Системы возврата паровой фазы СУГ

При наливе сжиженного углеводородного газа (СУГ) линия возврата паровой фазы выравнивает давление между двумя ёмкостями: она отводит газ, сжимаемый в паровом пространстве автоцистерны, в паровое пространство резервуара хранения. Без неё поступающая в цистерну жидкость сжимает пар над собой, давление в цистерне растёт, насосу приходится преодолевать большее противодавление, и налив замедляется. Уравнительная линия — основной способ вести перекачку в закрытой системе без сброса в атмосферу и сохранить приемлемое время налива. Суть её расчёта сводится к одному вопросу: способна ли линия пропустить этот поток пара при допустимом перепаде давления.

Принцип уравнивания паров

И в резервуаре, и в цистерне СУГ находится в виде жидкости с насыщенным паром над ней. При наливе жидкость забирается из резервуара и подаётся в цистерну: уровень в резервуаре падает, паровое пространство в нём увеличивается, а в цистерне, наоборот, уменьшается. Когда линия возврата паров соединяет эти пространства, избыточный пар из цистерны перетекает в резервуар и занимает освободившийся объём. Давления в ёмкостях остаются близкими, и перекачка идёт за счёт перепада, создаваемого насосом.

При сливе направление меняется на обратное: по мере отбора жидкости паровое пространство цистерны растёт, давление в ней падает, и паровая линия подаёт пар из резервуара в цистерну, компенсируя это падение. При компрессорном сливе паровая линия выполняет уже активную функцию: компрессор отбирает пар из резервуара и нагнетает его в цистерну, вытесняя жидкость. Выбор способа слива рассмотрен на странице «Системы слива СУГ из автоцистерн».

Что даёт возврат паров

·         Время налива: Давление в цистерне не растёт, поэтому производительность насоса остаётся стабильнее на протяжении всей операции. При недостаточном сечении паровой линии давление в цистерне по ходу налива повышается и расход падает.

·         Выбросы и безопасность: Избыточный пар из цистерны не нужно сбрасывать в атмосферу; перекачка остаётся закрытой.

·         Давление в резервуаре: При отборе жидкости давление в паровом пространстве резервуара стремится снизиться; возвращаемый пар ограничивает это снижение и помогает сохранить запас давления на всасывании насоса.

·         Расчёт количества: Возвращаемый пар несёт массу продукта. При коммерческом учёте порядок её учёта нужно определить отдельно.

Возврат паров, рекуперация паров и BOG — разные понятия

Эти три понятия часто путают. Возврат паров в системах СУГ — это обмен паром между двумя ёмкостями под давлением: пар не перерабатывается, а просто возвращается туда, откуда пришёл. Рекуперация паров относится к наливу топлива или растворителей из атмосферных резервуаров, когда собранные пары перерабатываются в установке рекуперации паров (УРП, VRU) как средство ограничения выбросов. В системах СПГ возврат паров работает при криогенной температуре и напрямую связан с обращением с отпарным газом (BOG), который постоянно образуется на объекте. Поэтому паровую линию СУГ нельзя рассчитывать по подходам, принятым для двух других применений.

Как рассчитать линию возврата паров

В первом приближении объёмный расход, который должна пропустить паровая линия, близок к объёмному расходу жидкости, поступающей в цистерну: каждый объём жидкости вытесняет примерно такой же объём пара. К этому добавляются два эффекта. Первый — разница температур цистерны и резервуара: если продукт или корпус цистерны теплее, при наливе происходит дополнительное испарение. Второй — частичное вскипание жидкости на входе в цистерну из-за перепада давления в наливной линии. При расчёте эти эффекты учитываются вместе с целевой производительностью налива.

Диаметр и длину линии, число отводов и арматуры, паровую часть рукава или наливного устройства и соединения выбирают совместно так, чтобы перепад давления оставался в допустимых пределах. Допустимый перепад определяется напором насоса и расчётными давлениями цистерны и резервуара. Линию следует проверять для самой длинной трассы на площадке и для минимальной рабочей температуры, поскольку в холодную погоду часть пара может конденсироваться внутри линии.

Конденсация и скопление жидкости

Пары СУГ могут конденсироваться на холодных участках линии. Жидкость, скапливающаяся в нижних точках, сужает сечение для пара и вызывает колебания давления. Поэтому паровую линию по возможности прокладывают с уклоном, позволяющим жидкости стекать в одну из ёмкостей, а для неизбежных нижних точек предусматривают дренаж. Паровую часть рукава или наливного устройства также нужно устроить так, чтобы её можно было опорожнить по окончании операции.

