsurare pot fi utilizate fie permanent, fie instalate pe cisterne și utilizate în vânzările cu ridicata și cu amănuntul.
Să luăm în considerare separat componentele care sunt implicate în operațiunile de măsurare a GPL și sunt obligatorii pentru majoritatea sistemelor de contabilitate (Proprietăți ale gazelor de hidrocarburi lichefiate; Caracteristici ale funcționării sistemelor de hidrocarburi).
Linie de presiune – face legătura între rezervorul de stocare și conducta de admisie a instalației de măsurare și are elemente care controlează debitul de lichid și asigură menținerea acestuia în stare lichidă. Linia de presiune constă de obicei din următoarele elemente:
Pompe .
Deoarece sistemul lichid-vapori din rezervorul de stocare se află într-o stare de echilibru și, împreună cu sistemul de măsurare, constituie un sistem închis, gazul nu poate curge independent. Ca urmare, trebuie utilizată o pompă pentru alimentarea cu GPL la linia de distribuție.
Există mai multe modele tipice de pompe care sunt utilizate pe scară largă în anumite cazuri. Acestea sunt pompe cu palete, pompe cu angrenaje, pompe vortex.
Viteza pompei poate fi un factor critic în precizia sistemului de măsurare și
- performanţă. Dacă turația pompei este mare, presiunea conductei de aspirație poate scădea sub presiunea vaporilor și va avea loc evaporarea. Acest fenomen se numește cavitație. Pentru a minimiza efectele cavitației, lungimea conductei de la rezervor la pompă ar trebui să fie redusă la minimum. Această conductă trebuie să fie dreaptă pentru a elimina rezistența hidraulică și să fie mai mare decât conducta de presiune.
Supapă de bypass .
Pentru perioade scurte de timp, pompa poate fi în stare de funcționare în timp ce nu este distribuit niciun produs. Pentru a preveni deteriorarea, o serie de pompe sunt echipate cu supape de bypass. Pe măsură ce presiunea crește, supapa din interiorul pompei se deschide și lichidul începe să circule în interiorul pompei. De regulă, o astfel de schemă duce la încălzirea produsului și la fierberea acestuia, în timp ce se formează o pernă de vapori, împiedicând mișcarea lichidului. După efectuarea unor experimente repetate cu pompe echipate cu supape de bypass interne, am ajuns la concluzia că soluția optimă pentru lichide precum GPL este instalarea unei supape de bypass extern.
Acest design permite produsului să circule prin rezervorul de stocare și să alimenteze în mod continuu pompa cu gaz rece.
Supape de viteză .
Toate conductele rezervorului de stocare și furtunurile de distribuire trebuie să fie echipate cu supape de mare viteză. Scopul acestor supape este de a opri fluxul de produs dacă un furtun se rupe sau o supapă de distribuire este deconectată.
Manometre .
Manometrele trebuie instalate pe conductele de aspirație și presiune ale pompei, în faza de vapori a rezervorului de stocare, precum și pe filtrele sistemului (Proprietăți ale gazelor de hidrocarburi lichefiate; Caracteristici ale funcționării sistemelor de hidrocarburi).
Supape de siguranță .
În orice loc al procesului și al sistemelor de măsurare în care este posibil să se conțină un volum de lichid între două dispozitive de închidere, este necesar să se instaleze supape de siguranță pentru a preveni o eventuală suprapresiune.
Separator de gaze .
Separator de gaz – Separă vaporii generați în timpul curgerii lichidului înainte de a ajunge la contor și îi readuce în spațiul de vapori al rezervorului.
De regulă, separatoarele de gaze au un sistem de separare a gazelor plutitoare, dar unii producători abandonează această schemă în favoarea utilizării supapelor de mare viteză sau de reținere și a instalării conductelor de expansiune (sifoane) împreună cu găuri cu diametru mic. Această schemă pentru GPL este destul de eficientă dacă ținem cont de faptul că separatorul de gaz în sisteme închise joacă rolul unui condensator de gaz, adică. scopul său este de a condensa faza de vapori și de a transfera o parte din aceasta în rezervorul de stocare.
Filtre .
Filtrele sunt un element important al sistemului hidraulic. Sunt instalate în fața pompei și în unitatea de măsură și sunt concepute pentru a proteja pompa sau contorul de contaminanții solizi care le pot deteriora. Elementele filtrante trebuie să fie înlocuibile sau să aibă capacitatea de a fi curățate periodic.
Robinete și supape .
