Разработка узла одоризации на газораспределительной станции

Основными документами контроля загрязнения атмосферного воздуха  являются ГОСТы и санитарно-гигиеническая  норма загрязнения атмосферного воздуха.

На газораспределительной  станции АГРС №5 дополнительно производится очистка газа от механических примесей, частиц, жидкости, одоризация и замер расхода газа, поступающего в газовые сети. Одорант хранится в подземной емкости, наполнение которой осуществляется не чаще 1 раза в год. Подача одоранта в дозирующий бачок осуществляется путем передавливания газом низкого давления. Контакт с атмосферой система одоризации не имеет. Для предотвращения от почвенной коррозии подземные проводы и емкости покрываются резино-битумной мастикой и изоляцией. Надземные участки трубопроводов окрашивается масляной краской и алюминиевой пудрой в 2 слоя.

Предусматривается электрохимзащита трубопроводов и  оборудования. Для предотвращения аварийных ситуаций и массовых поступлений газа в атмосферу. Таким образом, наряду с соблюдением правил безопасной работы с горючими и взрывоопасными веществами обеспечивается и охрана атмосферной среды от загрязнения. Тем не менее, в процессе длительной эксплуатации оборудования возможны незначительные утечки природного газа в воздух, за счет ухудшающейся герметичности оборудования.

На газораспределительной  станции АГРС №5 в целях борьбы с шумом предусматривается покрытие узла редуцирования звукопоглощающей изоляции. При эксплуатации газораспределительной станции имеется возможность загрязнения воздуха за счет попадания в воздух углеводородов.

В соответствии с  нормами технологического проектирования предприятий газовой промышленности все оборудование, арматура и трубопроводы газораспределительных станций полностью герметизируют для исключения  попадания  углеводородов  в  атмосферу  при  нормальной  работе

станции.

Небольшой сброс возможен лишь при остановке станции и  ремонтных работах.

На газораспределительной  станции отсутствуют постоянные выбросы газа в атмосферу. Они носят эпизодический характер и подразделяются на периодические и разовые.

К периодическим  относятся выбросы, которые имеют  место при срабатывании предохранительных клапанов. К разовым относятся выбросы при таких технологических операциях, как внутренний осмотр оборудования, гидравлические испытания, ревизии, а также при аварийной остановке газораспределительной станции. При выбросе в атмосферу поступает природный газ с содержанием 96-98% объема и незначительного количества таких вредных ингредиентов природного газа, как предельные углеводороды (С).

Для придания газу запаха его пропускают через блок одоризации. В целях охраны окружающей среды предусматривается установка дезодоратора для нейтрализации паров одоранта, выполняющихся при заполнении емкостей одоризатора. Для этого пары одоранта не выбрасываются в атмосферу, а направляются в бачок с раствором хлорной извести, где происходит реакция нейтрализации:

Са(ОС1) + CHS -> CHSOH + СаС1

Образующаяся  при этом этилсульфиновая кислота  удаляется при помощи дренажного вентиля и вывозится в места, согласованные с санэпидемстанцией. При нормальном и аварийном режиме работы концентрация вредных веществ на газораспределительной станции не превышает предельно допустимых норм. Газораспределительная станция АГРС №5 не оказывает существенного влияния на атмосферный воздух ближайших населенных пунктов

 

 

2 РАСЧЕТНАЯ  ЧАСТЬ

 

2.1 Гидравлический расчет газопровода-отвода с целью определения пропускной способности

 

Цель расчета: определить пропускную способность газораспределительной  станции.

Исходные данные:

Пропускная способность газопровода-отвода q_сут, млн.м³/сут.            0,48·10⁶;

Диаметр участка газопровода  d_н,хdмм                                                      219х6;

Начальное давление участка газопровода  Р_{н ,} МПа                                    4,5;

Длина газопровода-отвода L, км                                                                    0,3;

Среднегодовая температура грунта t_гр,⁰C                                                      5,3;

Коэффициент теплопередачи от газа к грунту, К_т                                        1,5;

Теплоемкость газа, С_р, ккал/(кг·К)                                                                 0,6;

Начальная температура газа tн,⁰С                                                                   20.

