Способ трубопроводного транспортирования газа Советский патент 1992 года по МПК F17D1/00 

Изобретение применяют в газовой, нефтяной, химической промышленности, энергетике, а именно в трубопроводном транспорте природного газа с использованием тепла окружающей среды.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является регазификация сжиженного природного газа непосредственно в трубопроводе.

Недостаток - повышенные энергозатраты на транспорт природного газа и пониженная производительность газопровода, связанные с наличием тепловой изоляции.

Целью изобретения является снижение затрат на транспорт природного газа и повышение производительности газопровода.

Поставленная цель достигается тем, что перекачку газа осуществляют в трех режи- мах по длине нетеплоизолированного трубопровода, при которых сжиженный газ с начальной температурой 115-125°К при давлении 50-36 кг/см перекачивают в режиме подогрева до температуры насыщен- ной жидкости 170 190°К, затем перекачку ведут в режиме парообразования при указанной температуре и режиме пароперегре- ва от температуры сухого насыщенного пара 183°К до конечной температуры 200- 235 °К, причем перекачку в режиме подогрева и парообразования до степени сухости пара 0,4 осуществляют в однониточном трубопроводе, в режиме парообразования при степенях сухости пара от 0,4 до 1,0 в двух- ниточном трубопроводе, а в режиме паро- перегрева при температурах от 183 до 200 °К в двухниточном трубопроводе и при температурах от 200 до 235°К в четырехниточ- ном трубопроводе.

По длине однониточного трубопровода с помощью испарительных холодильников газ охлаждают до 155-135°К.

На фиг.1 представлена схема трубопроводного транспорта газа. Газопровод ежи- женного природного газа (СПГ) состоит из трубы с испарительными холодильниками, двухниточных и четырехниточных участков, создающих необходимые условия для транспорта СПГ с использованием тепла ок- ружающей среды.

Способ реализуется следующим образом.

В начале газопровода с установки для сжижения газа насосом жидкий газ подают под давлением от 25 до 50 кгс/см2 в трубу 1, в которой газ с начальной температурой 115-125°К при транспортировании за счет тепла, поступающего из окружающей среды, подогревается до 155°К, в испаритель- ном холодильнике б жидкий газ охлаждают от 155 до 135°К, а в трубопроводе 2 жидкий газ повторно подогревают и транспортируют за счет подогрева до 155°К. Увеличивая количество испарительных холодильников и повторно подогревая газ, добиваются увеличения дальности транспортировки. При транспортировке газа под давлением 36 кгс/см2 в трубе 3 СПГ транспортируют за счет подогрева от 155 до 183°К, при которой начинается процесс парообразования с увеличением степени сухости пара от 0 до 0,4 в одной трубе.

Транспортировку газа в процессе парообразования с увеличением степени сухости пара от 0,4 до 1,0 осуществляют в двух трубах 4. в конце которых также проводят процесс пароперегрева при температуре от 183 до 200°К, перегрев пара завершают в четытерхниточном трубопроводе 5 при температуре 235°К.

При транспортировке газа под давлением 50 кгс/см2 перекачку СПГ осуществляют в однониточном трубопроводе за счет подогрева СПГ от 115-125 до 190°К, процесс перехода жидкости в пар осуществляют в двухниточном трубопроводе при температуре 190-195°К и пароперегрев проводят в этих же трубах при температуре от 195 до 200°К и пароперегрев завершают в четырех- ниточном трубопроводе при температуре 235°К с использованием тепла окружающей среды.

Транспортировку СПГ по трубопроводу осуществляют при неизотермическом процессе за счет повышения температуры, энтальпии, энтропии, увеличения удельного объема, уменьшения вязкости, теплопроводности, соответствующего изменения давления и со скоростью, определяемой энергетическим балансом газопровода по формуле

.967 -g -V ГПЗ;

где W - маскимальная скорость движения газа, м/с;

q - линейный тепловой поток из окружающей среды в газопровод СПГ, ккал/м-ч;

V - удельный обьем газа на рассматриваемом участке газопровода, м3/кг;

F - коэффициент трения;

DB - внутренний диаметр трубы, м.

