Pregatirea pentru incarcare si incarcarea gazelor lichefiate

PREGATIREA PENTRU INCARCARE SI INCARCAREA GAZELOR LICHEFIATE

Comandantul trebuie sa se asigure ca intre ofiterul responsabil si reprezentantul terminalului exista o legatura si o cooperare eficienta pe toata durata manipularii marfii .Ei , de comun acord , trebuie sa stabileasca programul de operare si procedurile in caz de urgenta . Operatiunile pentru incarcarea navei presupun urmatoarele:

pregatirea pentru trasferul marfii de la uscat la nava ;

inertarea si purjarea cargotancurilor ;

egalizarea temperaturilor si a presiunilor ;

incarcarea marfii .

Uscarea cargotancurilor

Operatiiunea de uscare a cargotancurilor si a instalatiei de marfa face parte din pregatirea generala a navei specializate in transportul gazelor lichefiate . Trebuie avut in vedere faptul ca , in general , vaporii de apa continuti in aerul umed , functie de conditiile mediului ambiant , pot produce circa 13 Kg de apa la fiecare 1000 metri cubi de aer .

Vaporii de apa pot produce gheata si hidrati care pot avaria lagarele de sustinere a pompelor , valvulele de marfa ,etc .

Uscarea cargotancurilor se poate face in mai multe eteape si in diverse moduri .

1.3  Inertarea si purjarea tancurilor

Termennul de  ' inertare ' este general , folosit pentru a defini operatia de inlocuire a aeruluii sau a vaporilor de marfa dintr-un cargotanc inainte de incarcarea acestuia , sau facerea lui gaz-free , pentru a preveni formarea amestecurilor inflamabile in interiorul sau .

Termenul de ' purjare ' este folosit atunci cand , inaintea inacararii , se face inlocuirea unui gaz inert de calitate necorespunzatoare sau a vaporilor din marfa transportata anterior cu nitrogen sau cu vapori de marfa potrivita .

Operatiunile de inertare si / sau purjare pot fi facute pe mare , in mars , daca nava dispune de conditiile necesare , sau in port . In ambele cazuri trebuiesc luate masurile de siguranta adecvate si sa fie respectata legislatia nationala si internationala privitoare la aceste operatii . Cand nava se afla in port ., pe cat posibil , se va evita evacuarea gazelor in atmosfera , printr-un control amanuntit al operatiilor si al prevenirii formarii concentratiilor periculoase de gaze in jurul navei .

Pe timpul inertarii si / sau purjarii concentratiile relevante de gaze vor fi monitorizate cu regularitate , la diferite niveluri in tancuri , pentru asigurarea unei concentratii in afara oricarui pericol .

Cargotancurile pot fi purjate sau inertate in serie sau separat , in functie de amenajarea echipamentului din sistem . Daca tancurile sunt inertarte sau purjate in paralel , efectul contrapresiunii in linie produce o alimentare neuniforma cu vapori a fiecarui tanc ; Purjarea in paralel nu trebuie sa se faca daca alimentarea cu vapori a fiecarui tanc nu poate fi corect masurata si controlata .

Gazul inert produs prin combustie contine , in general , peste 15 % bioxid de carbon si este considerat nesatisfacator pentru a fi folosit in anumite situatii . Gazul inert de acest tip nu va fi folosit in cazul marfurilor care se transporta la o temperatura mai scazuta de - 55^oC , pentruca la aceasta temperatura dioxidul de carbon ingheata si va contamina marfa . In alte situatii pot forma carbonati care se depun pe structurile cargotancurilor si pot infunda tubulaturile de marfa .

Inertarea

Scopul inertarii cargotancurilor este acela de a preveni formarea in interiorul lor a unui amestec inflamabil de vapori de marfa si aer . Gazul inert folosit la inertare trebuie sa fie compatibil cu marfa.

Continutul de oxigen din cargotancuri trebuie sa fie controlat cu regularitate in toata perioada cand se face inertarea . Concentratia de oxigen nu trebuie sa depaseasca , in nici un caz , valoarea de 5 % din volum ; in mod normal , valoarea oxigenului trebuie mentinuta in limitele de 1,5 - 2 % din volum . Un nivel mult mai scazut se impune in cazul marfurilor care reactioneaza cu oxigenul .

