Historia i rozwój transportu morskiego LPG i LNG cz. 2

Hej,

Dzisiaj druga część kursu gazowego. Trochę opóźniona gdyż zbieranie materiałów trochę czasu pochłonęło. Artykuł zamyka etap .historii LPG/LNG i następne będą już dotyczyć zachowań gazów w zamkniętym środowisku. Będzie trochę o ich właściwościach oraz najważniejszych wskaźnikach branych pod uwagę podczas planowania załadunku. Artykuł dotyczący definicji jest wciąż w przygotowaniu i staram się go ukończyć jednak koniec kontraktu zawsze jest czasem bardzo napiętym i na wszystko brakuje czasu. Nie przedłużając więcej, zapraszam do lektury.

1.1 Początki transportu LNG­­

Płynny metan został uzyskany w 1924 roku w USA, jako produkt uboczny separacji helu. W latach 30 i 40 zbudowano fabryki wykorzystujące metan, jako paliwo przemysłowe. Jednak w 1944 roku doszło do eksplozji zbiornika LNG w Cleveland (USA) i właściwie całe to zdarzenie przystopowało cały rozwój przemysłu LNG aż do roku 1947, w którym to roku wybudowano fabrykę w Moskwie z elementów dostarczonych przez USA.

            We wczesnych latach 50 w Luizjanie odkryto bardzo bogate złoża gazu naturalnego. Dokonała tego Union Stock Yards z Chicago. Transport miał odbywał się za pomocą barek 6000 m3 w górę rzeki Missisipi aż do Chicago, gdzie metan miał zostać użyty, jako paliwo w przemyśle mięsnym. Na jeziorze Charles wybudowano zbiornik LNG oraz system skraplania, jednak z przyczyn technicznych cały projekt porzucono. Kilka lat później ten sam system został użyty do skroplenia LNG na potrzeby przewozu transatlantyckiego przez statek „Methane Pioneer”.

            W tym czasie British Gas Council (dzisiejsze BP) szukało możliwości uzupełnienia produkcji wytwarzanego gazu, który stał się niewystarczający na aktualne zapotrzebowanie, z uwagi na zmniejszenie wydobycia węgla kamiennego. W 1957, jako wspólne przedsięwzięcie pomiędzy Constock Liquid Methane Corporation, Union Stock Yard i Continental Oil Corporation podpisało porozumienie z British Gas Council, aby przekształcić suchy statek z czasów drugiej wojny światowej „Normati” w statek LNG o pojemności 5000m3. W 1959 roku została nadana nowa nazwa „Methane Pioneer” i wyruszył w swój pierwszy rejs pomiędzy zbiornikiem na jeziorze Charles, a terminalem metanowym na Canvey Island (UK, Thames estuary). Cały eksperyment trwał 6 takich podróży.

            Methane Pioneer posiadał pięć aluminiowych zbiorników ze specjalnie przygotowaną izolacją przestrzeni między-zbiornikowej, a cały rurociąg wykonany ze stali nierdzewnej TP 304 L.

            W 1960 Shell Petroleum dołączył do powyższego przedsięwzięcia, a nową grupę nazwano w skrócie Conch (Conch Methane Company Limited).

            Podobne przedsięwzięcie powstało również we Francji. Nowo utworzona firma The Methane Transport Company w 1959 roku miała zapewnić przewóz nowo odkrytego złoża gazu naturalnego z Algierii do Francji. Na potrzeby tego projektu przebudowano statek „Beauvoir”, lecz odmiennie jak na Methane Pioneer, zastosowano tam trzy różnego kształtu zbiorniki, które zostały dostarczone przez trzy różne stocznie. Pierwszy ze zbiorników o pojemności 400m3 był pryzmatyczny i został wykonany z aluminium AG4. Zastosowano również drugą barierę wykonaną z włókna szklanego. Drugi ze zbiorników o pojemności 120m3 typu multi-lobe zbudowany ze stali z 9% zawartością niklu. Trzeci zbiornik również 120m3 cylindryczny umieszczony pionowo. Cały rurociąg pokładowy wykonany był ze stali nierdzewnej. Na statku umieszczono trzy różnego rodzaju pompy przeładunkowe. Dwie z nich to standardowe deepwell pump [pompy głębinowe] oraz jedna pompa typu Carter z całkowicie zanurzonym w ładunku silnikiem elektrycznym. Etap konwersji został zakończony w lutym 1962 roku, a następnie poważnie testowany przez okres 6 miesięcy.

