Расчёт технологического показателей газгольдеров

Сухие газгольдеры. Эта группа газгольдеров низкого давления предназначена для хранения таких газов, для которых не допускается увлажнение. Сюда, как уже было сказано, относятся конструкции поршневого типа, а также газгольдеры с гибкой секцией.
Сухой газгольдер поршневого типа состоит из цилиндрического стального корпуса, поршня (шайбы) и стальной кровли (рис. 12.3). Газ подают под поршень газгольдера, в результате чего поршень поднимается на определенную высоту. Для предотвращения перетекания газа в объем корпуса над поршнем предусмотрена установка специального уплотняющего устройства. Газонепроницаемость затвора обеспечивается путем использования специального масла с низкой температурой застывания. Надпоршневое пространство газгольдера вентилируется через центральный фонарь.
В стальном цилиндрическом корпусе сухого газгольдера с гибкой секцией находится перемещающаяся по высоте шайба. Между корпусом и шайбой расположена гибкая секция (мембрана) из прорезиненной ткани, герметически прикрепленная как к газогольдеру, так и к подвижной шайбе. Под давлением газа шайба поднимается, а при выпуске газа — опускается, выдавливая газ из газгольдера.
Газгольдеры высокого давления. Цилиндрические и сферические газгольдеры высокого давления применяют для хранения сжиженных газов.
Для хранения аммиака, хлора и этиленхлорида объемом до 200 м³ используют горизонтальные цилиндрические газогольдеры, бутана, пропана и других газов - шаровые (сферические) газогольдеры.
Выбор вида газогольдера определяется капитальными вложениями и эксплуатационными расходами, зависящими от геометрического объема и конструкции газогольдеров.
Газгольдеры высокого давления для горючих газов имеют сравнительно небольшую емкость, поскольку относятся к весьма пожаро- и взрывоопасному оборудованию. Потеря газа (утечка) при хранении в газгольдерах составляет более 2 % от их оборачиваемости.
В случае утечки газа появляется возможность образования взрывоопасных газовоздушных смесей, что может привести к взрыву на территории и в районе размещения газгольдеров. Поэтому к устройству складов, где хранятся сжиженные газы в газгольдерах, предъявляются повышенные требования безопасности. Установлены нормативные расстояния между отдельными газгольдерами, между группами газгольдеров и между газгольдерами и зданиями  или сооружениями.
Наземные газогольдеры располагают группами в местах пониженных планировочных отметок площадки предприятия. Каждую группу наземных газогольдеров обваловывают по периметру замкнутым валом или ограждающей стенкой из несгораемых материалов высотой не менее 1 м. Обвалованное пространство должно вмещать не менее 85 % емкости всей группы газогольдеров.
Перечень и характеристика контрольно-измерительных приборов, регулирующей, предохранительной и запорной арматуры, устанавливаемых на газогольдерах для сжиженных газов, регламентируются «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением».
Газгольдеры снабжаются предохранительными клапанами, манометрами для замера давления паровой фазы, указателями уровня и сигнализаторами предельного верхнего уровня жидкой фазы, термометрами для контроля температуры жидкой фазы, запорными органами для отключения газогольдера от трубопроводов для приема и отпуска сжиженных газов, отсоса и подачи паровой фазы, отбора проб жидкой и паровой фаз, люками для входа обслуживающего персонала в газогольдер и его вентиляции, устройствами для вентиляции и продувки инертным газом, паром или воздухом и устройствами для удаления из газгольдера промывных стоков воды и тяжелых остатков.
Все газгольдеры оборудуются газосбросной трубой для выброса (при их переполнении) газа в атмосферу или на факел. Применяют автоматические системы управления газгольдерами.
Изотермические газгольдеры. Для хранения больших объемов углеводородных газов наиболее оптимальными являются подземные газохранилища. Широкое распространение для хранения метана, сжиженных углеводородных газов, этилена, аммиака и этана получили изотермические газгольдеры. Сжиженные газы в них находятся в условиях поддержания режима, регулируемого изменением двух параметров - температуры и давления.
Изотермические хранилища для сжиженных газов оснащают насосами для перекачки газов и холодильной установкой. 
При низкотемпературном изотермическом хранении сжиженных газов снижение давления паров хранимых продуктов достигается путем охлаждения их до температуры кипения. В таком состоянии сжиженные газы можно хранить при атмосферном давлении. Этим определяется и толщина стенок газогольдеров, которая должна быть достаточной, чтобы стенки выдержали гидростатическое давление залитого продукта. При таком способе хранения расход металла сокращается в 6-15 раз (в зависимости от продукта и объема резервуара) по сравнению с резервуарами, работающими под давлением.
Преимуществами низкотемпературного изотермического хранения являются: уменьшение геометрических размеров резервуара (в связи с повышением плотности продукта при низкой температуре); отсутствие потерь продукта в результате испарения; хранение продукта при постоянных параметрах; уменьшение пожаро- и взрывоопасности газов.
