Содержание
Промышленный газ
Промышленные газы — это газообразные материалы, которые производятся для использования в промышленности . Основные предоставляемые газы — это азот , кислород , диоксид углерода , аргон , водород , гелий и ацетилен , хотя многие другие газы и смеси также доступны в газовых баллонах. Отрасль, производящая эти газы, также известна как промышленный газ , что также включает поставку оборудования и технологий для производства и использования газов. [1] Их производство является частью более широкой химической промышленности.(где промышленные газы часто рассматриваются как « специальные химические вещества »).
Промышленные газы используются в широком спектре отраслей, включая нефтегазовую , нефтехимическую , химическую , энергетическую , горнодобывающую , сталеплавильную , металлы , защиту окружающей среды , медицину , фармацевтику , биотехнологию , продукты питания , воду , удобрения , ядерную энергетику , электронику и аэрокосмическую промышленность. . Промышленный газ продается другим промышленным предприятиям; обычно включает крупные заказы корпоративным промышленные клиенты, охватывающие диапазон размеров от строительства технологического объекта или трубопровода до подачи баллонного газа.
Некоторая коммерческая деятельность в масштабах торговли ведется, как правило, через местных агентов , которые поставляются оптом . Этот бизнес охватывает продажу или аренду газовых баллонов и сопутствующего оборудования торговцам, а иногда и широкой публике. Сюда входят такие продукты, как баллонный гелий , газы для подачи пива в кеги , сварочные газы и сварочное оборудование, сжиженный нефтяной газ и медицинский кислород .
Розничные продажи газа в малых масштабах не ограничиваются только промышленными газовыми компаниями или их агентами. Для подачи сжиженного нефтяного газа, бутана, пропана, двуокиси углерода или закиси азота доступно большое количество переносимых вручную небольших газовых баллонов, которые можно назвать баллонами, баллонами, картриджами, капсулами или канистрами. Примерами являются зарядные устройства для взбитых сливок , powerlets , кемпинги и газированные напитки .
СОДЕРЖАНИЕ
- 1 Ранняя история газов
- 2 Технология добычи газа
- 3 Газораспределение
- 3.1 Режим газоснабжения
- 3.2 Доставка газа
- 5.1 Элементарные газы
- 5.2 Другие общепромышленные газы
- 5.3 Важные сжиженные газы
Ранняя история газов [ править ]
Первым газом из естественной среды, использованным людьми, почти наверняка был воздух, когда было обнаружено, что при вдувании или раздувании огня он горит ярче. Люди также использовали теплые газы от огня для копчения пищи и пар от кипящей воды для приготовления пищи.
Двуокись углерода была известна с древних времен как побочный продукт брожения , особенно для напитков , что впервые было задокументировано датируемым 7000–6600 гг. До н.э. в Цзяху , Китай . [2] Природный газ использовался китайцами примерно в 500 г. до н.э., когда они обнаружили возможность транспортировки газа, просачивающегося из-под земли в неочищенных трубопроводах из бамбука, туда, где он использовался для кипячения морской воды. [3] Диоксид серы использовался римлянами в виноделии, поскольку было обнаружено, что горящие свечи из серы [4] внутри пустых сосудов для вина сохраняют их свежесть и предотвращают появление запаха уксуса. [5]
Раннее понимание состояло из эмпирических данных и протонауки в алхимии ; однако с появлением научных методов [6] и науки о химии эти газы были точно идентифицированы и поняты.
История химии говорит нам о том , что количество газов , были определены и либо обнаружены или первый сделано в относительно чистом виде во время промышленной революции 18 — го и 19 — го веков известных химиков в своих лабораториях . График приписываемых открытий для различных газов: углекислый газ (1754 г.), [7] водород (1766 г.), [8] [9] азот (1772 г.), [8] закись азота (1772 г.), [10] кислород (1773 г.) , [8] [11] [12] аммиак (1774), [13] хлор (1774), [8] метан (1776), [14] сероводород (1777), [15] окись углерода (1800), [16] хлористый водород (1810), [17] ацетилен (1836), [18] гелий (1868) [8] [19] фтор (1886), [8] аргон (1894 г.), [8] криптон, неон и ксенон (1898 г.) [8] и радон (1899 г.). [8]
Углекислый газ, водород, закись азота, кислород, аммиак, хлор, диоксид серы и промышленный топливный газ уже использовались в 19 веке и в основном использовались в пищевых продуктах , холодильном оборудовании , медицине , а также для топливного и газового освещения . [20] Например, газированная вода производилась с 1772 года, а в промышленных масштабах с 1783 года, хлор впервые был использован для отбеливания тканей в 1785 году [21], а закись азота была впервые использована для стоматологической анестезии в 1844 году. [10] В то время газы были часто генерируется для немедленного использования в результате химических реакций. Ярким примером генератора является аппарат Киппса, который был изобретен в 1844 году [22] и мог использоваться для генерации таких газов, как водород, сероводород , хлор, ацетилен и диоксид углерода, с помощью простых реакций выделения газа . Ацетилен производился коммерчески с 1893 года, а генераторы ацетилена использовались примерно с 1898 года для производства газа для газовой кухни и газового освещения , однако электричество стало более практичным для освещения, и после того, как сжиженный нефтяной газ начал коммерческое производство с 1912 года, использование ацетилена для приготовления пищи сократилось. [20]
После того, как газы были обнаружены и произведены в небольших количествах, процесс индустриализации подстрекаемый инновации и изобретения по технологии для получения больших количеств этих газов. Известные разработки в области промышленного производства газов включают электролиз воды для производства водорода (в 1869 г.) и кислорода (с 1888 г.), процесс Брина для производства кислорода, который был изобретен в 1884 г., хлорно-щелочной процесс для производства хлора в 1892 г. и Процесс Габера для производства аммиака в 1908 г. [23]
Развитие использования в холодильном оборудовании также позволило достичь прогресса в кондиционировании воздуха и сжижении газов. Диоксид углерода был впервые сжижен в 1823 году. Первый цикл охлаждения с паровой компрессией с использованием эфира был изобретен Якобом Перкинсом в 1834 году, аналогичный цикл с использованием аммиака был изобретен в 1873 году, а другой цикл с использованием диоксида серы — в 1876 году. [20] Жидкий кислород и жидкий азот. оба были впервые сделаны в 1883 году; Жидкий водород был впервые произведен в 1898 году, а жидкий гелий — в 1908 году. Впервые СНГ был произведен в 1910 году. Патент на СПГ.был подан в 1914 году, а первая коммерческая продукция произведена в 1917 году. [24]
Хотя ни одно событие не знаменует собой начало индустрии промышленного газа, многие считают, что это было 1880-е годы, когда были построены первые газовые баллоны высокого давления . [20] Изначально баллоны в основном использовались для углекислого газа при газировании или розливе напитков. В 1895 циклов сжатия холодильного дополнительно разработаны , чтобы позволить сжижение воздуха , [25] в первую очередь от Карла фон Линде [26] позволяя большие количества производства кислорода и в 1896 году открытие того, что большое количество ацетилена может быть растворен в ацетоне и оказываемых невзрывоопасность позволила безопасно разливать ацетилен в бутылки. [27]
Особенно важным применением было развитие сварки и резки металла с использованием кислорода и ацетилена с начала 1900-х годов. По мере развития процессов производства других газов, гораздо больше газов стало продаваться в баллонах без необходимости использования газогенератора .
