தொழில்துறை வாயுக்களுக்கான கிரையோஜெனிக் சேமிப்புத் தொட்டிகள்

பொருட்களை குளிர்வித்து வைப்பதில் உள்ள சவால்

திரவமாக்கப்பட்ட இயற்கை வாயு, திரவ நைட்ரஜன், திரவ ஆக்ஸிஜன்—இவை பொதுவான வளிமண்டல தொட்டிகளில் சேமிக்கப்படக்கூடிய பொருட்கள் அல்ல. -150°Cக்கு கீழான வெப்பநிலைகளில் விதிகள் மாறுகின்றன. பொருள்கள் உடையக்கூடியவையாக மாறுகின்றன. காப்பு மிகவும் முக்கியமாகிறது. மேலும், தயாரிப்பு தானாகவே தொடர்ந்து ஆவியாக முயற்சிக்கிறது. கிரையோஜெனிக் சேமிப்புத் தொட்டிகள் இந்த சவால்களுக்கு பொறியியல் முறையில் வழங்கப்படும் தீர்வுகளாகும், மேலும் இவை தசாப்தங்களாக வளர்ந்து, தொழில்துறையின் மிக மேம்பட்ட அழுத்தத் தொட்டிகளாக மாறியுள்ளன.

அளவு அதிர்ச்சியூட்டும் வகையில் உள்ளது. ஒரு பெரிய LNG சேமிப்புத் தொட்டியின் கொள்ளளவு 160,000 கன மீட்டர் திரவமாகும்—இது நடுத்தர அளவு நகரத்திற்கு நாட்களுக்கு திரவத்தை வழங்க போதுமானது. மறுமுனையில், 50 கன மீட்டர் திரவ நைட்ரஜன் தொட்டி ஒரு தனிப்பட்ட மருத்துவமனை அல்லது எலக்ட்ரானிக்ஸ் தயாரிப்பு தொழிற்சாலைக்கு பயன்படுத்தப்படலாம். ஆனால் அளவு எவ்வளவு இருந்தாலும், அடிப்படையிலான இயற்பியல் மற்றும் பொறியியல் கொள்கள் ஒன்றே.

தொட்டிகளின் வகைகள்: ஒற்றை கட்டுப்பாட்டு அமைப்பிலிருந்து சுற்றுச்சுவர் அமைப்பு வரை

கிரையோஜெனிக் சேமிப்புத் தொட்டிகள் பல்வேறு அமைப்புகளில் கிடைக்கின்றன; இவை ஒவ்வொன்றும் வெவ்வேறு பாதுகாப்பு கொள்கைகள் மற்றும் செலவு கணக்கீடுகளைக் கொண்டவை. .

ஒற்றை கட்டுப்பாட்டுத் தொட்டிகள் எளிமையான வடிவமைப்பு ஆகும். ஒற்றை-சுவர் அல்லது இரட்டை-சுவர் தொட்டி கிரையோஜெனிக் திரவத்தை சேமிக்கிறது; ஒரு கசிவு ஏற்பட்டால், திரவம் வெளிப்புற பெர்ம் (berm) அல்லது டைக் (dike) மூலம் கட்டுப்படுத்தப்படும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. இவை மிகக் குறைந்த செலவில் கிடைக்கும் விருப்பங்கள் ஆகும்; ஆனால் கட்டுப்பாட்டுப் பகுதிக்கு பெரிய இடத்தை தேவைப்படுத்துகின்றன.

இரட்டை கட்டுப்பாட்டுத் தொட்டிகள் முதன்மை டேங்கின் சுற்றிலும் ஒரு இரண்டாம் சுவரைச் சேர்க்கவும். உள் டேங்கில் கசிவு ஏற்பட்டால், வெளி சுவர் திரவத்தைப் பிடித்து, ஆவியை முழுமையாகத் தடுக்கும் முறையில் மூடப்படும். இது பெரிய பெர்ம் (berm) தேவையை நீக்குகிறது மற்றும் நிலப் பரப்பைக் குறைக்கிறது.

