শিল্প গ্যাসের জন্য ক্রায়োজেনিক স্টোরেজ ট্যাঙ্ক

জিনিসগুলি ঠান্ডা রাখার চ্যালেঞ্জ

তরলীকৃত প্রাকৃতিক গ্যাস, তরল নাইট্রোজেন, তরল অক্সিজেন—এগুলি কোনও সাধারণ বায়ুমণ্ডলীয় ট্যাঙ্কে সঞ্চয় করা যায় না। -১৫০°সেলসিয়াসের নিচে তাপমাত্রায় নিয়মগুলি পরিবর্তিত হয়। উপকরণগুলি ভঙ্গুর হয়ে ওঠে। তাপ রোধক ব্যবস্থা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। এবং পণ্যটিই ধারাবাহিকভাবে বাষ্পীভূত হতে চায়। ক্রায়োজেনিক স্টোরেজ ট্যাঙ্কগুলি এই চ্যালেঞ্জগুলির প্রতি প্রকৌশলী প্রতিক্রিয়া, এবং এগুলি দশক ধরে শিল্প বিশ্বের সবচেয়ে উন্নত চাপ পাত্রগুলির মধ্যে একটি হয়ে উঠেছে।

পরিমাপটি বিস্ময়কর। একটি বৃহৎ তরল প্রাকৃতিক গ্যাস (LNG) ভাণ্ডার ট্যাঙ্কে ১৬০,০০০ ঘনমিটার তরল ধরে রাখা যায়—যা একটি মধ্যম আকারের শহরকে দিনগুলো ধরে সরবরাহ করার জন্য যথেষ্ট। অন্যদিকে, একটি ৫০ ঘনমিটার তরল নাইট্রোজেন ট্যাঙ্ক একটি একক হাসপাতাল বা ইলেকট্রনিক্স উৎপাদন কারখানার চাহিদা মেটাতে পারে। কিন্তু আকার যাইহোক না কেন, মৌলিক পদার্থবিদ্যা ও প্রকৌশল নীতিগুলো একই থাকে।

ট্যাঙ্কের প্রকারভেদ: একক ধারণ থেকে মেমব্রেন পর্যন্ত

ক্রায়োজেনিক ভাণ্ডার ট্যাঙ্কগুলো বিভিন্ন গঠনে আসে, যার প্রত্যেকটির নিরাপত্তা দর্শন ও খরচের প্রোফাইল ভিন্ন। .

একক ধারণ ট্যাঙ্ক হল সবচেয়ে মৌলিক ডিজাইন। একটি একক-দেয়াল বা দ্বৈত-দেয়াল ট্যাঙ্ক ক্রায়োজেনিক তরল ধরে রাখে, এবং যদি কোনো লিকেজ ঘটে, তবে তরলটি বাইরের একটি বাঁধ বা ডাইক দ্বারা ধরে রাখা হয় বলে আশা করা হয়। এগুলো সবচেয়ে সস্তা বিকল্প, কিন্তু ধারণ এলাকার জন্য উল্লেখযোগ্য জমির প্রয়োজন হয়।

দ্বৈত ধারণ ট্যাঙ্ক প্রাথমিক ট্যাঙ্কের চারপাশে একটি দ্বিতীয় প্রাচীর যোগ করুন। যদি অভ্যন্তরীণ ট্যাঙ্ক লিক করে, তবে বাহ্যিক প্রাচীরটি তরলটি ধরে রাখে এবং বাষ্প-আবদ্ধ সীল প্রদান করে। এটি একটি বড় বার্মের প্রয়োজন ঘটায় না এবং ভূমির আকার হ্রাস করে।

সম্পূর্ণ ধারণ ট্যাঙ্ক বৃহৎ এলএনজি সংরক্ষণের জন্য বর্তমান শিল্পের সর্বশেষ প্রযুক্তি নির্দেশ করে উভয় অভ্যন্তরীণ ও বাহ্যিক ট্যাঙ্কই তরল ধরে রাখার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, এবং বাহ্যিক ট্যাঙ্কটি বাষ্প-আবদ্ধ ধারণও প্রদান করে। অভ্যন্তরীণ ট্যাঙ্কের ব্যর্থতার ক্ষেত্রে, বাহ্যিক ট্যাঙ্কটি সম্পূর্ণ সামগ্রীটি নিরাপদে ধরে রাখে। এই ট্যাঙ্কগুলি সবচেয়ে ব্যয়বহুল, কিন্তু উচ্চতম নিরাপত্তা স্তর প্রদান করে এবং বৃহৎ স্কেল সংরক্ষণের জন্য অনেক নিয়ন্ত্রক এগুলিকে বাধ্যতামূলক করেছে।