Производительность газопровода СПГ определяют с учетом скорости движения газа, диаметра трубы и длины газопровода.

Энергию сжиженного природного газа расходуют на транспортировку газа по трубопроводу и на поддержание рабочего давления в газопроводе. По мере повышения температуры газа энергия газа увеличивается, чем компенсируется расход энергии на сжижение газа в начале газопровода. Энергию газа, накопленную в газопроводе, используют для выработки электроэнергии при помощи газовых турбин.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

1. Сжиженный природный газ, имеющий начальную температуру 115-125 °К, насосом подают в подземный газопровод СПГ под давлением 36 кгс/см2, в трубе 1 газ подогревают до температуры 155°К. затем охлаждают в испарительном холодильнике

6 до 135 °К и повторно подогревают в газопроводе СПГ 2 до 155 °К, при этом сжиженный газ транспортируют на длину трубы 2, повторением процессов охлаждения и подогрева СПГ добиваются увеличения дальности транспортировки СПГ, затем газ подогревают до температуры насыщения жидкости 183 °К в одной трубе 3, процесс парообразования осуществляют с увеличением степени сухости пара от 0 до 0,4 в одной трубе 3, парообразование завершают при увеличении степени сухости от 0,4 до 1,0 в двух трубах 4 в которых начинают процесс пароперегрева от 183 до 200 °К; пароперегрев от 200 до 235 °К заканчивают в трубах 5 из четырех ниток, так транспортируют СПГ на 2800-2900 км.

Газопровод СПГ по всей длине имеет автоматизированные станции управления, осуществляющие управление и контроль за температурой, давлением, расходом и другими параметрами. Станции АСУ устанавли- вают через 70-90 км при перекачке жидкости и 50-70 км при перекачке влажного или сухого газа.

Газопровод СПГ имеет необходимую трубопроводную арматуру и предохранительные устройства, обеспечивающие надежность эксплуатации газопроводов СПГ.

2. Транспортировку газа осуществляют при рабочем давлении выше критического давления 46,4 кгс/см по надземному трубопроводу с естественной изоляцией в виде покрытия из инея, обеспечивающего поступление тепла окружающей среды в газопровод непрерывно по всей длине. Переход жидкости в пар осуществляют в двух трубах диаметром 1420 мм. Газопровод СПГ состоит из труб диаметром от 1220. до 1420 мм - одна нитка, 1420 мм - две нитки и 1220 мм - 4 нитки и испарительных холодильников, автоматизированных станций управления, установленных через 100-80 км на участке перекачки жидкого газа и через 80-60 км на участке транспортировки в процессе перегрева пара,

Способ трубопроводного транспортирования газа по данному изобретению обеспечивает высокую экономическую эффективность за счет повышения производительности газопровода СПГ в три раза, использования тепла окружающей среды в количестве 1290 -10е ккал/ч или 1500 тыс.кВт.ч, что составляет 13,15 млрд.кВт.ч в год на один газопровод для транспортировки 100 млрд.м3 газа в год на 2800 км за счет повышения КПД процесса транспортировки СПГ при подогреве жидкого газа от 0,6 до 0,37, в процессах парообразования от 0,37 до 0,317 и пароперегрева от 0 317 до 0.198.

КПД газопроводов СПГ в два раза больше КПД обычных газопроводов на 75 кгс/см . Экономическая эффективность изобретения повышается благодаря тому, что рабочее давление в газопроводе СПГ снижается в 1,5-2,0 раза и соответственно уменьшается расход металла на изготовление труб, повышается надежность газопровода СПГ. Удельные ме- таллозатраты для обычных газопроводов со0 ставляют 1770 т/км, для газопроводов СПГ - 410 т/км, или в 4,3 раза меньше, при строительстве газопровода СПГ длиной 2800 км экономия металла для труб составляет 4800 тыс т, в т.ч. развернутая длина газопровода

5 СПГ меньше на 1835 км, что уменьшает потребность з металле для труб на 1095 тыс.т.