 

Таблица 2 - Основные параметры компонентов газа

Компоненты	Объемная концентрация, в долях  ед.	Молекулярная масса, кг/кмоль	Кр. темпер., К	Критическое давление МПа	Динамическая вязкость, кгс/м2 10-7
Метан	0,98	16,04	190,5	4,49	10,3
Этан	0,01	30,07	306	4,77	705
Пропан	0,0003	44,09	369	4,26	6,9
Бутан	0,0007	58,12	425	3,5	6,9
Пентаны	0,00023	72,15	470,2	3,24	6,2
Диоксид углерода	0,0007	44,01	305	7,28	13,8
Азот	0,008	28,02	126	3,39	16,6
Кислород	0,00007	32	154,96	5,01	1,94

 

 

Определяем молекулярную массу газовой смеси, Мсм, кг/кмоль

                                                                                (1)

где V₁, V₂, V_n- объемные концентрации компонентов, %;

м₁, м₂, м_n – мольные массы компонентов, кг/кмоль;

 

Определяем  плотность газовой  смеси, , кг/м³

                                                            ,                                            (2)

где  22,4 – число  Авогадро, м³/кмоль                                                                  

                                                              

 

Определяем относительную плотность  газа по воздуху, , кг/м³

                                                                                                              (3)

где  _в – плотность сухого воздуха,

       _в = 1,293 кг/м³ при стандартных условиях      

                                       

 

Определяем динамическую вязкость газовой смеси, μ_см, кгс/м²

                                                                                  (4)

где  μ₁, μ₂, μ_n – динамическая вязкость компонентов, кгс/м²

 

Определяем критическое давление газовой смеси, Ркр, МПа

                                                                          (5)

где P_кр1, Р_кр2, Р_крn – критические давления компонентов, МПа

 

Определяем критическую температуру  смеси газа, Ткр, К

                                                                          (6)

где  T_кр1, T_кр2, Т_крn – критические температуры компонентов, К

 

Определяем среднее давление газа на участке, Рср, МПа

                                                                                       (7) 

где Рн – начальное давление газа, кгс/см²;

      Рк – конечное давление газа, кгс/см²

 

Определяем среднюю температуру, Тср, К

                                                                                       (8)

где е – основание натурального логарифма, е = 2,718;

       t_гр. – температура грунта на глубине залегания газопровода, ⁰С;

       t_н – температура газа в начале расчетного участка, ⁰С

                                                                                            (9)

где  К_т – коэффициент теплопередачи от газа к грунту, К_т = 1,25;

С_р – удельная теплоемкость газа, Ккал/кг ⁰С;

q – пропускная способность газопровода-отвода, млн. м³/сут.;

l -  длина участка газопровода, км

 

Средняя температура газа, Тср, К

                                                                                                    (10)             

                            

 

Определяем приведенную температуру  газовой смеси, Тпр

                                                                                                         (11)

                               

 

Определяем приведенное давление, Рпр

                                                                                                         (12)

                                 

 

По значениям Т_кр и Р_кр определяем коэффициент сжимаемости газовой смеси  по графику [1]

                                      Z = 0,93           

 

Определяем число Рейнольдса, Re

                                                                                              (13)

где d_в – внутренний диаметр участка газопровода, мм;

       q – пропускная способность, млн.м³/сут.;

       D - относительная плотность газа по воздуху.

                                                                                                     (14)

                           

                           

Определяем коэффициент  сопротивления трению, λ_тр

                                                                             (15)

где  К - эквивалентная шероховатость стенки  труб,  мм,  К = 0,06 мм

                              

Определяем коэффициент гидравлического сопротивления, с учетом местных сопротивлений и гидравлической эффективности газопровода, λ

                                                                                                       (16)

где Е – коэффициент гидравлической эффективности газопровода, Е= 0,95

 

Определяем пропускную способность  газопровода-отвода, q_{cут, м}³/сут

 

     

 

Полученная  в результате расчетная величина пропускной способности  ГРС соответствует  действительной. 

2.2 Расчет оборудования    газораспределительной станции  

        

Цель расчета: подбор оборудования  для газораспределительной станции - регулятора  давления  и     предохранительного  клапана. 

2.2.1 Проверочный расчет регулятора  давления                

Исходные данные:

Максимальный расход газа, Q_max, м³/сут                                                 0,48·10⁶;

Давление газа на входе в ГРС,  Р_1, кгс/см²                                                    38,9;

        Давление газа  на выходе из ГРС, Р_2, кгс/см²                                                     6;

Температура газа на входе в ГРС, Т_вх, К                                                    292,4;

Плотность газа,  r, кгс/см²                                                                              0,73 

        Типоразмер  регулятора  давления  проверяют по  коэффициенту  пропускной способности С, который зависит от режима истечения газового потока через регулятор, т.е. от перепада давления на регулирующем органе.

Для регулятора прямого действия типа  РД  в условиях докритического режима истечения (Р₂  > 0,5·Р₁) С, т/час

                                                                                     (17)

Для критического режима истечения (Р₂  < 0,5·Р₁)

                                                                                (18)

 где   Р₁, Р₂  – давление газа на входе и выходе регулятора, кгс/см²_;

 Q_max – максимальный расход газа через регулятор, м³/ч;

   Т – рабочая температура газа перед регулятором,  К;    

    r_н – плотность газа при нормальных условиях, кг/м³ ;

  ΔР – перепад давления  на регулирующем органе регулятора, кгс/см²