মেমব্রেন ট্যাঙ্ক একটি পাতলা স্টেইনলেস স্টিল মেমব্রেন ব্যবহার করে যা তাপ অবরোধ এবং বাহ্যিক কংক্রিট শেল দ্বারা সমর্থিত এই ডিজাইনটি প্রথমে এলএনজি ক্যারিয়ারের জন্য বিকশিত হয়েছিল, এবং এখন এটি ভূমিতে স্থাপন করা হয়েছে এবং সম্পূর্ণ ধারণ ডিজাইনের তুলনায় কম উপকরণ ওজনে চমৎকার ধারণ ক্ষমতা প্রদান করে।

ক্রায়োজেনিক সংরক্ষণ নিয়ন্ত্রণকারী মানদণ্ড

ক্রায়োজেনিক স্টোরেজ ট্যাঙ্কগুলি একটি ঘন স্তূপ মানদণ্ডের উপর ভিত্তি করে নির্মিত হয় না। প্রধান দস্তাবেজগুলি হল :

• API 625 – এলএনজি স্টোরেজ ট্যাঙ্কের ডিজাইন ও নির্মাণের প্রাথমিক মানদণ্ড, যা উপকরণ থেকে শুরু করে পরীক্ষার সমস্ত বিষয় কভার করে

• EN 14620 – ফুল-কন্টেইনমেন্ট এলএনজি ট্যাঙ্ক নির্মাণের ইউরোপীয় মানদণ্ড

• NFPA 59A – অগ্নিনির্বাপণ, দূরত্ব নির্ধারণ এবং ঝুঁকি প্রতিরোধ সংক্রান্ত নিরাপত্তা মানদণ্ড

• BS 7777 / EEMUA – শীতাতপ নিয়ন্ত্রিত স্টোরেজ ট্যাঙ্ক ডিজাইনের জন্য নির্দেশিকা

API 625 হল সবচেয়ে ব্যাপকভাবে স্বীকৃত বৈশ্বিক মানদণ্ড এটি ডিজাইন চাপ, উপকরণ, তাপ অবরোধের প্রয়োজনীয়তা এবং পরীক্ষার প্রোটোকল নির্দিষ্ট করে। API 625-এর সাথে অনুরূপতা বেশিরভাগ বড় প্রকল্পের জন্য ঐচ্ছিক নয়—এটি বীমা নীতি এবং ঋণ চুক্তিতে লিপিবদ্ধ করা হয়েছে।

বয়েল-অফ: অপরিহার্য ক্ষতি

ক্রায়োজেনিক সঞ্চয়ের ক্ষেত্রে নতুন আসা ব্যক্তিদের জন্য একটি তথ্য যা অবাক করে: ট্যাঙ্কের ভিতরে থাকা পণ্য সর্বদা ফুটছে। সর্বোত্তম তাপ অবরোধ থাকা সত্ত্বেও তাপ ট্যাঙ্কের ভিতরে প্রবেশ করে এবং তরলের কিছু অংশ বাষ্পীভূত হয়। এটিকে বয়েল-অফ গ্যাস (BOG) বলা হয় এবং এটি পরিচালনা করা অপারেটরের প্রধান দায়িত্বগুলির মধ্যে একটি।

এলএনজি সংরক্ষণ ট্যাঙ্কের জন্য শিল্প-মানদণ্ডে গৃহীত উত্তপ্ত হয়ে বাষ্পীভূত হওয়ার হার সাধারণত প্রতিদিন ট্যাঙ্কের আয়তনের ≤০.২%। বড় ফুল-কনটেইনমেন্ট ট্যাঙ্কগুলি আরও নিম্ন হার—প্রতিদিন ০.০৫% থেকে ০.০৮%—অর্জন করতে পারে, কারণ আকার বৃদ্ধির সাথে সাথে পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল ও আয়তনের অনুপাত উন্নত হয়। একটি ১৬০,০০০ ঘনমিটার আয়তনের ট্যাঙ্ক প্রতিদিন ০.০৮% হারে বাষ্পীভূত হলে প্রতিদিন প্রায় ১২৮ ঘনমিটার এলএনজি ক্ষতিগ্রস্ত হয়। এটি কোনো তুচ্ছ পরিমাণ নয়—এটি কয়েক হাজার বাড়িকে গরম করার জন্য যথেষ্ট গ্যাস।

