Сколько существует основных способов хранения сжиженных нефтяных газов

Хранение газа

Хранение газа играет важную роль для обеспечения бесперебойных поставок газа потребителям независимо от сезонных колебаний пиковых нагрузок.

Миллионы людей, включая газовую горелку на своей плите, даже не задумываются о всех тех проблемах, которые связаны с добычей, хранением и транспортированием «голубого топлива» от газового месторождения до их кухни.

Природный газ по магистральным газопроводам транспортируется от месторождения к потребителю. Для нормальной работы всей системы в ней должно поддерживаться определенное давление, которое регулируется с одной стороны величиной закачки газа в газопровод, а с другой стороны – количеством потребителей, которые этот самый газ «выкачивают» из газопровода.

Ни для кого не секрет, что в холодное время года потребление газа возрастает многократно. Чтобы снизить высокие пиковые нагрузки в зимний период и обеспечить надежную и бесперебойную подачу газа потребителю, газовики используют хранилища газа (газохранилища), в которых содержится некий резервный запас газа, который был туда закачан в теплое время года, когда потребность в газе была невелика.

Такие хранилища горючих газов располагаются под землей, и носят название ПХГ – подземных хранилищ газа. Подземное хранение газа осуществляется уже выработанных нефтяных и газовых месторождениях, водоносных пластах или соляных кавернах.

Способы хранения газов

Подземные хранилища газа в истощенных месторождениях

ПХГ в истощенных месторождениях являются наилучшим местом для хранения газа. Согласитесь, что хранить газ там, где он хранился природой на протяжении многих тысячелетий, очень удобно. Этот природный резервуар уже полностью разведан. Геологи изучили его геометрические размеры, форму площади газоносности, степень герметичности покрышки. На таком объекте уже имеются готовые скважины и оборудование, при помощи которого месторождение эксплуатировалось. Теперь это оборудование и скважины можно использовать, как для закачки газа обратно, так и последующего его извлечения из ПХГ.

Впервые истощенное месторождение было использовано под ПХГ в 1915 году. Канадцы на месторождении Уэлленд-Каунти провели опытную закачку газа, реализовав на практике теоретические задумки. Годом позже в США на месторождении Зоар было организовано первое в мире промышленное ПХГ, объем которого составил всего 62 млн. кубометров.

Первое подземное ПХГ в истощенном месторождении в СССР было создано в 1958 году в Самарской области.

В 1979 году в Ставропольском крае было начато строительство самого крупного в мире ПХГ в истощенном месторождении.

Подземные хранилища газа в водоносных структурах

ПХГ в водоносных структурах, конечно, не обладают таким удобством, как ПХГ в выработанных месторождениях, но тоже могут быть использованы для хранения газа. Основное требование, которым должен обладать пористый водоносный горизонт, чтобы в нем можно было организовать ПХГ – это непроницаемая покрышка, которая бы надежно удерживала газ под землей. Газ закачивается в пористый водоносный горизонт, вытесняя оттуда воду.

Первое в мире ПХГ в водоносном пласте создали американцы в 1946 году. В СССР такое месторождение появилось в 1955 году (Калужское ПХГ объемом 480 млн. кубометров газа). В 1977 году в СССР было построено самое крупное ПХГ в водоносном пласте объемом 4,5 млрд. кубометров газа (Касимовское ПХГ в Рязанской области).

Подземные хранилища газа в соляных кавернах

ПХГ в соляных кавернах обладают рядом преимуществ перед остальными ПХГ. Во-первых, такая соляная каверна априори имеет очень надежную покрышку, поскольку соляной купол обеспечивает абсолютную герметичность резервуара, поскольку непроницаем для газа. Во-вторых, такие ПХГ обеспечивают самую высокую суточную подачу газа. В-третьих, в таких ПХГ можно хранить как природный газ, так и жидкие углеводороды.

Однако, ПХГ в соляных кавернах строить достаточно долго и затратно. Если ПХГ на месте истощенного месторождения уже имеет готовый резервуар, в который можно закачивать газ, то в случае с соляной каверной все надо делать «ручками». Технология проста, но сам процесс формирования каверны занимает длительное время. В разведанный соляной пласт бурятся две скважины. По одной скважине в соляной пласт под давлением подается пресная вода, которая растворяет соль, а затем выкачивается на поверхность через другую скважину. Этот процесс идет до тех пор, пока не будет сформирована каверна подходящего размера. А, чтобы получилась каверна, пригодная для промышленного хранения природного газа, соляное месторождение должно быть достаточно мощным. Таких месторождений относительно немного.