Низкая температура оказывает ингибирующее действие на интенсивность процесса горения, если оно вдруг начнется. При низкотемпературном изотермическом хранении снижается и вероятность утечки сжиженных углеводородных газов, что также уменьшает вероятность пожара и взрыва. В связи с этим меньше требуется арматуры, коммуникаций, контрольно-измерительных приборов. Схема низкотемпературного изотермического хранилища изображена на рис. 12.4. В тонкостенном теплоизолированном сосуде сжиженный газ хранится при температуре, соответствующей атмосферному давлению. В результате нагрева сосуда за счет температуры окружающей среды часть продукта испаряется. Пары проходят через теплообменник 5 и после сжатия компрессором 3 поступают в конденсатор 4, где охлаждаются и конденсируются. Сконденсированная жидкость дополнительно охлаждается в теплообменнике 5 встречными холодными парами и через дроссель 2, снижающий давление сжиженного газа до давления в сосуде 7, поступает в него.
Для изотермического хранения сжиженных газов под давлением используют шаровые резервуары.
В процессе изотермического хранения под давлением сжиженные газы периодически захолаживают, в результате чего можно использовать холодильные установки меньшей мощности. Сферические теплоизолированные резервуары рассчитаны на давление до 1 МПа, их минимальный объем составляет 600 м³.
Средства контроля и автоматизации обеспечивают измерение необходимых параметров продукта, хранящегося в резервуаре (расход, давление, температура и уровень), сигнализацию заданного эксплуатационного режима, защиту газгольдера от переполнения и повышения уровня вакуума, измерение напряжения в корпусе газгольдера и др.
Для создания независимого и равномерного режима работы аппаратов между источниками получения газа и его потреблением устанавливают резервуары или газгольдеры, в которых хранится сжиженный газ, и выравнивается его давление. Это газгольдеры высокого давления с постоянным объемом (избыточное давление газа в 0,5 ... 1 МПа, а в отдельных случаях и до 10 МПа). Среди других типов газгольдеров (мокрые и сухие), они наиболее безопасны в эксплуатации, особенно для газов, образующих с воздухом взрывоопасные смеси. Газгольдеры высокого давления изготавливают цилиндрической или сферической формы объемом до 4 тыс.м3. Они принадлежат к сосудов, работающих под давлением. Газгольдеры оборудуют системами автоматической сигнализации и отключения от сети при достижении газом нижнего или верхнего допустимого уровня, измерительными приборами для контроля давления и температуры, предохранительными клапанами, обратным клапаном на линии нагнетания газа, редукционным вентилем, который пидгримуе неизменный давление на линии отбора газа. Для безопасной эксплуатации газгольдеры покрывают краской, которая хорошо отражает солнечные лучи и уменьшает нагрев. При искусственном освещении газгольдеров с горючими газами применяют светильники и проводку во взрывозащищенном исполнении. Не допускается полностью опорожнять газгольдеры, так как вследствие просасывание воздуха внутри газгольдера возможно образование взрывоопасных концентраций.
Газгольдеры устанавливают на открытом воздухе подальше от линий электропередач, обеспечивающих молниезащиты и ограждают от доступа посторонних лиц. В отдельных случаях газгольдеры располагают в специальных помещениях. При размещении нескольких газгольдеров между ними, а также между газгольдерами и другими сооружениями придерживаются безопасных расстояний.
Газогольдеры устанавливают в любых районах, где температура окружающего воздуха не ниже минус 650 С, а сейсмичность района может быть 7, 8 и 9 баллов.
В зависимости от расчетных температур районов эксплуатации горизонтальные газогольдеры изготавливают:
при расчетной температуре до минус 400 С из углеродистой стали марки Вст3кп2 по ГОСТ 380-88* для толщин до 4 мм и марки Вст3пс6 по ГОСТ 380-88* для толщины 6 мм и более;
Горизонтальные цилиндрические газогольдеры объемами от 3 до 100 м3 рассчитаны на внутреннее избыточное давление 0,04 и 0,07 МПа и имеют габаритные размеры: диаметры - от 1,4 до 3,24 м; длины - от 2,02 до 12 м.
В технологии изготовления горизонтальных газогольдеров объемами от 3 до 100 м3 приняты следующие конструктивные решения:
днища плоские (допускаемое внутренне избыточное давление 0,04 МПа);
днища конические (допускаемое внутренне избыточное давление 0,07 МПа);
стенки, изготовленные полистовой сборкой.
Область применения горизонтальных газогольдеров ограничена тем, что они занимают большие площади, велика в таких газогольдерах площадь зеркала продукта. Такие газогольдеры могут быть использованы на мылах распределительных нефтебазах и автозаправочных станциях. С 1948 г. широкое распространение получил рулонный метод изготовления и монтажа вертикальных газогольдеров и газгольдеров. Для изготовления газогольдерных конструкций был создан целый ряд рулонирующих установок, начиная с одноярусных с применением односторонней автоматической сварки.
Когда нельзя по каким-либо причинам использовать рулонные листовые заготовки, газогольдер (днище, корпус) изготовляют из отдельных листов или укрупненных блоков (полистовая сборка). Это может быть, например, при сооружении газогольдеров с толщиной стенки нижних поясов большей, чем это допускают условия рулонирования. Горизонтальные газогольдеры в отличии от вертикальных изготавливаются на заводах и поставляются на место в готовом виде. Применяются при транспорте и хранении нефтепродуктов на распределенных нефтебазах, а на нефтеперекачивающих станциях их используют как емкости для сбора утечек.