Технология добычи газа [ править ]
Разделения воздуха установка точного воздуха в процессе разделения и так позволяют производить основную массу азота и аргона в дополнении к кислороду — эти три часто также получают , как криогенную жидкость . Для достижения требуемых низких температур дистилляции в блоке разделения воздуха (ASU) используется цикл охлаждения, который работает за счет эффекта Джоуля-Томсона . В дополнение к основным воздушным газам, разделение воздуха также является единственным практическим источником для производства редких благородных газов неона , криптона и ксенона .
Криогенные технологии также позволяют сжижение из природного газа , водорода и гелия . В переработке природного газа криогенные технологии используются для удаления азота из природного газа в блоке удаления азота ; процесс, который также можно использовать для производства гелия из природного газа, если месторождения природного газа содержат достаточно гелия, чтобы сделать это экономичным. Крупные промышленные газовые компании часто вкладывают средства в обширные патентные библиотеки во всех областях своего бизнеса, но особенно в криогенику.
Другой основной производственной технологией в отрасли является реформирование. Паровой риформинг — это химический процесс, используемый для преобразования природного газа и пара в синтез-газ, содержащий водород и монооксид углерода с диоксидом углерода в качестве побочного продукта . Частичное окисление и автотермический риформинг — аналогичные процессы, но для них также требуется кислород от ВРУ. Синтез-газ часто является предшественником химического синтеза аммиака или метанола . Производимый диоксид углерода представляет собой кислый газ.и чаще всего удаляется обработкой амином . Этот отделенный диоксид углерода потенциально может быть поглощен в резервуар для улавливания углерода или использован для увеличения нефтеотдачи .
Технологии разделения воздуха и водородного риформинга являются краеугольным камнем индустрии промышленных газов, а также являются частью технологий, необходимых для газификации многих видов топлива (включая IGCC ), когенерации и схем преобразования газа в жидкости Фишера-Тропша . Водород имеет множество методов производства и является углеродно-нейтральным альтернативным топливом, заменяющим использование углеводородов на Оркнейских островах; [28] см. « Экономика водорода» для получения дополнительной информации об использовании водорода. жидкий водород используется НАСА в космических кораблях «Шаттл» в качестве ракетного топлива .
Более простые технологии разделения газов , такие как мембраны или молекулярные сита, используемые в адсорбции с переменным давлением или адсорбции с переменным давлением , также используются для производства газов воздуха низкой чистоты в генераторах азота и кислородных установках . Другими примерами производства меньшего количества газа являются химические генераторы кислорода или концентраторы кислорода .
Помимо основных газов, получаемых при разделении воздуха и реформинге синтез-газа, промышленность предоставляет множество других газов. Некоторые газы являются просто побочными продуктами из других отраслей промышленности, а другие иногда покупаются у других более крупных производителей химической продукции, очищаются и переупаковываются; хотя у некоторых есть собственные производственные процессы. Примерами являются хлорид водорода , полученный при сжигании водорода в хлоре, закись азота получают путем термического разложения из нитрата аммония при легком нагревании, электролиз для производства фтора, хлора и водорода, а также электрического коронного разряда для получения озона из воздуха или кислорода.
Могут быть предоставлены сопутствующие услуги и технологии, такие как вакуум , который часто используется в газовых системах больниц ; очищенный сжатый воздух ; или охлаждение . Еще одна необычная система — генератор инертного газа . Некоторые компании, производящие промышленный газ, также могут поставлять сопутствующие химические вещества , особенно жидкости, такие как бром и оксид этилена .
Распределение газа [ править ]
Режим газоснабжения [ править ]
Большинство материалов, находящихся в газообразном состоянии при температуре и давлении окружающей среды, поставляется в виде сжатого газа. Газовый компрессор используется для сжатия газа в хранилища сосудов под давлением (например, газовых баллонов , газовых баллонов или трубок прицепов ) через трубопроводы системы. Газовые баллоны на сегодняшний день являются наиболее распространенным хранилищем газа [29], и большое их количество производится на предприятии по «наполнению баллонов» .