Relatia dintre compozitia si inflamabilitatea amestecurilor de vapori de marfa , oxigen si azot este data in diagramele de inflamabilitate . Scopul acestora este de a indica procedurile ce trebuie urmate pentru a preveni formarea amestecurilor inflamabile , in orice moment , in sistemul de marfa .

Liniile de marfa trebuie deschise la sistemul de ventilare inainte ca sistemul de gaz inert sa fie pus in functiune si sa fie conectat .

Este recomandata incalzirea , inaintea testarii , a cargotancurilor care au un continut de marfuri cu temperaturi scazute , incalzirea facandu-se cu gaze calde sau prin alte metode . Daca incalzirea nu este facuta va fie nevoie de o cantitate mai mare de gaz inert , iar vaporii de apa sau bioxidul de carbon pot ingheta . In mod similar , daca pentru inertare sau purjare se folosesc vapori reci de nitrogen , acestia au tendinta de a depozita umiditatea atmosferica in cargotancuri .

Pentru inertarea cargotancurilor pot fi folosite urmatoarele metode de lucru : prin stratificare (deplasament) , prin turbulenta (dilutie sau amestec) , sau prin vacuum (presiune) .Gazul folosit poate fi :

Azot ( nitrogen ) gazos pur obtinut prin vaporizare intr-un gazificator , azot lichid inmagazinat de la uscat intr-un rezervor tampon , sau azot gazos imbarcat de la o statie de la uscat sau produs de un generator de azot de la bordul navei ;

Gazele provenite din arderea motorinei sau a altui combustibil intr-un generator de la bord . Gazele produse in acest mod sunt spalate si uscate intr-o instalatie specifica , continutul final de oxigen trebuind sa fie mai mic de 5 % .

a.1 Inertarea prin stratificare

Aceasta operatiune se realizeaza datorita diferentei de densitate dintre vaporii de gaz din tanc si vaporii de intrare sau purjare . Metoda se mai numeste si ' prin deplasament sau piston gazos ' .

Prin aceasta metoda gazul usor este impins inspre partea superioara a cargotancului si este evacuat , iar gazul greu este pompat spre fundul tancului . Intre cele doua gaze se formeaza un strat distinct din cauza diferentelor de densitate .

Aceasta diferenta de densitate face ca operatia de inertare prin stratificare sa fie destul de dificil de realizat , in practica inertarea facandu - se partial prin deplasament si partial prin dilutie .

Pentru inlocuirea aerului din cargotancuri prin gaz inert , acesta din urma este introdus prin colectorul de incarcare a lichidului , in timp ce amestecul de aer/ gaz inert este impins spre parteaa superioara a cargotanculuui si de aici prin colectorul de evaporare in colectorul de degajare .

In scopul evitarii turbulentelor si amestecurilor se limiteaza viteza de intrare in tanc a gazului inert si inertarea in paralel a mai multor cargotancuri simultan .

PROIECT: Consideratii generale privind transportul maritim PROIECT: Interzicerea monopolurilor de stat cu caracter comercial

a.2 Inertarea prin dilutie

Metoda de inertare se mai numeste si inertarea prin turbulenta sau amestec . In astfel de cazuri , gazul inert se amesteca cu gazul original din cargotancuri . Pentru inertare sau purjare gazul inert trebuie sa aibe o viteza mai mare la intrarea in cargotanc , pentru a reduce posibilitatea formarii pachetelor izolate de gaze .

Dilutia poate fi facuta prin presurizari succesive . Pentru a inlocui aerul dinn tanc cu gaz inert , acesta se introduce prin partea inferioara a tancului , iar amestecul este evacuat in atmosfera prin linia de gaz pana cand presiunea din tanc devine nula . Operatiunea se repeta pana cand se obtine concentratia dorita de oxigen .

O alta procedura de inertare o constituie dilutia prin vid succesiv folosita de fiecare data cand pentru inertare se foloseste azot . Pentru reducerea costurilor se recomanda realizarea , din timp , a vidului in cargotanc cu ajutorul compresoarelor de marfa .

