Изотермические резервуары для хранения сжиженного газа

Изотермический резервуар — это герметичная емкость с теплоизоляцией, которая позволяет минимизировать теплопередачу между содержимым резервуара и внешней средой. В отличие от криогенных или термостатируемых систем, изотермические резервуары не активно нагревают или охлаждают вещество, а поддерживают существующую температуру за счет высокого уровня теплоизоляции.

Описание резервуара

Изотермические резервуары представляют собой специальный вид ёмкостей, которые служат для хранения и транспортировки сжиженных газов (аммиака, СУГ, СПГ и т.п.) при температуре кипения газа ниже 0ºС и давлении, близком к атмосферному (не более 0,12 МПа).

Назначение

Изотермический способ хранения применяется в различных отраслях, где необходимо сохранять температуру груза во время транспортировки и хранения:

1. Нефтегазовая промышленность:
— хранение сжиженного природного газа (СПГ);
— транспортировка и хранение нефтепродуктов.

2. Химическая промышленность:
— хранение реакционноспособных или летучих химических веществ;
— поддержание стабильных параметров для обеспечения безопасности.

3. Пищевая промышленность:
— хранение жидких продуктов питания (например, молока, растительных масел и др. жидкости);
— транспортировка скоропортящихся продуктов.

4. Медицина и фармацевтика:
— хранение биологических образцов, лекарственных препаратов, вакцин;
— обеспечение изотермических условий при транспортировке медикаментов.

5. Энергетика:
— хранение сжиженного воздуха или водорода;
— использование в системах аккумулирования энергии.

Требования к материалам и конструкциям

Конструктивно изотермические резервуары состоят из:

• 1. Внутренней емкости, изготовленной из коррозионностойких материалов (нержавеющая сталь, специальные сплавы).
• 2. Системы теплоизоляции, которая может быть выполнена в виде вакуумного слоя, пенополиуретана, стекловолокна или других эффективных теплоизоляторов.
• 3. Внешнего корпуса, обеспечивающего защиту от механических повреждений и погодных условий.
• 4. Оборудования для контроля давления, температуры и уровня наполнения.
• 5. Систем безопасности, включающих предохранительные клапаны и датчики аварийной сигнализации.

Все конструктивные элементы, из которых состоит резервуар, могут быть изготовлены из разного металла. Выбор марки стали зависит от вида газа, который будет храниться в емкости. Может использоваться сталь типа:

• • углеродистая;
• • легированная;
• • нержавеющая.

Для производства внутренних стенок применяется хладостойкая (легированная) сталь, а для внешних — углеродистая (низколегированная), обладающая повышенной прочностью.

Надежность конструкций, которую гарантируют специалисты «Химсталькон-Инжиниринг», и правильный выбор материала для изготовления снижают риски утечек и повреждений.

Между стенками устанавливают пространственный ферменный каркас. Он предназначен для монтажа многослойной теплоизоляции: первый слой из перлитового песка, далее слой из пеностекла и в конце слой стекловолокна. После окончания установки изоляционных слоев емкость для полной просушки обрабатывают сухим азотом.

Во всех изотермических емкостях используется ростверк, выполненный из свайной конструкции или железобетона. Данный элемент нужен для сохранения устойчивой температуры и ограничения доставки тепла в сам продукт.

Принцип работы

Основной принцип работы изотермического резервуара заключается в минимизации теплообмена между содержимым резервуара и внешней средой. Это достигается за счет использования материалов с высокими теплоизоляционными свойствами и конструктивных решений, предотвращающих тепловые потери.

Технические характеристики

Габариты изотермических резервуаров могут сильно различаться в зависимости от их назначения, типа хранимого вещества (чаще всего это сжиженные углеводородные газы — СУГ, сжиженный природный газ — СПГ и др.), объема хранения и конструктивных особенностей.

Изотермические стальные резервуары могут быть одностенными или двустенными, наземными или заглубленными; горизонтального, вертикального исполнения и сферической формы.

Для одностенных емкостей характерно расположение теплоизоляции стен и крыши с внешней стороны корпуса и отсутствие внутреннего резервуара. Двустенные резервуары подразделяют на следующие типы:

1. Двустенные с двумя самонесущими крышами – избыточное давление оказывается на внутренний резервуар.