Арматура и направление потока

При наливе пар идёт к резервуару, при сливе — к цистерне. Если одна линия обслуживает оба режима, обратные клапаны одностороннего действия могут нарушить её работу, поэтому тип и место установки защитных устройств выбирают с учётом обоих направлений потока. Паровая линия, как и жидкостная, является частью системы под давлением: отсечной клапан у места подключения цистерны, разрывная муфта и их связь с логикой аварийного останова рассматриваются вместе с жидкостной стороной.

Влияние возвращаемых паров на учёт

Пока жидкость, поступающая в цистерну, проходит через расходомер, из цистерны в резервуар одновременно возвращается пар, унося часть массы продукта. Требования законодательной метрологии к сжиженным газам могут предусматривать, что при наличии газовой связи между отпускающей и принимающей ёмкостями возвращаемый газ должен измеряться и вычитаться из отпущенного количества. Поэтому в некоторых блоках коммерческого учёта на паровую линию устанавливают второй расходомер, а отпуск нетто рассчитывают как жидкость на входе минус возвращённый пар. Как возвращаемый пар отражается в расчётах, зависит от национального законодательства и договора; подробнее — на странице «Системы коммерческого учёта СУГ».

Участие TLY Enerji

TLY Enerji выполняет проектирование, поставку и инженерное сопровождение станций налива и слива автоцистерн СУГ. В зависимости от объёма проекта поддержка может включать подбор и поставку арматуры, средств измерения давления и при необходимости расходомера для учёта паров на паровой линии, а также интеграцию сигналов паровой и жидкостной линий в систему управления. Подключения паровой линии со стороны резервуара и интерфейс со стороны цистерны уточняются совместно по техническому заданию проекта.

Данные для оценки паровой линии

·         Целевая производительность налива и слива и число одновременно работающих постов

·         Расположение парового штуцера резервуара и трасса до блока

·         Размеры паровых присоединений и расчётные давления обслуживаемых типов цистерн

·         Продукты и ожидаемый диапазон температур, особенно летние и зимние крайние значения

·         Для существующей линии — диаметр, длина и наблюдаемые проблемы со временем налива

·         Условия договора о включении возвращаемого пара в расчёт количества

Связанные страницы

·         Системы налива СУГ в автоцистерны: Жидкостная сторона закрытого налива и ограничение степени заполнения.

·         Системы слива СУГ из автоцистерн: Активная роль паровой линии при компрессорном сливе.

·         Возврат паров на терминалах СПГ: Возврат паров при криогенной температуре и связь с BOG.

·         Рекуперация и возврат паров растворителей: Обращение с парами для ограничения выбросов на атмосферных резервуарах.

·         Коммерческий учёт СУГ: Место возвращаемого пара в расчёте количества.

Вопросы о возврате паровой фазы СУГ

Можно ли наливать СУГ без линии возврата паров?

Технически налив возможен, если допустить рост давления в цистерне, однако по мере роста давления насос преодолевает большее противодавление, расход падает и налив затягивается. Сброс избыточного пара в атмосферу неприемлем с точки зрения безопасности и выбросов. Поэтому при наливе СУГ линии возврата паров применяются широко; необходимость её использования оценивается с учётом нормативных требований, оснащения цистерн и условий эксплуатации.

Почему паровая линия может быть меньше жидкостной?

Паровая линия отводит пар, вытесняемый из цистерны. Его объёмный расход близок к расходу жидкости, но плотность значительно ниже, а допустимые скорость и потери давления оцениваются иначе, чем для жидкостной линии. Поэтому в большинстве случаев паровая сторона меньше жидкостной. Однако слишком малое сечение приводит к росту давления в цистерне по ходу налива, и диаметр нужно подтверждать расчётом в каждом проекте.

Влияет ли возвращаемый пар на расчёты с покупателем?

Может влиять. Пар, соответствующий части налитой жидкости, возвращается в резервуар и несёт массу продукта. В некоторых системах, подпадающих под законодательную метрологию, возвращаемый газ требуется измерять и вычитать, а некоторые договоры предусматривают иной способ сведения баланса. Применяемый подход нужно согласовать с учётом нормативных требований и договора в начале проекта.

Почему в паровой линии скапливается жидкость?

Пары СУГ могут конденсироваться там, где температура окружающей среды падает или линия проходит в тени. Образовавшаяся жидкость собирается в нижних точках, сужает проход для пара и вызывает колебания давления. Уклон линии, отказ от нижних точек или устройство дренажей позволяют держать эту проблему под контролем.