Файл: Рачевский, Б. С. Транспорт и хранение углеводородных сжиженных газов.pdf

Танкеры с резервуарами, рассчитанными на максимальное давле­ ние паров продукта, могут перевозить все виды сжиженных угле­ водородных газов на линиях 1—4 и 2—4, а при некотором замедлении слива, необходимого для охлаждения газа перед наливом в береговые резервуары пониженного давлений, — на линиях 1—5 и 2—5.

Рис. 39. Схема перевозки сжиженных газов морским транспор­ том:

а — в танкерах с резервуарами под давлением до 18 кгс/см2 и положитель­

рах при давлении, близком к атмосферному, и температуре охлаждения про­ дукта от —40 до —161° С.

Вполуизотермических танкерах перевозят сжиженные угле водородные газы на линиях 2—4 и 2—5, а при снижении скорости налива — на линиях 1—4 и 1—5. В них могут перевозить также бутан и бутадиен на линиях 1—6 и 2—6.

Визотермических танкерах можно перевозить все виды сжи­ женных газов только на линии 3—6, так как при наливе танкеров из береговых резервуаров под давлением холодильные установки, как правило, не могут обеспечить охлаждения «теплого» сжиженного газа. Кроме того, нельзя сливать сжиженные газы в обычные резер­

вуары, рассчитанные на максимальное давление, так как сталь, из которой изготовлены последние, плохо сопротивляется низким температурам.

94

Опыт эксплуатации газовозов выявил несоответствие между типами газовозов и способами хранения газа на берегу. Так, в слу­ чае хранения сжиженного газа на берегу при положительной тем­ пературе и высоком давлении суда, перевозящие газ в теплоизоли­ рованных резервуарах при пониженном давлении, оказываются в невыгодном положении. Чтобы погрузить газ на эти суда, необхо­ димо с помощью береговой или судавой холодильной установки

увеличение времени простоя и энергозатрат по сравнению с судами,

Так как плотность сжиженного газа увеличивается с понижением его температуры, объем резервуаров у полуизотермических танкеров при заданной грузоподъемности будет меньше. Из-за уменьшения расчетного давления газа снизится вес резервуаров. Резервуар для пропана вместимостью 1000 м3, рассчитанный на перевозку сжижен­ ного газа под давлением, весит около 300 т. Полуизотермический резервуар такой же вместимости с температурой газа +5° С и при пониженном давлении весит 120 т, и стоимость его примерно на 40% меньше. Кроме того, на полуизотермических газовозах лучше исполь­ зуется объем трюма, так как теплоизолированным резервуарам, находящимся при пониженном давлении, можно придавать форму, в наибольшей степени соответствующую обводам судна.

Для изотермических танкеров указанные показатели выше, чем для полуизотермических. Однако перевозка газа в изотермических танкерах требует оборудования портов отправления и приема низко­ температурными резервуарами для хранения сжиженного газа и те­ плоизолированными трубопроводами для его перекачки. Затраты на такое оборудование эффективны при больших грузопотоках сжиженного газа.

Конструкции танкеров, перевозящих сжиженные углеводородные газы

Конструкция танкера зависит от способа транспортировки сжи­ женного газа, который, в свою очередь, диктует выбор типа резер­ вуаров, устанавливаемых на газовозе.

При перевозке газа под давлением и в полуизотермическом со­ стоянии применяются цилиндрические вертикальные, горизонталь­ ные и сферические резервуары, а в случае транспортировки газа в изотермическом состоянии обычно используют прямоугольные резервуары, так как они позволяют лучше использовать подпалуб­ ный объем судна. При одной и той же вместимости (2000 м3) на судне размещается значительно меньшее количество горизонтальных

95

цилиндрических или сферических резервуаров, чем вертикальных цилиндрических резервуаров:

Уменьшение изолируемой поверхности приводит к уменьшению расхода дорогостоящей теплоизоляции и к снижению стоимости

Рис. 40. Танкер для перевозки сжиженных углеводородных газов под повышен­ ным давлением в цилиндрических вертикальных резервуарах

всего танкера в целом. Вертикальные цилиндрические резервуары характеризуются удобством размещения и установки их на судне, простотой монтажа трубопроводов и арматуры. Крепление вер­ тикальных резервуаров не вызывает затруднений, установка же горизонтальных резервуаров требует большого числа опор, поэтому на танкерах, перевозящих сжиженный газ под повышенным давле­ нием, используются в основном вертикальные цилиндрические резер­ вуары (рис. 40), а при полуизотермическом способе перевозки при­ меняются горизонтальные цилиндрические и сферические резер­ вуары (рис. 41).

