Sənaye qazlarının kriogenik saxlama rezervuarları

Soyuq saxlama problemi

Mayeləşdirilmiş təbii qaz, maye azot, maye oksigen — bunlar adi atmosferik rezervuarda saxlanıla biləcək mallar deyil. -150°C-dən aşağı temperaturda qaydalar dəyişir. Materiallar qırılgan hal alır. İzolyasiya çox vacib olur. Həmçinin, özü-özünə davamlı olaraq qaynamağa meylli olan məhsul üçün kriogen saxlama rezervuarları bu çətinliklərə verilən mühəndislik cavabıdır və onlar on illər ərzində sənayedə ən irəli səviyyəli təzyiqli qablar halına gəlib çıxmışdır.

Miqyas əhəmiyyətli dərəcədə böyükdür. Tək böyük LNG saxlama rezervuarı 160 000 kubmetr maye tuta bilər — bu, orta ölçülü bir şəhərin günlərlə təmin edilməsi üçün kifayət edər. Spektrin digər ucunda 50 kubmetrlik maye azot rezervuarı tək bir xəstəxana və ya elektronika istehsalat zavodu üçün istifadə oluna bilər. Lakin ölçüsündən asılı olmayaraq, əsas fizika və mühəndislik prinsipləri eynidir.

Rezervuar növləri: Tək qoruyucudan membran tipinə qədər

Kriogenik saxlama rezervuarları bir neçə konfiqurasiyada mövcuddur; hər biri müxtəlif təhlükəsizlik fəlsəfələrinə və qiymət profilinə malikdir .

Tək qoruyuculu rezervuarlar ən sadə dizayndır. Tək divarlı və ya iki divarlı rezervuar kriogenik mayeni saxlayır; əgər sızıntı baş verirsə, mayenin xarici berm və ya dikdə saxlanılması gözlənilir. Bu, ən ucuz variantdır, lakin saxlama sahəsi üçün əhəmiyyətli ərazi tələb edir.

İkiqat qoruyuculu rezervuarlar birincil tank ətrafında ikinci bir divar əlavə edin. Daxili tank sızırsa, xarici divar mayeni tutur və buxar-gecirməyən qapaq təmin edir. Bu, böyük berm (tutma qabarçası) lazım olmasının qarşısını alır və torpaq sahəsindən istifadəni azaldır.

Tam tutma tankları böyük LNG saxlama üçün hazırkı ən son texnologiyadır həm daxili, həm də xarici tanklar mayenin tutulması üçün nəzərdə tutulub və xarici tank həmçinin buxar-gecirməyən tutma imkanı yaradır. Daxili tankın pozulması halında xarici tank bütün məzmunu təhlükəsiz şəkildə saxlayır. Bu tanklar ən bahalı olsalar da, ən yüksək təhlükəsizlik səviyyəsini təmin edir və böyük miqyaslı saxlama üçün bir çox tənzimləyici orqan tərəfindən tələb olunur.

Membran tanklar i̇zolyasiya və xarici beton qabığı ilə dəstəklənən nazik sadə polad membrandan istifadə edir əvvəlcə LNG daşıyıcı gəmiləri üçün hazırlanmış bu dizayn indi sahilə köçürülüb və tam tutma dizaynlarına nisbətən daha az material çəkisi ilə mükəmməl tutma imkanı təmin edir.

Kriogenik saxlamaya aid standartlar

Kriogenik saxlama rezervuarları, arxasında standartların qalın yığını olmadan tikilmir. Əsas sənədlər aşağıdakılardır: :

• API 625 – LNG saxlama rezervuarlarının dizaynı və tikintisi üçün əsas standart; materiallardan sınaqlara qədər hər şeyi əhatə edir

• EN 14620 – Tam tutumlu LNG rezervuarlarının tikintisi üçün Avropa standartı

• NFPA 59A – Yanğın mühafizəsi, məsafələr və təhlükələrin qarşısının alınması ilə bağlı təhlükəsizlik standartı

• BS 7777 / EEMUA – Soyudulmuş saxlama rezervuarlarının dizaynı üçün metodik təlimat

API 625 ən geniş tanınan qlobal standartdır bu, dizayn təzyiqini, materialları, izolyasiya tələblərini və sınaq protokollarını müəyyən edir. API 625 standartına uyğunluq, əksər böyük layihələr üçün seçim deyil — bu, sığorta siyasətlərində və kredit müqavilələrində qeyd olunub.

