CC BY
3
«Миннибаево-Казань» производится с постоянной заливкой метилового спирта (2 литра на 1 тонну). Это мероприятие исключает гидратообразование в трубопроводе в течение всего года [5].
Таким образом, опыт эксплуатации трубопровода для перекачки сжиженных газов показывает, что этот метод обходится дешевле перевозки газа по железной дороге, при этом не требуются операции по сливу и наливу цистерн, значительно повышается культура производства.
Использованные источники:
1. Гафуров А.М., Гафуров Н.М., Гатина Р.З. Перспективы производства и использования сжиженного природного газа в качестве моторного топлива. // Теория и практика современной науки. - 2016. - № 9 (15). - С. 112-115.
2. Рачевский Б.С. Сжиженные углеводородные газы. - М.: Изд-во «Нефть и Газ», 2009. - 640 с.
3. Гумеров И.Р., Кувшинов Н.Е. Применение низкотемпературных турбодетандерных агрегатов на газораспределительных станциях. // Инновационная наука. - 2016. - № 4-3. - С. 86-87.
4. Энциклопедия газовой промышленности. 4-е изд. Пер. с франц.: Ред. пер. Басниев К.С. - М.: Акционерное общество ТВАНТ, 1994. 884 с.
5. Земенков Ю.Д. Эксплуатация оборудования и объектов газовой промышленности. - М.: Инфра-Инженерия, 2017. - 608 с.
УДК 662.7
Гатина Р.З. студент 5 курса
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
ФГБОУ ВО «КНИТУ» Потапов А.А., к ф. -м. н.
доцент кафедра ПЭС ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань ПЕРСПЕКТИВЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ СЖИЖЕННОГО МЕТАНА ПО МАГИСТРАЛЬНЫМ ТРУБОПРОВОДАМ Рассматриваются перспективы осуществления транспортировки сжиженного метана по магистральным трубопроводам. Особенности эксплуатации трубопроводной арматуры при низких температурах.
Ключевые слова: сжиженный метан, магистральный трубопровод.
Gatina R.Z.
5th year student, faculty of «Energy-intensive materials and products»
«KNRTU» Potapov A.A.
candidate of physico-mathematical sciences assistant professor of department «industrial electronics and lighting»
«KSPEU» Russia, Kazan
PERSPECTIVES OF IMPLEMENTATION OF TRANSPORTATION OF THE LIQUEFIED METHANE THROUGH THE MAIN PIPELINES
Prospects of implementation of transportation of the liquefied methane through the main pipelines are considered. Features of operation of pipeline armature at low temperatures.
Keywords: liquefied methane, main pipeline.
Известно, что в настоящее время транспортировка сжиженного метана по трубопроводам производится в основном по технологическим линиям установок по сжижению природного газа (на заводах, хранилищах, станциях). Сжиженный метан под давлением 0,4-0,6 МПа и температуре около минус 120°С перекачивается по низкотемпературному термоизолированному трубопроводу насосными станциями. Необходимым условием транспортировки сжиженного метана является поддержание его в жидком состоянии, т.е., несмотря на потери напора, и притока теплоты в трубе, температура сжиженного газа должна оставаться всегда ниже температуры кипения при данном давлении.
Основная сложность состоит в разработке технологии сооружения и эксплуатации магистральных трубопроводов сжиженного газа, которая позволила бы экономически конкурировать с магистральными трубопроводами природного газа. Исследования показывают, что трубопроводы сжиженного метана могут конкурировать с обычными газопроводами, если длина их больше 160 км и они эксплуатируются при давлении 0,15-0,6 МПа (в диапазоне температур от минус 85°С до минус 162°С), при этом насосные станции могут быть расположены через интервалы 40-120 км, а станции охлаждения - через 80-160 км [1].
Поскольку трубопроводы сжиженного метана работают при очень низких температурах, большое значение имеет выбор материалов, оборудования и принципы проектирования. Трубы должны изготавливаться из специальных (никелевых) сталей, имеющих достаточную ударную вязкость при рабочих температурах. В диапазоне температур 100-120°С необходимой вязкостью обладают стали с содержанием никеля 5,5-6%.
