RU2047812C1 - Method of and device for transportation and storage of natural difficult-to- liquefy gases in tubular container - Google Patents

Method of and device for transportation and storage of natural difficult-to- liquefy gases in tubular container Download PDF

Info

Publication number
RU2047812C1
RU2047812C1 SU5063250A RU2047812C1 RU 2047812 C1 RU2047812 C1 RU 2047812C1 SU 5063250 A SU5063250 A SU 5063250A RU 2047812 C1 RU2047812 C1 RU 2047812C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
storage
transportation
tubes
gases
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.В. Дмитриев
М.В. Дмитриев
Ю.П. Дорофеев
Р.И. Кильдеев
О.П. Орлов
В.М. Пашин
А.А. Пугачевский
Т.Ф. Снесарева
А.В. Чемоданов
Original Assignee
Центральный научно-исследовательский институт им.акад. А.Н.Крылова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Центральный научно-исследовательский институт им.акад. А.Н.Крылова filed Critical Центральный научно-исследовательский институт им.акад. А.Н.Крылова
Priority to SU5063250 priority Critical patent/RU2047812C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2047812C1 publication Critical patent/RU2047812C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

FIELD: materials handling. SUBSTANCE: method of transportation and storage of natural difficult-to-liquefy gases includes charging gases into containing tubes, raising pressure in tubes and carrying out transportation and storage of gases in small diameter cylindrical tubes, 100-150 mm diameter, with preliminarily bringing gas in tubes to condition at which real gas corresponds to laws of ideal gas by building gas pressure in tubes to 380-410 atm. Device for implementing this method of transportation and storage of difficult-to- liquefy natural gases in carrying containers is made in form of system of closed cylindrical round-section tubes, diameter 100-150 mm, placed to form spiral or coil and divided into sections. Sections communicated with gas intake and discharge headers through shutoff valve devices. Summary length of tubes is chosen to provide preset volume of gas to be transported and stored. Offered method of and device for storage and transportation make it possible to facilitate transportation and storage of considerable amounts of gases without using liquefying stations and means for keeping the gas in liquefied state and provide higher safety, including ecological safety. EFFECT: enlarged operating capabilities. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к добыче и транспортировке газообразных продуктов и касается технических средств для перевозки и хранения трудносжижаемых газов. The invention relates to the extraction and transportation of gaseous products and relates to technical means for transportation and storage of hardly liquefied gases.

Основным способом транспортировки природных газов и их хранения, помимо трубопроводного транспорта, является транспортировка и хранение в сжиженном состоянии в специальных сосудах под давлением или изотермических емкостях. При хранении и транспортировке трудносжижаемых газов, в том числе природных, от районов добычи к районам переработки и потребления, для заполнения таких емкостей требуется специальное оборудование, обеспечивающее их сжижение при сверхнизких температурах, составляющих для природного газа величину порядка минус 160оС. Этот температурный режим требуется поддерживать и в процессе хранения и транспортировки, что обусловливает необходимость теплоизоляции емкостей со сжиженным газом. Кроме того, особую трудность вызывает испарение сжиженного газа в процессе хранения или транспортировки, исключить которое полностью не представляется возможным. В связи с этим существует задача повторного сжижения газов в специальных агрегатах, устанавливаемых на транспортном средств или хранилище, либо утилизация продуктов испарения каким-либо другим способом. Ввиду изложенного, транспортные средства и хранилища для сжиженных газов обладают высокой стоимостью и повышенной опасностью в эксплуатации вследствие катастрофических последствий, возникающих при разрушении хранилища. Последнее обстоятельство представляет дополнительные требования к оборудованию пунктов разгрузки и превращения сжиженного газа в газообразное состояние, размещаемых, как правило, в отдельных, безлюдных местностях.The main method of transporting and storing natural gases, in addition to pipeline transport, is transportation and storage in a liquefied state in special pressure vessels or isothermal containers. When storing or transporting trudnoszhizhaemyh gases, including natural, extraction from areas to areas of processing and use, for filling such containers require special equipment that ensures their liquefaction at cryogenic temperatures of the order of magnitude of natural gas minus 160 ° C. This temperature regime it is required to maintain during storage and transportation, which necessitates the thermal insulation of tanks with liquefied gas. In addition, the evaporation of liquefied gas during storage or transportation, which cannot be completely eliminated, is particularly difficult. In this regard, there is the task of re-liquefaction of gases in special units installed on a vehicle or storage, or the disposal of evaporation products in any other way. In view of the above, vehicles and storage facilities for liquefied gases have a high cost and increased danger in operation due to the catastrophic consequences arising from the destruction of the storage facility. The latter circumstance introduces additional requirements for the equipment of the unloading and conversion points of liquefied gas into a gaseous state, usually located in separate, uninhabited areas.

