Penktasis elementas SGD: kaip Vakarai gavo gumbų dujų apyvartoje

Autorius: Borisas Marcinkevičius Šaltinis: https://sputniknews.lt/columni... 2020-08-18 11:17:00, skaitė 1518, komentavo 1

Pastaraisiais metais mes jau taip įpratome prie tokios sąvokos kaip "dujų tanklaivis", kad net nepagalvojame apie tai, koks yra šis laivas

Tanklaivio konstrukcija iš pradžių buvo sukurta naftos ir jos produktų gabenimui jūromis ir upėmis, ir tai sunku pamiršti, nes žodis "tank" iš anglų kalbos verčiamas kaip "bakas", ir čia jau bet kokiam vairuotojui asociaсijų eilė išeina visai trumpa.

Tačiau kaip gabenti naftą — gana aišku, reikėjo tik parinkti rezervuarų medžiagą, kad ji atlaikytų kontaktą su šiuo degiu aliejingu skysčiu ir rezervuaro tvirtinimo sistema laivo korpuso viduje. Su dujomis viskas yra daug sudėtingiau, ir priežastis taip pat akivaizdi — esant normaliam atmosferos slėgiui, kubinis metras gamtinių dujų sveria tik apie 750 gramų.

Pervežti beveik nesvarų krovinį? Nėra jokios ekonominės prasmės. Padidinti slėgį? Bet tada padidės rezervuarų stiprumo reikalavimai, o kartu ir rezervuaro svoris. Taip, mūsų laikais tokią problemą tapo daug lengviau išspręsti dėl kompozicinių medžiagų naudojimo, tačiau dujų suskystinimo technologija atsirado daug anksčiau, nei atsirado pirmieji kompozicinių medžiagų kūrimo planai.

Dujos gali būti skystos — tai įrodė mokslininkai ir inžinieriai

1829 metais Maiklas Faradėjus (Michael Faraday) sugebėjo išgauti pirmąsias suskystintas dujas, kurios buvo amoniakas. 1877 metais dirbdami nepriklausomai vienas nuo kito, prancūzų fizikas Lui Polis Kaijetė (Louis Paul Cailletet) ir šveicarų fizikas Raulis Piktė (Raoul Pictet) sugebėjo suskystinti deguonį. 1883 metais rusų mokslininkai, lenkai pagal tautybę, Zigmundas Vrublevskis ir Karolis Olševskis sugebėjo suskystinti metaną ir azotą, 1889 metais Džeimsas Diuaras (James Dewar) suskystino vandenilį, tačiau jis nemanė, kad būtina savo vardu gauti patentą indui, skirtam jo išrastiems kriogeniniams skysčiams laikyti, ir pardavė išradimą bendrovei "Thermos".

Mokslinių pasiekimų šia kryptimi viršūnė — helio suskystinimo esant -268,9 laipsnių Celsijaus temperatūrai technologija, už kurią olandų fizikas Heikė Kamerlingas-Onesas (Heike Kamerlingh Onnes) pelnytai gavo Nobelio premiją 1913 metais. Bet visa tai yra mokslininkų, kurie užsiėmė būtent mokslo plėtra, vardai, į komercinį lygį jų išradimus išvedė jau inžinieriai.

Vieno iš jų vardas šiandien žinomas daugeliui — Karlas Polas Gotfrydas fon Lindė (Carl Paul Gottfried Linde), kuris 1873 metais gavo patentą pirmajam kompresoriniam šaldymo įrenginiui. Skirtingai nuo Džeimso Diuaro, Karlas fon Lindė turėjo puikų verslo miklumą — jis užpatentavo visus savo išradimus, perdavė savo verslą sūnums, todėl kompanijai "Lindė", kurios suskystintų gamtinių dujų technologiją planuoja naudoti konsorciumas "Arktik SGD-2", kuriam vadovauja "Novatek", daugiau nei šimtas metų.

JAV yra pionierės — "pavyzdys visiems vaikams"

Taigi, pirmojoje dvidešimtojo amžiaus pusėje visos gamtinių dujų suskystinimo technologijos jau buvo prieinamos, liko laukti paklausos atsiradimo. Ir ji atsirado — praėjusio amžiaus trečiojo dešimtmečio viduryje Klivlando mieste, JAV. Miestas dujas gavo per 250 kilometrų vamzdyną, kurio vamzdžio skersmuo buvo 300 milimetrų.

Miestas augo ir... šalo — žiemą, kai labai išaugo dujų poreikis, miestui fiziškai trūko dujų. Tuo pačiu metu motina geologija nepadovanojo Klivlandui galimybės pastatyti požeminę dujų saugyklą, todėl buvo tik du variantai: arba nutiesti papildomą dujotiekį ir naudoti jį du ar tris mėnesius per metus, arba pastatyti skystinimo gamyklą ir rezervuarus, kuriuose būtų galima laikyti dujas SGD pavidalu. Komplekte su išdujinimo įrenginiais.