Однако не все промышленные газы поставляются в газовой фазе . Некоторые газы представляют собой пары, которые могут сжижаться при температуре окружающей среды только под давлением , поэтому они также могут подаваться в виде жидкости в подходящем контейнере. Этот фазовый переход также делает эти газы полезными в качестве хладагентов окружающей среды, и наиболее важными промышленными газами с этим свойством являются аммиак (R717), пропан (R290), бутан (R600) и диоксид серы.(R764). Хлор также обладает этим свойством, но он слишком токсичен, вызывает коррозию и реактивность, чтобы когда-либо использоваться в качестве хладагента. Некоторые другие газы демонстрируют это фазовое изменение, если температура окружающей среды достаточно низкая; сюда входят этилен (R1150), диоксид углерода (R744), этан (R170), закись азота (R744A) и гексафторид серы ; однако они могут быть сжижены под давлением, только если они поддерживаются ниже их критических температур, которые составляют 9 ° C для C 2 H 4 ; 31 ° C для CO 2 ; 32 ° C для C 2 H 6 ; 36 ° C для N 2 O; 45 ° C для SF 6 . [30] Все эти вещества также представлены в виде газа (не пара) поддавлением200 бар в газовом баллоне, поскольку это давление выше их критического давления . [30]
Постоянные газы (с критической температурой ниже температуры окружающей среды) могут подаваться в жидком виде только в том случае, если они также охлаждаются. Все газы потенциально могут использоваться в качестве хладагента при температурах, при которых они являются жидкими; например, азот (R728) и метан (R50) используются в качестве хладагента при криогенных температурах. [25]
В исключительных случаях диоксид углерода может производиться в виде холодного твердого вещества, известного как сухой лед , который сублимируется при нагревании в условиях окружающей среды, свойства диоксида углерода таковы, что он не может быть жидким при давлении ниже своей тройной точки 5,1 бар. [30]
Ацетилен также поставляется иначе. Поскольку он настолько нестабилен и взрывоопасен, он поставляется в виде газа, растворенного в ацетоне, в упаковочной массе в цилиндре. Ацетилен — также единственный другой распространенный промышленный газ, который сублимируется при атмосферном давлении. [30]
Доставка газа [ править ]
Основные промышленные газы могут производиться наливом и доставляться потребителям по трубопроводам , но также могут быть упакованы и транспортированы.
Большинство газов продается в газовых баллонах, а некоторые продаются в виде жидкости в соответствующих контейнерах (например, Дьюара ) или в виде жидкости, доставляемой грузовиком. Первоначально промышленность поставляла газ в баллонах, чтобы избежать необходимости в производстве газа на месте; но для крупных клиентов, таких как сталелитейные или нефтеперерабатывающие заводы , поблизости может быть построен крупный газодобывающий завод (обычно называемый «местным» предприятием), чтобы избежать использования большого количества баллонов, соединенных вместе . В качестве альтернативы, промышленная газовая компания может поставлять установки и оборудование для производства газа, а не сам газ. Промышленная газовая компания также может предложить выступить в качестве оператора установки.по контракту на эксплуатацию и техническое обслуживание газового объекта для клиента, поскольку он обычно имеет опыт эксплуатации таких объектов для производства или обработки газов для себя.
Некоторые материалы опасны для использования в качестве газа; например, фтор обладает высокой реакционной способностью, и в промышленной химии, требующей фтора, вместо него часто используется фтористый водород (или фтористоводородная кислота ). Другой подход к преодолению реакционной способности газа состоит в том, чтобы генерировать газ по мере необходимости, что делается, например, с помощью озона .
Таким образом, возможными вариантами доставки являются местное производство газа, трубопроводы , транспортировка наливом ( автомобильный , железнодорожный , морской ) и упакованные газы в газовые баллоны или другие контейнеры. [1]
Объемные жидкие газы часто переносятся в резервуары для хранения конечных пользователей . Газовые баллоны (и сосуды, содержащие сжиженный газ) часто используются конечными пользователями для собственных небольших распределительных систем. Баллоны с токсичным или легковоспламеняющимся газом часто хранятся конечными пользователями в газовых шкафах для защиты от внешнего возгорания или любой утечки.
Что определяет промышленный газ [ править ]
Промышленный газ — это группа материалов, которые специально производятся для использования в промышленности и также являются газообразными при температуре и давлении окружающей среды. Это химические вещества, которые могут быть элементарным газом или химическим соединением, которое является либо органическим, либо неорганическим , и, как правило, представляют собой молекулы с низким молекулярным весом . Они также могут быть смесью отдельных газов. Они имеют ценность как химическое вещество; будь то в качестве сырья , в процессе усовершенствования, в качестве полезного конечного продукта или для конкретного использования; вместо того, чтобы иметь ценность как «простое» топливо .
Термин «промышленные газы» [31] иногда узко определяется как просто основные продаваемые газы, а именно: азот, кислород, диоксид углерода, аргон, водород, ацетилен и гелий. [32] Газы, не входящие в этот основной список, дают разные названия компаний, производящих промышленный газ, но, как правило, газы относятся к категориям «специальные газы», « медицинские газы », « топливные газы » или « газы-хладагенты ». Однако газы также могут быть известны по их использованию или по отраслям, которые они обслуживают, отсюда «сварочные газы» или « газы для дыхания » и т.д .; или по их источнику, например, «воздушные газы»; или по способу подачи, как в «упакованных газах». Основные газы можно также назвать » объемные газы »или« тоннажные газы ».
В принципе, любой газ или газовая смесь, продаваемая «индустрией промышленных газов», вероятно, имеет какое-то промышленное применение и может быть названа «промышленным газом». На практике «промышленные газы», скорее всего, представляют собой чистое соединение или смесь точного химического состава , упакованные или в небольших количествах, но с высокой чистотой или специально предназначенные для конкретного использования (например, оксиацетилен ). Списки наиболее важных газов перечислены в разделе «Газы» ниже.
Бывают случаи, когда газ обычно не называют «промышленным газом»; в основном, когда газ обрабатывается для последующего использования энергии, а не производится для использования в качестве химического вещества или препарата.
Нефтяная и газовая промышленность рассматривается как различно. Итак, хотя правда, что природный газ — это «газ», используемый в «промышленности» — часто как топливо, иногда как сырье, и в этом общем смысле это «промышленный газ»; этот термин обычно не используется промышленными предприятиями для углеводородов, добываемых в нефтяной промышленности непосредственно из природных ресурсов или на нефтеперерабатывающем заводе . Такие материалы, как СНГ и СПГ, представляют собой сложные смеси, часто без точного химического состава, который также часто изменяется во время хранения.
