Вопросы для самопроверки

1. Пассивная защита газопроводов от коррозии. Какими материалами осуществляют защиту внешней поверхности?

2. Для каких целей применяют праймер? Какие Вы знаете составы битумно-полимерных мастик?

3. Что Вы знаете о физико-механических свойствах полимерных липких лент и их марках?

4. Что значит активная защита газопроводов от коррозии? Представьте схему электродренажной защиты.

5. Что Вы знаете о катодной защите? Дайте схему катодной защиты газопроводов.

6. Что Вы знаете о протекторной защите газопроводов? Дайте схему протекторной защиты от коррозии.

7. Какие лакокрасочные материалы применяются для защиты внутренней поверхности газопроводов от коррозии? Расскажите об их наполнителях и методах нанесения.

8. Какими средствами осуществляется контроль качества гидроизоляционных покрытий?

9. Какие составляющие газа вызывают коррозию внутренних поверхностей газопроводов? Что такое ингибиторы коррозии?

10. Напишите формулы электрохимического процесса, протекающего на анодных и катодных участках газопроводов.

11. Что Вы знаете об анодных и катодных ингибиторах?

12. Что Вы знаете об ингибиторах-нейтрализаторах? Поясните механизм их действия.

13. Какие Вы знаете марки ингибиторов коррозии, и каким образом они вводятся в газопроводные системы?

17. Сжиженный природный газ

17.1. Общие вопросы

Природный газ (метан) при глубоком охлаждении относясь к криогенной жидкости, является чистым топливом (чистой энергией). Поступая потребителю, он не содержит тяжелых металлов, серы и других вредных примесей, освобождающихся после сгорания.

Сжиженный метан является универсальным продуктом, и в зависимости от состояния, универсальной транспортной единицей. Универсальность, с одной стороны, заключается в том, что он может применяться при производстве тепла, электроэнергии, технических процессах, а с другой - в сжиженном состоянии его целесообразно использовать как топливо в бытовых условиях и как аварийное и резервное топливо. Промежуточной температурой для передачи газа является –30 °С, –70 °С и –120 °С. В тоже время состояние природного газа зависит и от давления. Кроме того, сжиженный природный газ (СПГ) считается чистым горючим для автомобилей, локомотивов, летательных аппаратов, речных и морских судов, сельхозтехники и может транспортироваться всеми этими видами транспорта. Поэтому все развитие страны стремятся уже с начала XXI века иметь в качестве топлива, главным образом, природный газ, а в последние годы - использовать его в сжиженном состоянии. Поэтому на Ямале и Сахалине строятся заводы получения СПГ, проектируется завод в Мурманской области. В Ленинградской и Екатеринбургской областях построено несколько мини СПГ-установок. При этом стремятся использовать невостребованный холод ГРС, ГРП или ГРУ получаемый при дросселировании газа по закону Джоуля–Томсона.

Перепад температур перекачиваемого по трубопроводу СПГ находится, в криогенной области (–100 °С и ниже), t_{кипения} = –161,5 °C, критическая температура t_кр= –81,5 °C, абсолютное критическое давление Р_кр = 4,58 МПа. Наиболее приемлемыми параметрами, с учетом благоприятных условий для эксплуатации трубной стали, СПГ-провода большого диаметра являются: температура рабочего продукта t_p = –120 °C, максимальное рабочее давление P_p = 5,5 МПА. При определении перепада температур для того или иного СПГ-провода следует руководствоваться промежуточными данными по температуре СПГ, в зависимости от давления, которое можно определить по графику (рис. 17.1).

Сжиженный газ транспортируется по трубопроводам и в емкостях. Большие количества сжиженного газа с нефтеперерабатывающих за­водов можно подавать по трубопроводам, которые устроены аналогич­но нефтепроводам. Перекачивается сжиженный газ насосами.

Широкое распространение получил транспорт сжиженных газов в железнодорожных и автомобильных цистернах и в баллонах. Отличие таких цистерн от обычных, предназначенных для перевозки нефтепро­дуктов, в их значительно большей прочности, необходимой для выдер­живания давления паров легкокипящих углеводородов при максималь­ной температуре окружающего воздуха.