সুতরাং বাষ্পীভূত গ্যাসটি কী হয়? অধিকাংশ টার্মিনালে, এটি সংগৃহীত করা হয় এবং পুনরায় তরলীভূত করা হয় অথবা গাছের জ্বালানি গ্যাস সিস্টেমে পাঠানো হয়। ছোট ইনস্টলেশনগুলিতে, এটি জ্বালানো (ফ্লেয়ারিং) বা বাতাসে মুক্ত করা (ভেন্টিং) হতে পারে (যদিও পরিবেশগত নিয়মকানুন এটিকে ক্রমশ সীমিত করছে)। বাষ্পীভূত গ্যাস (BOG) ব্যবস্থাপনার অর্থনৈতিক প্রভাব অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ: প্রতিটি ঘনমিটার এলএনজি যা বাষ্পীভূত হয়, সেটি হল এমন একটি পণ্য যা বিক্রি হয় না।

ইনসুলেশন: প্রকৃত নায়ক

একটি ক্রায়োজেনিক স্টোরেজ ট্যাঙ্কের কার্যকারিতা এর ইনসুলেশন সিস্টেমের উপর নির্ভর করে। এলএনজি ট্যাঙ্কগুলির জন্য, ইনসুলেশন সাধারণত প্রসারিত পার্লাইট দিয়ে তৈরি হয়—একটি হালকা ওজনের আগ্নেয়গিরি কাচ যা অভ্যন্তরীণ ও বহিরাগত দেয়ালের মধ্যে স্থাপন করা হয়—অথবা ছোট ট্যাঙ্কের জন্য পলিউরেথেন ফোম ব্যবহার করা হয়। কিছু তরল নাইট্রোজেন ও তরল অক্সিজেন ট্যাঙ্কের জন্য শূন্যস্থান ইনসুলেশন ব্যবহার করা হয়, যেখানে স্থান খুবই সীমিত এবং তাপমাত্রা পার্থক্য অত্যন্ত বেশি।

বৃহৎ এলএনজি ট্যাঙ্কে পার্লাইট ইনসুলেশন কয়েক ফুট পুরু হতে পারে। চ্যালেঞ্জটি শুধুমাত্র তাপীয় কার্যকারিতা নয়—এটি হলো পার্লাইটের অবসাদন। সময়ের সাথে সাথে পার্লাইট অবসাদিত হয়, যার ফলে ইনসুলেশন স্থানের উপরের অংশে শূন্যস্থান সৃষ্টি হয়, যেখান দিয়ে তাপ ইনসুলেশনকে এড়িয়ে যেতে পারে। আধুনিক ডিজাইনগুলিতে অবসাদন নির্দেশক এবং ট্যাঙ্কের অপারেশন বন্ধ থাকাকালীন পার্লাইট পুনরায় পূরণের ব্যবস্থা অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে।

ট্যাঙ্কের পেনিট্রেশনগুলির চারপাশের ইনসুলেশন—পাইপিং, যন্ত্রপাতি এবং ম্যানওয়েজ—একটি প্রায়শই উপেক্ষিত দিক। এগুলি হল সেই দুর্বল বিন্দু যেখান দিয়ে তাপ ভিতরে প্রবেশ করে। খারাপভাবে ইনসুলেট করা পেনিট্রেশন ট্যাঙ্কের বাইরের দিকে একটি শীতল স্থান তৈরি করতে পারে, যার ফলে বরফ গঠন, ক্ষয়ক্ষতি এবং শেষ পর্যন্ত কাঠামোগত সমস্যা দেখা দেয়। সর্বোত্তম ট্যাঙ্ক ডিজাইনগুলি পেনিট্রেশনগুলিকে মূল ট্যাঙ্কের দেয়ালের মতোই কড়া মনোযোগ দিয়ে নকশা করে।

উপাদান নির্বাচন: নিম্ন-তাপমাত্রার চ্যালেঞ্জ

ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রায় কার্বন স্টিল ভঙ্গুর হয়ে যায়। এটি একটি সমস্যা কারণ অধিকাংশ শিল্প স্টোরেজ ট্যাঙ্ক কার্বন স্টিল দিয়ে তৈরি। সমাধান হল -১৬২°সেলসিয়াস এবং তার নিচে তাপমাত্রায় টাফনেস বজায় রাখতে পারে এমন উপাদান ব্যবহার করা।

এলএনজি ট্যাঙ্কের জন্য, অভ্যন্তরীণ ট্যাঙ্কটি সাধারণত ৯% নিকেল ইস্পাত বা অ্যালুমিনিয়াম মিশ্র ধাতু দিয়ে তৈরি করা হয়। ৯% নিকেল ইস্পাতই হল প্রধান উপাদান—এটি -১৯৬°সে পর্যন্ত আঘাত সহনশীলতা বজায় রাখে এবং উপযুক্ত পদ্ধতিতে ওয়েল্ড করা যায়। অ্যালুমিনিয়াম মিশ্র ধাতুগুলি হালকা এবং নিম্ন তাপমাত্রায় চমৎকার সম্পত্তি রাখে, কিন্তু এগুলি ব্যয়বহুল এবং বিশেষায়িত ওয়েল্ডিং পদ্ধতির প্রয়োজন হয়।