Нефтехимическая промышленность также рассматривается как различно. Таким образом, нефтехимические продукты (химические вещества, полученные из нефти ), такие как этилен , также обычно не называются «промышленными газами».
Иногда химическая промышленность рассматривается отдельно от промышленных газов; поэтому такие материалы, как аммиак и хлор, можно рассматривать как « химические вещества » (особенно если они поставляются в виде жидкости), а не как «промышленные газы».
Подача газа в небольших объемах из переносных контейнеров иногда не считается промышленным газом, поскольку его использование считается личным, а не промышленным; а поставщики не всегда являются специалистами по газу.
Эти разграничения основаны на предполагаемых границах этих отраслей (хотя на практике есть некоторые совпадения), и точное научное определение затруднено. Чтобы проиллюстрировать «перекрытие» между отраслями:
Промышленный топливный газ (например, городской газ ) исторически считался промышленным газом. Синтез-газ часто считается нефтехимической; хотя его производство является основной технологией промышленных газов. Аналогичным образом, проекты, использующие свалочный газ или биогаз , схемы преобразования отходов в энергию , а также производство водорода, демонстрируют перекрывающиеся технологии.
Гелий является промышленным газом, хотя его источником является переработка природного газа.
Любой газ может считаться промышленным газом, если он помещается в газовый баллон (за исключением, возможно, случая, когда он используется в качестве топлива).
Пропан будет считаться промышленным газом при использовании в качестве хладагента, но не при использовании в качестве хладагента при производстве СПГ, даже если это перекрывающаяся технология.
Газы [ править ]
Элементарные газы [ править ]
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титана Ванадий Хром Марганец Утюг Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Банка Сурьма Теллур Йод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (элемент) Таллий Вести Висмут Полоний Астатин Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклиум Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бориум Калий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Нихоний Флеровий Московиум Ливерморий Tennessine Оганессон Известными химическими элементами, которые являются или могут быть получены из природных ресурсов и которые являются газообразными, являются водород, азот, кислород, фтор, хлор, а также благородные газы; и все вместе они называются химиками «элементарными газами». [33] Все эти элементы являются первичными, за исключением благородного газа радона, который представляет собой следовые радиоактивные изотопы, встречающиеся в природе, поскольку все изотопы являются радиогенными нуклидами в результате радиоактивного распада . (Это научно не доказано, если какие-либо синтетические элементы с атомным номеромвыше 108 — это газы, хотя было высказано предположение, что элементы 112 ( Copernicium ) и 114 ( Flerovium ) являются газами. [34] )
Элементы , которые являются стабильными два атом гомоядерной молекулы , при стандартной температуре и давления (STP), представляют собой водород (Н 2 ), азот (N 2 ) и кислород (O 2 ), плюс галогены фтор (F 2 ) и хлор (Cl 2 ). Эти благородные газы все одноатомные .
В промышленности по производству промышленных газов термин «элементарные газы» (или иногда менее точно «молекулярные газы») используется для отличия этих газов от молекул, которые также являются химическими соединениями . Все эти элементы неметаллы .
Радон химически стабилен, но он радиоактивен и не имеет стабильного изотопа . Его наиболее стабильный изотоп , 222 Rn , имеет период полураспада 3,8 дня. Его использование связано с его радиоактивностью, а не с химическим составом, и требует специального обращения, выходящего за рамки норм промышленной газовой промышленности. Однако его можно производить как побочный продукт переработки урансодержащих руд . Радон — это следы естественного радиоактивного материала (NORM), встречающиеся в воздухе, обрабатываемом в ASU.
Хлор — единственный элементарный газ, который технически является паром, поскольку температура STP ниже его критической температуры ; в то время как бром и ртуть находятся в жидком состоянии в STP, и поэтому их пары находятся в равновесии с их жидкостью в STP.
- Воздушные газы
- азот (N 2 )
- кислород (O 2 )
- аргон (Ar)
- гелий (He)
- неон (Ne)
- аргон (Ar)
- криптон (Kr)
- ксенон (Xe)
- радон (Rn)
- водород (H 2 )
- хлор (Cl 2 ) (пар)
- фтор (F 2 )
Другие общепромышленные газы [ править ]
В этом списке показаны другие наиболее распространенные газы, продаваемые промышленными газовыми компаниями. [1]
Газификация промышленных объектов: варианты и нормы газификации производственных предприятий
Что вызывает необходимость проложить систему газоснабжения к заводу, к фабрике, к комбинату или к электростанции? В первую очередь, газификация промышленных объектов обеспечивает их бесперебойным отоплением.
Во-вторых, это возможность непрерывной подачи горячей воды. В-третьих, газ может использоваться в различных технологических процессах в качестве топлива, а некоторым предприятиям нужна подача пара.
Мы расскажем о том, как производится организация систем водоснабжения на производственных предприятиях. В представленной нами статье детально описаны варианты устройства систем газоснабжения и их востребованные разновидности. Рассмотрены затраты, направляемые на сооружение контуров подачи магистрального газа.
Варианты газообразного топлива
Основными потребителями газа выступают заводы и электростанции. Они используют газ в качестве эффективного топлива. Предприятия химической, металлургической, машиностроительной промышленности также задействуют газ при осуществлении технологических процессов. В городах на использование газа активно переходит пищевая промышленность.
Газоснабжение промышленного предприятия в зависимости от источников топлива может осуществляться различными способами. Крупные промпредприятия задействуют собственные источники газа. В большинстве случаев это генераторный, коксовый или доменный газ. При обработке каменного угля выделяются искусственные газы: светильный газ, коксовый газ и другие.
Взаимодействие химических элементов в процессах производства обуславливает выделение газа в виде побочного продукта. Если обнаруживается недостаточность и нехватка ресурса, то промышленные предприятия часто подключаются к магистральному газопроводу, где подают природный газ: стандартный или попутный нефтяной.
