ЗВГ складається з вуглеводневих сполук, які при нормальних умовах є газами, а при порівняно невеликому підвищенні тиску переходять в рідкий стан. При зниженні тиску дана вуглеводнева рідина легко випаровується і переходь в парову фазу.
Основні джерела для виробництва ЗВГ - попутні гази, гази стабілізації нафти, жирні гази газоконденсатних родовищ, гази нафтопереробки.
Зріджені гази, які використовуються для газопостачання споживачів, є технічний пропан, технічний бутан, а також їх суміш. Для проектування систем газопостачання необхідно знати їх властивості.
1. Щільність змінюється в залежності від температури.
де # 961; i - щільність i-го компонента;
хi - масова концентрація;
yi - об'ємна (мольна) концентрація;
2. Питома обсяг скрапленого газу (зворотна величина щільності).
Рідка фаза ЗВГ різко збільшує свій обсяг при підвищенні температури. і це завжди потрібно враховувати при проектуванні і експлуатації.
де Vж1 - обсяг, відповідний Т2;
# 946; - коефіцієнт об'ємного розширення.
Кінематична в'язкість визначається за формулою:
А, з - емпіричні коефіцієнти, які визначаються для кожного компонента газу.
4. Гнучкість насичених парів ЗВГ залежить від температури навколишнього середовища і знаходиться в рівноважному стані коли Vконденсаціі = Vіспаренія. При цьому пари над рідиною знаходяться в насиченому стані, а тиск, який вони чинять на стінки судин називається пружним тиском насичених парів.
де А, В, С - емпіричні коефіцієнти.
де Pi - парціальний тиск:
xi - молярна частка компонента в рідкій фазі.
Також парціальний тиск можна визначити за законом Дальтона:
При наявності термодинамічної рівноваги між рідина і парою повинен виконуватися закон Рауля-Дальтона:
отже Psi / Pсм = yi / xi = ki - постійна газового рівноваги.
Знаючи цю величину і склад газу в одній фазі можна отримати склад газу в іншій фазі.
1. При невеликому тиску зріджений газ переходить з одного стану в інше (рідина-пар), тому його зберігають, транспортують і розподіляють під тиском власних парів;
2. У газоподібному стані пари ЗВГ важчий за повітря, що і визначає багато прийомів безпечної експлуатації системи.
3. У рідкому стані скраплений газ майже в два рази легші за воду, а коефіцієнт об'ємного розширення дуже велике, тому при заповненні ємностей залишають вільний простір до 15% геометричного об'єму, тобто ємності працюють як посудини високого тиску із заповненням на 85% незалежно від температури навколишнього середовища.
4. В'язкість скрапленого газу дуже мала, що полегшує транспортування трубопроводами, а й сприяє його витокам.
Транспорт ЗВГ здійснюється наступними способами:
1) по ж / д в спеціальних цистернах і вагонах, завантажених балонами;
2) автотранспортом в спеціальних автоцистернах та автомобілях, завантажених цистернами і балонами;
3) морським транспортом на спеціальних судах-танкерах;
4) річковим транспортом на танкерах і баржах, завантажених цистернами і балонами;
5) авіатранспортом - в балонах;
6) по трубопроводах.
Ж / д транспорт використовують для перевезення ЗВГ, коли його невигідно транспортувати по трубопроводу. Ж / д складу формують з окремих цистерн. Їх встановлюють на двоосні візки. Часто для перевезення ЗВГ по ж / д використовують одно-габаритні цистерни об'ємом 54 м 3. а також ж / д цистерни з повним обсягом 98,3 м 3 і корисним об'ємом 83,5 м 3.
Налив і злив верхній. Злив здійснюється: 1) створенням перепаду тиску між цистерною і рез-ром, шляхом нагнітання парової фази з резервуара в цистерну; 2) шляхом перекачування спеціальними насосами.
Так само можливе перевезення в критих вагонах в балонах 27,50л.
Автотранспорт. Можливе перевезення в автоцистернах (до 300км) і в балонах (до 50км). За призначенням виділяють два типу цистерн - транспортні та заправні.
Водний транспорт ЗВГ. Найбільш дешевим вважається морський транспорт танкерами. Типи танкерів: 1) з резервуарами під тиском; 2) з теплоізольованими резервуарами під зниженим тиском; 3) з теплоізольованими резервуарами з тиском, близьким до атмосферного.
