Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Исследование испарения сжиженного пропана-бутана в надземном резервуаре в процессе слива-налива с помощью энергии сжатого метана

ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Ал-Зобаи Хамед Ю. Салех

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I - Обзор и анализ работ в области слива сжиженных газов из резервуаров и формулировка проблем исследования.

1.1. Обзор и анализ методов перекачки сжиженных углеводородных газов на кустовых базах и газонаполнительных станциях.

1.2. Состояние слива налива сжиженных углеводородных газов в Ираке.

1.3. Обзор и анализ слива сжиженных углеводородных газ с использованием давления сжатых газов.

1.4. Формулировка цели работы и основных задач. -.

ГЛАВА II - Исследования процессов слива-налива сжиженного пропана и бутана с помощью энергии сжатого метана без учета испарения. —.-

2.1. Характеристика процесса слива и налива пропана-бутана из надземных резервуаров методом выдавливания метаном. -

2.2. Определение необходимого общего давления для слива сжиженного пропана-бутана из вертикального цилиндрического надземного резервуара.

2.3. Определение гидростатического напора жидкости в опорожняемом резервуаре, обеспечивающего расход (Рсг) и определение времени начала нагнетания метана в резервуар 1.-.

2.4. Определение расхода метана, необходимого для перекачки сжиженного пропана и бутана с заданным расходом (Рсг)

2.5. Геометрические характеристики горизонтальных цилиндрических резервуаров.

2.6. Геометрические характеристики сферических резервуаров. - -

ГЛАВА III. Исследование процесса испарения сжиженного пропанабутана в надземном резервуаре.

3.1. Испарение сжиженного пропана-бутана в резервуаре в процессе его вытеснения с помощью метана. - -.

3.2. Исследование притока тепла из окружающей среды в надземных резервуарах для хранений сжиженного пропана-бутана, и определение температуры Tw.

3.3. Расчет физических и термодинамических свойств сжиженного пропана-бутана и паров смеси.-.

3.4. Блок схема подпрограммы расчета величины Tw.

3.5. Блок схема подпрограммы расчета физических и термодинамических свойство смеси паров пропана-бутана.

3.6. Определение алгоритма и блок схема расчета количества метана необходимого для вытеснения пропана-бутана с учетом испарения.-.-.

3.7. Блок схема алгоритма расчета количества метана с учетом испарения.--.

ГЛАВА IV-Анализ результатов расчета процесса вытеснения сжиженного пропана-бутана с учетом испарения.

4.1. Расчет массы метана Mt'AA с учетом испарения и экономия массы метана в зависимости от температуры окружающей среды.

4.2. Расчет массы метана Mt*AA с учетом испарения в зависимости от температуры метана Tt. - -.-.--.-.

4.3. Расчет массы метана Mt"A с учетом испарения и экономия массы метана в зависимости от заданного объемного расхода Qcr-.

ВЫВОДЫ.-.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование испарения сжиженного пропана-бутана в надземном резервуаре в процессе слива-налива с помощью энергии сжатого метана"

Рост производства и потребления сжиженных углеводородных газов (пропана, бутана и их смесей) в Ираке вызывает, все большее внимание к вопросам их транспорта от кустовых баз сжиженных газов (КБСГ), газонаполнительных станций (ГНС) и газонаполнительных пунктов (ГНП).

Поэтому важное приобретают задачи технического совершенствования процессов слива и налива на этих объектах и применение более эффективных технологических схем перекачки сжиженных газов.

Один из методов перекачки сжиженных углеводородных газов основан на использовании давления сжатого метана.

В Ираке эта метода применяется в газонаполнительных станциях и кустовых базах сжиженного газа, которые находятся вблизи источника метана.

Метод перекачки сжиженных углеводородных газов на КБСГ, ГНС и ГНП с использованием давления сжатого метана позволяет работать по простой технологической схеме, в которой не используется дорогостояш;ее и сложное в эксплуатации компрессорное оборудование.

Операции слива и налива сжиженных углеводородных газов при этом осуш;ествляются за счет избыточного давления сжатого метана, подаваемого в поровое пространство опорожняемого резервуара.

При исследовании процесса слива-налива сжиженного пропана-бутана с помош;ью метана необходимо найти время начала закачки метана в резервуар, потому что использование гидростатического напора в процессе слива-налива позволяет экономить метан, необходимый для слива.

На существуюпдих КБ, ГНС и ГНП, используюш;их энергию сжатого метана для перемеш,ения сжиженных углеводородных газов, узел регулирования вручную настраивается на постоянное давление метана 1,2-1,6 МПа не зависимо от температуры, давления, состава сжиженного газа, температуры наружного воздуха.