Поскольку ПХГ в соляных кавернах обеспечивают самую высокую суточную подачу газа, о чем было сказано выше, такие подземные газохранилища используются для покрытия пиковых нагрузок. Производительность отбора газа из ПХГ в соляных кавернах на порядок выше, чем у остальных ПХГ, при этом количество циклов может достигать до 20 в год.

В настоящее время в мире существует всего около 70 подомных газохранилищ с общей активной ёмкостью около 30 млрд. кубометров газа.

Больше всего соляных ПХГ в США, в 31 газохранилище может находиться 8 млрд. кубометров газа. В России идет строительство 3 новых соляных ПХГ.

Подземные хранилища газа в твёрдых горных породах

Во многих странах нет соответствующих геологических условий, чтобы организовать ПХГ на базе истощенных месторождений, в водоносных пластах, соляных кавернах. Чтобы решить проблему, ученые разработали новые технологии создания ПХГ в угольных шахтах или каменных пещерах. Наибольшим опытом в этом направлении обладают Норвегия, США, Швеция, Чехия.

На данный момент «Газпром» на территории РФ эксплуатирует 23 ПХГ, расположенные в 27 геологических структурах. Все ПХГ расположены в основных районах потребления газа, обеспечивая в отопительный сезон 20-40% всех поставок газа.

Объем оперативного резерва газа, который был закачан в ПХГ накануне зимы 2018/19, составил 72,2 млрд. кубометров.

Хранение сжиженного газа

Сжиженный природный газ в последнее время завоевывает все новые и новые рынки, являясь перспективным энергоносителем, и реальной альтернативой классическому природному газу в газоснабжении удаленных районов.

Хранение сжиженного природного газа является важным процессом, в котором требуется обеспечение промышленной безопасности.

Сжиженный природный газ (СПГ) получается из традиционного природного газа при охлаждении до -160°С. СПГ хранится при криогенных температурах. Резервуары, в которых хранится СПГ, напоминают сосуд Дьюара. Разгерметизация такого хранилища может привести к возникновению пожаров и взрывов, поэтому обеспечение безопасности на объектах его хранения является очень важной задачей.

Резервуары для хранения СПГ делятся на три группы:

1. Стационарные резервуары (объемом до 50 кубометров) предназначены для долговременного хранения СПГ под давлением 0,2-6 атмосфер.
2. Транспортные резервуары предназначены для доставки СПГ со склада потребителю. Предельное давление, под которым находится СПГ в таких резервуарах, достигает 16 атмосфер.
3. Технологические резервуары (объемом менее 50 кубометров) предназначены для хранения сжиженного газа, производимого на комплексе.

Источник

Хранение газа

ХРАНЕНИЕ ГАЗА (а. gaz storage; н. Erdgasspeicherung; ф. stockage du gaz; и. almacenamiento de gas) — содержание резервных запасов газа в условиях, обеспечивающих его количественную и качественную сохранность в течение установленного времени. Хранение газа предусматривается при необходимости компенсации неравномерности газопотребления, повышения надёжности и эффективности систем газоснабжения, оперативного (аварийные ситуации) и народно-хозяйственного (для обеспечения устойчивости перспективного планирования и на случай возникновения стихийных бедствий) резервирования.

Первый опыт хранения газа проведён в России при сборе светильного газа сухой перегонкой каменного угля на газовом заводе в середины 19 в. (1835 — Петербург, 1865 — Москва). Первыми получившими распространение хранилищами газа были газгольдеры низкого давления с переменным объёмом (США, 1895).

Газ может храниться в естественном и сжиженном состоянии, а также в виде гидратов.

Наибольшее значение с точки зрения снабжения газом объектов народного хозяйства имеет подземное хранение газа в естественном состоянии в природных ёмкостях (см. газовое хранилище), а также в газгольдерах низкого, среднего и высокого давления.

Хранение сжиженных углеводородных газов (СУГ) осуществляется в резервуарах и подземных ёмкостях при газобензиновых и нефтеперерабатывающих заводах, установках стабилизации нефти, газоприёмораздаточных заводах и газонаполнительных станциях, для обеспечения нормальной эксплуатации трубопроводов СУГ, для регулирования сезонной неравномерности потребления газа и пиковых нагрузок и других целей. Выбор способа хранения СУГ и их смесей определяется их физико-химическими и термодинамическими свойствами. Хранение СУГ под высоким давлением осуществляется в стальных надземных, подземных или с засыпкой грунтом резервуарах, шахтных хранилищах и подземных ёмкостях, создаваемых в отложениях каменной соли (см. соляные хранилища). Резервуары под высокое давление имеют сравнительно небольшой объём (до 2000 м 3 ) и являются весьма пожаро- и взрывоопасными, поэтому к ним предъявляются повышенные требования по технике безопасности. Перспективно хранение газа в сжиженном состоянии в подземных ёмкостях, создаваемых в отложениях каменной соли. Низкотемпературное (изотермическое) хранение СУГ производится в стальных или железобетонных теплоизолирующих резервуарах и подземных ледопородных ёмкостях. Низкотемпературные хранилища газа состоят из одного или несколько низконапорных резервуаров, в которых накапливается и хранится при избыточном давлении около 5000 Па сжиженный природный газ (температура около — 160°С) или сжиженные углеводородные газы (пропан при температуре — 42,1°С, H — бутан — 0,6°С).