Лучшим вариантом топлива для газоснабжения считается природный газ.
Это обуславливается следующими достоинствами:
- низкая цена на природный газ;
- высокая теплотворность;
- возможность быстрой и дешевой транспортировки;
- малое количество вредных выбросов в воздушный бассейн при горении;
- полная автоматизация сгорания.
Газ выигрывает на фоне других видов топлива в связи с тем, что его подача в основном осуществляется по трубопроводам.
Это позволяет собственникам промпредприятий освободить территорию, предназначенную для твердых видов топлива и их отходов. Также отпадает необходимость иметь транспортные средства для постоянной перевозки больших объемов топлива.
Виды систем газоснабжения
Промышленные предприятия могут газифицироваться несколькими схемами, которые отличаются в зависимости от условий проектирования каждого отдельного объекта.
Одноступенчатые системы газообеспечения проектируются в случаях, когда:
- планируется подключение предприятия к городской газовой магистрали с низким уровнем давления;
- предусматривается присоединение промышленного предприятия к городской газовой сети посредством центрального газорегуляторного пункта при необходимости обеспечения низкого давления в газопроводе объекта;
- разрабатывается подключение промышленного объекта к городским сетям путем подсоединения к центральной системе через газораспределительный пункт с будущим средним уровнем давления газа в трубах.
Установка двухступенчатых систем предусматривается в следующих случаях:
- при подсоединении цеховых газораспределительных установок промышленного объекта к городской газовой магистрали через распределительные пункты средней и низкой степени давления в цеховых газопроводах;
- при присоединении цеховых газораспределительных установок промышленного предприятия к городской газовой сети среднего давления при среднем уровне давления в цеховых газопроводах;
- при подсоединении цеховых газораспределительных установок к центральному газораспределительному пункту городских сетей при среднем уровне давления в межцеховых газопроводах и низком уровне давления в цеховых газопроводах;
- при подключении цеховых газораспределительных установок к центральному газораспределительному пункту городских сетей при среднем уровне давления газа в межцеховых газопроводах и при среднем уровне давления в цеховых газопроводах.
При проектировании системы газоснабжения для отдельного промышленного предприятия инженеры часто сталкиваются с необходимостью комбинирования принципиальных схем под конкретные условия газифицируемого объекта.
Централизованная газификация промпредприятий
Промышленные системы газообеспечения включают ряд составных элементов.
К основным составляющим относят:
- вводы газопровода на территорию организации;
- сеть межцеховых газопроводов;
- внутрицеховая система обеспечения газом;
- регуляторные пункты и установки;
- приборы, измеряющие расход газа;
- обвязочные газопроводы устройств, потребляющих газ.
Газификация путем подключения к магистральному газопроводу характерна для самых крупных заводов — флагманов промышленного производства. Подавляющее большинство мелких и средних представителей промышленности пользуются услугами городского газоснабжения.
Питание промышленных объектов газом идет от закольцованной распределительной сети. Выделяют три уровня давления: высокий, средний и низкий. Большинство заводов и фабрик питаются от ЗРС высокого и среднего давления. И только малому количеству мелких городских промышленных объектов хватает низкого давления.
К большим промышленным объектам подводятся два вводных трубопровода с разных магистралей, которые затем объединяются на площади объекта. Трубопроводы, транспортирующие газ на объект, делают наземными или подземными.
Наземные трубопроводы более популярный вариант, так как их легче осматривать и обслуживать. В случае утечек газа такие трубопроводы не так опасны. Также они не подвержены постоянному процессу коррозии.
Их устанавливают на опоры или проводят вдоль огнестойких наружных стен и сооружений. Высота прокладки регламентируется нормативными документами.
На протяжении трубы ставятся несколько кранов или задвижек с линзовым компенсатором: один за территорией промышленного здания и несколько, в зависимости от потребностей предприятия, непосредственно на территории объекта.
На крупных заводах каждый межцеховой газопровод имеет свою отдельно разработанную схему, которая составляется в зависимости от уровня газопотребления. Схемы межцеховых газопроводов по большому счету отличаются количеством, месторасположением и типом газорегуляторных пунктов.
На мелких фабриках, питающихся от закольцованной распределительной сети с низким уровнем давления, обычно не ставят газорегуляторные пункты, однако требуется монтаж пункта замера расхода газа.
Если уровень давления выше необходимого, то на территории промышленного объекта устанавливается центральный газораспределительный пункт. Устройство снижает давление до необходимого на предприятии уровня.
При необходимости в каком-то цеху обеспечения иного значения давления, в нем устанавливают газораспределительную установку, с помощью которой можно регулировать показатели давления.
Если в каждом цеху на предприятии нужен индивидуальный уровень давления, то предусматривается возможность провести газопровод в каждый отдельный цех. Для этого предварительно должна быть установлена газораспределительная установка.
Расход газа на различных предприятиях неравномерен и зависит от многих факторов. Обычно усиленное потребление ресурса происходит в дневное время суток, когда осуществляются основные технологические процессы на заводах и фабриках.
В будние дни на большинстве промпредприятий расход газа больше, чем в выходные. Однако некоторые фабрики работают без технологических простоев.
Для расчета потребления газа важно учитывать сезонность. Зимой в холодных регионах расход ресурса в несколько раз выше, чем летом. Из-за неравномерности газопотребления возникает ряд проблем.
В летний период отдаленные газопроводы работают не на полную мощность, а в зимний возникает необходимость в сокращении или полном прекращении подачи газа к отдельным участкам.
В устройстве автономных сетей газоснабжения для предприятий, расположенных в недоступной для прокладки газопровода местности, используют специальные емкости — газгольдеры, предназначенные для промышленных объектов. Этот вариант применяется также, если организация стандартного газопровода нерентабельна.
Для того чтобы полностью использовать ресурс в летний период устанавливаются буферные потребители, которые могут работать от нескольких видов топлива. Они рассчитаны на быстрый переход агрегата с потребления одного ресурса на другой.