Постановка вопроса регулирования давления природного газа является актуальной.

Так, если при общем давлении в резервуаре 1,6 МПа возможно быстро провести сливо-наливные операции при отрицательных температурах, то в условиях эксплуатации при положительных температурах давление может увеличиться до значений, превышающих расчетные (1,6 МПа), что объясняется процессом, испарения происходящим при сливе сжиженных углеводородных газов с помощью энергии сжатого метана.

При этом давление паров смеси метан-пропан-бутан в резервуаре может значительно превышать предельное давление для сосудов, в результате чего может произойти аварийной выброс газа.

Поэтому в данной работе проводились исследования слива-налива с учетом испарения сжиженного пропана-бутана в процессе его вытеснения с помощью метана.

Если окружающая среда имеет более высокую температуру, чем сжиженные пропан и бутан в резервуаре, жидкость вблизи внутренней поверхности резервуара, нагреваясь, становится легче и под действием возникающей подъемной силы поднимается вверх, а на ее место поступает жидкость, которая имеет меньшую температуру. При этом возникает свободная конвекция жидкости в резервуаре.

По мере приближения восходящего конвективного потока к поверхности зеркала жидкости часть поднимающегося слоя разливается по поверхности жидкости и испаряется.

В данной работе найдена температура испаряющегося слоя. Именно эта температура входит в формулы для расчета испарения пропана-бутана в паровое пространство.

Испарение обусловлено изменением пространства резервуара, заполненного парами пропана-бутана и метана и нарушением равновесного состояния в процессе вытеснения сжиженной смеси.

Существующая технология вытеснения пропан-бутан (СУГ) из резервуара без учета последующего до насыщения газового пространства парами пропан-бутана .В силу жаркого климата и высокой температуры окружающего воздуха процесс до насыщения проходит достаточно бистро и приводит к увеличению давления в резервуаре выше предельного . При задании постоянного среднего расхода , с учетом скорости испарения пропан-бутана , можно снижать величину регулировки клапана для подачи метана и тем самым снижать его количество .

Выведены кинетические уравнения для вычисления массы испаряющегося сжиженного пропана-бутана и парциальных давлений паров пропана-бутана и метана в зависимости от скорости опорожнения резервуара и других параметров системы.

С учетом величины парциапьного давления смеси пропан-бутан + метан найден расход метана, обеспечивающий заданный расход сжиженного пропана-бутана.

Из созданной теории расчета количества метана для слива-налива сжиженного пропана-бутана следует, что испарение сжиженного пропана-бутана в процессе его вытеснения с помощью метана из резервуара в резервуар позволяет уменьшить количество метана, необходимого для слива.

Поэтому исследована зависимость количества метана, необходимого для слива в зависимости от разности наружной температуры и температуры метана и определены наилучшие условия осуществления процесса.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Ал-Зобаи Хамед Ю. Салех

ВЫВОДЫ

1. Использование гидростатического напора в процессе слива - налива позволяет уменьшить время и количество закачиваемого метана.

2. Учет испарения сжиженного пропана - бутана в резервуаре во время его вытеснения сжатым метаном позволяет уменьшить количество метана, необходимое для слива.

3. Экономия метана из-за испарения сжиженного газа и уменьшения парциального давления метана в обш;ем давлении зависит от ряда параметров процесса но в наибольший мере от разности температур воздуха и метана.

4. Расчеты показывают, что в летнее время в условиях Ирака экономия метана достигает 40-60%, а в зимнее время 25-30%. Эти цифры могут служить для оценки количества метана, необходимого для реализации процесса вытеснения во всех регионах Ирака.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Ал-Зобаи Хамед Ю. Салех, Москва

1. Агапкин В.М., Борисов CH., Кривошеий Б.Л. Справочное руководство по расчетам трубопроводов. М.: Недра, 1987г. - 191 с.

2. Белоусов В. Д., Алиев P.A., Немудров А.Г., Прохоров А.Д. Технологический расчет газопровода. М.: МИНХ и ГП им. И.М.Губкина, 1983г. - 43 с.

3. Бретшнайдер. Свойства газов и жидкостей. М.: Химия, 1966г.

4. Бронштйен И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУзов: Справочник. 15-ое изд. М.: Физматлит, 1998г. - 608с.

5. Бударов И.П. Потери от испарения моторных топлив при хранении. ВНИИСТ. М., 1961Г. 263с.