O parte integrantă a oricărui sistem tehnologic pentru GPL sunt dispozitivele de închidere. Sunt proiectate pentru a oferi întreținere convenabilă și rapidă a componentelor individuale, fără a elibera gaz și presiune din întregul sistem.
Contoare și dispozitive de citire .
Lichidul separat de abur, după separatorul de gaze, intră în contor (convertor de volum) (Proprietățile gazelor de hidrocarburi lichefiate; Caracteristici ale funcționării sistemelor de hidrocarburi). Majoritatea sistemelor de măsurare a GPL sunt de tip debitmetru cu cameră, care considerăm că este cea mai fiabilă și extrem de precisă metodă de măsurare a lichidului. Există și alte tipuri de debitmetre, cum ar fi debitmetrele cu turbină sau de masă (Coriolis).
Proiectarea debitmetrelor cu cameră este destul de complexă din punct de vedere tehnic, dar principiul funcționării lor este simplu. Există următoarele tipuri de debitmetre: angrenaj, rotativ, inel, disc, paletă, cupă, piston etc.
Datorită principiului simplu de funcționare al unor astfel de dispozitive de măsurare, numărul de factori care provoacă măsurarea inexactă este puțin.
În primul rând, aceasta este prezența unei faze de vapori în fluxul de produs. În al doilea rând, inexactitatea contorului poate fi cauzată de contaminarea pieselor mobile. Acest lucru vorbește încă o dată despre funcția importantă a utilizării filtrelor. În al treilea rând, precizia dispozitivelor de măsurare depinde de uzura pieselor mobile.
Supapă diferențială
Supapă diferențială – servește la asigurarea faptului că doar un produs lichid trece prin contor, prin crearea unei presiuni diferențiale în exces după contor, care este evident mai mare decât presiunea vaporilor din recipient.
De obicei, o supapă diferențială este denumită un design cu diafragmă sau piston. Prin intermediul unei diafragme sau piston, dispozitivul este împărțit în două camere. Cel de sus este conectat la faza de vapori a recipientului, iar cel de jos este conectat la linia de distribuire a produsului. Arcul supapei este situat în cavitatea fazei de vapori și este reglat la o presiune minimă de 1 kg/cm2. Când presiunea lichidului este mai mică sau egală cu presiunea fazei de vapori, supapa este închisă. Pentru a-l deschide, este necesar să se creeze o presiune care depășește presiunea vaporilor cu cel puțin 0,1 MPa. Acest lucru asigură că faza de vapori se condensează înaintea contorului și numai produsul lichid trece prin contor.
Începutul și sfârșitul mișcării produsului în recipientul care este umplut este controlat de fitinguri de antrenare electrică. Acestea pot fi supape electromagnetice, tot felul de supape și robinete cu actuatoare electrice sau pneumatice, supape de control etc. Scopul supapei de închidere sau de control este de a deschide linia de distribuire la comandă la începutul realimentării și de a o închide când este atinsă doza de distribuire specificată. Pentru a evita încărcarea excesivă a părților interne ale componentelor sistemului hidraulic, supapele de închidere trebuie să funcționeze într-un mod care să elimine efectul negativ al șocurilor hidraulice. Cu alte cuvinte, supapele trebuie cel puțin să se deschidă și
se închide în două etape - de la debit scăzut la debit mare la început și invers la sfârșitul realimentării.
Lasă linia
Linia de distribuire transportă produsul măsurat la punctul de distribuire. Pentru a asigura o măsurare precisă, furtunul trebuie umplut cu produs lichid la începutul distribuirii și la presiunea de funcționare. Aceasta se numește „mânecă plină”. În acest scop, duzele de dozare au o supapă care se închide după eliberarea și deconectarea robinetului de distribuire.
Proprietățile gazelor de hidrocarburi lichefiate, precum și ale altor lichide care necesită contabilitate, implică o abordare individuală a selecției echipamentelor
Cu toate acestea, datorită multor ani de experiență mondială și a datelor teoretice precise privind proprietățile gazelor lichefiate, echipamentul este universal, de exemplu. configurația unei anumite unități hidraulice permite utilizarea acesteia în orice sistem tehnologic de pompare, măsurare și contabilizare a GPL.
Compania noastră se confruntă zilnic cu provocările selectării și proiectării echipamentelor pentru diverse sisteme tehnologice. Datorită experienței proprii, precum și experienței producătorilor globali, am reușit să creăm dispozitive care, în orice sistem tehnologic, ne permit să eliminăm, sau cel puțin să minimizăm, factorii negativi ai proprietăților termodinamice ale GPL.
