ПЗ (Модернизация одоризационной установки ГРС-1 с заменой обвязки расходной ёмкости одоранта)

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Кафедра «Нефтегазовое дело, химия и экология»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Зав. кафедрой «НГДХиЭ»

_________________

(подпись)

«___» __________ 20___ г.

МОДЕРНИЗАЦИЯ ОДОРИЗАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ ГРС-1 С ЗАМЕНОЙ

ОБВЗЯКИ РАСХОДНОЙ ЕМКОСТИ ОДОРАНТА

Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе

бакалавра

ВКР 21.03.01.2017.ПЗ-946

Хабаровск, 2017

С ОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1. Одоризация природного газа 5

1.1. Одоранты и их характеристика 5

1.1.1. Состояние и протяженность газопровода 7

1.1.2. Химический состав и качество транспортируемого газа 8

1.1.3. Качество и компонентный состав используемого одоранта 8

1.1.4. Способ и точность одорирования газа 9

1.2. Одоризационные установки ГРС 10

1.2.1. Капельный способ ввода одоранта в поток газа 11

1.2.2. Фитильный одоризатор 12

1.2.3. Барботажный способ ввода одоранта в поток газа 12

1.2.4. Дозированная подача одоранта в поток газа 14

1.2.5. Автоматизированная система одоризации газа (АСОГ) 16

1.2.6. Блок одоризации с электронным управлением (БОЭ) 17

1.3. Автоматизированные системы одоризации газа 18

1.3.1. Электромагнитные клапаны для работы с одорантом 20

1.3.2. Емкость двухстенная для хранения одоранта 20

1.3.3. Насосы для перекачки одоранта 21

1.3.4. Интеллектуальный датчик уровня 21

2. Модернизация одоризационной установки ГРС-1 23

2.1. Описание используемой установки 23

2.2. Параметры, влияющие на выбор новой установк 25

2.3 Модернизированный узел дозирования одоранта 27

3. Экологическая политика, проводимая в ООО «Газпром Трансгаз Томск» 32

Заключение 39

Список используемых источников 41

Приложение 1 42

Приложение 2 43

ВВЕДЕНИЕ

Основной задачей газовой промышленности России является обеспечение бесперебойных поставок природного газа, отвечающего всем требованиям мировых стандартов. И здесь нужно отметить огромную роль системы газораспределения, которая осуществляет подготовку и непосредственную доставку транспортируемого газа потребителям.

В настоящее время в России ОАО «Газпром» эксплуатирует более 3,5 тыс. газораспределительных станций (ГРС), их средняя степень загрузки составляет 31-32%. Около 30% ГРС находятся в работе более 25 лет. Техническое состояние таких объектов описывается рядом негативных факторов:

– старение оборудования;

– малая эффективность использования устройств;

– значительная вероятность отказов и аварий.

Также в последнее время значительный рост прогресса в области информатики и электроники, приводит к развитию автоматизации технологических процессов на производстве. Повсеместно в промышленности внедряются компактные высоконадежные системы управления и различные датчики.

Исходя из вышеупомянутых вещей, создается картина необходимости модернизации данных объектов. Такие работы должны быть выполнены с максимальным качеством, но в то же время в предельно сжатые сроки, так как ГРС являются важнейшей частью газораспределительного хозяйства.

Целью данной ВКР является модернизация ГРС-1 (пос. Ильинка) путем замены обвязки расходной емкости одоранта. Данная реконструкция позволит повысить надежность оборудования, заменить устаревшую установку на образец нового поколения и автоматизировать процесс одоризации природного газа.

Природный газ, являясь одним из самых экологически чистых видов топлива, все больше внедряется в различные сферы. С этим и связана актуальность данной работы. Вместе с техническим прогрессом будет происходить и развитие газораспределительного хозяйства. Тем самым, эксплуатация устаревшего и ненадежного оборудования при росте газификации различных видов производства может привести к серьезным авариям.

1. ОДОРИЗАЦИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

1.1 Одоранты и их характеристика

Сам по себе природный газ не имеет ни цвета, ни запаха, и поэтому в бытовых условиях будет очень трудно обнаружить его утечку. Именно поэтому в состав газа вводят специальные вещества – одоранты, благодаря которым «голубое топливо» приобретает своеобразный запах.

Примечательно то, что одорант должен обладать рядом определенных требований:

1. Иметь сильный (даже при малых концентрациях), достаточно резкий и характерный запах, отличающийся от других.

2. При той концентрации, которая нужна для придания газу ощутимого запаха, одорант должен быть биологически безвредным.

3. Реагент не должен оказывать агрессивного влияние на материал трубопроводов, обвязки, расходной емкости и запорной арматуры.

4. Обладать малой растворимостью в воде и жидких углеводородах.

5. Не должен сильно поглощаться почвой, а в помещении не создавать едкие, долго выветриваемые, запахи.

6. При сгорании, продукты одоранта не должны ухудшать санитарно-гигиенические условия в помещениях.

7. Должен быть недорогим и недефицитным[1].

Но в настоящее время, в газовой промышленности не придумали одоранта, отвечающего вышеперечисленным требованиям в полной мере, в связи с чем, потребителям приходиться мириться с некоторыми неудобствами, работая с использующимися одорантами.

Для своевременного принятия мер, по предупреждению аварий в результате утечек, газ должен обнаруживаться по запаху при его содержании в воздухе не более 20% от его предела взрываемости. Таким образом, при одоризации должно вводиться такое количество одоранта, чтобы человек с нормальным обонянием мог обнаружить утечку в воздухе при объемной доле газа равной 1%. Количественное содержание одоранта в подаваемом потребителю газе нормируется в зависимости от химического состава используемой одоризационной смеси. Например, в соответствии с «Положением по технической эксплуатации газораспределительных станций магистральных газопроводов ВРД 39-1.10-069-2002», для этилмеркаптана норма ввода составляет 16 г (19,1 см³) на 1 000 м³ газа, приведенного к нормальным условиям.

Этилмеркаптан в настоящее время является одним из первых промышленных одорантов, применявшихся в бывшем СССР (изготавливал его Дзержинский завод жирных спиртов). Главный недостаток его заключается в химической нестабильности, которая выражается в легкой окисляемости и способности к взаимодействию с оксидами железа (всегда присутствующими в газопроводах) с образованием диэтилдисульфида. Как известно, дисульфиды имеют значительно меньшую интенсивность запаха, что приводит к снижению эксплуатационных свойств этилмеркаптана, как одоранта и, как результат, происходит увеличение расхода исходного вещества. Особенно заметно снижение интенсивности запаха при транспортировке газа с добавлением данного одоранта по трубопроводам на большие расстояния. Остальные существенные недостатки этилмеркаптана – его высокая токсичность и растворимость в воде (7,5 г/л).

С 1984 г. практически на всех ГРС нашей страны начал внедряться другой одорант – СПМ (смесь природных меркаптанов). Этот одорант производится на Оренбургском газоперерабатывающем заводе из сырья, основой которого служит уникальный по своему составу конденсат Оренбургского и Карачаганского месторождений. Одорант СПМ является многокомпонентным веществом. Согласно ТУ 51-31323949-94-2002, в его составе могут содержаться следующие массовые доли отдельных меркаптанов:

– этилмеркаптан – до 44,0%;

– изо-пропилмеркаптан – до 31,0%;

– бутилмеркаптан – до 11,0%;

– н-пропилмеркаптан – до 6,0%;

– трет-бутилмеркаптан – до 5,0%;

– н-бутилмеркаптан – до 1,5%;

– тетрогидротиофен – до 1,5%.

