Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 [ 155 ] 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284

в случав отсутствия внешнего источника энергии (преимущество отдается условиям рассоединения в аварийной обстановке);

- комбинированное уравновешивание, состоящее в вакуумном уравновешивании во время нормальных (штатных) маневров и в логическом электрогидравлическом уравновешивании, которое сдвигает контргрузы соответствующим образом, когда судно связано со стояком и таким образом обеспечивает уравновешивание в аварийной ситуации во время работы стояка на слив или налив.

4.9.2.1.4.2. Система контроля движений стояка

Постоянное наблюдение за рабочей зоной стояка, необходимость срочного аварийного отключения от судна заставляют применять систему обна-

ружения и сигнализации (датчики касания в трех измерениях). Например, для стояка, имеющего систему подсоединения, состоящую из двух задвижек PERC, используют два порога сигнализации:

- 1 -й порог для команды остановки перекачивающих продукт насосов, например СПГ и закрытие задвижек на конце стояка;

- 2-й порог для команды PERC и отсоединения стояка.

4.9.2.2. Устройства и стояки слива (налива) СПГ

Устройства и стояки слива (налива) СПГ принципиально не отличаются по составу и принципу дей-

Откашв стояка: 1 - несущая стойка; 2 - уравновешивающее устройство; 3 - поворотные соединения; 4 - соединитвпы1ый фланец.

ствия от вышеописанных классических устройств (§4.9.2.1.)

Основные отличителы1ые особенности вызваны низкой температурой СПГ и необходимостыо избежать любых утечек СПГ в портовых сооружениях.

Эти особенности заключаются в следующем.

4.9.2.2.1. Используемые материалы

- Аустенитные нержавеющие стали Z2CN18 - 10 для труб, поверхностей качения поворотных соединений;

- нержавеющая сталь Z2WKA18 или мартенсит-ная сталь для шариков (необходимость соответствия относительной твердости шариков и поверхностей качения);

- полимерная смола Кел-F для уплотнений, обеспечивающая герметичность внутри поворотных соединений.

4.9.2.2.2. Криогенные поворотные соединения

Помимо особенностей вышеперечисленных материалов, поворотные соединения во время их монтажа подвергаются обработке политетрафторэтиленом (PTFE): это обеспечивает смазку в рабочих условиях, которую было бы трудно обеспечить другими средствсми, учитывая низкую температуру СПГ.

Устройство быстрого отсоединения: 1 - PERC; 2-звдвижкв со сферическим золотником; 3 - гидроцилиндр управления задвижками; 4 - поворотное соединение; 5 - соединительный фланец.

Кроме того, для того чтобы предотвратить возможность доступа влаги к поверхностям качения (и, следовательно, обмораживания) во время захолаживания, осуществляют постоянную продувку азотом под небольшим давлением (сушка).

4.9.2.2.3. Термические напряжения

При разработке конструкции стояка для слива (налива) СПГ необходимы исследования термических напряжений, возникающих в переходный период захолаживания из-за перекачки различных флюидов (пар, двухфазная жидкость), имеющих различные коэффициенты теплоотдачи.

4.9.2.2.4. Механические напряжения

При конструировании стояка учитывают в механическом плане классические параметры, такие, как вес материалов, вес продукта, воздействие ветра и т.д.

До настоящего времени все стояки СПГ, которые были смонтированы, относятся к типу самонесущих, то есть трубопроводы, несущие СПГ, испытывают одновременно термические напряжения, вызванные СПГ, и обычные механические нагрузки.

Особый тип стояка для низких температур был разработан в последнее время с целью получения наименьшей себестоимости и наилучшего сопротивления термическим напряжениям; основание из углеродистой стали поддерживает посредством особого сцепного устройства криогенные трубопроводы, что исключает использование специальных криогенных сталей для всей конструкции. Такие стояки, вероятно, будут применяться на новых установках СПГ.

4.9.3. Трубопроводы обвязки

4.9.3.1. Описание обвязки установки СПГ

4.9.3.1.1. Основные трубопроводы (сети)

- Сеть превра1цения СПГ-природный газ (основная сеть);

- сеть испарений:

• эвакуация на факел установки,

• использование в режиме газового поршня (между судном и резервуарами хранения),

• рекуперация специальными установками (см. схему установки § 4.1.2).