Расчет резервуаров на прочность производится по выбранному расчетному давлению с учетом давления, возникающего в результате ударов сжиженного газа в стенки резервуаров. Удары могут возни­ кать в результате резкой остановки танкера и при резонансе между колебаниями сжиженного газа в резервуаре и колебаниями самого судна.

96

Толщина стенки резервуара определяется, исходя из расчетного давления р

где р о — давление упругости паров перевозимого сжиженного газа при расчетной температуре, кгс/см2; p s — статическое давление сжиженного газа в расчетной точке резервуара при его полном

Рис. 41. Полуизометрические танкеры для перевозки сжиженных углеводород­ ных газов:

а — со сферическими резервуарами, установленными на грузовой палубе; б — со сфериче­ скими резервуарами, установленными в грузовых трюмах; в — с цилиндрическими резервуа­ рами, установленными в грузовых трюмах и на верхней палубе

заполнении, кгс/см2; р ± — дополнительное давление, возникающее внутри резервуара вследствие удара, кгс/см2.

Первые танкеры с резервуарами высокого давления рассчитыва­ лись при р0 = 25 кгс/см2 и могли перевозить сжиженный углеводо­ родный газ при температуре до +65° С. Эти расчеты оказались

Фундаменты резервуаров должны проектироваться с учетом дополнительных динамических нагрузок, направленных вертикально вниз и принимаемых равными в оконечностях танкера полуторному весу резервуара с грузом, а в средней части танкера — одинарному весу резервуара с грузом.

Рис. 42. Советский газовоз «Кегумс»:

1 — форпик; 2 — диптанк; 3 — насосно-компрессорное отделение; 4 — отделение приводных двигателей; 5 — промежуточный резервуар; в — грузовые резервуары; 7 — машинное отде­ ление; 8 — станция углекислотного пожаротушения; 9 — топливные цистерны; 10 — топ­ ливно-балластные цистерны; 11 — ахтерпик

На резервуарах и технологических коммуникациях танкеров устанавливаются арматура и приборы, аналогичные применяющимся при хранении сжиженных газов (см. гл. 4).

Типы и конструкция теплоизоляции резервуаров полуизотермических и изотермических танкеров также аналогичны применя­ ющимся при низкотемпературном хранении сжиженных газов.

К современным танкерам, транспортирующим сжиженные угле­ водородные газы под повышенным давлением, можно отнести первые советские газовозы «Кегумс» (рис. 42) и «Краслава». Эти танкеры имеют по четыре сферических резервуара диаметром 10 м, вмести­ мостью по 520 м8 каждый. Резервуары изготовлены из стали

с пределом прочности 60 кгс/мм2 и рассчитаны на давление 18 кгс/см2. Балластные цистерны общим объемом 1180 м3 расположены в двой­ ных бортах. Вместимость топливных цистерн каждого танкера соста­ вляет 620 м3, дальность плавания 10 000 миль (18 539 км).

Разгрузка сжиженного газа осуществляется двумя насосами производительностью по 300 м3/ч и двумя компрессорами производи­ тельностью по 500 м3/ч через промежуточную цистерну. В качестве главных двигателей на судах используются дизели «Зульцер» 6 ТАД 48 мощностью 2080 л. с. при 224 об/мин (максимальная мощность

2400 л. с. при 235 об/мин).

На каждом судне установлены три дизель-генератора мощностью по 114 кВт и аварийный дизель-генератор мощностью 32 кВт, выра­ батывающие переменный ток напряжением 400 В. Экипаж каждого танкера — 38 человек.