முழுமையான கட்டுப்பாட்டு டேங்குகள் பெரிய LNG சேமிப்புக்கான தற்போதைய மிக சிறந்த தொழில்நுட்பத்தைக் குறிக்கின்றன . உள் மற்றும் வெளி டேங்குகள் இரண்டுமே திரவத்தைச் சேமிக்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் வெளி டேங்க் ஆவியை முழுமையாகத் தடுக்கும் வகையிலும் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. உள் டேங்கில் தோல்வி ஏற்பட்டால், வெளி டேங்க் முழு உள்ளடக்கத்தையும் பாதுகாப்பாக வைத்திருக்கும். இந்த டேங்குகள் மிக அதிக விலையுடையவை, ஆனால் அதிக பாதுகாப்பு மட்டத்தை வழங்குகின்றன, மேலும் பெரிய அளவிலான சேமிப்புக்கு பல ஒழுங்குமுறை அதிகாரிகளால் இவை கட்டாயமாக தேவையாகக் கூறப்படுகின்றன.

மெம்பிரேன் டேங்குகள் ஒரு மெல்லிய ஸ்டெயின்லெஸ் ஸ்டீல் மெம்பிரேனை முறையான காப்பு மற்றும் வெளி கான்கிரீட் செல் ஆகியவற்றால் தாங்கப்படுகின்றன . முதன்மையாக LNG கப்பல்களுக்காக உருவாக்கப்பட்ட இந்த வடிவமைப்பு இப்போது நிலத்திற்கு வந்துள்ளது மற்றும் முழுமையான கட்டுப்பாட்டு வடிவமைப்புகளை விட குறைந்த பொருள் எடையுடன் சிறந்த கட்டுப்பாட்டுத் திறனை வழங்குகிறது.

கிரையோஜெனிக் சேமிப்பை ஒழுங்குப்படுத்தும் தரநிலைகள்

கிரையோஜெனிக் சேமிப்புத் தொட்டிகள் தரநிலைகளின் தடிமனான அடுக்குகள் இல்லாமல் கட்டப்படுவதில்லை. முக்கிய ஆவணங்கள் பின்வருமாறு: :

• API 625 – LNG சேமிப்புத் தொட்டிகளின் வடிவமைப்பு மற்றும் கட்டுமானத்திற்கான முதன்மைத் தரநிலை, பொருட்கள் முதல் சோதனை வரை அனைத்தையும் உள்ளடக்கியது

• EN 14620 – முழு கட்டுப்பாட்டு LNG தொட்டிகளின் ஐரோப்பிய தரநிலை

• NFPA 59A – தீப் பாதுகாப்பு, இடைவெளி மற்றும் ஆபத்து தடுப்பு ஆகியவற்றை உள்ளடக்கிய பாதுகாப்புத் தரநிலை

• BS 7777 / EEMUA – குளிரூட்டப்பட்ட சேமிப்புத் தொட்டிகளின் வடிவமைப்புக்கான வழிகாட்டுதல்

API 625 என்பது உலகளவில் மிகவும் அங்கீகரிக்கப்பட்ட தரநிலையாகும் இது வடிவமைப்பு அழுத்தம், பொருள்கள், வெப்ப காப்புத் தேவைகள் மற்றும் சோதனை நடைமுறைகளை குறிப்பிடுகிறது. API 625 இன் ஒத்துழைப்பு பெரும்பாலான பெரிய திட்டங்களுக்கு ஐச்சியலாக இல்லை—இது காப்பீட்டுக் கொள்கைகள் மற்றும் கடன் ஒப்பந்தங்களில் எழுதப்பட்டுள்ளது.