4.9.3.1.2. Вспомогательные трубопроводы СПГ

- Продувочная сеть (продувочный коллектор из основной сети и из различных устройств к продувочным резервуарам);

- сеть захолаживания (основное оборудование);

- сеть холодильная (основной сети, например).

4.9.3.1.3. Прочив вспомогательные трубопроводы (сети)

- Газопроводы природного газа для обычного его применения (топливный газ, газ для кухни, сервисный газ установок, газ для питания резервуаров хранения в случае снижения давления в них);

- азотопроводы для обычного использования азота как сервисного газа, для лабораторий и, в особенности, для:

• питания цепей безопасности (контроль герметичности внутренней емкости резервуаров хранения, охлаждение выходного конца факела установки, создание давления в электрических шкафах и т.д.),

• осушки некоторых видов оборудования (поворотные кулаки стояка, шахты насосов),

• герметизации уплотнений криогенных компрессоров и т.д.;

- трубопроводы питания судна:

• жидкий азот;

• горючее (бункерный уголь, дизтопливо),

• питьевая вода;

- флюиды процесса сжижения (случай заводов и установок сглаживания пиковых нафузок).

4.9.3.2. Особые технические

элементы трубопроводов СПГ

4.9.3.2.1. Материалы

- Z2CN18 -10 (304 L) в основном (см. гл. 4.3).

4.9.3.2.2. Испытания

- испытательное давление: 150 - 200% от среднего рабочего давления (PMS);

- испытания воздухом для низких давлений (0,7 МПа);

- гидравлические испытания метанолом предпочтительнее, чем водой, особенно для трубопроводов с арматурой, имеющих пониженные участки без дренажа и т.д., но толысо в области средних давлений (во избежание выброса метанола по условиям техники безопасности).

- необходимость глубокой осушки (см. § 4.4.1.3).

4.9.3.2.3. Расчеты толщины стенки, предельной длины, сопротивления изгибу

4.9.3.2.3.1. Расчет толщины

В нижеследующей таблице показаны факторы напряжений (колонка 1), принцип расчета, предписанный правилами конструирования (колонка 2), формулы расчета, взятью из двух особых правил (ASME ВзТТи SNCT - Codap) - колоню13 и 4

Принимается наибольшая толщина, получаемая из расчета для двух давлений: максималыюго рабочего PMS (величина е) и испытателыюго (величина е).

4.9.3.2.3.2. Расчет предэлыюй длины и сопротивления изгибу

Факторами напряжений являются:

- обычные:

• внутреннее давление,

• вес трубы в воде (или метаноле) при испытаниях,

• факторы окружакхшй среды (ветер, снег, землетрясения и т.п.);

- особые для СПГ:

• вес тр в СПГ (в процессе эксплуатации),

• вес теплоизоляции,

• усадка стали в холоде-

Максимально допустимое тангенциальное напряжение установлено правилами ASME В31.5:

S » min(R/4; 0.625 Re).

Для определенной трассы трубопровода производятся расчеты по многочисленным вариантам для проверки того, что допустимые значения напряжений не будут превышены (см. табл. стр. 494).

Трасса, опоры, компенсаторы соответствующим образом подбираются для проверки этих напряже-

Фактор напряжения

Правила конструирования

Пример1:А.З.М.Е. В31.5

Пример 2: S. N. C.T.-Codap

Максимальное рабочее давление:

e-F(P™,b.d;.S)

S . min(R/4; 0,625 R J

C;-0,85-1

S.5/8R. или 0,25 R Cy -0,85-1

2(S 0+0,4

2SCy+P„.

Испьаатвльное давление: P,

S- r(R„ R) e-F(P,. D, C;,S)

S-0,9R,

c;-i

p. D

e- =

S- 0.9 R,

c;-i

2(S + 0,4

2S + P,

f, f, F, F- константы правил конструирования.

R,, R - предел текучести, предел прочности

соответственно при 2(гС S - допустимое напряжение

D - внешний диаметр трубопровода Су, Су - коэффициенты стыков е, е- толщины ствнок трубы

Расчет толщины стенки трубопроводов СПГ.