Реклама

Хранение газа в виде смесей углеводородов имеет преимущество при трубопроводном транспорте природного газа в виде смесей с тяжёлыми углеводородами (пропан, бутан) и хранении его в низкотемпературных резервуарах за счёт снижения давления насыщенных паров смесей. Трудносжижаемые газы могут храниться в растворённом (абсорбировнном) состоянии в других более легко сжижаемых газах либо в связанном (адсорбированном) виде в твёрдом адсорбенте.

Хранение сжиженного природного газа (СПГ) осуществляется только в низкотемпературных (изотермических) резервуарах (см. сжижение природного газа). Трудности, возникающие при этом, вызваны низкой температурой хранения (для метана — 161,5°С при 0,1 МПа), малой теплотой испарения СПГ, относительно узким диапазоном температур, при которых они находятся в жидком состоянии, и др. Применение высококачественной теплоизоляции — непременное условие длительного и надёжного изотермического хранения СПГ.

Перспективно хранение СУГ в виде твёрдых брикетов и в капсулах. Брикеты СУГ представляют собой ячеистую структуру из полимерных ячеек, заполненных сжиженным газом. Для предохранения от повреждений поверхность брикетов (массой 200, 400, 500 г) покрывают поливиниловой плёнкой. При капсулировании газа получают шарики диаметром около 5 мм, заполненные СУГ. Оболочка изготовляется из полиэтилена или желатина и составляет около 2% от массы капсулы.

Возможно хранение газа в виде гидратов. Стабилизацию полученного гидрата обеспечивают путём выдержки его при рабочем давлении и температуре -10°С в течение суток. Плотность гидратов равна 0,9-1,1 г/см 3 , т.е. несколько превышает плотность льда (0,917 г/см 3 ). Получение газа из гидрата достигается его нагреванием.

Сопоставление технико-экономических показателей показывает, что хранение газа в истощённых месторождениях имеет наибольший диапазон применения по объёму (от 150 до 400 млн. м 3 ) и максимальному суточному отбору, хранение газа в водоносных пластах наиболее эффективно при объёмах активного газа более 3 млрд. м 3 , хранение газа в соляных отложениях целесообразно при объёмах до 130 млн. м 3 и средних значениях отбора газа, низкотемпературное хранение газа наилучшим образом используется в области больших отборов газа, т.е. для компенсации непродолжительных, но больших по амплитуде пиковых нагрузок потребления газа.

Для хранения больших количеств СУГ целесообразно использование способа изотермического и подземного хранения газа. При изотермическом хранении газа расход металла снижается в 3-12 раз, т.к. один вид продукта в большинстве случаев помещается в одном крупном резервуаре (до 100-150 тысяч м 3 ). Анализ опыта эксплуатации хранилищ СУГ большой и средней вместимости (5-50 тысяч м 3 ) показывает, что изотермические хранилища по экономическим показателям уступают подземным хранилищам в соляных формациях, но превосходят хранилища под давлением и очень часто подземные шахтные хранилища, сооружаемые с помощью горных работ. Для хранения значительных объёмов СУГ (более 20 тысяч м 3 ) наиболее эффективны подземные хранилища в отложениях каменной соли.

Охрана окружающей среды при хранении газа заключается в организации санитарно-защитных зон вокруг хранилища газа. Выделяют 3 зоны санитарной охраны: вокруг насосных агрегатов, трубопроводов, нагнетательных коллекторов, поглощающих и эксплуатационных скважин, аварийных ёмкостей (около 30-50 м); по дальности распространения компонентов загрязнения в грунтовом потоке (порядка сотен м); по площади, отвечающей приведённому радиусу влияния каждого полигона (от несколько км до десятков км). В пределах этих зон должен быть обеспечен технический, гидрогеологический, гидрохимический, микробиологический и геофизический контроль, а также контроль за газовыделением.

Источник

Транспорт и хранение сжиженных газов

Вы будете перенаправлены на Автор24

Свойства сжиженных газов

Сжиженные газы – это смеси газообразных углеводородов, искусственно переведенные в жидкое состояние.