Qaynama: Qeyri-müəyyən itki

Kriojen saxlamaya yeni başlayanlar üçün təəccüb doğuran bir fakt: rezervuardakı məhsul həmişə qaynayır. Ən yaxşı izolyasiya ilə belə, istilik rezervuara daxil olur və mayenin bir hissəsi buxarlanır. Buna «qaynama nəticəsində alınan buxar» (BOG) deyilir və onun idarə edilməsi operatorun əsas vəzifələrindən biridir.

Sıxılmış təbii qaz (LNG) saxlama tankları üçün sənayedə qəbul edilən qaynaşma sürəti adətən tank həcminin gündə ≤0,2%-ni təşkil edir. Böyük tam qorunma tankları daha aşağı sürətlər əldə edə bilir — gündə 0,05%–0,08%, çünki ölçülərin artması ilə səth sahəsi/həcm nisbəti yaxşılaşır. Gündə 0,08% qaynadılan 160 000 kubmetrlik bir tank gündə təxminən 128 kubmetr LNG itirir. Bu heç də önəmsiz miqdardır — bu qaz bir neçə min evi istiləşdirmək üçün kifayət edər.

Peki, qaynadılan qaz nə olur? Əksər terminalarda o, toplanır və ya yenidən mayeləşdirilir, ya da zavodun yanacaq qazı sisteminə göndərilir. Kiçik qurğularda o, bəzən alovlanaraq (flared) və ya havaya buraxılaraq (vented) atıla bilər (lakin ekoloji tənzimləmələr bunu getdikcə daha çox məhdudlaşdırır). Qaynadılan qazın (BOG) idarə edilməsinin iqtisadiyyatı əhəmiyyətli rol oynayır: qaynadılan hər bir kubmetr LNG satılmayan məhsuldur.

İzolyasiya: Həqiqi qəhrəman

Kriogenik saxlama rezervuarının performansı onun izolyasiya sisteminə görə müəyyən olunur. Qaynar qaz halında olan təbii qaz (LNG) rezervuarları üçün izolyasiya adətən genişlənmiş perlittən ibarətdir — bu, iç və xarici divarlar arasına sıxışdırılan yüngül vulkan şüşəsidir və ya kiçik rezervuarlar üçün poliuretan köpüyüdür. Bəzi maye azot və maye oksigen rezervuarlarında, yer məhdudiyyəti olduqca ciddi və temperatur fərqi çox böyük olduqda, vakuum izolyasiyası istifadə olunur.

Böyük LNG rezervuarında perlittən izolyasiya bir neçə fut qalınlığında ola bilər. Çətinlik yalnız istilik performansı ilə bağlı deyil — həmçinin perlitin çöküntüsü ilə əlaqədardır. Perlit zaman keçdikcə çökür və izolyasiya sahəsinin yuxarı hissəsində istiliyin izolyasiyanı keçib getdiyi boşluqlar yaradır. Müasir dizaynlarda çöküntü göstəriciləri və rezervuarın dayanacağı dövrlərdə perlitin tamamlanması üçün tədbirlər nəzərdə tutulur.

Tez-tez nəzərdən qaçan bir aspekt — rezervuarın delikləri ətrafındakı izolyasiyadır: borular, avtomatlaşdırma cihazları və insan keçidləri. Bu, istiliyin daxil olmasına imkan verən zəif nöqtələrdir. Zəif izolyasiyalı delik rezervuarın xarici divarında soyuq nöqtə yaradaraq buzun əmələ gəlməsinə, korroziyaya və nəhayət konstruktiv problemlərə səbəb ola bilər. Ən yaxşı rezervuar dizaynı delikləri əsas rezervuar divarları ilə eyni dərəcədə qatı şəkildə təhlil edir.

