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      鋁材料在液化氣體運(yùn)輸罐領(lǐng)域大顯身手

      2023年08月06日 9:40 15719次瀏覽 來(lái)源:   分類: 重點(diǎn)新聞   作者:

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      中國(guó)海上首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)二氧化碳封存工程

      造船業(yè)皇冠上的“三大明珠”(航空母艦、大型郵輪、LNG運(yùn)輸船)中國(guó)都把它們摘下來(lái)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(chǎn)品液化物運(yùn)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(diǎn)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(chǔ)罐運(yùn)輸。這樣的材料鋁最適合。

      每艘船上約有4個(gè)或5個(gè)大罐。每個(gè)罐的容積超過(guò)3萬(wàn)m3,有球形和方形的。這種LNG儲(chǔ)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(zhì)量約900t。這樣的單罐鋁材用量大多要高于400t。

      另外,運(yùn)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(chǔ)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(yùn)輸CO2中的應(yīng)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(shù)將會(huì)盡快應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。中國(guó)當(dāng)前是燃煤發(fā)電量最大的國(guó)家,也是發(fā)電廠排放CO2最多的國(guó)家。若將排放的CO2捕獲與液化,運(yùn)往封存地點(diǎn)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。CO2的液化比天然氣的液化要難些,因?yàn)镃O2在零下21.1℃時(shí)會(huì)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(diǎn)。而在三相點(diǎn)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(yùn)輸時(shí),存在堵塞管道風(fēng)險(xiǎn),因此運(yùn)輸時(shí)必須保持一定的壓力。但要保持大儲(chǔ)罐壓力有相當(dāng)大的難度,只有鋁材料儲(chǔ)罐可以勝任。

      目前,日本已于2021年開發(fā)出小型液化運(yùn)輸船,大型運(yùn)輸船正由三菱造船公司與今治造船公司開發(fā)中。據(jù)悉,首艘大型液化CO2運(yùn)輸船可于2027年運(yùn)營(yíng),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(shù)。日本政府提出,到2025年,每年封存1.2億~2.4億噸CO2目標(biāo)。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),全球CCS市場(chǎng)的年均復(fù)合增長(zhǎng)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(shuō),CCS技術(shù)和市場(chǎng)是擴(kuò)大鋁應(yīng)用的潛在大市場(chǎng),宜進(jìn)行較大規(guī)模開發(fā)。

      日本規(guī)劃在11個(gè)地點(diǎn)總計(jì)封存160億噸CO2,但有些地點(diǎn)的實(shí)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(xiàng)目,推廣鋁合金CO2運(yùn)輸船,將在2024年以后負(fù)責(zé)液化CO2運(yùn)輸船的管理和運(yùn)輸。日本商船三井公司和關(guān)西電力有限公司也將推進(jìn)以海運(yùn)將液化CO2運(yùn)往封存侯選地的調(diào)查和討論。今年3月份,日本有一艘能運(yùn)輸1450m3液化CO2的小船。目前,這種小型船全世界也只有4艘。現(xiàn)在容積超過(guò)1.2萬(wàn)m3大型運(yùn)輸船的建造也在行業(yè)內(nèi)提上了議程。

      中國(guó)海上首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)CO2封存工程已于今年4月投入使用,估計(jì)上層建筑的用鋁結(jié)構(gòu)超過(guò)全船的35%。

      沒(méi)有鋁就沒(méi)有規(guī)?;瘹涔I(yè)

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

      氫是周期表中第一個(gè)化學(xué)元素,在通常條件下,它是由雙原子分子(H2)所組成的無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味的氣體。符號(hào)H的氫原子是由單位正電荷的原子核和單個(gè)電子所組成。它的原子序數(shù)為1,原子量為1.00797,是水和有機(jī)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(gè)同位素:氕,質(zhì)量數(shù)1,構(gòu)成天然元素的99.98%;氘,質(zhì)量數(shù)2,構(gòu)成天然元素的0.02%;氚,質(zhì)量數(shù)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(yīng)產(chǎn)生出來(lái)。

      化合態(tài)的氫為地殼質(zhì)量的0.76%,地殼中原子的13.5%是氫,只有氧和硅超過(guò)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(zhì),但在高溫下則是高度活潑的。氫與氧反應(yīng)生成水,2H2+O2→2H2O,反應(yīng)熱為57.6kCal/mol。在室溫下,此反應(yīng)實(shí)際上是不發(fā)生的,在約300℃稍有反應(yīng),大于500℃則反應(yīng)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(jià)格等因素,常用的有金屬與水或酸反應(yīng)、水的電解、蒸汽與烴或與其它有機(jī)物反應(yīng)以及烴的熱分解。

      H2的運(yùn)輸在液態(tài)下進(jìn)行,用全鋁船運(yùn)輸。所謂全鋁船并不是說(shuō)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(shù)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(dāng)前運(yùn)輸液H2的船與岸基儲(chǔ)存設(shè)施中國(guó)都能制造,不但可以滿足本國(guó)的需求,還有出口,這樣的企業(yè)有大連船舶重工集團(tuán)有限公司、上海外高橋造船有限公司、滬東中華造船(集團(tuán))有限公司等,它們用的鋁材90%以上為5456、5083、5086合金。

      責(zé)任編輯:孟慶科

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