Procedura de inertare prin dilutie continua este singura procedura folosita la navele de tip A , respectiv cele care transporta marfa la presiune atmosferica , care au putine posibilitati de a face ca presiunea in cargotancuri sa varieze .

a.3 Inertarea in cascada

Procedura de inertare in cascada , atunci cand este folosita , permite economisirea de azot sau gaz inert si in unele cazuri asigura o economie de timp . Procedeul consta in spalarea in serie a tancurilor si poate fi aplicata concomitent cu metodele de inertare prin deplasament si / sau dilutie .

Inainte de inceperea operatiunilor de inertare trebuie sa se verifice buna functionare a aparatelor portabile de detectie pentru oxigen , gaze toxice si / sau inflamabile , gaz inert , punctul de roua etc . Se va verifica foarte atent calitatea gazului inert inainte de a fi dirijat catre cargotancuri si se va masura , la intervale regulate de timp , concentratia de oxigen si punctul de roua in partea superioara si inferioara a tancurilor si a pompelor de marfa prin intermediul prizelor de luat probe .

Pe timpul inertarii cargotancurilor toate circuitele inclusiv cele de purjare , instalatia de relichefiere etc. se inerteaza , in mod obisnunit , prin admisia temporara a gazului inert odata cu deschiderea unui robinet de purjare sau de izolare .

La sfarsitul inertarii , daca operatia nu s-a facut dupa terminarea operatiei de uscare , cargotancurile si tubulaturile se pun sub presiune pana la valoarea presiunii maxime de alarmare . Se controleaza etanseitatea capacelor si a deschiderilor de la cargotancuri , supapele de golire , reglajul supapelor de siguranta etc.

2  Pregatiri pentru incarcarea marfii

Dupa ce tancurile de marfa au fost inertate sau purjate , trebuie sa fie pregatite in mod corect pentru incarcarea marfii , in scopul de a preveni cresterile necontrolate de presiune si a gradienteor de temperatura nesigura pe timpul fazei initiale de incarcare

Foarte multe marfuri au un punct de fierbere , la presiunea atmosferica , situat sub zero grade Celsius : butanul -5^o C , amoniacul - 33^o C , propanul - 42^oC , etilena -104^o C , metanul -163^o C etc. Aceste puncte corespund unor presiuni inalte , ceeace inseamna ca marfa lichida , atunci cand intra in tubulaturi si in tancuri aflate la temperatura si presiunea mediului va incepe sa fiarba imediat , iar temperatura ei va corespunde punctului de fierbere la presiune atmosferica . Caldura necesara evaporarii este preluata de la materialele care vin in contact cu lichidul pana cand aceste materiale ajung la tamperatura gazului lichefiat .

Aceasta fierbere intiala va produce :

a.- o crestere rapida a presiunii in sistemul de marfa , care depinde de cantitatea de lichid , de caldura disponibila pentru evaporare si de capacitatea liniei de retur a vaporilor si a colectorului de ventilatie . Instalatia de relichefiere a navei nu poate sa condenseze vaporii pana cand , practic , nu s-a facut ventilarea tuturor gazelor combustibile .

Daca rata de vaporizare depaseste capacitatea liniei de retur a vaporilor , presiunea va creste rapid si va depasi valoarea de reglare a supapelor de siguranta , producand expulzarea vaporilor prin coloana de ventilatie . Marfa trebuie introdusa in cargotancuri incalzite , la o rata suficient de scazuta , pentru a preveni cresterea presiunii si ventilarea intr-o perioada de timp mai mica de 5-10 minute.

b.- marfa lichida absoarbe rapid caldura din materialele cu care vine in contact , dar exista o oarecare intarziere in cedarea caldurii de catre aceste materiale , astfel ca , in acestea poate sa apara o diferenta de temperatura si contractie termica deosebit de periculoase pentru material . O atentie deosebita se impune la incarcarea marfurilor cu punct de fierbere scazut , pentru prevenirea stresului termic periculos .