Ударная вязкость трубных сталей резко уменьшается при понижении температуры до значений, близких к температурам их фазовых переходов. Температура фазового перехода материала не является постоянной. Она зависит от критериев, используемых для определения хрупкости, и условий
испытаний, при которых делали эти определения. Увеличение толщины материала или скорости увеличения нагрузок может привести к резкому повышению температуры фазового перехода. В табл. 1 приведены характеристики сталей и труб, пригодных для транспортировки сжиженного метана [2].
Таблица 1
Характеристики сталей и труб для транспортировки сжиженного СН4
Марка стали Минимальная рабочая температура, °С Предел текучести, МПа Предел прочности на разрыв, МПа Толщина стенки трубы при давлении 0,4 МПа, мм
0529 0 720 0 1020 0 1420
06Н3 (3%№) -100 3,5 5,0 4 6 8 11
06Н6 (6%№) -140 4,2 5,5 4 5 8 10
06Н9 (9%№) -190 5,2 6,5 3 5 6 9
Н18Н9 Ниже -190 3,0 6,0 4 6 9 12
Также нужно отметить, что при низких отрицательных температурах существенно снижаются значения коэффициента температурной деформации. Так, для нержавеющей стали и никеля при изменении температуры от 0 до минус 162°С коэффициент линейной температурной деформации уменьшается в два раза. Это нужно учитывать при проектировании компенсирующих устройств [3].
Заполнение низкотемпературных трубопроводов представляет собой сложный нестационарный процесс, сопровождающийся испарением жидкости, пульсацией давления, гидравлическим ударом, гейзерными эффектами. Наибольшую опасность представляют пульсации давления, при которых максимальное давление в 3-5 раз может превышать давление подачи жидкости в трубопровод. Гидравлический удар слабее, чем в трубопроводах для воды, что объясняется заметной сжимаемостью сжиженных газов.
Перед вводом трубопровода в эксплуатацию его надо предварительно охладить, для чего обычно используется сжиженный метан, который подается в трубопровод с рабочей температурой. В процессе движения по трубопроводу, метан испаряется и охлаждает стенки трубопровода. Полученный газ через определенное расстояние (каждые 320 км) выпускается из трубопровода, чтобы обеспечить нужный для охлаждения трубопровода расход газа на входе и снизить давление газообразной фазы метана. Общий массовый расход метана определяется как сумма расходов, необходимых для охлаждения и заполнения трубопровода. При этом необходимое время для охлаждения трубопровода с наружным диаметром
500 мм, толщиной стенки 14,6 мм и протяженностью 1600 км составляет примерно 16 часов [4, 5].
Таким образом, трубопроводный транспорт сжиженного метана требует использования хладостойких металлов (никелевая сталь, алюминий). Однако возможна транспортировка метана в охлажденном состоянии при давлении 1,2 МПа и температуре минус 70°С, что не потребует использования дорогостоящих легированных сталей.
Поэтому экономичность системы трубопроводного транспорта сжиженного метана значительно зависит от стоимости установок сжижения и переохлаждения метана по трассе трубопровода, стоимости стали, из которой изготавливаются трубы, а также от возможности утилизации холода, получаемого при регазификации сжиженного метана.
Использованные источники:
1. Рачевский Б.С. Сжиженные углеводородные газы. - М.: Изд-во «Нефть и Газ», 2009. - 640 с.
2. Земенков Ю.Д. Эксплуатация оборудования и объектов газовой промышленности. - М.: Инфра-Инженерия, 2017. - 608 с.
3. Энциклопедия газовой промышленности. 4-е изд. Пер. с франц.: Ред. пер. Басниев К.С. - М.: Акционерное общество ТВАНТ, 1994. 884 с.
4. Гафуров А.М., Осипов Б.М. Турбодетандирование природного газа на газораспределительной станции с последующим его сжижением. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2011. - №2 (9). - С. 6-11.
5. Гафуров А.М., Гафуров Н.М., Гатина Р.З. Перспективы производства и использования сжиженного природного газа в качестве моторного топлива. // Теория и практика современной науки. - 2016. - № 9 (15). - С. 112-115.
УДК 621.454.3
Гатина Р.З. студент 5 курса
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
ФГБОУ ВО «КНИТУ» Зайнуллин Р.Р., к.ф.-м.н. старший преподаватель кафедра ПЭС ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ТОПЛИВА Рассматриваются основные этапы осуществления процесса горения твердого ракетного топлива. Особенности протекания химических реакций разложения и взаимодействия компонентов твердого топлива.
Ключевые слова: ракетный двигатель, горение твердого топлива.
