- •Перевозка сжиженных газов морем
- •Оглавление
- •Основы химии газов строение атома. Периодическая таблица элементов
- •Масса атома
- •Закон авогадро
- •Классификация углеводородов
- •Основные химические свойства углеводородов полимеризация
- •Полимер
- •- (СнсНз-сн2)n –
- •Катализаторы
- •Ингибиторы
- •Пахучие вещества
- •Реакция углеводородов с водой - образование гидратов (slush)
- •Химическая совместимость газов
- •Неорганические газы
- •Транспортные характеристики газов общие положения
- •Основные группы газов, перевозимых морем
- •Химические грузы
- •Основные физические свойства газов
- •Воздействие низких температур (brittle fracture)
- •Переворачивание груза (rollover)
- •Статическое электричество
- •Основные опасности на танкерах и газовозах статическое электричество на танкерах и газовозах
- •IBce переносное оборудование, которое используется при работе в танках, должно быть надежно заземлено перед тем, как опускать его в танк или использовать в опасных зонах.
- •Способы уменьшения возникновения статических зарядов
- •Пожароопасность
- •Воспламеняемость
- •Классификация опасных грузов
- •Токсичность сжиженных газов и сопутствующих веществ
- •Предельно допустимая концентрация
- •Классификация токсинов
- •Пути проникновения токсинов в организм
- •Побочные опасности
- •Приборы контроля атмосферы танков типы приборов контроля атмосферы
- •Приборы для измерения взрывоопасных концентраций газов
- •Эксплозиметры
- •Интерферометр
- •Анализаторы содержания кислорода
- •Приборы и устройства для измерения концентрации токсичных газов
- •Перевод концентраций, выраженных в мг/м3, в ррм осуществляется следующим образом:
- •Молярная масса (г)
- •Перевод объемных концентраций, выраженных в ррм, в весовые осуществляется следующим образом:
- •Молярный объем (24,1 л)
- •Приборы для измерения точки росы
- •Состав сухого воздуха, %
- •Типы газовозов типы и группы газовозов
- •Газовозы напорного типа
- •Газовозы полунапорного типа
- •Газовозы-химовозы
- •Суда рефрижераторного типа
- •Суда для перевозки природного газа - метановозы
- •Конструктивные особенности газовозов
- •Защита грузовых емкостей от повреждений
- •Материал, используемый для изготовления танков
- •Изоляция грузовых танков
- •Основные системы газовозов
- •Специальные системы газовозов
- •Оборудование. Инструменты
- •Основы термодинамики сжиженных газов идеальный газ
- •Основы термодинамики
- •Расчет температуры смеси жидкой фазы груза
- •Взаимные превращения жидкостей и газов
- •Работа при изменении объема газа
- •Энтропия
- •Теплопроводность
- •Расчет изоляции грузовых танков
- •Диаграмма молье
- •Установки повторного сжижения газов принципы искусственного охлаждения
- •Циклы упсг
- •Каскадная упсг
- •Насосы грузовых систем газовозов основные понятия и определения
- •Математические основы расчета рабочих параметров насосов
- •Типы насосов грузовых систем газовозов
- •Напорные характеристики насосов
- •Напорные характеристики трубопроводов
- •Работа центробежных насосов в составе трубопроводов
- •Особенности действия грузовых насосов
- •Меры предосторожности при эксплуатации грузовых систем
- •Меры безопасности на газовозах общие принципы обеспечения безопасности на газовозах
- •Конструктивное обеспечение пожарной безопасности
- •1. Оборудование конструктивно безопасного типа исключает искрообразование в процессе его нормальной эксплуатация и питается от сетей пониженного напряжения.
- •Оборудование газовоза активными средствами пожаротушения
- •Системы обнаружения пожаров
- •Переносные средства пожаротушения
- •Дыхательные аппараты
- •Организационные мероприятия по обеспечению пожаробезопасности
- •Меры безопасности при выполнении судовых работ
- •Разрешение на выполнение «горячих» работ
- •Раздел 1.
- •Раздел 2.
- •Раздел 3.
- •Комментарии к «Разрешению на выполнение горячих работ»
- •Раздел 1.
- •Раздел 2.
- •Разрешение на выполнение холодных работ
- •Раздел 2.
- •Раздел 3.
- •Комментарии к «Разрешению на выполнение холодных работ»
- •Меры безопасности при выполнении судовых работ
- •Раздел 1.
- •Раздел 2.
- •Раздел 3.