অপরদিকে, বহিরাবরণ ট্যাঙ্কটি সাধারণত কার্বন স্টিল বা প্রবলীকৃত কংক্রিট দিয়ে তৈরি করা হয়। এটি সরাসরি ক্রায়োজেনিক তাপমাত্রার সম্মুখীন হয় না—ইনসুলেশন এটিকে উষ্ণ রাখে—কিন্তু কোনও লিকেজের ক্ষেত্রে অভ্যন্তরীণ ট্যাঙ্কের সামগ্রীর হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপ সহ্য করার ক্ষমতা রাখতে হবে।

কার্যকরী বাস্তবতা: যা ম্যানুয়ালগুলিতে বলা হয় না

ক্রায়োজেনিক স্টোরেজ ট্যাঙ্কগুলি অত্যন্ত বিশ্বস্ত, কিন্তু এগুলি রক্ষণাবেক্ষণ-মুক্ত নয়। সবচেয়ে সাধারণ পরিচালনাগত সমস্যা হলো তাপীয় স্তরীভবন—তরলের মধ্যে তাপমাত্রার ঢাল যা পরিচালনা না করলে দ্রুত চাপ বৃদ্ধির কারণ হতে পারে। অপারেটররা ট্যাঙ্কের তাপমাত্রা একাধিক উচ্চতায় পর্যবেক্ষণ করেন এবং সমরূপ তাপমাত্রা বজায় রাখতে মিশ্রণ যন্ত্র বা সঞ্চালন পাম্প ব্যবহার করেন।

অন্য একটি বাস্তবতা: ক্রায়োজেনিক ট্যাঙ্ক পূরণ ও খালি করা তাপীয় চাপ সৃষ্টি করে। ভিতরের ট্যাঙ্কটি তাপমাত্রা পরিবর্তনের সাথে সম্প্রসারিত ও সংকুচিত হয়, এবং পাইপিং সংযোগগুলি এই গতির জন্য উপযুক্ত হতে হবে। বেলোজ এবং প্রসারণ লুপগুলি স্ট্যান্ডার্ড, কিন্তু এগুলি পরীক্ষা করা এবং আবশ্যক হলে প্রতিস্থাপন করা প্রয়োজন। মধ্য-পশ্চিমে অবস্থিত একটি তরল নাইট্রোজেন সুবিধায় একটি বেলোজ পূরণ অপারেশনের সময় ব্যর্থ হওয়ায় শীতল গ্যাস মুক্তি পায় এবং ছয় সপ্তাহের বন্ধের কারণ হয়।

প্রস্তুতকরণ ও নির্মাণের চ্যালেঞ্জ

ক্রায়োজেনিক স্টোরেজ ট্যাঙ্ক নির্মাণ করা একটি স্ট্যান্ডার্ড প্রেশার ভেসেল নির্মাণের মতো নয়। সহনশীলতা অনেক কড়া। ওয়েল্ডিং পদ্ধতিগুলি আরও চাপসৃষ্টিকারী। এবং পরীক্ষা-নিরীক্ষার প্রয়োজনীয়তাগুলি আরও কঠোর। অভ্যন্তরীণ ট্যাঙ্কে একটি মাত্র ওয়েল্ডিং ত্রুটি সমগ্র ধারণ ব্যবস্থাকে দুর্বল করে দিতে পারে।

প্রকল্প মালিকদের জন্য, ফ্যাব্রিকেটর নির্বাচন অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। ক্রায়োজেনিক সেবায় অভিজ্ঞতা সম্পন্ন একজন ফ্যাব্রিকেটর বিশেষায়িত ওয়েল্ডিং পদ্ধতি, অ-বিধ্বংসী পরীক্ষা-নিরীক্ষার প্রয়োজনীয়তা এবং নির্মাণের সময় পরিষ্কার-পরিচ্ছন্নতার গুরুত্ব সম্পর্কে সচেতন থাকেন। গ্রিনফার এবং অন্যান্য এমন কোম্পানিগুলি, যারা ক্রায়োজেনিক সরঞ্জাম নির্মাণে নিজস্ব রেকর্ড গড়েছে, প্রতিটি ট্যাঙ্ক প্রকল্পে সেই অভিজ্ঞতা নিয়ে আসে—যা ক্ষেত্রে সমস্যার ঝুঁকি কমায় এবং প্রথম ভরাট থেকেই ট্যাঙ্কের ডিজাইনমতো কার্যকরী হওয়া নিশ্চিত করে।