Astfel, pentru a rezuma cele spuse, putem concluziona că alegerea echipamentelor trebuie să fie cât mai ușoară și făcută în funcție de parametrii de performanță, acuratețe, aspect etc. (Fig. 4) Caracteristicile tehnice rămase ale echipamentului (acest lucru este confirmat de practica mondială) trebuie să fie prevăzute de proiectul însuși.
Criteriialegerea tehnologicăechipament de schi
- - [A.S. Goldberg. Dicționar energetic englez-rus. 2006] Subiecte: energie în general gaze de hidrocarburi EN ...
Instalație care utilizează gaze petroliere lichefiate- (GPL), o unitate de producție industrială și municipală care asigură depozitarea și (sau) vânzarea GPL, transportul GPL prin conducte de gaz către consumator, precum și utilizarea acestuia ca combustibil în... ... Terminologie oficială
instalație care utilizează gaze lichefiate și hidrocarburi (GPL)- O unitate de producție industrială și municipală care asigură depozitarea și (sau) vânzarea GPL, transportul GPL prin conducte de gaz către consumator, precum și utilizarea acestuia ca combustibil în producția periculoasă... ... Ghidul tehnic al traducătorului
gaze de hidrocarburi lichefiate- GPL Amestecuri de hidrocarburi lichefiate de propan, propilenă, butani și butene cu amestecuri de componente hidrocarburice și nehidrocarburi, obținute prin prelucrarea gazelor naturale și a petrolului, utilizate ca combustibil pentru motor, pentru... ... Ghidul tehnic al traducătorului
gaze de hidrocarburi lichefiate- 32 gaze hidrocarburi lichefiate; GPL: Amestecuri de hidrocarburi lichefiate de propan, propilenă, butani și butene cu amestecuri de componente hidrocarburi și nehidrocarburi, obținute prin prelucrarea gazelor naturale și a petrolului, utilizate ca... ... Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice
Gaze petroliere lichefiate- Solicitarea „GPL” este redirecționată aici; vezi și alte sensuri. Butelii GPL de uz casnic de 45 kg în Noua Zeelandă Gaze petroliere lichefiate (GPL) (în engleză ... Wikipedia
reevapora gazele de hidrocarburi lichefiate- - Subiecte industria petrolului și gazelor EN regazificarea... Ghidul tehnic al traducătorului
Gaze naturale- (clasificarea) apar și se manifestă în moduri diferite. geol. și geochimice condiţii, foarte diverse în chimie comp. și fizice proprietăți. Sunt cunoscute clasificările lui G. p.: Vernadsky (1912, 1934), Sokolov (1930), Khlopin și Cherepennikov (1935), Belousov... ... Enciclopedie geologică
Gaze petroliere asociate- gaze de hidrocarburi care însoțesc uleiul și eliberate din acesta în timpul separării. Cantitatea de gaze (în m3) la 1 tonă de petrol extras (așa-numitul factor gazos) depinde de condițiile de formare și de apariție a câmpurilor petroliere și poate... ... Marea Enciclopedie Sovietică
GAZE DE PETROL ASOCIATE- gaze de hidrocarburi care însoțesc petrolul și eliberate în timpul producerii acestuia în zăcămintele de gaze și petrol. Aceste gaze sunt dizolvate în ulei și sunt eliberate din acesta datorită scăderii presiunii atunci când uleiul se ridică la suprafața pământului. ÎN… … Enciclopedie chimică
Caracteristici ale utilizării gazului petrolier lichefiat (GPL) sub formă de amestec de propan cu butan și componentul său metan de gaz natural lichefiat (GNL) în echipamentele de gaz auto.
Există două compoziții de gaz utilizate pe scară largă pentru automobile: propan și metan. Care este mai bun, mai ieftin, mai avansat tehnologic și mai fiabil? Să ne dăm seama, astfel încât după citire să nu existe nicio îndoială.
Echipamentele pentru metan sunt folosite în doar 25% dintre mașini, restul de 75% dintre mașini sunt echipate cu propan. În același timp, metanul este adesea instalat pe vehiculele comerciale, unde alegerea nu este făcută de șofer, ci de organizația care deține vehiculul. Să ne uităm la motivele acestui raport pe piața GPL.