При перевозке и хранении газов в газообразном состоянии значительно возрастают потребные объемы хранилищ, что зачастую является весьма существенным препятствием на пути их реального применения, так как резко снижает эффективность этих мероприятий и соответственно их целесообразность. When transporting and storing gases in a gaseous state, the required storage volumes significantly increase, which is often a very significant obstacle to their real application, since it sharply reduces the effectiveness of these measures and, accordingly, their feasibility.

Задачей заявляемого изобретения является получение технического результата, заключающегося в упрощении, удешевлении и повышении надежности и безопасности способа и устройства транспортировки и хранения трудносжижаемых природных газов. The task of the invention is to obtain a technical result, which consists in simplifying, reducing the cost and increasing the reliability and safety of the method and device for the transportation and storage of hardly liquefied natural gases.

Для этого в способе транспортировки и хранения природных трудносжижаемых газов в емкостях, включающем закачивание газа в емкости и повышение давления в них, транспортировку и хранение газа осуществляют в цилиндрических емкостях малого диаметра в пределах 100-150 мм с предварительным доведение в них газа до состояния, при котором реальный газ в наибольшей степени соответствует законам идеального газа, путем создания в указанных емкостях с газом давления, равного 380-410 атм. В устройстве для осуществления способа транспортировки и хранения природных трудносжижаемых газов в емкостях, каждая емкость выполнена в виде системы замкнутых и уложенных, например, по спирали или в виде змеевика цилиндрических труб круглого сечения диаметром до 100-150 мм, разделенных на секции. Причем секции через запорные клапанные устройства сообщены с коллекторами для приемки и выгрузки газа. Суммарную длину труб при этом выбирают из условия обеспечения заданного объема транспортировки и хранения газа. To this end, in the method of transportation and storage of natural hardly liquefied gases in containers, including pumping gas into containers and increasing pressure in them, the transportation and storage of gas is carried out in cylindrical containers of small diameter in the range of 100-150 mm with preliminary bringing them to a state at which real gas is most consistent with the laws of ideal gas, by creating a pressure of 380-410 atm in the indicated containers with gas. In the device for implementing the method of transportation and storage of natural hardly liquefied gases in containers, each container is made in the form of a system of closed and laid, for example, in a spiral or in the form of a coil of cylindrical pipes of circular cross section with a diameter of up to 100-150 mm, divided into sections. Moreover, the section through the locking valve device communicated with the collectors for receiving and unloading gas. The total length of the pipes in this case is selected from the condition of ensuring a given volume of gas transportation and storage.

Предлагаемый способ и устройство позволяют обеспечить транспортировку и хранение значительных (до нескольких млн м3 объемов газа при приемлемых габаритах транспортного средства без использования станций по сжижению газа и средств его поддержания в жидком состоянии, а также повышенную степень безопасности, в том числе и экологической, поскольку при разрыве трубы малого диаметра возможные последствия минимизированы, а в конструкции такого средства легко предусмотреть возможность немедленного отключения разрушившейся секции. При этом исключается комплекс проблем по выполнению подготовительных операций природного газа для транспортировки и хранения, а также мероприятий над газом в процессе транспортировки и хранения.The proposed method and device allows for the transportation and storage of significant (up to several million m 3 gas volumes at acceptable vehicle dimensions without the use of gas liquefaction stations and means of maintaining it in a liquid state, as well as an increased degree of safety, including environmental, since when a small-diameter pipe ruptures, the possible consequences are minimized, and the design of such a tool can easily provide for the possibility of immediately disabling the collapsed section. eliminates a set of problems in the implementation of preparatory operations for natural gas for transportation and storage, as well as measures for gas during transportation and storage.

Возможность и целесообразность использования труб диаметром 100-150 мм при сверхвысоком (380-410 атм) давлении в качестве хранилища газа базируется на фундаментальном принципе крайне малой зависимости массы трубы, содержащей заданное количество газа, от величины давления газа в ней. Таким образом масса трубы определяется только удельной прочностью материала трубы. The possibility and advisability of using pipes with a diameter of 100-150 mm at ultrahigh (380-410 atm) pressure as a gas storage is based on the fundamental principle of the extremely small dependence of the mass of the pipe containing a given amount of gas on the gas pressure in it. Thus, the mass of the pipe is determined only by the specific strength of the pipe material.

Справедливость вышеизложенного иллюстрируется рядом известных расчетных зависимостей. The validity of the foregoing is illustrated by a number of known calculated dependencies.