2.1 Punerea sub frig

Aceasta operatiune consta in racirea atmosferei si , in mod progresiv , a masei cargotancului si a izolatiei acestuia la o temperatura cat se poate de apropiata de cea a marfii . Operatiunea se executa in scopul prevenirii stresului termic in sistemul de marfa , care poate produce fisuri si / sau crapaturi periculoase in structura navei . Pe timpul punerii sub frig , trebuie sa se respecte cu strictete recomandarile constructorului in ceeace priveste :

diferenta maxima admisibila de temperatura dintre temperatura fundului tancului si cea a marfii care se incarca , pentru prevenirea contractiilor termice ;

din aceleasi motive , la navele metaniere , se va accepta un gradient de temperatura cu o scadere de maxim 8^oC/h ;

pentru limitarea eforturilor in structura cargotancului , diferenta de temperatura intre partea sa inferioara si superioara nu trebuie sa depaseasca limitele admisibile .

Anumite tipuri de cargotancuri ,cum sunt cele de tip membrana , pot admite o incarcare directa  , practic fara punere sub frig ,deoarece , cel putin teoretic , pot accepta socul termic .

La navele transportatoare de LNG se procedeaza la punerea prealabila sub frig intrucat incarcarea la un debit mare al marfii intr-un cargotanc incalzit provoaca o crestere a temperaturii care nu poate fi controlata si care produce deschiderea supapelor de siguranta a tancurilor si producand , pe puntea navei , formarea de nori din vapori inflamabili .

Punerea sub frig se realizeaza prin pulverizarea gazului lichid la debit redus prin una sau mai multe rampe de pulverizare situate in interiorul tancurilor la parte superioara , particulele fine de vapori favorizand schimbul uniform de caldura intre atmosfera din tanc si masa cargotancului .

Pentru mentinereaa presiunii sub limita de serviciu a cargotancului excesul de vapori este relichefiat in instalatia navei ori evacuat in terminal , unde sunt folositi pentru ardere .

Punerea sub frig este considerata terminata atunci cand prezenta marfii lichide poate fi detectata pe fundul tancului prin intermediul masuratorilor sau a captatorilor de temperatura .

Pentru punerea sub frig exista urmatoarele proceduri :

a.- lichidul este livrat de catre terminal

Conform acestei proceduri lichidul este introdus direct in cargotanc prin rampele de pulverizare sau prin intermediul unei legaturi directe intre rampe si manifold , sau prin colectorul de incarcare cu punerea prealabila sub frig . Gazele evaporate sunt evacuate in mod natural prin diferenta sub presiune sau cu ajutorul unei suflante .

Viteza de punere sub frig depinde , in acest caz , de capacitatea navei de a returna gazele la terminal , de capacitatea de a le receptiona si de temperatura gazului.

Gazele evaporate pot fi relichefiate in instalatia de la bordul navei si returnate in cargotancuri .

b.- lichidul este relivrat de catre terminal

In acest caz , lichidul poate fi luat dintr-un rezervor tampon de pe puntea navei.Punerea sub frig se face prin detenta lichidului in tanc si relichefierea vaporilor produsi . In unele situatii , lichidul poate fi luat dintr-un alt carggotanc . Daca evaporarea ester suficienta , vaporii relichefiati sunt folositi pentru punerea sub frig a unuia sau mai multor cargotancuri.

In cazul navelor metaniere , sau atunci cand evaporarea nu este suficienta pentru alimentarea instalatiea de relichefiere , alimentarea rampei de punere sub frig se face cu ajutorul unei pompe special montate in acest scop .

c.- Masuri de securitate

La punerea sub frig , daca lichidul pentru racire este livrat de catre terminal , va fi necesar sa fie puse in functiune filtrele fixe inaintea cuplarii bratelor de incarcare .

In cazul transportoarelor de LNG , admiterea lichidului trebuie facuta lent , pana la stabilizarea contractiilor termice . Va trebui supravegheata deplasarea libera a suportilor mobili si buna functionare a compensatorilor si a supapelor de siguranta , deoarece in caz de functionare proasta , eforturile foarte mari din instalatie pot produce spargerea valvulelor de siguranta . Pentru a evita aceste avarii , se va proceda in felul urmator :

se va controla instalatia pentru depistarea eventualelor scurgeri sau scapari de gaze , in special pe la valvulele de pe tubulatura . Avariile depistate se remediaza . In caz de nevoie , se opreste toata operatiunea in curs de desfasurare;

