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行業(yè)百科

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鋁材料在液化氣體運輸罐領域大顯身手

  • 發(fā)布時間:2023-08-07
  • 發(fā)布者: 本站
  • 來源: 原創(chuàng)
  • 閱讀量:

造船業(yè)皇冠上的“三大明珠”(航空母艦、大型郵輪、LNG運輸船)中國都把它們摘下來了,收入囊中。LNG(液化天然氣類)船不止一種,包括多種氣態(tài)化工產品液化物運輸,如液氫、液氧、液氮、液氨(NH3)、液二氧化碳、液化石油氣等。它們的共同點是在極低的溫度下才能液化,所以必須用能耐低溫的抗海水腐蝕材料的儲罐運輸。這樣的材料鋁最適合。

  每艘船上約有4個或5個大罐。每個罐的容積超過3萬m3,有球形和方形的。這種LNG儲罐一般由6000塊“西瓜皮”式的鋁板焊成,其最薄處約為30mm,“赤道”處板塊最厚約為170mm,球罐直徑約為41m,質量約900t。這樣的單罐鋁材用量大多要高于400t。

  另外,運輸液化化工氣體還必須有裝料基地與卸料基地。以LNG裝卸料基地為例,地上式儲罐的鋁材用量約1300t/罐,地下式的鋁材用量約120t/罐。其用的鋁材與工件有板材、型材、鑄件、鍛件、管材等。

  鋁材料在運輸CO2中的應用

  隨著脫碳理念的深入,回收CO2并將其封存于地下的CCS技術將會盡快應用到生產實踐中。中國當前是燃煤發(fā)電量最大的國家,也是發(fā)電廠排放CO2最多的國家。若將排放的CO2捕獲與液化,運往封存地點是一項艱巨的任務。CO2的液化比天然氣的液化要難些,因為CO2在零下21.1℃時會凝固(壓力416.5 kN/m2)變成干冰。在這種壓力和溫度條件下所處的狀態(tài)為CO2的三相點。而在三相點的溫度和壓力以下,CO2不能完全以液態(tài)形式存在。以管道運輸時,存在堵塞管道風險,因此運輸時必須保持一定的壓力。但要保持大儲罐壓力有相當大的難度,只有鋁材料儲罐可以勝任。

  目前,日本已于2021年開發(fā)出小型液化運輸船,大型運輸船正由三菱造船公司與今治造船公司開發(fā)中。據悉,首艘大型液化CO2運輸船可于2027年運營,這是回收發(fā)電廠等排放的CO2并封存于地下深處的新技術。日本政府提出,到2025年,每年封存1.2億~2.4億噸CO2目標。據有關機構預測,全球CCS市場的年均復合增長率為15.1%,即將由2022年的24億美元增加到2027年的49億美元。

  所以說,CCS技術和市場是擴大鋁應用的潛在大市場,宜進行較大規(guī)模開發(fā)。

  日本規(guī)劃在11個地點總計封存160億噸CO2,但有些地點的實施難度很大。日本川崎汽船公司參加了歐洲最大規(guī)模的“北極光”CCS項目,推廣鋁合金CO2運輸船,將在2024年以后負責液化CO2運輸船的管理和運輸。日本商船三井公司和關西電力有限公司也將推進以海運將液化CO2運往封存侯選地的調查和討論。今年3月份,日本有一艘能運輸1450m3液化CO2的小船。目前,這種小型船全世界也只有4艘?,F(xiàn)在容積超過1.2萬m3大型運輸船的建造也在行業(yè)內提上了議程。

  中國海上首個百萬噸級CO2封存工程已于今年4月投入使用,估計上層建筑的用鋁結構超過全船的35%。

  沒有鋁就沒有規(guī)?;瘹涔I(yè)

  低碳發(fā)展使得化石燃料的用量越來越少,而H2的用量將越來越多,起的作用也會越來越大,用到航空航天器、汽車、火車、焊接、冶金還原劑、制氨等領域。

  氫是周期表中第一個化學元素,在通常條件下,它是由雙原子分子(H2)所組成的無色、無臭、無味的氣體。符號H的氫原子是由單位正電荷的原子核和單個電子所組成。它的原子序數為1,原子量為1.00797,是水和有機物的主要成分,不僅廣泛分布于地球上,也存在于宇宙間。氫有3個同位素:氕,質量數1,構成天然元素的99.98%;氘,質量數2,構成天然元素的0.02%;氚,質量數3,存在于自然的量少之又少,但可以用人工方法以不同的核反應產生出來。

  化合態(tài)的氫為地殼質量的0.76%,地殼中原子的13.5%是氫,只有氧和硅超過它。這些氫大部分在海水中,占比約10.82%。許多金屬可以吸收氫,鈀在這方面顯得尤為突出,可溶約本身體積1000倍的氫。

  在常溫下,氫是較不活潑的物質,但在高溫下則是高度活潑的。氫與氧反應生成水,2H2+O2→2H2O,反應熱為57.6kCal/mol。在室溫下,此反應實際上是不發(fā)生的,在約300℃稍有反應,大于500℃則反應很快。

  制備H2的工藝很多,取決于所需H2的量、要求的純度、原料的利用率和價格等因素,常用的有金屬與水或酸反應、水的電解、蒸汽與烴或與其它有機物反應以及烴的熱分解。

  H2的運輸在液態(tài)下進行,用全鋁船運輸。所謂全鋁船并不是說船本身及船上所有的裝備都是用鋁制備的,而是在現(xiàn)有技術條件下凡是可用鋁材制備的裝備都是用鋁材加工,或大部分是用鋁材加工。

  當前運輸液H2的船與岸基儲存設施中國都能制造,不但可以滿足本國的需求,還有出口,這樣的企業(yè)有大連船舶重工集團有限公司、上海外高橋造船有限公司、滬東中華造船(集團)有限公司等,它們用的鋁材90%以上為5456、5083、5086合金。(王祝堂)

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