Слить СПГ из автоцистерны в резервуар хранения можно двумя основными способами: собственный испаритель наддува цистерны поднимает давление в паровом пространстве и вытесняет жидкость в приёмный резервуар, либо жидкость перекачивается криогенным насосом. На многих объектах оба способа применяются совместно и управляемо. Выбор зависит от оснащения цистерны, расчётного и текущего давления в приёмном резервуаре, допустимой длительности слива и того, как будет обрабатываться пар, остающийся по окончании операции.
Общие принципы слива, независимые от продукта, в том числе проблемы на стороне всасывания и проверка принятого количества, изложены на странице о системах слива автоцистерн. Здесь рассматриваются решения, характерные именно для СПГ.
Куда сливают СПГ из автоцистерн
СПГ, доставляемый автотранспортом, обычно поступает туда, где нет сетевого газа: на спутниковые хранилища СПГ промышленных предприятий, на заправочные станции СПГ, на временные или удалённые площадки. Многие такие объекты малотоннажные. В Европе проектирование береговых установок СПГ вместимостью хранения от 5 t до 200 t регулируется отдельным стандартом EN 13645, а более крупные объекты охватывает EN 1473. Производительность системы слива и уровень её автоматизации обычно выбирают применительно к этому небольшому масштабу.
Слив за счёт наддува
Часть автоцистерн СПГ оснащена испарителями наддува (pressure build-up, PBU), рассчитанными на слив без насоса. Небольшой поток жидкости из нижней части цистерны испаряется в змеевике и подаётся в верхнюю часть сосуда; давление паров растёт, и жидкость перетекает в приёмный резервуар только за счёт перепада давления. Главное достоинство способа в простоте: на приёмной стороне не нужен насос, его захолаживание и обслуживание.
Ограничения вытекают из той же физики. Поток существует, пока есть перепад давления между цистерной и резервуаром; по мере заполнения приёмного резервуара его давление растёт, перепад уменьшается и слив замедляется. Жидкость, испаряемая для наддува, нагревает оставшийся СПГ, и цистерна заканчивает операцию под повышенным давлением, заполненная паром. В рецензируемом модельном исследовании, где сравнивались шесть способов слива СПГ из автоцистерны на заправочную станцию, показано, что перекачка только за счёт наддува в рассмотренных случаях может приводить к значительным выбросам метана.
Слив насосом
При использовании насоса жидкость подаётся в приёмный резервуар независимо от перепада давления. Криогенный насос может располагаться на приёмном объекте, на блоке слива или, как в некоторых мобильных хранилищах, на раме приёмной установки. Для нормальной работы на всасывании нужна холодная жидкость с запасом до кипения, а насос и всасывающая линия должны быть захоложены до пуска. То же исследование показало, что сочетание насоса с управляемым наддувом даёт минимальный риск стравливания метана.
Насос делает время слива в значительной мере независимым от давления в приёмном резервуаре, но добавляет вращающееся оборудование, процедуру захолаживания и электроснабжение. Решение принимается с учётом числа поставок, допустимой длительности слива и подхода объекта к сбросу паров.
Сравнение способов слива
Аспект | Наддув (PBU) | Насос или насос с управляемым PBU |
Оборудование объекта | Насос на приёмной стороне не нужен | Нужны криогенный насос, линия захолаживания и электропитание |
Время слива | Замедляется по мере роста давления в резервуаре | Меньше зависит от давления в приёмном резервуаре |
Состояние цистерны после слива | Остаётся под повышенным давлением, заполнена паром | Давление в цистерне можно держать ниже |
Пары и риск сброса | В модельном исследовании возможны значительные выбросы метана | В модельном исследовании минимальный риск сброса |
Эксплуатация | Просто; оператор контролирует давления | Требуются захолаживание насоса и защитные блокировки |
Давление в приёмном резервуаре и обращение с парами
Ограничивающим элементом чаще оказывается приёмный резервуар, а не цистерна. Поступающая жидкость сжимает паровое пространство, давление растёт; приближение к расчётному давлению останавливает слив или может привести к срабатыванию предохранительного клапана. Некоторые резервуары имеют и верхнюю, и нижнюю линии заполнения. Холодная жидкость, распыляемая сверху, как правило, охлаждает пар и снижает давление, а нижнее заполнение пар сжимает. Оператор переключает линии в зависимости от давления в резервуаре.
Уравнительная линия между паровыми пространствами цистерны и резервуара может уменьшить перепад давления, но одновременно ослабляет движущую силу слива наддувом и, если ведётся учёт, влияет на коммерческий расчёт. Пар, образующийся во время и после слива, будь то использование в качестве топлива, компримирование или сжигание на факеле, относится к обращению с отпарным газом (BOG).
