Опытная транспортировка СПГ французским танкером «Бове» - Часть 4

Экспериментальный СПГ-танкер BeauvaisПри плавании танкера «Бове» в открытом море измерялись количества мгновенного и среднего испарения сжиженного газа в резервуарах, изучалось влияние изменения давления на количество испаряемого газа, влияние движения судна на степень испарения, определялись коэффициенты теплопередачи, исследовалось поведение резервуаров и различного оборудования в условиях морской транспортировки сжиженного природного газа и т. д.

Было установлено, что при почти полном отсутствии движения судна количество мгновенного испарения зависит от барометрического давления, т. е. погоды. В резервуаре, заполненном сжиженным природным газом, температура неодинакова, поскольку тепло проникает внутрь главным образом через стенки, омываемые жидкостью. Изменение плотности жидкости с изменением температуры и всплывание пузырьков испарившегося газа производит движение внутри массы жидкости.

Жидкость при заданном давлении кипит при строго определенной температуре. Каждому давлению соответствует температура, при которой жидкость и ее насыщенный пар находятся в равновесии. Холод, возникающий в результате испарения сжиженного газа, препятствует проникновению тепла из внешней среды.

Если приток тепла продолжается, давление в жидкости повышается до величины, соответствующей давлению при данной температуре стенки. Если, напротив, давление понижается, жидкость испаряется быстрее и охлаждается до тех пор, пока не достигнет температуры, соответствующей новому давлению. Все это справедливо как для атмосферного, так и для относительного давления в самом резервуаре.

В резервуарах со сжиженным природным газом, имеющих специальную изоляцию, проникновение тепла происходит медленно. Если закрыть выход испаряющегося газа, давление будет повышаться медленно в зависимости от скорости нагрева жидкости. Если же резко понизить давление, кипение станет более интенсивным. Для сжиженного природного газа это явление несколько более сложно, чем для чистого метана. В случае сжиженного природного газа испаряющийся газ представляет собой почти чистый метан, т. е. жидкость обогащается более тяжелыми углеводородами, хотя состав ее изменяется очень медленно.

В процессе испытаний танкера проводились систематические замеры степени испарения сжиженного газа в различных условиях (при спокойном море и отсутствии качки судна, при повышении давления путем полного закрытия задвижек на выходе газа из резервуаров, при понижении давления с помощью открытия задвижек и т. п.). Было установлено, что объем ежедневного испарения сжиженного метана составляет в среднем менее 0,3% от общего объема резервуара.

Данные, полученные при опытах с повышением и понижением давления в резервуарах, а также при замерах меняющегося барометрического давления, показали необходимость оборудования танкеров для транспорта сжиженного природного газа регуляторами давления.

Значительные колебания степени испарения наблюдались и при боковой качке судна и в ее отсутствие. В резервуарах, лишь частично заполненных сжиженным газом, свободная поверхность которых практически неподвижна в течение многих дней, резкие движения судна и качка могут значительно повысить уровень обычно наблюдаемого испарения. Холодная жидкость, ударяясь о стенки, имеющие более высокую температуру, быстро нагревается и частично испаряется. Кроме того, при сильном ударе жидкости о стенку резервуара кинетическая энергия (толчки) и трение преобразуются в тепло, вызывающее испарение жидкости.

После прекращения боковой качки прекращается также поступление тепла из-за трения и, поскольку температура жидкости остается постоянной (ввиду постоянного давления), количество испаряющегося газа становится равным нормальному.

В совершенно неподвижном резервуаре степень испарения сжиженного газа ниже обычно наблюдаемого уровня. Поступающее через стенки тепло постепенно накапливается в жидкости, которая слегка нагревается. Если состояние неустойчивого равновесия нарушается, накопившееся в жидкости тепло вызывает интенсивное кипение, и степень испарения превышает нормальный уровень. Это явление наблюдалось в резервуаре емкостью 500 м3, установленном на Нантской экспериментальной станции сжижения, хранения и регазификации сжиженного природного газа.

Это же состояние неустойчивого равновесия может нарушиться при движении или качке судна, что вновь приводит к более интенсивному испарению сжиженного метана. Предполагают, что непрерывное введение в массу сжиженного метана в танкерных резервуарах пузырьков газа позволит легко регулировать количество испаряемого газа.

Источник: Сорокин А.В., Черняк Л.М. - «Сжиженный метан за рубежом» (Москва, Издательство «НЕДРА», 1965)