- •Раздел 4. Записи о вошедших (подлежит заполнению лицом, контролирующим вход)
- •Раздел 5. Завершение работы (подлежит заполнению лицом, контролирующим вход)
- •Грузовые операции основные этапы обработки груза на борту судна
- •Расчет времени на погрузку
- •Выгрузка
- •Специальные правила
- •Замеры и подсчет груза. Грузовая документация общие положения
- •Особенности подсчета груза на газовозах
- •Плотность груза
- •Стандартные способы подсчета груза
- •Общие правила определения веса груза
- •Расчет газовой фазы груза
- •Перевод процентных соотношений смесей в весовые или объёмные соотношения, и наоборот
- •Подсчет линейной скорости потока жидкости
- •Грузовая документация
- •Методы замены атмосферы танка
- •Метод разбавления атмосферы (dilution method)
- •II Повторный запуск всего оборудования — дело долгое и хлопотное.
- •Организация процесса замены атмосферы танков
- •Смена груза и условия предъявления судна под погрузку
- •Мойка танков
- •Заключительная обработка поверхности танка
- •Аварийные мероприятия на газовозах аварийное планирование
- •Организация борьбы с пожарами
- •Инциденты с грузом
- •Операции с грузом
- •Подвижка судна у причала
- •Посадка на мель
- •Касание грунта
- •Столкновение
- •Аварийная перекачка груза с судна на судно
- •Подготовка экипажа к оставлению судна
- •Словарь терминов общепринятые сокращения
- •Приложения
- •Спецификации сюрвейерской компании sgs на некоторые сжиженные химические газы (можно использовать только как справочные данные)
- •Сжиженные и химические газы, включенные в igc кодекс
Изоляция грузовых танков
При транспортировке грузов с температурой ниже -10°С требуется грузовые танки изолировать, чтобы избежать воздействия низких температур на корпус судна. Основная функция изоляции грузовых танков — снижение количества тепла, проникающего внутрь груза, с целью уменьшения количества испаряющегося газа и снижения давления внутри танка.
Чаще всего в качестве изоляции используют следующие материалы:
• полиуретан
• полистирол,
• перлит,
• бальсу.
Передача тепла через изоляционный материал может происходить тремя путями:
• за счет радиации тепла,
• за счет теплопроводности твердых материалов изоляции,
• за счет теплопроводности воздушных барьеров или газов, находящихся в изоляции.
Использование большинства изоляционных материалов основано на теплоизолирующей способности неподвижного воздуха. Теплопроводность неподвижного воздуха составляет около 0,024 Вт/(мК).
В принципе все изоляционные материалы изготавливают так, чтобы воздух заполнял поры материала или находился между слоями различных материалов. Очень важно, чтобы воздух оставался неподвижным, поскольку его движение приведет к конвекции, т. е. передаче тепла. Поэтому основная задача при создании изоляционного материала — заключить воздух в порах или так, чтобы тонкие волокна материала задерживали его молекулы.
Теплопроводность ячеистых, пористых или волокнистых материалов в значительной степени определяет общую теплопроводность изоляции. До тех пор, пока диаметр пор или ячеек материала будет больше, чем длина свободного пути, совершаемого молекулой газа, но меньше, чем требуется для возникновения конвекции, величина теплопроводности материала данного газа будет постоянной.
Если заменить воздух каким-либо газом, теплопроводность которого меньше теплопроводности воздуха, получится изоляционный материал с теплопроводностью ниже, чем теплопроводность неподвижного воздуха. Такие материалы получают при использовании различных пластмасс или полиуретана, где поры материала заполнены не воздухом, а парами фреона, у которого теплопроводность ниже, чем у воздуха.
Виды изоляционных материалов. Все материалы, которые используются в судостроении в качестве изоляции, можно разделить на три основных типа.
• Твердые материалы, которые могут выдерживать значительные нагрузки и использоваться в качестве поддержки танков в корпусе судна. Примером таких видов изоляции могут служить некоторые породы дерева, используемые в качестве изоляционного материала (бальса, азоб), или пластики с высокой плотностью. Все эти материалы должны выдерживать нагрузки, которые испытывает танк при термальных воздействиях.
• Эластичные материалы, такие как минеральная вата или пористые пластики низкой плотности. Их наносят на поверхность танка с помощью клея и (или) различного крепежа, который обеспечивает надежное крепление изоляции к поверхности танка или же ко вторичному барьеру.
• Изоляционные материалы в виде порошка (типа перлита), которым заполняют все пространство вокруг танка. При этом изоляционный материал, изготовленный в виде порошка, легко (как жидкость) заполняет весь объем трюмного пространства или же вторичного барьера. Материалы такого типа очень часто используются для изоляции танков на судах, перевозящих грузы под атмосферным давлением.
Минеральная вата. Название «минеральная вата» объединяет целый ряд различных органических и неорганических тонковолоконных материалов, которые можно также разделить на два вида: стекловата и горная вата. Минеральная вата поставляется и используется в виде листов или матов.
