Хранение при постоянной температуре и низком давлении

Тема 3. ХРАНЕНИЕ СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ

Хранение при переменной температуре и высоком давлении

Сжиженные углеводородные газы хранятся в закрытых герметичных металлических резервуарах, которые обычно устанавливаются на опорах на расстоянии 1 м от поверхности земли. Непрерывная циркуляция воздуха внешней атмосферы возле наружной металлической поверхности надземных резервуаров обусловливает температурный режим хранимого сжиженного газа. Изменение температуры воздуха внешней атмосферы вызывает соответствующее изменение температуры сжиженного газа. При этом температура сжиженного газа в надземных металлических резервуарах всегда будет незначительно отличаться от температуры окружающей атмосферы (Δt = 1¸2ºС). Температура сжиженного газа будет ниже днем, в периоды повышения температуры окружающей атмосферы, и выше ночью, в периоды понижения температуры окружающей атмосферы. Максимальная температура сжиженного газа в надземных резервуарах будет определяться максимальной температурой воздуха внешней атмосферы в летний период, которая зависит от климатических условий.

В особых случаях, обусловленных близким соседством зданий и других надземных сооружений, резервуары сжиженного газа устанавливаются ниже уровня земли и засыпаются грунтом. При этом необходимо различать подземные резервуары, когда весь геометрический объем резервуаров находится ниже уровня земли и засыпные подземные резервуары, только частично заглубленные, а сверху засыпанные грунтом. Температура сжиженного газа в подземном резервуаре зависит от температуры грунта, окружающего наружную поверхность резервуара, которая в свою очередь зависит от величины заглубления резервуара, климатических условий и времени года.

Давление в надземных и подземных резервуарах сжиженного газа меняется в зависимости от изменения температуры хранимого продукта. Максимальное давление в резервуаре сжиженного газа обусловливается упругостью насыщенных паров при максимальной температуре внешней атмосферы. Максимальная температура сжиженного газа в надземных резервуарах в климатических условиях России принимается по практическим данным в пределах 55ºС. При указанной температуре упругость насыщенных паров для пропана 19,2; н-бутана 6,2 и изобутана 8 ат. Минимальная температура внешней атмосферы в зимний период года в климатических условиях России может достигать -40ºС. Упругость насыщенных паров пропана при указанной температуре 1,14 ат, для бутана – 0,4, т.е. в резервуаре будет значительный вакуум.

Максимальная температура грунта на глубине 1,0¸1,5 м в климатических условиях России может достигать 20¸25ºС. Это обусловит упругость насыщенных паров в среднем для пропана 9,5; н-бутана 2,65 и изобутана 3,5 ат. Минимальная температура грунта в зимний период на глубине 1,5 м в среднем -2ºС, при которой упругость насыщенных паров для пропана 4,5; н-бутана 1,1 и изобутана 1,5 ат.

Вышеизложенное показывает, что в надземных и подземных резервуарах сжиженные газы хранятся при переменных температурах и высоком давлении насыщенных паров. Хранение сжиженного газа при высоком давлении требует большой затраты металла на строительство резервуаров, специальной арматуры высокого давления и значительных эксплуатационных расходов.

Хранение при постоянной температуре и низком давлении

Хранение сжиженного газа при низком давлении, лишь немного превышающем давление внешней атмосферы, имеет ряд преимуществ, заключающихся в уменьшении расхода металла и арматуры на строительство резервуара, меньшей территории, занимаемой хранилищем, и большей безопасности эксплуатации хранилища. Постоянное низкое давление в резервуаре сжиженного газа может сохраняться только при поддержании определенной температуры хранимого сжиженного газа. Это достигается предварительным охлаждением сжиженного газа до заданной температуры при наливе его в резервуар и отводом из резервуара тепла, проникающего к сжиженному газу от окружающей среды.

Хранение сжиженного газа при постоянной температуре называется изотермическим.

При давлении, превышающем давление внешней атмосферы на Δр = 200¸1500 мм вод. ст., оно обеспечивается для пропана поддержанием постоянной температуры его в пределах от -43 до -41ºС. Изотермическое хранение жидкого н-бутана при давлении, близком к атмосферному, требует поддержания температуры его порядка -4ºС, для жидкого изобутана -12ºС.

Предварительное и последующее охлаждение сжиженного газа при изотермическом хранении осуществляется за счет холодильного процесса.