6. Будкар СВ., Бутаев O.A., Лейдерман М.К., Меламед СВ. Использование шестеренцатых насосов для перекачки сжиженных углеводородных газов. Газовая промышленность, 1965г., № 9.

7. Бурных B.C., Арнольди И.М. Аналитическое определение коэффициента сжимаемости природных и нефтяных газов. РНТС Сер. Газовое дело. М.: ВНИИОЭНГ, 1970, № 6, с.21-25.

8. Вохмин В.Ф., Бронштейн И.С., Ривкин П.Р. Потери легко испаряющихся нефтепродуктов при наливе в цистерны. НТС «Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья», 1969г., № 2, ЦНИИТ Нефтехим, стр.4-5.

9. Газовое оборудование, приборы и арматура (справочное руководство) под ред. Рябцева Н.И., «Недра», 1972г.

10. Гареев Р.Г., Арсланов Ф.А. Вывод уравнения для расчета давления насыщенных паров углеводородных систем, химия и технология топлив и масел, научно-технический журнал, 1995г, № 6.

11. Гордюхин Ю.А., Бондарева М.Н. Исследование растворимости природного газа в пластовых водах при высоких давлениях. Трудь! ВНИИ. Научно-технический сборник ЦНИИТЭ нфтехима, М., 1972г., № 12.

12. М.Гофман Захаров П.М., Скрынник В.А. Диффузия природного газа в нефтепродуктах при эксплуатации подземных хранилищ в отложениях каменной соли. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья, ЦНИИТЭ нефтехим, 1971, № 8.

13. Динков В.А., Галиуллин З.Т., Подкопаев А.П. Расчет коэффициентов сжимаемости углеродных газов и их смесей. Справочное пособие. М.: Недра, 1984.-118с.

14. Душин В.А. Процесс испарения в наземных металлических резервуарах, оборудованных плавающими понтонами из пластмасс. Диссертация на соискание степени к.т.н. МИНХ и ГП им. И.М.Губкина, 1969,198 с.

15. П.Елшин К.В. О расчете потерь нефтепродуктов при хранении их в резервуарах. «Транспорт и хранение нефти и газа» труды НИИ Транснефть, вып. 1, ГОСТОПТЕХиздат, 1961, стр. 213-221.

16. Елшин К.В. Приближенное решение уравнения свободной конвекции у вертикальной неизотермической стенки, «Транспорт и хранение нефти», труды НИИ Транснефть, вып.1, ГОСТОПТЕХиздат, 1961, стр. 230-239

17. Исаченко В.П., Осипов В.А., Сукомел A.C. Теплопередача для студентов ВУЗов М.: Энергоиздат, 1981,417 с.

18. Казарян В.А. Диффузия метана в газовые конденсаты Оренбургского, Вуктыльского, Астраханского месторождения и в бензин. Нефтепромысловое дело. Научно-технический журнал, 1995, № 7.

19. Клименко А.П. Сжиженные углеводородные газы. М.: ГОСТОПТЕХиздат, 1962.

20. Констатинов H.H. Борьба с потерями от испарения нефти и нефтепродуктов. М.: ГОСТОПТЕХиздат, 1961,260 с.

21. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена М.: Атомиздат, 1979, 416 с.

22. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление, справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990,366 с.

23. Лурье М.В. Сборник задач по трубопроводному транспорту нефти, нефтепродуктов и газа. Москва, 1995, 267 с.

24. Микаэлян Э.А. Эксплуатация газотурбинных газоперекачивающих агрегатов компрессорных станции газопроводов. М.: Недра, 1994, 304с.

25. Михеев М.А., Михеев И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977,344 с.

26. Налимов В.В., Чернова H.A. Статические методы планирование экстремальных экспериментов. Изд. «Наука», 1965, 340 с.

27. Нашокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. -М.: Высшая школа, 1980

28. Поршаков Б.П., Бикуентай Р.Н., Романов Б.А. Термодинамика и теплопередача в технологических процессах нефтяной и газовой промышленности. Высшее образование.- М.: Недра, 1987,352 с.31 .Рид Р., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Л.: Химия, 1971.

29. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Л.: Химимя, 1982. 592 с.

30. Ривкин П.Р., Курков Л.М., Бронштейн И.С., Мальцев A.A. Результаты испытания экспериментальной установки нижнего налива автоцистерн. НТС «Транспорт», ВНИИЭНГ, стр. 23-25.

31. Рубинштейн C.B., Топоров H.A., Мешков B.B. Использование энергии природного газа для слива и налива сжиженного газа.- Газовая промышленность, 1975, № 7.