nu se va lasa ca presiunea sa creasca in colector evacuand gazele evaporate , daca este posibil , prin purjele de pe coloanele de evcuare ;

se va nota cronologia operatiunilor ;

se va supraveghea si se va monitoriza temperatura si presiunea ;

spre sfarsitul operatiei de punere sub frig , atunci cannd izolatia nu a atins temperatura de echilibru , gazul inert care creeaza atmosfera spatiului de izolare provoaca o contractie , iar presiunea manifestata trebuie compensata prin cresterea debitului de gaz inert la intrarea in spatiu ;

daca gazele incondensabile sunt evacuate prin coloane de la catarg , circulatia si activitatile de pe puntea navei trebuiesc reduse la strictul necesar , mai ales pe timp fara vant ;

un risc suplimentaar apare odata cu prezenta lichidului in colectoarele de sub punte , deoarece o scurgere de gaz lichefiat pe punte raceste metalul pana la o temperatura la care acesta devine fragil . Contractiile interne ale metalului, pe toate directiile , pot duce la aparitia rupturilor in zonele fragilizate ;

pompa si instalatia de incendiu trebuie sa fie pe atentiune , gata pentru folosirea imediata , astfel incat sa poata livra o mare cantitate de apa pe punte in cazul scaparilor de gaze .

d.- Formatiunile de gheata sau hidrati

Pe timpul punerii sub frig este foarte posibil ca in cargotancuri sa apara formatiuni de gheata sau hidrati , daca atmosfera tancurilor este umeda . Pentru a preveni acest lucru lucru , procedura normala este de adauga un anticongelant , daca este posibil , inaintea incaperii operatiilor de punere sub frig .

In aceasta perioada , valvulele vor trebui sa fie frecvent actionate si miscate pentru a fi siguri ca nu sunt blocate , iar axele pompelor vor fi manevrate manual la intervale de timp bine alese .

Daca pentru punerea sub frig este folosit LPG la o temperatura mai mare de zero grade celsius inainte de incarcarea LPG-ului , acesta poate contine apa si gheata si poate forma hidrati in momentul destinderiii in cargotanc . In acest caz , daca apa este prezenta , inghetul poate fi prevenit prin introducerea unui anticongelent .

Pentru a limita temperatura minima in tancurile de presiune , presiunea vaporilor poate sa creasca inaintea incarcarii lichidului prin introducerea de nitrogen , sau vapori de marfa de la uscat , sau prin vaporizarea marfii lichide in vaporizatoarele navei . Pentru a obtine presiunea necesara , vaporii pot fi introdusi de compresoaarele de marfa . Punctul de fierbere al lichidului va depinde de presiunea vaporilor in tanc .

Se va supraveghea ca presiunea sa nu depaseasca limitele proiectate si ca in compresoare sa nu patrunda amestecuri inflamabile .

3 Incarcarea marfii

Incarcarea marfii este o procedura deosebit de complexa , la care participa o mare parte din echipaj , si care trebuie tratata cu o deosebita atentie .Inainte de inceperea operatiunilor de incarcare se va verifica :

acostarea navei si daca aceasta este pusa la pamant prin instalatia echipotentiala . Unele terminale sunt echipate cu brate de incarcare prevazute cu bucse izolante , iar in asemenea cazuri , legaturile de potential egal pot sa nu fie necesare ;

daca sunt bransate liniile de comunicatii de serviciu si de ajutor ;

acostarea navei si siguranta acesteia functie de previziunile meteo locale si de curenti ;

inaintea acostarii navei sa fie terminate toate verificarile la instalatia de marfa ;

instalatia de detectie a gazelor sa fie testata si calibrata pentru marfa care se manipuleaza;

functionarea valvulelor din instalatia de marfa ;

punerea in functiune a sistemelor de alarmare ;

reglajul valvulelor de siguranta , daca acestea sunt puse la valoarea ' port ' ;

pentru navele semirefrfigerate , la care reglajul valvulelor nu poate fi modificat ,dupa incarcare , se procedeaza la reglajul cel mai scazut functie de reglementarile locale ;

se iau masurile necesare pentru securitatea transferului de marfa prin postarea unei persoane din cart in zona de marfa , care sa aibe o legatura permanenta cu camera de incarcare si care sa supravegheze si sa semnaleze orice neregula observata .