2. Двустенные с подвесной крышей внутреннего резервуара – избыточное давление приходится на внешний резервуар.

Горизонтальные изотермические сосуды используются на небольших станциях ГНС, АГЗС, имеют объем от 50 до 300 м³, диаметр — 2,5-4 м, длина — 10-20 м.

Вертикальный стальной резервуар относится к средним терминалам емкостью — 1000-5000 м³, диаметр — 6-10 м, высота — 20-30 м.

Сферический (шаровой) резервуар — самый распространенный тип среди изотермических резервуаров: объем — 1000-10 000 м³, диаметр — 8-15 м.

Вертикальные изотермические резервуары больших объемов применяются для крупных терминалов СПГ: объем — 20 000-100 000+ м³, диаметр — до 40 м, высота — до 60 м.

Оснащение

Оснащение изотермических емкостей зависит от их назначения, типа хранимого вещества (например, сжиженный природный газ — СПГ, сжиженный нефтяной газ — СНГ, аммиак и др.), объема, условий эксплуатации и требований безопасности.

Изотермические резервуары комплектуются следующим оборудованием:

• • теплоизоляцией;
• • системами охлаждения / поддержания температуры;
• • внутренними устройствами: перегородками, трубопроводами забора и подачи продукта на разных уровнях, дренажными системами;
• • запорной и регулирующей арматурой (шаровые краны, задвижки, обратные клапаны);
• • трубопроводами из коррозионностойких материалов;
• • компенсаторами;
• • контрольно-измерительными приборами (уровнемеры, температурные датчики, датчики давления, приборы для измерения плотности продукта, сигнализация предельного уровня);
• • системами безопасности (предохранительные клапаны и мембраны для защиты от избыточного давления, система сброса давления и выброса паров, системы обнаружения утечек, огнезащитное покрытие и системы пожаротушения) и др.

Преимущества

Среди преимуществ изотермических резервуаров можно выделить:

• Энергоэффективность: отсутствие необходимости в активном контроле температуры снижает потребление электроэнергии.
• Долговечность и надежность: использование прочных и устойчивых к коррозии материалов обеспечивает долгий срок службы.
• Безопасность: благодаря герметичности и многоуровневой защите исключается риск утечки или взрыва.
• Универсальность: могут использоваться для хранения широкого спектра веществ.
• Экономия на обслуживании: минимальная потребность в техническом обслуживании, по сравнению с активными системами охлаждения или обогрева.

Особенности эксплуатации

Эксплуатация изотермических резервуаров требует соблюдения строгих правил:

• Регулярный контроль целостности теплоизоляции и корпуса.
• Мониторинг показателей давления и температуры.
• Проведение технического обслуживания согласно графику.
• Обслуживание только квалифицированным персоналом.
• Соблюдение норм безопасности при работе с опасными веществами.

Безопасность

Изотермические резервуары должны быть оснащены системами безопасности для предупреждения аварийных ситуаций. Современные системы автоматического мониторинга и контроля температуры, давления, уровня заполнения обеспечивают оперативное выявление любых отклонений от нормы. Двустенные изотермические резервуары с целью предотвращения появления вакуума никогда не заполняются до конца и оставляются пустыми примерно на 5% от общего объема.

Регулярное техническое обслуживание и проверка изотермических резервуаров также являются неотъемлемой частью их безопасной эксплуатации. Плановое обслуживание включает в себя осмотр, чистку и ремонт, что позволяет выявлять и устранять возможные дефекты на ранних стадиях. Проведение систематических проверок с использованием неразрушающих методов контроля, таких как ультразвуковая диагностика и радиографический контроль, обеспечивает надежность и долговечность резервуаров.

Специалисты «Химсталькон-Инжиниринг» оказывают полный комплекс услуг по проектированию изотермических резервуаров, производству, монтажу и автоматизации объектов хранения и переработки нефти и газа с соблюдением всех необходимых нормативных требований, техники безопасности для успешного решения бизнес-задач клиента.