Объем газа, находящегося в трубе V (м3), составит:
V

Figure 00000001
L
Figure 00000002

(1) где d внутренний диаметр трубы, мм;
L длина трубы, м;
Роатм относительное давление газа в трубе; а вес трубы G, т:
G π d L t γ (2) где t толщина стенки, м;
γ удельный вес материала трубы, т/м3.The volume of gas in the pipe V (m 3 ) will be:
V
Figure 00000001
L
Figure 00000002

(1) where d is the inner diameter of the pipe, mm;
L pipe length, m;
P o / P atm relative gas pressure in the pipe; and the weight of the pipe G, t:
G π d L t γ (2) where t wall thickness, m;
γ specific weight of the pipe material, t / m 3 .

Толщина стенки для неподкрепленной цилиндрической оболочки:
t

Figure 00000003
(3) где Рр расчетное давление, кг/см2
σ характеристика прочности материала трубы (для традиционных металлических материалов предел текучести) кг/см2.Wall thickness for an unsupported cylindrical shell:
t
Figure 00000003
(3) where P p the design pressure, kg / cm 2
σ characteristic of the strength of the pipe material (for traditional metal materials yield strength) kg / cm 2 .

Преобразуя формулы (1)-(3), получим, что соотношение веса трубы и объема газа в ней составляет

Figure 00000004
2
Figure 00000005
Figure 00000006
Pатм
(4)
Отношение k
Figure 00000007
представляет собой коэффициент запаса прочности, принятый для трубопровода, а из формулы
Figure 00000008
2k
Figure 00000009
P
Figure 00000010

(4a) следует, что вес трубы не зависит от давления газа в ней.Transforming formulas (1) - (3), we find that the ratio of the weight of the pipe and the volume of gas in it is
Figure 00000004
2
Figure 00000005
Figure 00000006
P atm
(4)
Ratio k
Figure 00000007
represents the safety factor adopted for the pipeline, and from the formula
Figure 00000008
2k
Figure 00000009
P
Figure 00000010

(4a) it follows that the weight of the pipe does not depend on the gas pressure in it.

В связи с этим можно говорить о целесообразности хранения газа в тонких, диаметром 100-150 мм трубах при максимально возможном давлении, при котором реальный газ в наибольшей степени соответствует законам идеального газа. Для природного газа такой зоной является диапазон 380-310 атм, где погрешности определяемых величин, связанные с практической сжимаемостью, составят около 5%
На фиг.1 показан пример выполнения емкости для транспортировки и хранения газа, выполненной в виде системы труб 1 диаметром 100-150 мм, спирально уложенных в змеевики и разделенных на секции; на фиг.2 с системой труб, линейно уложенных в змеевики; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 разрез Б-Б на фиг.2.
In this regard, we can talk about the advisability of storing gas in thin pipes with a diameter of 100-150 mm at the maximum possible pressure at which the real gas is most consistent with the laws of an ideal gas. For natural gas, such a zone is the range of 380-310 atm, where the errors of the determined values associated with practical compressibility will be about 5%
Figure 1 shows an example of a container for transporting and storing gas, made in the form of a system of pipes 1 with a diameter of 100-150 mm, spirally laid in coils and divided into sections; figure 2 with a system of pipes linearly laid in the coil; figure 3 section aa in figure 2; figure 4 section BB in figure 2.

Каждая секция 2 через запорное клапанное устройство 3 сообщена с коллекторами 4 для приемки и выгрузки газа. Коллекторы снабжены трубопроводами 5 для приемки и выгрузки газа. Все перечисленное оборудование размещено в защитном кожухе 6. Each section 2 through the locking valve device 3 is connected with the collectors 4 for receiving and unloading gas. The collectors are equipped with pipelines 5 for receiving and unloading gas. All of the listed equipment is housed in a protective casing 6.

Использование данного предложения для доставки добытого сырья от газовых месторождений, расположенных в труднодоступных районах, в частности, на шельфе арктических морей, позволит в значительной степени упростить конструкцию средств хранения и транспортировки газа и технологический процесс передачи сырья на транспортное средство, снизить стоимость и сократить срок обустройства месторождения за счет отказа от сооружения станций сжижения и розлива газа, исключить необходимость обратного превращения сырья в газообразное состояние по окончании транспортировки, а также повысить безопасность хранилища или транспортного средства. The use of this proposal for the delivery of extracted raw materials from gas fields located in remote areas, in particular, on the shelf of the Arctic seas, will greatly simplify the design of means of storage and transportation of gas and the technological process of transferring raw materials to a vehicle, reduce costs and shorten the construction time deposits due to the abandonment of the construction of gas liquefaction and bottling stations, eliminate the need for the reverse conversion of raw materials into a gaseous state the end of transportation, and also increase the safety of the storage or vehicle.

