13:11

Пеноматериал BASF поможет регулировать уровень загрузки танкеров для СПГ

Более четверти общего объёма мировой добычи природного газа в 2011 году (т.е. около 331 млрд. кубометров) подверглось сжижению для дальнейшей перевозки океанскими танкерами. При подготовке к транспортировке газ очищается, сжижается при температуре минус 162^оС и затем загружается в танкеры-газовозы. При этом из исходных 600 кубометров газа получается один кубометр СПГ (сжиженного природного газа). До сих пор такие танкеры могли двигаться либо полностью загруженными (свыше 80%), либо порожними (менее 10%) в связи с тем, что при неполной загрузке появляется возможность плескания сжиженного газа в ёмкостях, что при определенных обстоятельствах может привести даже к опрокидыванию судна. Таким образом, до настоящего времени изменяемая загрузка танкеров-газовозов была невозможна.

Южнокорейская компания Samsung Heavy Industries разработала совместно с BASF (Германия) оригинальный способ предотвращения подобных колебаний с использованием пеноматериала Basotect®. Данное решение способно значительно повысить безопасность перевозок сжиженного газа в будущем; оно также обладает экономическими и экологическими преимуществами для судоходных компаний и их клиентов, что было подтверждено результатами исследований, проведённых двумя университетами.

Концепция предотвращения колебаний жидкости, разработанная специалистами BASF и Samsung, предусматривает использование настила, состоящего из пенопластовых кубов и оказывающего гасящее действие. Каждый такой куб с длиной ребра 1 метр состоит из двух блоков Basotect. Между этими блоками находится поплавок – специальный буй, благодаря которому даже полностью пропитанные СПГ кубы из Basotect не погружаются более чем на 80 процентов. Отдельные кубы помещаются в чехлы из полимерного волокна Vectran ®, и скрепляются между собой лентами из этого же материала. Vectran - текстильное полиароматическое волокно производства японской компании Kuraray; материал пригоден для использования при очень низких температурах, а также отличается исключительной прочностью и износостойкостью.

Гасящий колебания жидкости настил состоит из множества отдельных элементов, поскольку он должен быть гибким и подвижным – для максимальной адаптации к движению волн и снижения их воздействия. Сшивание отдельных элементов между собой проводится на судоверфи непосредственно в цистернах – до их первого заполнения сжиженным природным газом. Настил находится в ёмкости еще до закачки газа и остаётся там после его откачки. Испытания в лаборатории BASF показали, что при опустошении ёмкостей Basotect высвобождает практически весь объём абсорбированного сжиженного газа.

Принцип использования плавающих настилов для гашения волн на поверхности жидкостей хорошо известен; он уже используется в авиации и космонавтике, а также при перевозке жидкостей в автоцистернах. В танкерах-газовозах этот процесс до сих пор не использовался, поскольку чрезвычайно низкие температуры в резервуарах являются суровым испытанием для материалов, контактирующих с жидким газом. Другая проблема связана с наличием очевидно противоположных требований к физическим свойствам. С одной стороны, настил должен быть лёгким, чтобы сохранять плавучесть при любых уровнях загрузки; с другой стороны – он должен быть достаточно тяжёлым для того, чтобы оказывать гасящее действие. Кроме того, материал, должен обладать достаточной мягкостью, чтобы не повредить стенки танка при столкновениях с ними.

Демпфирующий настил на основе материала Basotect соответствует всем этим требованиям. Благодаря своей открытоячеистой структуре материал впитывает определенное количество жидкого газа, увеличивая этим инерцию массы всего настила. Но основной отличительной особенностью Basotect по сравнению с остальными пеноматериалами является его способность сохранять свои свойства даже при чрезвычайно низких температурах. Принимая во внимание размеры СПГ-танка, плескание жидкости в такой закрытой ёмкости приводит к гидравлическому удару высокой мощности, что способно повредить стенки ёмкости. Как правило, конструкция мембранных СПГ-танков имеет восьмиугольное поперечное сечение, что позволяет погасить колебания жидкости и, тем самым, снизить ударную нагрузку на стенки. Однако в случае наполовину заполненного резервуара такое решение оказывается недостаточно эффективным.

Действие настила на основе материала Basotect было проверено специалистами кафедр судостроения и морских технологий двух южнокорейских университетов – в г.Сеуле и в г.Пусане. Исследования проводились в волнопродукторе. Выдержанная в масштабе прозрачная ёмкость, использовавшаяся для имитации условий качки, имела по аналогии с СПГ-танками восьмигранную форму, а её стенки были оборудованы датчиками давления. Исследования показали, что настил из Basotect значительно снижает образование волн на поверхности жидкости, при этом пиковые значения давления на стенки уменьшаются примерно на одну пятую. Гашение волнообразования позволит судостроителям сэкономить два угла восьмигранника и оформить верхнюю часть цистерны в форме тетраэдра. В результате можно будет увеличить объём хранящегося СПГ примерно на 5 процентов.

Кроме того, демпфирующая система существенно подавляет нежелательное самопроизвольное испарение, способное привести к скачкообразному увеличению давления во внутреннем пространстве танка. Испарение характеризуется так называемой скоростью выпаривания (англ. Boil - Off - Rate, BOR), которая во многом определяется эффективностью изоляции, препятствующей теплообмену между СПГ и окружающей средой. Снижение скорости выпаривания является дополнительным преимуществом демпфирующего настила, представляющим интерес для судовладельцев и операторов морских перевозок – оно ведёт к повышению безопасности и увеличению количества сжиженного газа, доставляемого в порт назначения. Поскольку настил не только демпфирует колебания жидкости, но и препятствует её выпариванию, вся концепция получила сокращённое наименование ABAS (от. англ. A nti - B oil - Off A nti - S loshing).

Использование демпфирующих настилов из Basotect изменяет транспортировку СПГ как в экономическом, так и в экологическом плане и вносит таким образом свой вклад в устойчивое развитие. Так как танкеры-газовозы смогут в будущем варьировать уровень своей загрузки, у них появится возможность последовательно заходить в несколько портов и выгружать содержимое по мере необходимости. Это позволит снизить количество порожних рейсов и сопутствующих им затрат, а также повысить эффективность использования ресурсов.

Basotect – это открытоячеистный пеноматериал на основе меламиновой смолы. Он отличается превосходной способностью к звукоизоляции, хорошими теплоизолирующими характеристиками, а также низкой воспламеняемостью (классификация В1 в соответствии со стандартом DIN 4102) и стойкостью к воздействию многих химикатов. Такая благоприятная комбинация свойств позволяет успешно использовать данный продукт производства концерна BASF в архитектурной акустике, для теплоизоляции транспортных средств (автомобилей, железнодорожных поездов), а также в гелиотермальных установках и в системах кондиционирования воздуха. В случае использования Basotect в танкерах-газовозах ещё одним преимуществом этого материала, невостребованным до недавнего времени, является сохранение им эластичности в криогенных условиях, т.е. при температурах порядка -200°С и ниже.

plastinfo.ru