se pun in functiune filtrele de la extremitatile manifoldului ;

se branseaza , de catre personalul de la terminal , bratele metalice sau furtunurile de marfa  in prezenta ofiterului responsabil ;

se purjeaza bratele sau furtunele flexibile cu azot si se face testul de etanseitate cu spuma de sapun ;

in prezenta reprezentantilor terminalului si al vamii se prezinta modul de calcul al marfii si se iau probe din marfa ;

se verifica timpul de inchidere de urgenta a valvulelor de la manifold ,care in conformitate cu procedurile de urgenta trebuie sa fie egal sau mai mic de 30 secunde ;

dupa terminarea punerii sub frig si cand presiunea in cargotancuri este suficient de scazuta , se face linia de marfa si se poate incepe incarcarea ;

se stabileste impreuna cu terminalul ca incarcarea sa inceapa la un debit redus , circa 25-50 % din debitul normal , pentru a putea controla cresterea presiunii in cargotancuri .

Impreuna cu reprezentantul terminalului se stabileste in scris procedura de incarcare a marfii , stipulandu - se urmatoarele :

cantitatea , calitatea si temperatura marfii care se incarca ;

debitul care se atinge progresiv , functie de tipul incarcarii - cu sau fara returul gazului ;

debitul maxim de incarcare al marfii si presiunea maxima de incarcaare ;

procedurile de reducere a debitului spre sfarsitul incarcarii ;

procedurile de comunicatii ;

masurile de securitate pentru cazuri particulare ;

procedurile in caz de urgenta .

Pentru incarcarea marfii - gaze lichefiate - poate fi folosita una din urmatoarele metode :

3.1  Incarcarea cu retur de gaz la terminal

In acest procedeu gazele provenite din evaporare si din reducerea de volum din faza gazoasa sunt returnate la uscat , fie in mod natural , fie prin intermediul unei suflante .Suflanta de la bord sau de la uscat se porneste la inceputul cresterii presiunii in tancuri . Debitul de incarcare va fi crescut progresiv , astfel ca presiunea in cargotancuri sa poata fi mentinuta constanta , stabila si inferioara valorii maxim admisa .

In particular , pentru LPG incarcat la bordul navelor refrigerate se va tine cont de presiunea de vapori efectiva corespunzatoare temperaturii maxime a produsului din tanc in timpul incarcarii .Aceasta trebuie sa ramana , tot timpul , inferioara valorii la care este reglata supapa de siguranta.Ca rezultat , in caz de oprire a returului de gaz sau a relichefierii , cresterea brusca a presiunii nu trebuie sa deschida supapele de siguranta si sa deverseze gazele in atmosfera . In acest scop se vor cere informatii de la terminal asupra valorii de echilibru presiune / temperatura a produsului in rezervoarele terminalului inainte de transfer .

3.2 Incarcarea fara linie de retur a gazului

In aceasta situatie , gazele provenite din evaporarea lichidului si reducerea volumului din faza gazoasa sunt tratate in instalatiile de relichefiere de la bord . Pentru aceasta , instalatia de relichefiere se porneste inainte de inceperea incarcarii . Se poate admite intrarea lichidului in linia de incarcare si eventual prin rampele de pulverizare pentru racirea fazei gazoase . In faza urmatoare se porneste a doua linie de relichefiere . Dupa stabilizarea presiunii in cargotancuri , se procedeaza la cresterea ratei de incarcare , procedandu-se in acest fel cu toate unitatile disponibile .

In aceasta perioada pot sa apara dificultati din cauza gazelor necondensabile . Acestea sunt evacuate prin purjele de pe partea superioara a condensatoarelor sau de pe tubulatura dintre condensator / separator si gazele necondensabile .

Pe timpul pomparii , o parte din energia necesara deplasarii lichidului este disipata in lichid sub forma de caldura . Pe timpul transferului , lichidul se incalzeste , astfel ca nu este posibila racirea marfii pe timpul incarcarii fara o reducere importanta a ratei de incarcare .