Экономическая эффективность изобретения следующая. Стоимость строительства газопроводов дешевле на 2350 млн.руб.,

0 эксплуатационные расходы меньше на 270 млн руб. при транспортировке 100 млрд м газа в год на 2800 км.

Изобретение обеспечивает энерго- и ресурсосберегающую технологию транс5 портировки газа с использованием возобновляемых источников энергии. Формула изобретения

1.Способ трубопроводного транспортирования , включающий сжижение при0 родного газа, перекачку с постепенной регазификацией его непосредственно в трубопроводе за счет поступления тепла окр/- жающей среды в газопровод непрерывно по всей его длине, отличающийся тем,

5 что, с целью снижения затрат на транспорт, перекачку газа осуществляют в трех режимах по длине нетеплоизолированного трубопровода, при которых сжиженный газ с начальной температурой 115-125 °К и дав0 лении 50-36 кг/см перекачивают в режиме подогрева до температуры насыщенной жидкости 170-190 °К, затем перекачку ведут в режиме парообразования при указанной температуре и режиме пароперегрева оттем5 пературы сухого насыщенного пара 183 Кдо конечной температуры 200-235 °К, причем перекачку в режиме подогрева и парообразования до степени сухости пара 0,4 осуществ- ляют в однониточном трубопроводе, в

0 режиме парообразования при степенях сухости пара от 0,4 до 1 в двухниточном трубопроводе, а в режиме пароперегрева при температурах от 183 до 200 °К в двухниточном трубопроводе и при температурах от 200 до

5 235 °К в четырехниточном трубопроводе.

2.Способ трубопроводного транспорта газа, отличающийся тем, что по длине однониточного трубопровода с помощью испарительных холодильников газ охлаждают до 135-135 °К.

/

-Q

/L

/

3

Изобретение относится к способам трубопроводного транспортирования природного газа. Цель изобретения - повышение эффективности транспортирования газа и снижение энергопотребления на транспортировку газа. Жидкий газ в газопроводе подогревают, испаряют, его пары перегревают и транспортируют, причем перекачку газа осуществляют в трех режимах по длине нетепло- изолированного трубопровода, при которых сжиженный газ с начальной температурой 115-125°К и давлении 50-26 кг/см перекачивают в режиме подогрева до температуры насыщенной жидкости 170-190°К, затем перекачку ведут в режиме парообразования при указанной температуре и режиме пароперегревэ от температуры сухого насыщенного пара 183°К до конечной температуры 200-235°К. причем перекачку в режиме подогрева и парообразования до степени сухости пара 0.4 осуществляют в однони- точном трубопроводе, в режиме парообразования при степенях сухости пара от 0,4 до 1,0 - в двухниточ- ном трубопроводе, а в режиме пароперегре- ва при температурах от 183 до 200°К в двухниточном трубопроводе и при температурах от 200 до 235°К в четырехниточном трубопроводе. По длине однониточного трубопровода с помощью испарительных холодильников газ охлаждают до 155-135°К. Установлена зависимость между количеством тепла, поступающего из окружающей среды в газопровод с жидким газом, и характеристиками газопровода: диаметром- DB, длиной трубы L, линейным тепловым потоком q и разностью температур окружающей среды (tp) и жидкого газа (tr), линейным коэффициентом теплопередачи от окружающей среды в газопровод с жидким газом, зависимость от теплофизических свойств естественной изоляции - состояния газа, (давление, температура, удельный обьем, энтропия и энтальпия), между производительностью и мощностью газопровода, расходом мощности на преодоление гидравлического сопротивления трубопровода (Ј) и скоростью потока газа в трубе, определяемой по формуле: W 9644 g v/r DB, м/с, где W - скорость движения потока, м/с; q - линейный тепловой поток, ккал/м ч; V - удельный объем газа, м /кг: Dti - внутренний диаметр трубы, м: f- коэффициент гидравлического сопротивления. (Л со ел о