Трубопровідний транспорт. Перекачування здійснюється з насоса в насос. Даний транспорт має такі особливості:
1) Мінімальний тиск в трубопроводі має бути більше тиску пружних парів для уникнення утворення парової фази;
2) Щоб уникнути утворення гідратів (газ осушується, використовуються інгібітори, застосовується герметична арматура);
3) Щоб уникнути кавітації середня швидкість руху ЗВГ повинна бути у всмоктуючому трубопроводі не більше 1,2 м / сек; в нагнітальному - не вище 3 м / сек.
4) У піднесених, перевальних точках тиск повинен бути більше тиск пружних пар з урахуванням тиску запасу.
Сховища за призначенням поділяються:
1) Сховища, що знаходяться на ГПЗ і НПЗ;
2) Сховища на кущових базах і портових базах, і резервуарних парках;
3) Сховища у споживачів газу;
4) Сховища для згладжування сезонної нерівномірності споживання.
Залежно від температури і тиску ЗВГ зберігаються наступними способами:
1) Під підвищеним тиском і температурі навколишнього середовища;
2) Під тиском, близьким до атмосферного і низькій температурі (ізотермічний зберігання);
3) У твердому стані.
Зберігання під тиском здійснюється в балонах, резервуарах, підземних сховищах шахтного типу і сховищах в соляних пластах (розробляються впорскуванням або закачуванням води; експлуатуються з розсільної схемою і без неї).
Типи балонів: 5-тілітровие без обичайки з коміром, 27-літрові балони з обечайкой і коміром, 50-літрові з обечайкой і ковпаком.
Також використовуються резервуари сталеві (вертикальні і горизонтальні, циліндричні і сферичні).
Сферичні резервуари в порівнянні з циліндричними мають більш досконалу геометричну форму і вимагають меншої витрати металу на одиницю об'єму ємності за рахунок зменшення товщини стінки, завдяки рівномірному розподілу напружень в зварних швах і, по контуру всієї оболонки. Однак постачання сховищ цими резервуарами поки обмежена через труднощі, що виникають в процесі виготовлення.
Сферичні резервуари об'ємом 600 м 3 застосовуються в основному для зберігання бутану на сховищах заводів-виготовлювачів.
Циліндричні резервуари з еліптичними днищами об'ємом 25, 50, 100, 175 і 200 м 3 встановлюються горизонтально і отримали в нашій країні більшого поширення і використовуються на всіх видах сховищ зрідженого вуглеводневого газу. Максимальне розрахункове тиск для пропанових резервуарів - 1,8 МПа, для бутанових - 0,7 МПа, що відповідає кліматичній зоні з найвищою розрахунковою температурою (328 К). Мінімальна температура в надземних резервуарах для території РФ може досягати 233 К. Установку резервуарів слід передбачати, як правило, наземну, підземна установка допускається при неможливості забезпечення встановлених мінімальних відстаней до будівель і споруд, а також для районів з температурою зовнішнього повітря нижче мінімально допустимої.
Застосування ізотермічний зберігання досягається шляхом штучного зниження пружності парів зберігається скрапленого газу, що, в свою чергу, призводить до його охолодження або, навпаки, скраплений газ штучно охолоджується, що призводить до зниження пружності його парів. При температурі -42ºС скраплений пропан можна зберігати вже не при підвищеному тиску, а при атмосферному, в результаті чого зменшується тиск перевірки при визначенні товщини стінок резервуарів. Досить, щоб стінки витримували тільки гідростатичний тиск зберігається продукту, що дає можливість застосовувати тонкостінні резервуари. Це дозволяє скоротити витрату металу в 8¸15 раз в залежності від закладеного продукту і обсягу резервуара.
Використовуються такі технологічні схеми: з комплексної холодильною установкою; з буферною ємністю; з проміжним холодоагентом і льдопородний резервуар.
Зберігання в твердому стані здійснюється в брикетах, які представляють собою порожнисту висококонцентровану емульсію, що складається з полімеру 5% і ЗВГ 95%. Полімер утворює осередки, в яких закупорюється ЗВГ. Для запобігання від впливу зовнішніх сил на його поверхню наносять шар розчину полівінілового спирту. Після висихання утворюється тверда плівка. Брикети виконуються вагою 200, 400 і 800 грам і упаковується в коробки.