Materialların seçilməsi: aşağı temperatur çətinliyi

Kriogen temperaturda karbon poladı qırılgan olur. Bu, problem yaradır, çünki sənaye rezervuarlarının əksəriyyəti karbon poladdan hazırlanır. Həll yolu — -162°C və daha aşağı temperaturda möhkəmlik saxlayan materiallardan istifadə etməkdir.

Sıvılaşdırılmış təbii qaz (LNG) rezervuarları üçün daxili rezervuar adətən 9% nikelli polad və ya alüminium ərintilərindən hazırlanır. 9% nikelli polad əsas materialdır — o, -196°C-yə qədər təsir dayanıqlılığını saxlayır və düzgün prosedurlarla qaynaq edilə bilər. Alüminium ərintiləri daha yüngüldür və aşağı temperaturda mükəmməl xüsusiyyətlər göstərir, lakin onlar daha bahalıdır və xüsusi qaynaq texnikalarını tələb edir.

Digər tərəfdən, xarici rezervuar adətən karbon poladdan və ya armaturlu betondan hazırlanır. O, kriogen temperaturu birbaşa hiss etmir — izolyasiya onu isti saxlayır — lakin içəridəki rezervuarın məzmununun sızıntısı halında hidrostatik təzyiqə davam gətirməlidir.

Əməliyyat realitələri: Təlimatlarda sizə deyilməyən şeylər

Kriogenik saxlama rezervuarları qeyri-adi etibarlıdır, lakin onlar tamamilə qulluq tələb etməyən deyil. Ən yayılmış əməliyyat problemi istilik stratifikasiyasıdır — maye daxilində temperatur qradiyentləri, hansı ki, idarə edilmədikdə sürətli təzyiq artımına səbəb ola bilər. Operatorlar rezervuarın temperaturunu bir neçə yüksəklikdə izləyirlər və bərabər temperaturu saxlamaq üçün qarışdırma cihazlarından və ya dövrə pompalarından istifadə edirlər.

Başqa bir həqiqət: kriogenik rezervuarın doldurulması və boşaldılması istilik gərginliyi yaradır. Daxili rezervuar temperatur dəyişiklikləri ilə genişlənir və daralır və boru birləşmələri bu hərəkəti nəzərdə tutmalıdır. Bellowslar və genişlənmə ilmələri standartdır, lakin onlar yoxlanılmalı və bəzən dəyişdirilməlidir. Orta Qərb bölgəsindəki bir maye azot tesisi bunu çox pis şəkildə öyrəndi — doldurma əməliyyatı zamanı bir bellow qırıldı, soyuq qaz çıxarıldı və altı həftəlik dayanma baş verdi.

Hazırlanma və tikinti çətinliyi

Kriogenik saxlama rezervuarının qurulması standart təzyiqli qabın qurulmasına bənzəmir. Toleranslar daha dar, qaynaq prosedurları daha çətin və yoxlama tələbləri daha sərt olur. Daxili rezervuarda bir qaynaq defekti bütün tutma sisteminin pozulmasına səbəb ola bilər.

Layihə sahibləri üçün istehsalçının seçimi çox vacibdir. Kriogenik istifadəyə uyğun təcrübəsi olan istehsalçı kriogenik qaynaq prosedurlarını, qeyri-müharibəvi sınaq tələblərini və istehsal zamanı təmizliyin əhəmiyyətini başa düşür. GreenFir kimi kriogenik avadanlıqların istehsalında uğur qazanan şirkətlər bu təcrübəni hər bir rezervuar layihəsinə gətirirlər — sahədə problemlərin riskini azaldır və rezervuarın ilk doldurulmadan etibarən layihə edildiyi kimi işləməsini təmin edir.