W lutym 1962 roku, British Gas Corporation złożyło zamówienie na dwa statki, które miały pokryć 15 letni kontrakt na przewóz gazu naturalnego z Algierii. Methane Princess i Methane Progress każdy o pojemności 27.400m3 zostały zbudowane w stoczni w Belfaście. Były to pierwsze statki, które używały techniki boil-off. Polegała ona na pozyskiwaniu 0,33% całkowitego ładunku na dzień w postaci gazów wykorzystywanych, jako paliwo do boilers [bojlerów]. Obie jednostki zostały dostarczone do właściciela w 1964 roku. Methane Progress został sprzedany do zezłomowania po 22 latach służby. Methane Pricness zakończyła swój żywot w 1997 roku po 32 służby i to nie ze względu na stan statku, ale jego rozmiar, który powodował, że był mało ekonomiczny na istniejącym wówczas rynku.

            W tym samym czasie, we Francji wybudowano „Jules Verne” o pojemności 25,500 m3. Statek został dostarczony w 1965 roku i zakontraktowany na przewóz gazu naturalnego z Arzew w Algierii do portu Le Havre we Francji przez okres 20 lat. Posiadał 7 zbiorników. Technika Boil-off pozwalała na uzyskanie gazów do zasilania bojlerów na poziomie 0,27%. Był w pełnej eksploatacji, do 2008, kiedy to trafił na złom. Po 43 latach służby wykonał ponad 1500 podróży.

            Te trzy projekty posiadały elektryczną pompę zanurzoną w ładunku. Była ona niezawodna. Statki dostarczono ze szczegółowo przygotowaną instrukcją obsługi oraz wykwalifikowaną załogą. Nie obyło się jednak bez rozlewu oraz przelania zbiornika czy pęknięcia pokładu. Jednak nie spowodowało to większych zniszczeń na statku i po krótkim remoncie mógł wrócić do służby.

            W 1954 roku Norweg Dr. Oivind Lorentzen zaprojektował statek posiadający sferyczne zbiorniki, które były inne od tych wykorzystywanych we wcześniejszych projektach, ale posiadały tą samą cechę, czyli samonośność. Wielu architektów morskich w tym czasie było zdania, że samonośne zbiorniki wykorzystane w pierwszych projektach LNG nie są najlepszym rozwiązaniem. Dużo lepiej byłoby, gdyby zbiornikami były również przestrzeniami między ładunkowymi jak ma to miejsce przy przewozie oleju. Dlatego projektanci rozpoczęli pracę, aby zamienić samonośne zbiorniki, które wymagają ogromnej ilości drogiej kriogenicznej stali w ochronne izolacje wewnętrznych powierzchni przestrzeni ładunkowych również wykończonych tym drogim stopem stali. Dzięki takim zabiegom pozwoliło to na zwiększenie ilości transportowanego gazu dzięki redukcji nośności statku – deadweight.

            W lipcu 1962 w Oslo zademonstrowano zbiorniki lądowe o konstrukcji membranowej. Podczas pokazów wielokrotnie napełniono zbiornik 32m3 płynnym nitrogenem o temperaturze -196 °C bez specjalnego schładzania zbiornika przed napełnieniem. Pokazało to, że takie konstrukcje wytrzymują niskie temperatury i wielokrotnie nagłą zmianę temperatury.