Стекловата производится из расплавленного стекла, которое при его вращении формирует очень тонкие (диаметром около 0,005 мм) волокна. После того как в массу стеклянных волокон вводится водоот- талкивающий скрепляющий материал (обычно некоторые виды пластмасс), масса затвердевает и разре- зается на листы или маты различных формы и размеров. Плотность стекловаты составляет 18—20 кг/м3.
Горная вата изготавливается из некоторых минералов, которые плавятся при температуре около 1600° С. Производство волокон из такой массы аналогично производству стекловолокна. В качестве скрепляющего материала также используется пластик. Плотность каменной или горной ваты — 40—50 кг/м3 и более.
Стекловату и горную вату можно применять не в виде листов, а в виде наполнителя, в таком случае не потребуется скрепляющий материал, однако плотность его существенно увеличится и составит около 100 кг/м3.
Перлит изготавливают из губчатого вулканического камня. Основу материала составляют кремний (71%) и окислы алюминия (16%). Природный материал содержит в своем составе около 3,5% воды, поэтому при его нагревании свыше 1200°С вода вскипает и «раздувает» материал, образуя при этом множество заполненных воздухом ячеек, которые увеличивают объем перлита в 10—20 раз. При испарении воды происходит отделение заполненных воздухом шариков, и материал «взрывается» с образованием мельчай- ших шариков, заполненных воздухом. Размер таких шариков не более 3 мм в диаметре, и они способны выдерживать довольно большие механические нагрузки. Плотность перлита составляет около 50 кг/м3.
Пористые пластики. В мире существует очень много пористых пластиков, однако для изоляции грузовых танков на газовозах производители ограничиваются использованием полиуретана и полистирола.
Полиуретан состоит из изоцианидов и полиола. Оба этих вещества производятся в жидкой форме, изоциа-ниды больше походят на жирное масло, а полиол более напоминает лак. При их смешивании с добавлением воды начинается реакция с выделением большого количества теплоты. Атомы углерода, находящиеся в составе изоциани-да, объединяются с атомами водорода, находящимися в составе полиола, с выделением углекислого газа. Из-за большого количества выделяемого в процессе реакции тепла происходят нагрев углекислого газа и расширение материала с образованием большого количества пены, причем на 90% эта пена содержит замкнутые ячейки, заполненные газом.
Полиуретановую пену наносят распылением жидкого полиуретана на поверхности танка. При этом ценообразование начинается в момент контакта жидкости с поверхностью танка и ведет к увеличению ее объема в 30—40 раз. Плотность полиуретановой пены — 40 кг/м3.
Полистирол. Материал, который используется для производства полистирольной изоляции. При расширении он образует пену с огромным количеством ячеек (пузырьков), заполненных газом. Для заполнения пузырьков используются различные газы, которыми продувают полистирол.
Производство изоляции осуществляется в два этапа. На первом происходит образование в жидкости пузырьков диаметром 1—6 мм, т. е. предварительное расширение материала. На втором этапе через 2—4 дня материал заливают в формы, где его расширение продолжается. После отвердевания материала образуются блоки с зернистой структурой, где каждый пузырек газа заключен в свою собственную оболочку. Для того чтобы завершить процесс затвердения, необходимо подогреть пластик до необходимой температуры (произвести вулканизацию). Для этого используется перегретый пар или электрические нагревательные элементы.
Влажность изоляции. Атмосферный воздух содержит некоторое количество водяных паров, которые осаждаются на поверхностях с низкими температурами. Поэтому поверхность изоляции грузовых танков должна быть покрыта материалом с очень низким коэффициентом диффузии, предотвращающим проникновение паров воды внутрь изоляции. Однако даже если таким материалом покрыть наружную поверхность изоляции, это не обеспечит 100%-ной задержки паров воды.
Практически такое требование выполняют, покрывая места крепления танков, трубопроводов, куполов танков материалом с низким коэффициентом диффузии. Главной характеристикой таких материалов является их способность противостоять диффузии газов и способности к осаждению паров воды. Перлит, стекловата и горная вата имеют очень низкий коэффициент защиты от диффузии газов, тогда как пористые пластики хорошо защищают танки от влаги. Если коэффициент диффузии воздуха составляет 1,0, то перлита — 1,2, минеральной ваты — 1,4, а пористых пластиков - 50-170.
Известны следующие способы предотвращения попадания влаги в изоляцию танков.
• Покрытие изоляции полиэстерами, усиленными стекловолокном, однако такое покрытие легко разрушается и должно быть довольно толстым, чтобы выдерживать значительные нагрузки.
• Покрытие изоляции битумами или асфальтом с использованием слоев стеклоткани в качестве усиления.
• Нанесение алюминиевой фольги непосредственно на пористый пластик.