32. Рубинштейн C.B. Газонаполнительные станции сжиженных углеводородных газов. Л.: Недра, 1989, 232 с.

33. Рубинштейн СВ., Шуркин Е.П. Газовые сети и оборудование для сжиженных газов. -М.: Недра, 1991,254 с.

34. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов. \ Н.Б. Варгафтик, Л.П. Филиппов, A.A. Тарзиманов, Е.Е. Тоцкий. М.: Энергоатомиздат, 1990,352 с.

35. Стаскевич Н.Л., Северинец Т.Н., Видгорчик Д.Я. Справочник по газоснабжению и использованию газа. Л.: Недра, 1990, 762 с.

36. Теплотехнические расчеты процессов транспорта и регазификации природных газов. Справочное пособие. \ В.А. Загорученко, Р.Н. Бикчентай, A.A. Вассерман и др. М.: Недра, 1980,320 с.

37. Теплотехника: Учебник для ВУЗов. \ А.П. Баскаков, Б.В. Берг, O.K. Витт и др. М: Энергоатомиздат, 1991, 224 с.

38. Техника и технология транспорта и хранения нефти и газа. Учебное пособие для ВУЗов. \ Ф.Ф. Абузова, P.A. Алиев, В.Ф. Новоселов и др. -М.: Недра, 1992, 320 с.

39. Топорова A.A. Исследование и разработка технологического процесса слива и налива сжиженного углеводородного газа с помошью энергии природного газа. Автореферат диссертация на соискание научной степени к.т.н. Москва, 1980.

40. Трубопроводный транспорт нефти и газа. \ P.A. Алиев, В.Д. Белоусов, А.Г. Немудров, В.А. Юфин, Е.И. Яковлев. 2-ое изд. М.: Недра, 1988, 368 с.

41. Трубопроводный транспорт нефтепродуктов: учебно-практическое пособие по вопросам теории и расчета. \ И.Т. Ишмухаметов, СЛ. Исаев, М.В. Лурье, СП. Макаров.- М.: изд-во «Нефть и газ», 1999, 300с.

42. Фахтиев Н.М. Исследование процесса испарения горячих нефтепродуктов в резервуарах. Диссертация на соискание степени к.т.н. МИНХ и ГП им. НМ.Губкина, 1970,153 с.

43. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив, справочник. \ Н.Ф. Дубовкин, В.Г. Маланицева, Ю.П. Массур, Е.П. Федоров. М.: Химия, 1985,240 с.

44. Халиф А.Л., Коф И.М., Усачев В.В. О растворимости метана в сжиженных газах. Переработка газа и газового конденсата. Реф. Сб. ВНИИЭ Газпрома, 1973, № 10.

45. Халиф А.Л. и др. к вопросу применения азота в сливо- наливных операциях на ГРС Использование газа в народном хозяйстве. Реф. Сб. ВНИИЭ Газпрома, 1976, № 2.

46. Хучуа P.C. Диффузия сжатого азота в компонентах сжиженных углеводородных газов.-Газовое дело. Реф. Сб. ВНИИОЗНТ, 1971, №12.

47. Хучуа P.C. Диффузии метана в компонентах сжиженных углеводородных газов. Газовое дел, ВНИИОНТ, 1972, № 5.

48. Хучуа P.C. Экспериментальные исследования и обоснование параметров процесса вытеснения сжиженных углеводородных газовносжатыми газами (метан, азот). Автореферат диссертации на соискание степени к.т.н., Москва, 1973.

49. Яковлев Е.И. Газовые сети и газохранилища: Учебник для ВУЗов. М.: Недра, 1991,400 с.

50. Яковлев Е.И., Видовский Л.А., Глоба В.М. Тепловые режимы хранилищ сжиженных газов. М.: Недра, 1992,184 с.

51. Boyd О. W. Petroleum fluid flow systems . Norman, ОК.: Campbell petroleum series, 1983.

52. Campbell, J.M. Gas conditioning and processing. Vol.1. Norman, OK: Campbell petroleum series, 1983.

53. Campbell, J.M. Gas conditioning and processing. Vol.1. Norman, OK: Campbell petroleum series, 1981.

54. Gas engineers handbook. New York: industrial press. Inc., 1977, pp. 10-18.

55. Kermit E. Brown The technology of artificial lifl; methods Volume 1, Tulsa, Oklahoma: 1977.

56. McAllister E. W. Pipeline Rules of Thumb, Handbook, second Edition Texas, 1988.