            Po długich negocjacjach, francuska firma Technigaz zdobyła norweską licencję na dalszy rozwój zbiornika o konstrukcji membranowej. Wprowadzono wiele zmian do początkowego projektu. Rodzaj membrany został zmieniony na stal nisko węglową, kształt pofałdowania został zmieniony wraz z wypełnieniem izolacyjnym zbiornika (pianka PVC). W 1964 roku wypuszczono na rynek testowy statek LNG/Ethylene „Pythagore” o pojemności 630m3. Wszystkie testy przeszedł pomyślnie, jednak praktycznie do końca swojej kariery przewoził etylen i LPG, a następnie został zamieniony na transporter rybny w 1973 roku.

            Inny system membranowy został wynaleziony przez francuską grupę Gaz de France. Do konstrukcji użyto innego materiału. Był to stop stali z 36% zawartością niklu wynalezionej w 1896 roku przez profesora Guillaume, który za ten wynalazek dostał nagrodę nobla. Nazwa tego materiału to „Invar” i pochodzi od słowa niezmienny „invariable”. Cechuje się ona bardzo małym shrinkage factor [czynnikiem kurczenia]. Dzięki takim właściwości idealnie nadawała się na materiał wytrzymujący bardzo niskie temperatury i pozwalający na dociskanie zbiornika do konstrukcji statku. W projekcie zastosowano również membranę symetrycznie ułożoną do tej pierwszej, która pełniła funkcję drugiej bariery. Izolacja wykonana była z dwóch warstw drewnianych skrzyń wypełnionych perlitem (składnik stopu żelaza, ferrytu i cementytu). Mały zbiornik (30m3) został zainstalowany na „Jules Verne” w celach eksperymentalnych i przez kilka miesięcy przewoził płynny nitrogen. Jako że pomyślnie przeszedł test, następnym krokiem była budowa zbiornika lądowego o pojemności 2,000m3.

1.2 Dalszy rozwój LNG

Pod koniec 1960 roku rozpoczęto dwa bardzo ważne projekty LNG.

W 1965 firma Esso podpisała porozumienie z Libią, Włochami oraz Hiszpanią na dostarczenie 345 MMSCF (Milion Standard Cubic Feet) dziennie gazu naturalnego. Projekt rozpoczął swój bieg w 1968 roku i zakładał wykorzystanie 4 statków LNG o pojemności 40,000m3 każdy i prędkości przelotowej 18 węzłów. Po podliczeniu kosztów operacji, licencji i potencjalnej niezawodności, zdecydowano na użycie samonośnych zbiorników własnego projektu o konstrukcji pryzmatycznej. Były to podwójne zbiorniki podzielone wzdłużnie i wykonane w całości z aluminium. Izolacja wykorzystywała bloki PVC ułożone w dwóch warstwach. Trzy statki zamówiono w stoczni w Genui i jeden w hiszpańskiej stoczni La Coruña. Wszystkie cztery jednostki wyposażone były w zdublowane pompy typu Carter (całkowicie zanurzone w ładunku), co dawało tempo wyładunku na poziomie 4,000m3/godzinę. Każdy zbiornik posiadał zawór bulkhead [przegrody zbiornika], który pozwalał na awaryjny wyładunek całego zbiornika w momencie unieruchomienia jednej z pomp. Pierwszy ze statków „Esso Brega” wszedł do serwisu w październiku 1969, drugi „Esso Portovenere” w marcu 1970, a trzeci „Laieta” i czwarty „Esso Liguaria” w połowie 1970 roku. Esso Portovenere został sprzedany na złom w 1982, a reszta jego sióstr była w serwisie do roku 2008.

            Pierwszy kontrakt na import LNG do Japonii został podpisany na wiosnę 1967 roku pomiędzy amerykańską firmą Philips Petroleum and Marathon Oil, a Mitsubishi Corporation oraz Tokyo Electric Power Corp. Kontrakt przewidywał dostarczenie 1.1 Miliona ton LNG na rok z Kensai Nikiski na Alasce do Negishi w Tokyo. Na potrzeby tego kontraktu zamówiono dwa statku w szwedzkiej stoczni w Malmo. Jako system zbiorników wybrano technologię membranową „Invar”. Dwa statki „Polar Alaska” i „Arctic Tokyo” weszły do służby w marcu 1970 roku. Pierwszy, jako SCF Arctic i drugi, jako SCF Polar zakończyły służbę po 45 latach pracy.