Un autoblogger examinează caracteristicile propanului și metanului într-un videoclip de cincisprezece minute: care este mai bine pentru o mașină, principala diferență
Caracteristicile propan-butan (CIS)
Propanul este un gaz carbon, un produs secundar al producției de petrol. Este inodor, transparent și inofensiv pentru oameni. I se adauga si odorante pentru ca in caz de scurgeri sa se simta mirosul. Formula chimică - C 3 H 8.
La benzinării vedem inscripția „propan-butan”. Butanul este, de asemenea, un gaz carbon care este eliberat în condiții similare. Se amestecă cu propan pentru a obține cifra octanică dorită. Mai mult, în diferite perioade ale anului compozițiile se schimbă: iarna este mai mult propan, iar vara este butan.
Este depozitat în cilindri într-o mașină în formă lichefiată. Adică, este lichid, nu gazos - „flopsește” în cilindru. De asemenea, un mare avantaj este presiunea de lucru, care este de doar 14 atmosfere. Este nevoie de recipiente din metal mai ușor, iar pereții cilindrului sunt mult mai subțiri. În prezent, cilindrii toroidali în formă de gogoașă, care sunt așezați în locul roții de rezervă, sunt cei mai răspândiți. În acest caz, cilindrul nu ocupă spațiu în portbagaj, dar trebuie să sacrifici o roată de rezervă.
Cu un echipament mediu, când este complet alimentat, poți parcurge 650...850 de kilometri, adică de patru ori mai mult decât adversarul tău.
Consumul de propan este de 11...13 litri la 100 km la o mașină medie cu motor de 1,6 litri la a 4-a generație de GPL.
Echipamentul costă de două ori mai mult. Din experiența noastră, nouă din zece companii de instalații de gaze sunt specializate în propan.
O mulțime de benzinării. Un alt mare plus este că există de zeci de ori mai multe benzinării care folosesc propan.
Pierderea de putere a motorului este mai mică, aproximativ 5...10%.
Beneficii propan:
- Echipament ieftin.
- Există o mulțime de companii care deservesc și instalează.
- Presiune scăzută.
- Depozitat sub formă lichefiată.
- Echipament ușor și compact, poate fi instalat în fanta anvelopei de rezervă.
- Mai mult kilometraj.
- Pierdere de putere mai mică de aproximativ 5...10%.
Contra propanului:
- Propanul este cu aproximativ 3 ruble pe litru mai scump decât metanul. Propap costă 17 ruble față de 14 pe litru de metan.
- Mai exploziv decât metanul. Dacă cilindrul este deteriorat, nu se evaporă atât de repede în atmosferă.
Propanul, deși costă puțin mai mult, are o mulțime de avantaje și prevalența rezervelor.
Compatibilitatea GPL și GNL cu echipamentele pe gaz de ultimă generație
Și, în sfârșit, despre un alt dezavantaj al metanului - incompatibilitatea cu a cincea și a șasea generație de echipamente cu gaz. Propanul poate funcționa cu aceste generații, dar metanul nu poate și cel mai probabil nu.
În a 5-a și a 6-a generație, gazul este furnizat lichid sistemului de injecție a combustibilului și este similar cu benzina. Propanul este stocat în butelii sub formă lichidă, iar metanul în formă gazoasă. Prin urmare, instalarea metanului este posibilă doar până la a 4-a generație de echipamente. Ultimele generații asigură un consum aproximativ egal cu consumul de benzină. În acest caz, practic nu se pierde puterea. Motorul poate fi pornit imediat pe gaz chiar și la temperaturi sub zero.
Gaze de hidrocarburi lichefiate - propan-butan, denumite în continuare GPL - amestecuri de hidrocarburi, care în condiții normale sunt în stare gazoasă, și cu o ușoară creștere a presiunii și o temperatură constantă sau o ușoară scădere a temperaturii și a presiunii atmosferice, acestea trece de la starea gazoasă la starea lichidă.
GPL este un amestec propan-butan. Compoziția gazului lichefiat include și în cantități mici: propilenă, butilenă, etan, etilenă, metan și un reziduu lichid neevaporabil - pentan, hexan.
Materiile prime pentru producerea GPL sunt asociate cu precădere gazele petroliere, zăcămintele de gaze condensate și gazele obținute în timpul rafinării petrolului.
Din fabrici, GPL este furnizat în rezervoare de cale ferată către stațiile de alimentare cu gaz (GFS) ale instalațiilor de gaz, unde este depozitat în rezervoare speciale până la eliberarea consumatorilor. GPL este livrat consumatorilor în butelii sau cu autocisterne -