ஆவியாகும் இழப்பு: தவிர்க்க முடியாத இழப்பு

குளிரூட்டப்பட்ட சேமிப்புத் துறையில் புதியவர்களை ஆச்சரியப்படுத்தும் ஒரு உண்மை: தொட்டியினுள் உள்ள பொருள் எப்போதும் கொதித்துக் கொண்டிருக்கிறது. சிறந்த வெப்ப முறையில் தொட்டியை அடைத்தாலும், வெப்பம் தொட்டிக்குள் கசிந்து செல்கிறது, மேலும் திரவத்தின் ஒரு பகுதி ஆவியாகிறது. இது 'கொதித்தல்-வெளியேறும் வாயு' (BOG) என அழைக்கப்படுகிறது; இதனை மேலாண்மை செய்வது செயல்பாட்டாளரின் முக்கிய பொறுப்புகளில் ஒன்றாகும்.

இயற்கை எரிவாயு (LNG) சேமிப்புத் தொட்டிகளுக்கான துறையின் தர நிலையில் ஏற்றுக்கொள்ளப்படும் கொதித்தல்-வெளியேறும் விகிதம் பொதுவாக தினமும் தொட்டியின் கனஅளவில் ≤0.2% ஆகும். பெரிய முழு-கட்டுப்பாட்டுத் தொட்டிகள் குறைந்த விகிதங்களை அடைய முடியும்—0.05% முதல் 0.08% வரை தினமும்—ஏனெனில் அளவு அதிகரிக்கும்போது பரப்பளவு-கனஅளவு விகிதம் மேம்படுகிறது. ஒரு 160,000 கன மீட்டர் தொட்டி தினமும் 0.08% கொதித்தல்-வெளியேறும் விகிதத்தில் இயங்கினால், அது தினமும் தோராயமாக 128 கன மீட்டர் LNG ஐ இழக்கும். இது சிறிய அளவு அல்ல—இது ஆயிரக்கணக்கான வீடுகளை வெப்பப்படுத்த தேவையான வாயுவை வழங்கும் அளவுக்கு போதுமானது.

எனவே ஆவியாகும் வாயு என்ன ஆகிறது? பெரும்பாலான செயலகங்களில், அது சேகரிக்கப்பட்டு மீண்டும் திரவமாக்கப்படுகிறது அல்லது தாவரத்தின் எரிபொருள் வாயு அமைப்பிற்கு அனுப்பப்படுகிறது. சிறிய நிறுவனங்களில், அது எரித்து விடப்படலாம் அல்லது வெளியேற்றப்படலாம் (ஆனால் சுற்றுச்சூழல் ஒழுங்குமுறைகள் இதை அதிகரித்து வரும் வகையில் கட்டுப்படுத்துகின்றன). BOG மேலாண்மையின் பொருளாதாரம் மிக முக்கியமானது: LNG-இன் ஒவ்வொரு கன மீட்டர் ஆவியாகும் பொருளும் விற்பனைக்கு வராத பொருளாகும்.

முறையான சூட்டுப்பாதுகாப்பு: உண்மையான கதாநாயகன்

கிரையோஜெனிக் சேமிப்புத் தொட்டியின் செயல்திறன் அதன் சூட்டுப்பாதுகாப்பு அமைப்பைப் பொறுத்தே அமைகிறது. LNG தொட்டிகளுக்கு, சூட்டுப்பாதுகாப்பு பொதுவாக விரிவடைந்த பெர்லைட்—ஒரு இலேசான எரிமலை கண்ணாடி—அது உள் மற்றும் வெளி சுவர்களுக்கு இடையில் நிரப்பப்படுகிறது, அல்லது சிறிய தொட்டிகளுக்கு பாலியூரெதேன் பாம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. சில திரவ நைட்ரஜன் மற்றும் திரவ ஆக்ஸிஜன் தொட்டிகளுக்கு வெற்றிட சூட்டுப்பாதுகாப்பு பயன்படுத்தப்படுகிறது, அங்கு இடம் மிகவும் முக்கியமானது மற்றும் வெப்பநிலை வேறுபாடு மிக அதிகமாக இருக்கும்.