Claims (2)

1. Способ транспортировки и хранения природных трудносжижаемых газов в емкостях, включающий закачивание газа в емкости и повышение давления в них, отличающийся тем, что транспортировку и хранение газа осуществляют в цилиндрических трубах круглого сечения малого диаметра в пределах до 100 150 мм, предварительно доведя в них газ до состояния, при котором реальный газ в наибольшей степени соответствует законам идеального газа, путем создания в указанных емкостях с газом давления, равного 380 410 атм. 1. The method of transportation and storage of natural hardly liquefied gases in containers, including pumping gas into containers and increasing pressure in them, characterized in that the transportation and storage of gas is carried out in cylindrical pipes of circular cross-section of small diameter up to 100 150 mm, previously bringing them gas to a state in which real gas is most consistent with the laws of an ideal gas by creating a pressure of 380,410 atm in the indicated containers with gas. 2. Устройство для транспортировки и хранения природных трудносжижаемых газов в емкостях, отличающееся тем, что каждая емкость выполнена в виде системы замкнутых и уложенных по спирали или в виде змеевика цилиндрических труб круглого сечения диаметром до 100 150 мм, разделенных на секции, причем секции через запорные клапанные устройства сообщены с коллекторами для приемки и выгрузки газа, при этом суммарную длину труб выбирают из условия обеспечения заданного объема транспортировки и хранения газа. 2. A device for transporting and storing natural hardly liquefied gases in containers, characterized in that each container is made in the form of a system of closed and spiral-shaped cylindrical cylindrical pipes of circular cross-section with a diameter of up to 100 150 mm, divided into sections, the sections through shut-off valve devices are communicated with manifolds for receiving and unloading gas, while the total length of the pipes is selected from the condition of ensuring a given volume of transportation and storage of gas.
SU5063250 1992-09-18 1992-09-18 Method of and device for transportation and storage of natural difficult-to- liquefy gases in tubular container RU2047812C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5063250 RU2047812C1 (en) 1992-09-18 1992-09-18 Method of and device for transportation and storage of natural difficult-to- liquefy gases in tubular container

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5063250 RU2047812C1 (en) 1992-09-18 1992-09-18 Method of and device for transportation and storage of natural difficult-to- liquefy gases in tubular container

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2047812C1 true RU2047812C1 (en) 1995-11-10

Family

ID=21613797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5063250 RU2047812C1 (en) 1992-09-18 1992-09-18 Method of and device for transportation and storage of natural difficult-to- liquefy gases in tubular container

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2047812C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5839383A (en) * 1995-10-30 1998-11-24 Enron Lng Development Corp. Ship based gas transport system
CN108019588A (en) * 2017-12-08 2018-05-11 四川科比科油气工程有限公司 The transport pipeline of the high natural gas of security performance

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Яковлев Е.И. Газовые сети и газохранилища, М.: Недра, 1991, с. 184 - 188, 232 - 257. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5839383A (en) * 1995-10-30 1998-11-24 Enron Lng Development Corp. Ship based gas transport system
US6003460A (en) * 1995-10-30 1999-12-21 Enron Lng Dev Corp Ship based gas transport system
CN108019588A (en) * 2017-12-08 2018-05-11 四川科比科油气工程有限公司 The transport pipeline of the high natural gas of security performance

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wolf Liquid-hydrogen technology for vehicles
JP5897502B2 (en) Method for exhausting compressed natural gas in a containment system
US5676180A (en) Method and system for storing and hydraulically-pressurizing compressed natural gas (CNG) at an automotive re-fuel station
MXPA04006035A (en) Method and apparatus for warming and storage of cold fluids.
US3810365A (en) Method of distributing carbon dioxide
CN1114624A (en) Integrated storage and transfer system and method for spacecraft propulsion systems
US3011321A (en) Apparatus for the maintenance of liquefied petroleum products
US6014995A (en) Onsite petrochemical storage and transport system
US3293011A (en) Method of handling natural gas
CN104094039A (en) A pressure vessel and a method of loading cng into a pressure vessel
RU2047812C1 (en) Method of and device for transportation and storage of natural difficult-to- liquefy gases in tubular container
US2257897A (en) Method and apparatus for dispensing gas material
US7004185B2 (en) Liquid loading techniques
Mandryk et al. Scientific rationale for the movable pipeline technology for transporting CNG by sea
Garifullina et al. Analysis of materials for hydrogen storage and transportation
US3320756A (en) Method of storage and transportation of liquified gas
CN109563967B (en) Gas storage and treatment apparatus
US7240499B1 (en) Method for transporting compressed natural gas to prevent explosions
US20150121906A1 (en) Systems and Methods for Converting Liquid Natural Gas to Compressed Natural Gas and to Low Pressure Natural Gas
Ewart et al. Cryogenic propellant densification study
US6964180B1 (en) Method and system for loading pressurized compressed natural gas on a floating vessel
EP1109608B1 (en) Vapour recovery system
WO2021150414A1 (en) Systems and methods for transporting natural gas
Magalhães Dimensioning of a hydrogen storage system
EP1597512B1 (en) Loading pipe in a cargo pressure tank of a ship