Как определяется принятое количество
При автомобильных поставках СПГ коммерческое количество, как правило, устанавливается на наливном терминале взвешиванием и поступает вместе с наливным документом. Приёмный объект затем сверяет его в операционном порядке с данными об уровне и давлении в резервуаре. Остатки жидкости и пара в цистерне, а также газ, стравленный при сливе, могут дать расхождение между отпущенным и принятым количеством, и порядок учёта этого расхождения следует закрепить в договоре поставки.
Если в точке слива устанавливается расходомер, ориентиром остаются положения OIML R 117-1:2019 для СПГ: продукт в расходомере должен оставаться жидким в течение всего измерения, количество показывается в единицах массы, а при соединении паровых пространств цистерны и резервуара возвращённые пары измеряются и вычитаются. Проектирование криогенного узла учёта рассмотрено на отдельной странице.
Подключение, отключение и безопасное завершение
Сливные рукава подбираются по стандартам для криогенных гибких рукавов. По окончании перекачки жидкость из рукава и соединительной линии нужно безопасно дренировать, а линию продуть перед отсоединением. СПГ, запертый между двумя закрытыми клапанами, при нагреве создаёт давление, поэтому дренаж и сброс давления на таких участках должны быть предусмотрены проектом. Интерфейсы продувки и инертизации азотом, аварийный останов (ESD) и аварийное расцепление подробно описаны на страницах о блоках и системах безопасности.
Участие TLY Enerji в проектах слива
TLY Enerji выполняет для объектов слива СПГ из автоцистерн проектирование систем, поставку насосов, арматуры и приборов, инжиниринг, монтаж, пусконаладку и техническое обслуживание. В зависимости от объёма проекта это может включать контроль давления и уровня в приёмном резервуаре, измерение температуры и давления на сливной линии, защитные блокировки насоса и управление на базе ПЛК. Интерфейсы с существующими резервуарами, испарителями и оборудованием BOG определяются в начале проекта.
Сведения для оценки системы слива
· Объём приёмного резервуара, его расчётное и обычное рабочее давление
· Оснащение поступающих цистерн испарителями наддува и схема их присоединений
· Целевое время слива и число поставок в месяц
· Предпочтения по использованию насоса и доступное электроснабжение
· Наличие верхней и нижней линий заполнения резервуара
· Политика объекта в отношении сброса паров и использования BOG
· Способ проверки принятого количества: наливной документ, уровнемер резервуара или расходомер
Связанные страницы
· Системы слива автоцистерн: Основы стороны всасывания и проверки принятого количества.
· Блоки налива и слива СПГ: Насосы, арматура и присоединения в составе готового блока.
· Системы измерения отпарного газа (BOG): Измерение и направление пара, образующегося при сливе и после него.
· Системы возврата паров на терминалах СПГ: Влияние уравнительной линии между цистерной и резервуаром.
· Системы налива СПГ в автоцистерны: Процесс налива, где определяется отпущенное количество.
Частые вопросы о сливе СПГ
Что выбрать: слив наддувом или насосом?
Универсального ответа нет. Слив за счёт наддува прост и не требует насоса на приёмной стороне, но замедляется по мере роста давления в резервуаре и оставляет цистерну под повышенным давлением. Насос сокращает время слива и облегчает управление давлением, однако это дополнительное оборудование, требующее захолаживания и обслуживания. Частоту поставок, расчётное давление резервуара и политику сброса паров нужно оценивать вместе.
Почему давление в приёмном резервуаре растёт при сливе?
Поступающая жидкость сжимает паровое пространство резервуара, а тепло, получаемое в линиях и соединениях, испаряет часть СПГ. Если давление приближается к расчётному пределу, слив нужно остановить или управляемо отвести пар. Верхняя линия заполнения, если она есть, помогает ограничить рост давления за счёт охлаждения парового пространства.
Нужно ли повторно измерять СПГ при сливе?
Не обязательно. Коммерческое количество обычно определяется на наливном терминале взвешиванием и фиксируется в наливном документе, а приёмный объект сверяет его с данными уровнемера резервуара. Если договор предусматривает учёт в точке слива, жидкость в расходомере должна оставаться однофазной, а пары, возвращённые через уравнительное соединение, должны вычитаться.
Почему рукав нельзя отсоединить сразу после слива?
СПГ, оставшийся в рукаве и соединительной линии, при нагреве испаряется и создаёт давление на любом закрытом участке. Перед отсоединением жидкость нужно безопасно дренировать, при необходимости продуть линию и сбросить давление. Эти шаги входят в процедуру слива и нужны как для безопасности персонала, так и для предотвращения выбросов газа.