Основными составляющими сжиженного газа являются пропан-бутан (сжиженный нефтяной газ), а также гексан, пентан, метан, пропилен, бутилен, этилен и этан. Источником получения сжиженных газов являются газы нефтепереработки, попутные газы нефтяных месторождений, жирные природные газы и газы стабилизации нефти.

Основными свойствами сжиженного газа являются:

1. Давление, которое представляет собой суммарный результат соударения молекул газа о стенки сосуда, который этот газ занимает.
2. Температура сжиженного газа характеризует степень его нагретости (интенсивности движения его молекул).
3. Плотность, которая представляет собой отношение массы сжиженного газа в спокойном состоянии к занимаемому им объему (Р=m/V, кг/м3).
4. Удельный объем, которая является единицой массы сжиженного газа.
5. Сжимаемость, которая оценивается объемным коэффициентом сжатия сжиженного газа.
6. Критические параметры. К данным параметра относятся критическая температура (температура при превышении которой газ не может быть преобразован в жидкость), критическое давление (необходимое давление для сжижения газа при его критической температуре.), критический объем (объем газа при его критической температуре).
7. Вязкость сжиженного газа.

Хранение сжиженных газов

Емкости для хранения сжиженных газов должны отвечать требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации. Емкости для хранения сжиженных газов могут быть цилиндрической и сферической формы, а по способу установки наземными или подземными. Требования к процессу хранения сжиженных газов следующие:

1. Емкости для хранения сжиженных газов должны быть сварными.
2. Баллон должен быть окрашен в красный цвет, а также на нем должна быть надпись «пропан-бутан».
3. При строительстве складов хранения для хранения сжиженных газов необходимо придерживаться требований «Правил устройства и эксплуатации сосудов, которые находятся под давлением» и «Временные правила строительства, проектирования и эксплуатации газового хозяйства».
4. Общая емкость складов должна равняться объему потребления газа за 5-7 дней.
5. Помещение складов должно быть одноэтажным.
6. Склады должны быть оборудованы системами вентиляции.
7. Окна и двери должны открываться наружу.
8. Освещение склада должно быть взрывобезопасным.
9. Склады должны быть оборудованы противопожарными средствами.

Готовые работы на аналогичную тему

Хранилища для хранения сжиженного газа делятся на четыре типа:

• Хранилища класса А, которые находятся заводах по переработке нефти и газа.
• Хранилища класса Б, которые находятся на перевалочных портовых и кустовых базах и резервуарных парках.
• Хранилища группы В, которые находятся у крупных потребителей (населенные пункты и промышленные предприятия).
• Хранилища класса Г, которые предназначены для сглаживания неравномерности потребления газа, которая чаще всего является сезонной.

Транспортировка сжиженных газов

Существует несколько способов транспортировки сжиженного газа.

Транспортировка сжиженного газа автотранспортом является распространенным способом перемещения. Для транспортировки сжиженного газа осуществляется с помощью автоцистерн, в которые закачивается газ после сжатия. Недостатками такого способа транспортировки являются: высокая стоимость, повышенная опасность, необходимость в соблюдении идеального состояния автотранспорта и железнодорожного транспорта, ограниченные объемы перемещения.

Автоцистерна – это вид грузового транспорта, который предназначен для перемещения жидкостей, нефтепродуктов и газа.

Сегодня основным способом транспортировки сжиженного газа является трубопроводный. Преимуществом такого способа транспортировки являются: перемещения газа на большие расстояния и в отдаленные районы, высокая скорость транспортировки, способность труб выдерживать давление в 75 атмосфер, минимальные потери газа при транспортировке, автоматизация процесса транспортировки, простота использования системы трубопроводов, бесперебойная работа. Но при этом у данного способа есть ряд недостатков: высокая стоимость строительства трубопроводов, ограниченность области применения трубопровода, снижение во времени эффективности использования, невозможность изменения маршрута движения.

При транспортировки сжиженного газа железнодорожным транспортом используется специальная цистерна (изображена на рисунке ниже). Данный способ применяется в основном при невозможности использования автотранспорта (из-за отдаленности пунктов доставки) и при отсутствии возможности транспортировки трубопроводом. Недостатки такого способа перемещения идентичны автоспособу.

Рисунок 1. Цистерна для транспортировки сжиженного газа. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Еще одним способом перемещения сжиженных газов является водный транспорт. Данный способ применяется при перемещении газа по морским и речным путям. Для этого используются специальные суда – танкеры. Танкеры бывают нескольких видов: изометрические, с резервуарным давлением и полуизометрические, которые отличаются видами используемых резервуаров.

Источник