பெர்லைட் முறையிலான குளிரூட்டல் பாதுகாப்பு, பெரிய LNG தொட்டியில் பல அடி தடிமனாக இருக்கலாம். இதன் சவால் வெப்ப செயல்திறன் மட்டுமே அல்ல—அது பெர்லைட் படிந்து விடுவது ஆகும். நேரத்துக்கு நேரம் பெர்லைட் படிந்து, குளிரூட்டல் பகுதியின் மேல் பகுதியில் இடைவெளிகளை உருவாக்குகிறது, அங்கு வெப்பம் குளிரூட்டலைத் தவிர்த்துச் செல்ல முடியும். சமகால வடிவமைப்புகளில் படிதல் குறியீடுகள் மற்றும் தொட்டியின் சேவை நிறுத்த நேரங்களில் பெர்லைட்டை மீண்டும் நிரப்புவதற்கான ஏற்பாடுகள் சேர்க்கப்பட்டுள்ளன.

அடிக்கடி கவனிக்கப்படாத ஒரு அம்சம் என்பது தொட்டியின் உள்ளே செல்லும் குழாய்கள், கருவிகள் மற்றும் மனவழிகள் ஆகியவற்றைச் சுற்றியுள்ள குளிரூட்டல் ஆகும். இவை வெப்பம் உள்ளே நுழைய வழிவகுக்கும் பலவீனமான இடங்களாகும். தவறாக குளிரூட்டப்பட்ட ஒரு உள்ளே செல்லும் இடம், தொட்டியின் வெளிப்புறத்தில் குளிர் புள்ளியை உருவாக்கி, பனிக்கட்டியாக்கம், செப்பேற்றம் மற்றும் இறுதியில் கட்டமைப்பு சிக்கல்களை ஏற்படுத்தலாம். சிறந்த தொட்டி வடிவமைப்புகள், முக்கிய தொட்டிச் சுவர்களுக்கு வழங்கப்படும் கண்டிப்பை இந்த உள்ளே செல்லும் இடங்களுக்கும் வழங்குகின்றன.

பொருள் தேர்வு: குறைந்த வெப்பநிலை சவால்

கிரையோஜெனிக் வெப்பநிலைகளில் கார்பன் எஃகு உடையக்கூடியதாக மாறுகிறது. இது ஒரு சிக்கலாகும், ஏனெனில் பெரும்பாலான தொழில்துறை சேமிப்புத் தொட்டிகள் கார்பன் எஃகினால் தயாரிக்கப்படுகின்றன. இதற்கான தீர்வு என்பது -162°C மற்றும் அதற்குக் கீழே உறுதியை பராமரிக்கக்கூடிய பொருள்களைப் பயன்படுத்துவதாகும்.

LNG தொட்டிகளுக்கு, உள் தொட்டி பொதுவாக 9% நிக்கல் எஃகு அல்லது அலுமினியம் கலவையினால் தயாரிக்கப்படுகிறது. 9% நிக்கல் எஃகு முக்கிய பொருளாகும் – இது -196°C வரை தாக்க உறுதியை பராமரிக்கிறது மற்றும் சரியான செயல்முறைகளுடன் கூடிய வினையாற்றல் கொண்டது. அலுமினியம் கலவைகள் எடை குறைவானவை மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலைகளில் சிறந்த பண்புகளைக் கொண்டவை, ஆனால் இவை விலையுயர்ந்தவை மற்றும் சிறப்பு வினையாற்றல் தொழில்நுட்பங்களை தேவைப்படுகின்றன.

எதிர்மாறாக, வெளி தொட்டி பொதுவாக கார்பன் எஃகு அல்லது வலுவூட்டப்பட்ட கான்கிரீட்டால் தயாரிக்கப்படுகிறது. இது நேரடியாக கிரையோஜெனிக் வெப்பநிலைகளை எதிர்கொள்ளவில்லை – சூடு தடுப்புப் பொருள் அதை சூடாக வைத்திருக்கிறது – ஆனால் ஒரு கசிவு ஏற்பட்டால், உள் தொட்டியின் உள்ளடக்கங்களின் நீர் அழுத்தத்தை எதிர்கொள்ள வேண்டியிருக்கும்.