Первым в мире газовозом, предназначенным для перевозки сжи­ женных газов полуизотермическим способом, является французский танкер «Декарт» — одновинтовое однопалубное двухтрюмпое судно с баком и ютом с двойным дном по всей длине, в котором находятся пресная вода, топливо и балласт.

Сжиженный газ (пропан, бутан) перевозится в восьми цилиндри­ ческих горизонтальных резервуарах, из которых шесть установлены в грузовых трюмах, а два — на верхней палубе. Два нижних кормо­ вых и верхние резервуары предназначены для перевозки бутана и рассчитаны на рабочее давление 9 кгс/см2. Остальные рассчитаны на перевозку бутана и пропана. При перевозке пропана резервуары охлаждаются холодильной установкой, состоящей из трех компрес­ соров, причем в качестве хладагента используется сжиженный пропан. Разгрузка газовоза осуществляется с помощью двух центро­ бежных насосов производительностью по 85 м3/ч и компрессора,

.установленных в специальном помещении в носовой части судна. Газовоз «Декарт» оборудован автоматической системой обнару­

жения утечки газа, которая при помощи звуковой и световой сигна­ лизаций оповещает команду о появлении газа в трюмах или помеще­ нии электродвигателей. Главным двигателем судна служит 12-цилин­

12человек.

Ксовременным полуизотермическим танкерам для перевозки

сжиженных газов можно отнести построенные в 1965 г. во Франции танкер «Уранус» и в 1966 г. — в Финляндии танкер «Ессо Флайм».

Танкер «Уранус» предназначен для транспортировки сжиженного бутана, пропана и аммиака под давлением до 6 кгс/см2 при темпера­ туре +5° С и имеет шесть цилиндрических резервуаров горизон­ тального расположения: два в кормовом трюме вместимостью по 870 м3, два в носовом трюме вместимостью по 670 м3 и два на верхней палубе вместимостью 440 и 280 м3. Общая вместимость резервуаров 3800 м3; это позволяет принимать 2150 т бутана или 1920 т пропана. Резервуары изолированы пенополиуретановой пеной, покрытой не­

100

сколькими слоями полиэстеров. Для налива продукта в танкер используются два компрессора типа «Луара» (шесть цилиндров), которые обеспечивают необходимое давление. Производительность налива при особо неблагоприятных условиях, т. е. при температуре —35° С в резервуарах берегового хранилища и -f30° С — окружа­ ющей среды, может достигать 50 для пропана и 100 т/ч для бутана. Система трубопроводов позволяет производить налив (слив) продук­ тов в хранилища любого типа.

Газовоз «Ессо Флайм» — однопалубное дизельное одновинтовое судно с наклонным форштевнем и крейсерской кормой. Жилые, служебные, общественные помещения и машинное отделение рас­ положены в корме (рис. 43).

Судно построено в соответствии с требованиями Английского

выполнена по поперечной системе, днища и палубы — по продольной системе набора.

Для перевозки сжиженных газов на судне установлены три цилин­ дрических горизонтальных резервуара диаметром 6,25 м и длиной 12,5 м один, 13,7 м —■два других, общим объемом 1050 м3. Резер­ вуары установлены на специальных фундаментах на деревянных прокладках и раскреплены по бортам талрепами к корпусу. Верхние части резервуаров выступают над палубой. В связи с тем, что сжи­ женный газ перевозится в охлажденном виде, цистерны снаружи изолированы слоем минеральной ваты и обшиты металлическим кожухом. Герметичность верхней палубы обеспечивается специаль­ ными прокладками. В местах прохода цистерн через палубу имеются специальные комингсы высотой 760 мм. Кроме того, на судне пред­ усмотрена возможность перевозки нефтепродуктов в бортовых танках и двух диптанках.

Судно имеет две автономных грузовых системы: одна — для сжиженных газов и другая — для нефтепродуктов. Каждая система имеет специальные насосные станции. Насосная станция сжиженных газов расположена под полубаком, станция нефтепродуктов — в носовой части ютовой надстройки по правому борту.

Для погрузки и разгрузки сжиженных газов на танкере уста­ новлены два двухступенчатых центробежных насоса и три одно­ ступенчатых компрессора поршневого типа с V-образным располо­ жением 6 цилиндров.

101