            W latach 70 i 80 powstało wiele innych projektów. Kilka z nich miało bardzo krótki żywot i w efekcie nigdy nie opuściło deski kreślarskiej. Kilkadziesiąt innych zostało bez zatrudnienia. Powstały statki, które nie przewiozły ładunku przez ponad 20 lat. Inne z nich zatrudnione z kontraktami na długie lata. W efekcie wiele z nich zostało zezłomowanych, ale głównie z przyczyn ekonomicznych niż z uwagi na stan mechaniczny statku. Wyjątkiem były trzy jednostki wybudowane USA na koniec lat 70. Materiał użyty do budowy drugiej bariery nigdy nie spełnił określonych wymagań przeciwdziałania utraty temperatury i w efekcie zamieniono je na statku do przewozu węgla.

            Rozmiar statków LNG wzrósł bardzo szybko. Z 27,400 m3(Methane Princess i Methane Progres) do 125,000m3 w połowie lat, 70 co stało się standardem przez wiele lat. Na dzień dzisiejszy największe statki osiągają wielkość ponad 250,000m3 (Mozah).

Innym interesującym punktem jest to, iż statki LNG wyprodukowane po 2000 roku wciąż napędzane są turbiną parową, która jest nisko efektywnym źródłem napędu, ale z wysokim stopniem niezawodności oraz możliwości łatwego wykorzystania boil-off. Dzisiejsze statki coraz częściej wykorzystują już silniki diesla nisko obrotowe oraz silniki elektryczno-dieslowe o średniej prędkości obrotowej.

1.3 Zdjęcia poglądowe statków LNG w latach 1959 – 2008

Arctic Tokyo
Arctic Tokyo
Arctic Tokyo
Esso Brega
Esso Brega
Esso Brega
Esso Brega
Esso Liguaria
Esso Liguaria
Esso Liguaria
Esso Liguaria
Esso Liguaria
Esso Liguaria
Esso Liguaria
Esso Liguaria
Esso Liguaria
Esso Liguaria
Esso Portovenere
Esso Portovenere
Esso Portovenere
Esso Portovenere
Esso Portovenere
Esso Portovenere
Esso Portovenere
Jules Verne
Jules Verne
Laieta
Laieta
Laieta
Laieta
Laieta
Laieta
Laieta
Laieta
Laieta
Methane Princess
Methane Princess
Methane Princess
Methane Princess
Methane Princess
Methane Princess
Methane Princess
Methane Progress
Mozah
Mozah
Mozah
Mozah
Mozah
Polar Alaska
Polar Alaska
Pioneer Methane
Pioneer Methane
Pioneer Methane
Pioneer Methane

Na koniec zapraszam Cię do subskrybowania blogu Marynarz Świata poprzez mój newsletter (widoczny na dole po lewej stronie). Po zapisaniu się będziesz nie tylko na bieżąco ze wszystkimi artykułami na moim blogu ale i również otrzymasz dodatkowy dostęp do wielu ekskluzywnych materiałów, niedostępnych dla innych użytkowników.

Nie zapomnij również polubić, skomentować oraz udostępnić ten artykuł w Twoich mediach społecznościowych. Marynarz Świata jest aktywny na poniższych serwisach:

Jeżeli chcesz skontaktować się ze mną, to możesz to zrobić poprzez:

  • Wiadomości na Facebook, Twitter
  • Zakładkę Kontakt
Możesz również dołączyć do naszej ekskluzywnej grupy na Facebook, gdzie dzielimy się wiedzą, poznajemy nawzajem i pomagamy.

Doceniasz moją pracę? Wpłać donacją na mój blog aby utrzymać jego wysoki poziom? [wpedon id=914]


Historia i rozwój transportu morskiego LPG i LNG cz. 2

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Przewiń do góry