Норма ввода многокомпонентного одоранта СПМ в России, такая же как и для этилмеркаптана. Она составляет 16 г (19,1 см³) на 1 000 м³ газа, который приведен к нормальным условиям. За пределами РФ, в качестве одорантов используются меркаптаны, получаемые в результате синтеза на основе серы, сероводорода, сульфидов и других сернистых соединений. Зачастую, используются смеси нескольких веществ, то есть синтезированный одорант, как и природный является многокомпонентным. Достоинством таких одорантов заключается в более развитой стабильности химического состава и отсутствии посторонних примесей. Транспортировка и хранение синтезированных одорантов осуществляется в специальных сосудах, изготовленных из антикоррозийных материалов.

В последнее время газовая промышленность все чаще подходит к решению отменить жестко регламентированные нормы ввода одоранта в поток газа. Тем самым предлагается устанавливать для каждого объекта индивидуальную норму, зависящую от состояния и протяженности газопровода, химического состава и качества транспортируемого газа, качества и компонентного состава используемого одоранта, а также способа и точности одорирования газа. Рассмотрим, как влияют перечисленные выше факторы на качество одоризации газа.

1.1.1 Состояние и протяженность газопровода

Как уже отмечалось выше, этилмеркаптан, являющийся одним из основных компонентов одоранта СПМ, вступает в химическую реакцию с оксидами железа, которые под действием коррозии образуются на стенках газопровода. Как результат такого соединения – падение интенсивности запаха одорированного газа и, как следствие, увеличение нормы ввода одоранта в поток газа.

1.1.2 Химический состав и качество транспортируемого газа

Считается, что основным фактором качества запаха одоризационной смеси является доля содержания в ней меркаптановой серы. Исходя из процентного содержания меркаптановой серы в газе, можно уменьшать количество одоранта, вводимого в поток газа.

Однако неудовлетворительное качество газа, наличие в нем примесей – особенно высокое содержание влаги, может привести, при соответствующих условиях, к накоплению жидкого конденсата в газопроводе и часть одоранта просто растворится в этих углеводородах, и опять же интенсивность запаха газа у потребителя будет снижаться. В таких случаях норму ввода одоранта придется снова увеличивать.

1.1.3 Качество и компонентный состав используемого одоранта

К сожалению, те условия, в которых транспортируется и хранится одорант в нашей стране, являются не достаточно удовлетворительными. Очень часто материалом для емкостей служат черные металлы, вступающие в химическую связь с агрессивной жидкостью. В ряде случаев хранение и транспортировка тары с одорантом осуществляются в условиях резких температурных перепадов и различных атмосферных осадков. Повторное использование емкостей, изготовленных из стали, ухудшает качество заливаемого в них одоранта. Во многих источниках встречается одна и та же информация: в процессе транспортировки качество одоранта существенно ухудшается.

Что касается компонентного состава одоранта, некоторые специалисты отмечают довольно значительные колебания соотношения различных компонентов одоранта СПМ, производимого Оренбургским ГПЗ, и даже присутствие в его составе метилмеркаптана, которого по ТУ 51‑31323949-94-2002 быть не должно. Кроме того, выявлен факт существенного снижения массовых долей важных компонентов: этилмеркаптана и трет-бутилмеркаптана. Эти изменения связаны с нестабильностью состава конденсата, который используется как сырье, они могут также оказать отрицательное влияние на интенсивность запаха одорированного газа, если не изменять норму ввода одоранта.

Но, стоит заметить, что анализ компонентного состава одоранта в составе природного газа пока является сложной и дорогостоящей процедурой, у которой отсутствуют отработанные для практического применения методики. Автоматизация процесса одоризации газа на основе результатов такого анализа приведет не только к оптимизации расхода одоранта, но и к переходу на принципиально новый уровень в решении вопросов безопасности и экологии. Работы в данном направлении ведутся, однако их практическая реализация еще пока не осуществима.

1.1.4 Способ и точность одорирования газа