Чем больше содержится в смеси легкокипящих компонентов (этана, пропана), тем более высокое давление следует поддерживать в емко­сти, чтобы смесь находилась в жидком состоянии. С увеличением содер­жания бутана требуемое давление падает.

Сжиженные углеводороды в емкости находятся в насыщенном со­стоянии, поэтому давление в ней зависит от состава сжиженного газа и температуры. Учитывая это, при низких температурах наружного воз­духа (зимой) нужно увеличивать содержание в смеси летучих компо­нентов, а летом во избежание излишнего давления в цистернах и бал­лонах содержание летучих компонентов уменьшать. В соответствии с из­ложенными соображениями заводы вырабатывают два сорта сжижен­ного газа – зимний и летний. Зимний сорт представляет собой техни­ческий пропан (с содержанием пропана до 97%), а летний – техниче­ский бутан (содержащий 94–95% бутана) или смесь бутана с про­паном.

Учитывая возможные колебания наружной температуры, железно­дорожные цистерны рассчитывают на рабочее давление: при транспорте пропана – на 20 ат, при транспорте бутана – на 8 ат. Железнодорож­ные цистерны выпускают емкостью 51–60 м³. Они оборудованы устрой­ствами для налива и слива жидкости, предохранительными клапанами, и приспособлениями для измерения количества жидкости. Арматуру устанавливают на крышке люка и закрывают колпаком. Для внутрен­него осмотра цистерны предусмотрены лазы. В целях предохранения, цистерны от действия солнечных лучей она защищена стальным кожу­хом, который окрашен светлой краской.

Автоцистерны применяют для внутригородского и загородного транспорта сжиженного газа при радиусе перевозок, не превышающем 100 км.

Отдельным потребителям сжиженный газ транспортируют в спе­циальных баллонах, которые перевозят в приспособленных для этой цели грузовых автомашинах.

Сжиженный газ имеет весьма значительный коэффициент объем­ного расширения.

Поэтому наполнять жидкостью весь объем емкости нельзя. В против­ном случае, при повышении температуры резервуар будет разорван. Во избежание этого над жидкостью нужно иметь паровую подушку. Обыч­но емкость заполняют на 80–90%. Степень заполнения емкости лими­тируется в зависимости от плотности сжиженного газа и района его применения.

Хранение сжиженного газа, наполнение емкостей, розлив газа в баллоны и автоцистерны, а также осмотр и испытание баллонов осу­ществляются на газораздаточной станции. Газораздаточная станция яв­ляется центром, снабжающим потребителей сжиженным газом. Она представляет собой комплекс сооружений, включающих: емкости для хранения газа, насосно-компрессорное отделение для заполнения и опорожнения емкостей, установки для заполнения баллонов и автоци­стерн и ряд других сооружений.

Транспорт охлажденного природного газа также возможен с умеренно низкими температурами (0 °С –10 °С), средними значениями отрицательной температуры (–10 °С –30 °С) и низкими значениями отрицательной температуры (–30 °С –70 °С). Технология эксплуатации и конструкция газопровода с умеренно низкими температурами (в отличие от СПГ-проводов) мало отличается от обычных газопроводов.

Рис. 17.1. Состояние природного газа в зависимости от

температуры давления

Из газа при средних значениях отрицательных температур начинается выпадение первых капель СПГ и лопасти перекачивающих газ агрегатов быстро выходят из строя. Поэтому применение низкотемпературных газопроводов целесообразно, не доводя до сжижения, а использовать их как промежуточные на участках в технологических системах сжижение – регазификация СПГ. В отдельных случаях газопроводы с умеренно низкими температурами могут найти применение и в качестве самостоятельных трубопроводов. Следовательно, низкотемпературные трубопроводы с точки зрения вида теплоизоляции и ее конструкции, конструкции компенсационных устройств, наличия переходов на тяжелых участках трассы, требуют выбора оптимальных решений и знания их прочности и надежности. В свою очередь эти показатели определяются воздействиями на систему трубопровода, и в первую очередь температурой и ее перепадом на каждом участке и в каждый-момент времени, в особенности при запуске трубопровода СПГ или всей системы в работу. Но передача СПГ в хранилище или по СПГ-проводу потребителю требует его получения на установках и заводах различной мощности.