Skaičiuoklė parodė, kad pelningesnė yra gamykla, kuri ir buvo pastatyta 1941 metais. SGD saugojimui buvo pastatyti trys 2500 kubinių metrų talpos rezervuarai, 1943 metais dar ir papildomas rezervuaras, kurio talpa 4250. Beje, štai tokie kompleksai: suskystinimo gamykla, SGD laikymo talpos, išdujinimo įrenginiai — yra plačiai paplitę JAV ir mūsų laikais, jie net turi atskirą pavadinimą — "Peak Shaving Plant", PSP, šioje šalyje jų yra apie 100 vienetų.

Tačiau PSP Cleveland iš JAV žemėlapio... dingo, ir šis dingimas buvo labai garsus — iki šiol 1944 metų avarija laikoma ne tik pačia pirmąja, bet ir didžiausia SGD pasaulinėje istorijoje. Tragedija nusinešė 128 gyvybes, nukentėjo apie 400 žmonių, buvo sunaikinti dešimt administracinių pastatų pačioje gamykloje ir 80 privačių namų, esančių kilometro spinduliu aplink gamyklą.

Priežastis — neteisingas parinktas lydinys rezervuarams, mažai anglies turintis plienas su 3,5 proc. nikelio, kuris esant kriogeninėms temperatūroms tampa trapus. Jie apie tai žinojo nuo pat pradžių, tačiau Antrojo pasaulinio karo metu nikelis buvo ypač reikalingas ir deficitinis metalas, todėl kompanija "East Ohio Gas Company" priėmė sprendimą "gal pasiseks". Nepasisekė, bet tapo žiauria pamoka visiems, kas toliau plėtojo šią technologiją: yra nikelis — yra SGD, nėra nikelio — nėra SGD.

JAV buvo pionierės ne tik SGD antžeminiame saugojime — čia šeštojo dešimtmečio pradžioje buvo pastatytas ir pirmasis dujų tanklaivis su būdingu pavadinimu "Methan", su 6 tūkst. kub. metrų rezervuaru, kuris turėjo tiekti SGD iš gamyklos "Lake Charles" Luizianoje, Čikagoje, mėsos industrijos reikmėms. Ne, tai nebuvo Hondūre, bet vėl pabandė taupyti iš nikelio naudojimo — vėl buvo panaudotas paprastas plienas. Norint apsaugoti jį nuo kontakto su kriogeniniu skysčiu, rezervuaro vidus (taip, būtent taip — tai ne spaudos klaida, tai yra tas pats Amerikos inžinerijos genijus) buvo izoliuotas mediena. Rezultatas — ačiū Dievui, be aukų, plienas tiesiog įskilo, SGD nutekėjo ir išgaravo be gaisrų ar sprogimų. Štai tokia papildoma pamoka — tiems, kas nesuprato iš pirmo karto.

SGD ūkanotajam Albionui

Amerikiečių inžinierių pastangų dėka, anglų specialistai padarė viską be klaidų, ir 1959 m. sausio–vasario mėn. "Methane Pioneer", pirmą kartą per pasaulio istoriją tame pačiame "Lake Charles" paėmęs 5000 kubinių metrų krovinį, sėkmingai pristatė jį prie ūkanotojo Albiono krantų, į "Canvey Island".

Britai veikė radikaliai: jokio plieno, aliuminis — metalas, nebijantis kriogeninių temperatūrų, tačiau sienos storis yra gana nemažas. Penki prizmatinės formos rezervuarai, kurių kiekvienas yra po tūkstantį kubinių metrų, savipalaikančio tipo. "Savipalaikantis" — tai technologinis terminas, tokios cisternos statomos nepriklausomai nuo paties laivo, o paskui įrengiamos korpuso viduje ant specialiai tam skirtų atramų, izoliuojant jas nuo laivo sienų specialiai parinktais tarpikliais, pasižyminčiais žemu šilumos laidumo lygiu.

"Methane Pioneer" pasirodė esąs sėkmingas variantas, problema iškilo tik vieną kartą — audros metu vanduo pateko į triumus, sušlapino visą SGD rezervuarų izoliaciją. Problema buvo išspręsta, be to, "bloknote buvo pažymėta": prisiminti ir taikyti priemones statant naujus dujų tanklaivius būtina tvarka.

Kalbant apie amerikiečių patirtį, ji buvo naudojama ne tik tam, kad būtų statomi rezervuarai iš aliuminio, bet ir tam, kad nebūtų suklysta su nikelio kiekiu užrakto armatūroje, siurbliuose ir kitoje įrangoje. Britų specialistų sukurti rezervuarai tobulinimo metu gavo atskirą pavadinimą: savipalaikančios B tipo prizminės cisternos, dabar yra ir tokių dujų tanklaivių, nors bendro skaičiaus fone jų yra visai nedaug. Konkurencinėje kovoje pagrindinis britų konkurentas buvo prancūzai, kurie beveik tuo pačiu metu, penktojo–šeštojo dešimtmečio sandūroje, pradėjo spręsti dujų tiekimo iš Alžyro į buvusią metropoliją problemą.

SGD gabenimas su prancūzišku žavesiu

Dujų poreikis tuo metu Prancūzijoje buvo toks didelis, o pasiūla buvo tokia maža, kad užduotis praktiškai turėjo nacionalinę reikšmę, todėl ir spręsti ją ėmėsi valstybinė įmonė "Gas de France" — plačiai, kad gautų sėkmingiausią technologiją.

