Хранение газа

ХРАНЕНИЕ ГАЗА (а. gaz storage; н. Erdgasspeicherung; ф. stockage du gaz; и. almacenamiento de gas) — содержание резервных запасов газа в условиях, обеспечивающих его количественную и качественную сохранность в течение установленного времени. Хранение газа предусматривается при необходимости компенсации неравномерности газопотребления, повышения надёжности и эффективности систем газоснабжения, оперативного (аварийные ситуации) и народно-хозяйственного (для обеспечения устойчивости перспективного планирования и на случай возникновения стихийных бедствий) резервирования.

Первый опыт хранения газа проведён в России при сборе светильного газа сухой перегонкой каменного угля на газовом заводе в середины 19 в. (1835 — Петербург, 1865 — Москва). Первыми получившими распространение хранилищами газа были газгольдеры низкого давления с переменным объёмом (США, 1895).

Газ может храниться в естественном и сжиженном состоянии, а также в виде гидратов.

Наибольшее значение с точки зрения снабжения газом объектов народного хозяйства имеет подземное хранение газа в естественном состоянии в природных ёмкостях (см. газовое хранилище), а также в газгольдерах низкого, среднего и высокого давления.

Хранение сжиженных углеводородных газов (СУГ) осуществляется в резервуарах и подземных ёмкостях при газобензиновых и нефтеперерабатывающих заводах, установках стабилизации нефти, газоприёмораздаточных заводах и газонаполнительных станциях, для обеспечения нормальной эксплуатации трубопроводов СУГ, для регулирования сезонной неравномерности потребления газа и пиковых нагрузок и других целей. Выбор способа хранения СУГ и их смесей определяется их физико-химическими и термодинамическими свойствами. Хранение СУГ под высоким давлением осуществляется в стальных надземных, подземных или с засыпкой грунтом резервуарах, шахтных хранилищах и подземных ёмкостях, создаваемых в отложениях каменной соли (см. соляные хранилища). Резервуары под высокое давление имеют сравнительно небольшой объём (до 2000 м³) и являются весьма пожаро- и взрывоопасными, поэтому к ним предъявляются повышенные требования по технике безопасности. Перспективно хранение газа в сжиженном состоянии в подземных ёмкостях, создаваемых в отложениях каменной соли. Низкотемпературное (изотермическое) хранение СУГ производится в стальных или железобетонных теплоизолирующих резервуарах и подземных ледопородных ёмкостях. Низкотемпературные хранилища газа состоят из одного или несколько низконапорных резервуаров, в которых накапливается и хранится при избыточном давлении около 5000 Па сжиженный природный газ (температура около — 160°С) или сжиженные углеводородные газы (пропан при температуре — 42,1°С, H^-бутан — 0,6°С).

Хранение газа в виде смесей углеводородов имеет преимущество при трубопроводном транспорте природного газа в виде смесей с тяжёлыми углеводородами (пропан, бутан) и хранении его в низкотемпературных резервуарах за счёт снижения давления насыщенных паров смесей. Трудносжижаемые газы могут храниться в растворённом (абсорбировнном) состоянии в других более легко сжижаемых газах либо в связанном (адсорбированном) виде в твёрдом адсорбенте.

Хранение сжиженного природного газа (СПГ) осуществляется только в низкотемпературных (изотермических) резервуарах (см. сжижение природного газа). Трудности, возникающие при этом, вызваны низкой температурой хранения (для метана — 161,5°С при 0,1 МПа), малой теплотой испарения СПГ, относительно узким диапазоном температур, при которых они находятся в жидком состоянии, и др. Применение высококачественной теплоизоляции — непременное условие длительного и надёжного изотермического хранения СПГ.

Перспективно хранение СУГ в виде твёрдых брикетов и в капсулах. Брикеты СУГ представляют собой ячеистую структуру из полимерных ячеек, заполненных сжиженным газом. Для предохранения от повреждений поверхность брикетов (массой 200, 400, 500 г) покрывают поливиниловой плёнкой. При капсулировании газа получают шарики диаметром около 5 мм, заполненные СУГ. Оболочка изготовляется из полиэтилена или желатина и составляет около 2% от массы капсулы.

Возможно хранение газа в виде гидратов. Стабилизацию полученного гидрата обеспечивают путём выдержки его при рабочем давлении и температуре -10°С в течение суток. Плотность гидратов равна 0,9-1,1 г/см³, т.е. несколько превышает плотность льда (0,917 г/см³). Получение газа из гидрата достигается его нагреванием.

Сопоставление технико-экономических показателей показывает, что хранение газа в истощённых месторождениях имеет наибольший диапазон применения по объёму (от 150 до 400 млн. м³) и максимальному суточному отбору, хранение газа в водоносных пластах наиболее эффективно при объёмах активного газа более 3 млрд. м³, хранение газа в соляных отложениях целесообразно при объёмах до 130 млн. м³ и средних значениях отбора газа, низкотемпературное хранение газа наилучшим образом используется в области больших отборов газа, т.е. для компенсации непродолжительных, но больших по амплитуде пиковых нагрузок потребления газа.

Для хранения больших количеств СУГ целесообразно использование способа изотермического и подземного хранения газа. При изотермическом хранении газа расход металла снижается в 3-12 раз, т.к. один вид продукта в большинстве случаев помещается в одном крупном резервуаре (до 100-150 тысяч м³). Анализ опыта эксплуатации хранилищ СУГ большой и средней вместимости (5-50 тысяч м³) показывает, что изотермические хранилища по экономическим показателям уступают подземным хранилищам в соляных формациях, но превосходят хранилища под давлением и очень часто подземные шахтные хранилища, сооружаемые с помощью горных работ. Для хранения значительных объёмов СУГ (более 20 тысяч м³) наиболее эффективны подземные хранилища в отложениях каменной соли.

Охрана окружающей среды при хранении газа заключается в организации санитарно-защитных зон вокруг хранилища газа. Выделяют 3 зоны санитарной охраны: вокруг насосных агрегатов, трубопроводов, нагнетательных коллекторов, поглощающих и эксплуатационных скважин, аварийных ёмкостей (около 30-50 м); по дальности распространения компонентов загрязнения в грунтовом потоке (порядка сотен м); по площади, отвечающей приведённому радиусу влияния каждого полигона (от несколько км до десятков км). В пределах этих зон должен быть обеспечен технический, гидрогеологический, гидрохимический, микробиологический и геофизический контроль, а также контроль за газовыделением.