செயல்பாட்டு உண்மைகள்: கையேடுகள் உங்களுக்குச் சொல்லாதவை

கிரையோஜெனிக் சேமிப்புத் தொட்டிகள் மிகவும் நம்பகமானவை, ஆனால் அவை பராமரிப்பு தேவையில்லாதவை அல்ல. மிகவும் பொதுவான இயக்க சிக்கல் வெப்ப அடுக்கு உருவாக்கம்—அதாவது, திரவத்தினுள் வெப்பநிலை சாய்வுகள், இவை கட்டுப்பாட்டில் இல்லையெனில் வேகமான அழுத்த உயர்வுக்கு வழிவகுக்கும். இயக்குநர்கள் பல உயரங்களில் தொட்டியின் வெப்பநிலையைக் கண்காணிக்கின்றனர், மேலும் ஒருமைப்பாட்டை பராமரிக்க கலப்பு சாதனங்கள் அல்லது சுழற்சி பம்ப்களைப் பயன்படுத்துகின்றனர்.

மேலும் ஒரு உண்மை: கிரையோஜெனிக் தொட்டியை நிரப்புதல் மற்றும் காலிசெய்தல் வெப்ப முறுக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. உள் தொட்டி வெப்பநிலை மாற்றங்களுடன் விரிவடைந்து சுருங்குகிறது, மேலும் குழாய் இணைப்புகள் இந்த இயக்கத்தை ஏற்றுக்கொள்ள வேண்டும். பெலோஸ் மற்றும் விரிவாக்க வளைவுகள் தரமானவை, ஆனால் அவை ஆய்வு செய்யப்பட வேண்டும் மற்றும் சில சமயங்களில் மாற்றப்பட வேண்டும். மத்திய அமெரிக்காவில் உள்ள ஒரு திரவ நைட்ரஜன் வசதியில் இதை கடுமையான முறையில் கற்றுக்கொண்டனர்—ஒரு பெலோஸ் நிரப்புதல் செயல்பாட்டின் போது தவறியது, குளிர்ந்த வாயு வெளியேறியது மற்றும் ஆறு வார நிறுத்தத்தை ஏற்படுத்தியது.

தயாரிப்பு மற்றும் கட்டுமான சவால்

குளிரூட்டப்பட்ட சேமிப்புத் தொட்டியை உருவாக்குவது ஒரு சாதாரண அழுத்தக் கலனை உருவாக்குவதைப் போல அல்ல. அனுமதிக்கப்பட்ட விலக்குகள் மிகவும் கடுமையானவை. வெல்டிங் முறைகள் மிகவும் கடினமானவை. மேலும் ஆய்வு தேவைகள் மிகவும் கண்டிப்பானவை. உள் தொட்டியில் ஒரே ஒரு வெல்டிங் குறைபாடு முழு கட்டுப்பாட்டு அமைப்பையும் பாதிக்கும்.

திட்ட உரிமையாளர்களுக்கு, தயாரிப்பாளரைத் தேர்வு செய்வது மிகவும் முக்கியமானது. குளிரூட்டப்பட்ட சேவையில் அனுபவம் பெற்ற தயாரிப்பாளர், சிறப்பு வெல்டிங் முறைகள், பாதிக்காத சோதனை தேவைகள் மற்றும் தயாரிப்பின் போது சுத்தத்தின் முக்கியத்துவத்தை நன்றாக அறிந்திருப்பார். குளிரூட்டப்பட்ட உபகரணங்களைத் தயாரிப்பதில் பதிவு ஏற்படுத்தியுள்ள GreenFir போன்ற நிறுவனங்கள், ஒவ்வொரு தொட்டி திட்டத்திற்கும் அந்த அனுபவத்தைக் கொண்டு வருகின்றன—இது புலத்தில் ஏற்படும் சிக்கல்களின் அபாயத்தைக் குறைக்கிறது மற்றும் முதல் நிரப்புதலிலேயே தொட்டி வடிவமைப்பு படி செயல்படும் என்பதை உறுதிப்படுத்துகிறது.