Автономное газоснабжение организаций
Если предприниматель задается вопросом, как газифицировать свое предприятие, одним из возможных решений оказывается присоединение к централизованному газоснабжению. Однако законодательство также предусматривает возможность использования автономных источников газа.
К преимуществам автономной газификации относят снижение уровня газопотребления из общей сети. Затраты на устройство автономного газохранилища, так же как и стоимость установки газгольдера на загородном участке, значительно ниже расходов на прокладку труб и подключение к централизованной магистрали.
Такие системы применяют в следующих целях:
- обеспечение когенерационных установок необходимым топливом для эффективной выработки электрической и тепловой энергии;
- подача топлива к газовым инфракрасным обогревателям;
- обеспечение непрерывной работы газогенераторов;
- обеспечение необходимым ресурсом котельных, работающих на газу.
На промышленных предприятиях газ может использоваться в качестве основного энергоносителя или как ресурс для обеспечения работы резервной схемы энергообеспечения. Во втором случае приобретаются газгольдеры, которые следует устанавливать строго в соответствии с нормами ГОСТ и СНиП.
Корпуса газгольдеров покрываются защитным слоем, который предотвращает процессы электрохимической коррозии.
Среди необходимого оборудования для проведения автономной газовой системы на объекте выделяют:
- Жидкостные или электрические испарители, которые дополнительно комплектуют регуляторной группой. Они повышают проектную производительность.
- Смесители, устанавливаемые на трубопроводы предприятий, подключенных к центральной магистрали;
- Узел слива, позволяющий удалять конденсат;
- Газопроводы для различных фаз газовых смесей;
- Конденсатосборники, собирающие и отводящие конденсат из трубопровода к испарителям или устройствам его утилизации;
- Комплекс управления, предназначенный для автоматизации контроля за работой резервуарного парка.
Резервуарные установки имеют следующую рабочую схему:
- Наполнение жидким газом;
- Хранение жидкого топлива под давлением в резервуаре;
- Подача жидкой фазы в испаритель;
- Преобразование жидкой фазы в паровую;
- Подача паровой фазы к оборудованию и горелкам.
Подача газа к испарителю производится с помощью насосов. Резервуарный комплекс в обязательном порядке должен быть оснащен автоматической системой контроля.
Порядок осуществления газификации промышленного предприятия не зависит от того используется ли газ в качестве основного энергоносителя или в качестве топлива для резервного энергообеспечения. Для газификации организации необходимо провести ряд последовательных мероприятий.
Еще на этапе проектирования уточняется и конкретизируется понятие «газификация предприятия». Таким образом в документации указывают последовательно газифицируемые: оборудование, коммуникационные системы, цех и предприятие.
В первую очередь следует подать заявку в проектный институт. Там проводятся теплотехнические расчеты и определяется потребность газифицируемого объекта в топливе в зависимости от технологических условий на предприятии.
Следующий шаг — это отправление письма в газораспределительную организацию региона. Оно должно содержать просьбу выдачи справки, подтверждающей наличие технической возможности подсоединения промышленного объекта к региональным газовым сетям.
К перечисленному набору бумаг следует приложить ситуационный план и теплотехнический расчет, проведенный в проектном институте.
В региональной газораспределительной организации также получают справку о технической возможности подключить предприятие к газораспределительным сетям.
Чтобы получить технические условия на газификацию в проектно-техническом отделе проектной организации, разрабатывающей проект и смету, необходимо получить разрешение на использование в качестве топлива природного газа.
Также подписывается трехсторонний договор между поставщиком газа, потребителем и газораспределительной организацией. После получения всех документов и разрешений производится установка и монтаж всех систем и оборудования и осуществляется непосредственно пуск газа.
Затраты на услугу газификации
Использование природного газа отличается экономичностью, бесперебойной подачей и высокой экологичностью. Когда владельцы и ответственные лица промышленных предприятий, заводов, фабрик осознают будущие преимущества от газификации, они задаются вопросом о стоимости услуг по проведению газопроводов.
Аналогичные вопросы задают и собственники частных домовладений, которых стоимость подключения беспокоит не меньше, чем руководителей и совет директоров предприятий. По сути статьи расходов для частных и коммерческих потребителей схожи, разница в основном заключается в тарифных ставках.
С одной стороны, необходимую документацию можно собирать лично. При этом придется столкнуться с проблемами документального оформления, тратить личное время, деньги и вникать во все процессы. Непосредственно монтаж газовых систем должен осуществляться в соответствии с утвержденными госорганами нормами и правилами.
Провести такие работы смогут только компании, специализирующиеся на устройстве газопроводных коммуникаций. Можно воспользоваться услугами мелких бригад, подрядчиков или бригад крупных служб.
С другой стороны, на рынке функционирует ряд компаний, предоставляющих комплексные услуги по устройству газоснабжения промышленных и коммерческих предприятий. Такие организации за заранее оговоренную сумму проведут весь комплекс работ, включая документальное оформление, закупку оборудования и монтаж всех систем.
Конечно, услуги таких компаний обойдутся недешево. Однако они гарантируют высокое качество работы и выполняют заказы в максимально короткие сроки.
Стоимость услуг специализированных компаний варьируется в зависимости от ряда факторов:
- мощность монтируемого оборудования, измеряемая в кВт;
- количество объектов на территории предприятия, которые будут газифицироваться;
- наличие и количество технологических газопотребляющих устройств;
- спроектированная длина газопровода, измеряемая в метрах;
- геологические условия трассы, по которой будет проводиться газопровод.
Для того чтобы сэкономить на газификации рекомендуется придерживаться следующих советов:
- утепление газопроводящих конструкций снижает теплопотери отапливаемых объектов и необходимую мощность оборудования;
- монтаж современных отопительных установок окупается в короткие сроки благодаря их высокой энергоэффективности;
- при наличии промышленных объектов по соседству стоит задумать о совместном проектировании подводящих газовых путей;
- рассчитать наиболее оптимальную трассу и способ прокладки газовых путей.