Pirmajame prancūzų tanklaivyje-dujovežyje "Beauvais" buvo sumontuoti trys rezervuarai — kiekvienas skirtingos konstrukcijos, iš skirtingos medžiagos, pastatytas atskirų kompanijų. Tas pats metodas buvo naudojamas visai kitai įrangai ir šilumos izoliacijos sistemoms — "Gas de France" finansavo labai eksperimentinį variantą, tačiau gavo galimybę išbandyti visus siūlomus variantus natūraliomis sąlygomis, kad galėtų pasirinkti geriausią.

Galiausiai buvo pasirinkti rezervuarai, pagaminti iš plieno, kuriame yra devyni procentai nikelio, buvo atsisakyta prizminės formos cilindro formos naudai. Izoliacinio sluoksnio apsaugos nuo jūros vandens problema buvo išspręsta kuo patikimiau — rezervuaro sienelių konstrukcija susideda iš dviejų metalinių membranų, termoizoliacinis sluoksnis yra tarp jų. Antroji membrana ne tik apsaugo šilumos izoliaciją nuo vandens, bet ir yra papildomas draudimas nuo galimo pačių SGD nuotėkio, ir tokia konstrukcija šiuo metu yra bendras standartas.

Prancūzijos specialistai išsprendė ir dar vieną problemą: SGD išgarinimas iš jų konstrukcijų rezervuarų buvo 0,27 procento per parą, o siekiant išvengti krovinių praradimo, nugarintas dujas pradėjo naudoti kaip kurą pagrindiniam laivo jėgų įrenginiui — garo katilams. Taigi, pirmasis jau ne eksperimentinis, o komercinis dujovežis-tanklaivis pavadinimu "Jules Verne", kurio bakų talpa 25 tūkstančiai kubinių metrų, buvo... garlaivis. "Gas de France" pasirinktas požiūris visiškai atsipirko — "Jules Verne" buvo įdiegtas 1965 m. ir sėkmingai buvo eksploatuojamas iki 2008 m. — tarnavimo laikas, per kurį buvo atlikta tūkstančiai reisų tarp Alžyro ir Prancūzijos, siekė 43 metus.

Prancūzijos technologijos — aklimatizacija Tolimuosiuose Rytuose

Pasakojimas sąmoningai padarytas pakankamai detaliai, kad būtų aiškiau, kuriuos SGD pramonės formavimosi etapus Rusija tiesiog praleido, neišleisdama jiems jokių pastangų ir pinigų. Vėlyvas startas ne visada yra blogai. Galiausiai kažkas gauna gumbų be mūsų dalyvavimo, o mes mokomės iš kitų klaidų.

Šiuo metu labiausiai paplitęs dujų tanklaivių tipas turi 170 tūkstančių kubinių metrų rezervuarus, tačiau iki tokio tūrio technologija vystėsi kelis dešimtmečius — su klaidomis, aklavietės variantais, už kurių kiekvieną teko mokėti. Kaip pavyzdys — "Jules Verne" tipo laivai nepatyrė jokių ypatingų problemų jūroje, tačiau uostuose jie gąsdino žioplius liepsnos stulpeliu virš kamino, nes stovėjimo metu be deginimo tiesiog nebuvo jokių kitų būdų atsikratyti pašalinto metano.

Kas yra 0,27 proc. išgaravimas per dieną, nesunku įvertinti. Pavyzdžiui, "Yamalmax" iš Sabetės į Japonijos uostus, kaip paaiškėjo, atplaukia per 15 dienų, tai yra, naudojant pačios pirmosios konstrukcijos rezervuarus, maždaug keturi procentai SGD tiesiogine prasme skristų į vamzdį. 170 tūkstančių kubinių metrų talpa — tai apie 100 tūkstančių tonų SGD, taigi, apie keturis tūkstančius tonų kiekvienoje kelionėje būtų neišvengiami nuostoliai.

Bet tai, žinoma, neįvyksta — modernios prancūziškos laikymo sistemos iš "Gastransport & Tecnigas" (GTT) neleidžia išgaruoti daugiau nei 0,085 proc. per parą, daugiau nei tris kartus mažiau. Bet šios sistemos nėra statomos atskirai, jas reikia "auginti" kartu su laivo korpusu, taigi, klausimas kilo tiesiai — ar laivų statybos komplekso "Zvezda" specialistai turės pakankamai kompetencijų įsisavinti šią technologiją? Jei jie susidoros, tai reiškia, kad Rusija turės savo konstrukcijos dujų tanklaivius, o jei nepavyks, tai reiškia, kad jie galės statyti tanklaivius tik naftos gabenimui. 2017 m. laivų statybos kompleksas "Zvezda" ir "GTT" pasirašė memorandumą, kuriame nurodoma įvertinti galimybę statyti laivų statykloje SGD saugojimo sistemas "Mark III" — laikas prasidėjo.

Autoriaus nuomonė gali nesutapti su redakcijos pozicija