В среднем на осуществление всех этапов начиная с проектирования и заканчивая запуском систем газообеспечения уходит от 12 до 15 месяцев.
Выводы и полезное видео по теме
Как выбрать и установить газгольдер:
Прокладывание газопровода под землей:
Проведение газопровода и примыкающих газовых систем к промышленным объектам представляет собой сложный и многоэтапный процесс. Для его успешной реализации следует учитывать множество нюансов и особенностей. Также потребуются серьезные денежные вложения на покупку оборудования и оплату работ по установке.
Однако потраченные средства окупаются уже в ближайшем будущем. Это связано с недорогой стоимостью природного газа, хорошим отношением цены к качеству и высокой экологичностью. Предприятию не потребуется приобретать дорогое фильтрующее оборудование, чтобы не загрязнять окружающую среду.
Выделяют несколько возможных проблем, с которыми придется столкнуться предприятию. Могут возникнуть затруднения при получении соглашений и лицензий. Также необходимо получить согласие собственников земли, по которой будет прокладываться трубопровод. Все проблемы легко решаются при выборе правильного подхода.
Так как работа с газом — это в первую очередь ответственность и квалификация, то важно выбирать хорошего подрядчика. Рекомендуется сотрудничать с компаниями, имеющими положительный опыт в прокладке газовых коммуникаций. Фирма должна знать все тонкости работы и осознавать свою ответственность.
В сложных ситуациях приходится сотрудничать с органами государственного надзора и выполнять их требования и рекомендации. Также возможны внесения корректировок во время процесса прокладки и монтажа.
Обзорная статья: газовая промышленность
Среднестатистический житель современной, комфортабельной квартиры, подойдя к газовой плите, чтобы включить горелку, не задумывается обо всех перипетиях разведки, добычи, переработки и транспортировки природного газа. Он давно стал неотъемлемой частью нашего быта. В силу своих уникальных свойств, как:
- высокая теплота сгорания, превышающая 40 МДж/кг;
- отсутствие дыма, золы, копоти, запаха;
- низкая плотность, позволяющая легко транспортировать топливо на дальние расстояния;
- простота процесса зажигания.
Сегодня добываемый из скважин газ стал лидером современного топливного рынка и основой самой молодой и быстроразвивающейся газовой отрасли. А также обеспечил себе достойное место в качестве сырья для газовой и химической промышленности.
История развития
Древность
Первый опыт применения горючих газов известен с доисторических времён. В преданиях наших предков горящие факелы естественного происхождения носили название «вечного огня». Ему поклонялись, строили храмы, святилища. Существовал даже культ огнепоклонников, храм которых под названием Атешгях расположен вблизи современного Баку. Факты поклонения «священному огню» зафиксированы на территории Ирана, Кавказа, в Северной Америке, Индии. Древние китайцы, по свидетельству Марко Поло, освоили более утилитарное использование природных газов для освещения, отопления, выпаривания соли.
Европа, XVII-XIX века
Само слово «газ» впервые было введено в обиход с подачи химика из Голландии Яна Баптиста ван Гельмонта. Более широко оно стало распространяться после научных публикаций француза Лавуазье. Это начало и конец XVII века.
Однако первое практическое применение горючие газы нашли в XIX веке благодаря изобретению немецкого учёного Роберта Бунзена. Созданные им горелки на основе «светильного газа» завоевали улицы европейских столиц и крупных городов, освещая их в ночное и вечернее время.
К окончанию XIX века производство и потребление газа достигло следующих масштабов.
Европейское газовое хозяйство в 1890-1891 годах.
Города и страны/Показатели
Газовые заводы (шт.)
Объём проданного газа (млн. м 3 )
Потребители (млн. шт.)
Число уличных фонарей (тыс. шт.)
Протяжённость газоносной сети (км)
Это был старт, промышленное использование газового топлива началось на 30 лет позже.
Северная Америка
Масштабы производства горячих газов на Североамериканском континенте в середине XIX века были значительные. В США и Канаде активно работают более 1000 газовых компаний. Объёмы потребления только одной из них составляют более 30 млн. м 3 в год. Освоена добыча попутного газа из нефтяных месторождений.
Россия
В Российской империи газовая отрасль была представлена весьма скудно. Только 24 города имели газовое освещение. Производство и потребление синтезируемых газов было настолько мало, что не достигало даже показателей столицы Германии того времени.
Типы используемых газов
Светильный, водяной, топливный, доменный, коксовый, генераторный, масляный, древесный и целый ряд других искусственных горючих газов нашли своё применение в уличном освещении того времени.
Прогресс науки и развитие промышленности выводят на передовые позиции электричество, и следующий этап широкого распространения газообразных углеводородов наступает в 30-х годах XX века. Огромные масштабы потребления природного и попутного газа повлекли за собой развитие геологоразведки и значительного увеличения добычи природного топлива.
Запасы и добыча
Природный газ – идеальное топливное сырьё нашего времени. Находясь на глубине до одного километра, он представляет собой смесь естественных углеводородов. Расходы на добычу газа вдвое ниже по сравнению с нефтью.
Общемировая «газовая копилка» насчитывает на сегодняшний день 187,3 трлн. м 3 голубого топлива. И это только доказанные месторождения. Четверть мировых запасов природного газа приходится на Россию. Далее идут:
- Иран – 17,09 %;
- Катар – 12,20 %;
- США – 4,42 %;
- Саудовская Аравия – 4,37 %;
- Туркмения – 3,80 %;
- ОАЭ – 3,09 %.
Добыча природного газа с каждым годом растёт. Лидирующие позиции на мировом топливном рынке по данному сегменту (данные по добыче газа за 2018 год) занимают:
- США – 751 млрд. м 3 ;
- Россия – 642 млрд. м 3 ;
- Иран – 227 млрд. м 3 ;
- Катар – 183 млрд. м 3 ;
- Канада – 174 млрд. м 3 ;
- Китай – 137 млрд. м 3 ;
- Норвегия – 120 млрд. м 3 .
С 2012 года лидирующие позиции в мировом рейтинге газодобычи занимают США. Но на территории нашей страны находятся 9 из 20 самых крупных газовых месторождений.
Предприятия и объекты
В арсенале самой динамически растущей отрасли топливно-энергетического комплекса находится 251 предприятие:
- 80 из состава нефтяных холдингов;
- 15 «дочек» Газпрома;
- 9 подразделений Новатэка;
- 144 фирмы нефтегазового профиля;
- 3 организации, работающие на условиях СРП (соглашение о разделе продукции).
Объёмы добычи газа крупнейшими российскими компаниями
Добыча в млрд. м 3
Полностью технологический цикл газификации обеспечивается структурой, включающей в себя месторождения, газопроводы, подземные газовые хранилища – ПГХ, ёмкостью более 70 млрд. м 3 , компрессорные станции и ряд других установок.
Крупнейшие российские газовые месторождения
Добыча в млрд. м 3 в год
Примерно около 90% добычи приходится на природный газ, остальную часть составляет попутный нефтяной. Безусловно, норма выработки на каждом месторождении своя и формируется под воздействием газового баланса конкретной скважины, природно-климатических условий и технических возможностей оборудования.
Работа в газовой промышленности
Человеку, устроившемуся в газовую отрасль, практически гарантирована постоянная занятость и очень высокая зарплата. Предусмотрен и целый ряд бонусов в виде широкого социального пакета, различные льготы и преференции. Профессионал, имеющий трудовой стаж в газовой промышленности, востребован и без особых усилий может устроиться на другое место или поменять сферу деятельности.
С другой стороны, современная газовая отрасль предъявляет высокие требования к работникам. Тут и частые длительные командировки, вахтовый метод, суровые климатические условия. Потребуется высокий уровень ответственности, решительность, настойчивость и огромное трудолюбие. Также понадобится умение переносить непредвиденные трудности, терпение и усидчивость.
Правила промышленной безопасности
Газовая индустрия является одной из опаснейших сфер деятельности в области добычи природных ископаемых. В силу своих физико-химических свойств природный газ взрывоопасен, отлично горит, обладает удушающим действием и при этом не имеет запаха. Отсюда понятна высокая требовательность к промышленной безопасности в газовой отрасли, причём как со стороны органов федерального надзора, так и с позиций персонала и владельцев опасных производственных объектов – ОПО.
Правительством Российской Федерации была разработана концепция совершенствования политики в области безопасности и активизации инноваций предприятий в период до 2020-го года. Результатом её осуществления стала разработка и появление целого ряда регламентов, правил и норм, руководствоваться которыми обязаны все субъекты технической эксплуатации ОПО. Основным руководящим документом, регламентирующим политику организации в сфере обеспечения должного уровня защищённости персонала и оборудования, на территории Российской Федерации являются «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности» (в редакции, действующей с 1 января 2017 года). Данный документ утверждён приказами органов горного и технологического федерального надзора и действует на всей территории нашего государства.
Согласно статистике на начало 2019 года количество аварий на магистральных газопроводах России в предшествующем году составило 8 случаев. Ежегодный ущерб примерно равен 80 млн. рублей. Основными причинами аварий газовых объектов являются:
- механические повреждения;
- повреждения, вызванные природными явлениями;
- взрывы при розжиге газа;
- неисправность оборудования;
- утечка газа, выход из строя оборудования.
Вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций на газовых объектах весьма существенна. Для ликвидации аварий, взрывов, пожаров, утечек газа в организациях создаётся газоспасательная служба, организующая аварийно-спасательные работы. При этом она обязана активно взаимодействовать с другими аварийно-техническими формированиями. Только высокопрофессиональные, согласованные действия достаточного количества персонала, оснащённого всеми необходимыми защитными средствами от воздействия пламени и природного газа, могут устранить возникшую проблему. Вот почему вопросам безопасности газового хозяйства необходимо уделять первоочерёдное внимание.
Будущие перспективы
Альтернативы добыче и использованию природных углеводородов, таких как нефть и газ, в качестве основного топливного ресурса человечества пока не найдено. В то же время энергопотребление, а значит и потребление газа на душу населения, растёт, но не только в Америке и Европе. Китай (прогноз роста потребления газа до 600 млрд. м 3 ), Индия, Япония, Малайзия, Южная Корея, Сингапур и ряд других держав уверенно атакуют мировую экономику, имея огромнейшие человеческие ресурсы. Повышается уровень жизни арабского мира: Ближнего Востока (прогноз до 400 млрд. м 3 голубого топлива) и Средней Азии (может обеспечить себя сама). Африканский континент имеет устойчивую тенденцию к увеличению потребления природного газа в 3 раза, что равно 200 млрд. м 3 в год.
Помимо Западно-Сибирского бассейна, имеется гигантское количество газовых накоплений в Лено-Тунгусском, Лено-Вилюйском нефтегазовых районах. Большой интерес представляют шельфовые запасы газа.
Наблюдается усиленная изыскательская деятельность по открытию новых месторождений газа во всём мире. Задействованы Арктика, зона Персидского залива, Азиатско-Тихоокеанский регион, Австралия. Ведутся работы по поиску газоносных слоёв в нефтеносных районах Южной Америки. Всё более активно разрабатываются новые технологии: сланцевый газ, биогаз, подземная газификация угля. Растёт добыча природного и попутного газа в старых месторождениях. Наращиваются мощности производства газового оборудования, труб, регулирующей и контролирующей арматуры и аппаратуры. Перспективы газовой отрасли в обозримом будущем практически бесконечны.
Источник https://hmong.ru/wiki/Industrial_gas
Источник https://sovet-ingenera.com/gaz/docs/gazifikatsiya-promyshlennyh-obektov.html
Источник https://fabricators.ru/article/obzornaya-statya-gazovaya-promyshlennost
Источник
