Tàu chở hóa chất vận chuyển nhiều loại hóa chất lỏng trong những điều kiện vận hành khắt khe. Trong quá trình nạp hàng, vận chuyển, vệ sinh bồn, chuyển đổi hàng hóa và dỡ hàng, việc kiểm soát môi trường bên trong các bồn chứa hàng có thể đóng vai trò quan trọng đối với việc bảo vệ hàng hóa và vận hành tàu an toàn.
Máy tạo nitơ cho tàu chở hóa chất cung cấp nguồn nitơ trên tàu được sản xuất từ khí nén. Thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào các bình nitơ lưu trữ hoặc nguồn nitơ bên ngoài tại cảng, tàu có thể tự tạo nitơ theo nhu cầu vận hành.
Để tìm hiểu thêm về các yêu cầu xử lý khí trong lĩnh vực này, có thể tham khảo các ứng dụng máy tạo nitơ hàng hải của Lingyu.
Tại sao nitơ được sử dụng trên tàu chở hóa chất?
Nitơ có thể được sử dụng khi cần giảm nồng độ oxy bên trong bồn chứa hàng, đường ống hoặc không gian quy trình.
Tùy theo loại hàng hóa, thiết kế tàu và quy trình vận hành, nitơ có thể hỗ trợ:
- Làm trơ bồn chứa hàng
- Phủ khí nitơ cho bồn
- Thổi rửa trước khi nạp hàng
- Duy trì môi trường bồn được kiểm soát trong quá trình vận chuyển
- Thổi rửa khi chuyển đổi hàng hóa
- Bảo vệ hàng hóa nhạy cảm với oxy
- Một số quy trình dỡ hoặc chuyển hàng
Nhu cầu nitơ thực tế phụ thuộc vào các yếu tố như đặc tính hàng hóa, thể tích bồn, nồng độ oxy ban đầu, nồng độ oxy mục tiêu, áp suất vận hành, phương pháp thổi rửa và các yêu cầu áp dụng đối với tàu hoặc hàng hóa.
Vì vậy, độ tinh khiết nitơ và công suất máy tạo khí cần được xác định dựa trên quy trình xử lý hàng hóa thực tế thay vì một thông số chung duy nhất.
Nâng cao an toàn cho bồn chứa hàng
Một số loại hóa chất có thể tạo ra hỗn hợp hơi dễ cháy hoặc nguy hiểm theo cách khác trong những điều kiện vận hành nhất định.
Khi cần làm trơ, việc đưa nitơ vào có thể làm giảm nồng độ oxy và giúp duy trì môi trường có hàm lượng oxy thấp được kiểm soát bên trong bồn chứa hàng.
Tuy nhiên, không nên xem nitơ là một biện pháp an toàn độc lập. Quá trình làm trơ hiệu quả phụ thuộc vào các yếu tố như:
- Nồng độ oxy ban đầu
- Nồng độ oxy cuối cùng yêu cầu
- Hình dạng bồn
- Phương pháp thổi rửa
- Lưu lượng nitơ
- Phân phối khí
- Kiểm soát áp suất
- Thiết bị giám sát
- Đặc tính hàng hóa
- Quy trình vận hành
Do đó, máy tạo nitơ cần hoạt động như một phần của toàn bộ hệ thống khí trơ, xử lý hàng hóa, giám sát và an toàn của tàu.
Bảo vệ hàng hóa nhạy cảm với oxy
Nitơ cũng có thể được sử dụng để giảm sự tiếp xúc giữa hàng hóa hóa chất và oxy trong khí quyển.
Một lớp phủ nitơ được duy trì phía trên bề mặt chất lỏng có thể giúp bảo vệ các loại hàng hóa có thể bị oxy hóa, phân hủy, đổi màu hoặc thay đổi theo cách khác khi tiếp xúc với không khí.
Độ tinh khiết nitơ yêu cầu cần dựa trên thông số thực tế của hàng hóa và nồng độ oxy tối đa cho phép thay vì áp dụng một giá trị độ tinh khiết chung cho mọi tàu chở hóa chất.
Trong một số trường hợp, việc duy trì môi trường bồn phù hợp có thể phụ thuộc nhiều hơn vào nguồn cung nitơ liên tục, kiểm soát áp suất và phân phối khí thay vì chỉ đơn giản chỉ định độ tinh khiết nitơ cao nhất có thể.
Máy tạo nitơ trên tàu là gì?
Hệ thống tạo nitơ trên tàu sản xuất nitơ từ khí nén và phân phối đến các hệ thống hàng hóa hoặc quy trình cần sử dụng.
Một hệ thống điển hình có thể bao gồm:
- Máy nén khí hoặc nguồn khí nén
- Bình chứa khí
- Máy sấy khí nén
- Hệ thống lọc
- Máy tạo nitơ PSA
- Bình đệm nitơ
- Thiết bị phân tích nitơ hoặc oxy
- Thiết bị điều khiển áp suất
- Đường ống phân phối
- Hệ thống xử lý nitơ không đạt thông số
Cấu hình hệ thống chính xác phụ thuộc vào các tiện ích trên tàu, nhu cầu nitơ, áp suất yêu cầu, không gian phòng máy sẵn có và quy trình vận hành.
Thay vì lựa chọn máy tạo nitơ như một thiết bị riêng biệt, đơn vị vận hành tàu cần xác định toàn bộ hệ thống từ quá trình tạo và xử lý khí nén đến giám sát nitơ và phân phối tại điểm sử dụng.
Máy tạo nitơ PSA của Lingyu có thể được cấu hình theo nhiều yêu cầu khác nhau về độ tinh khiết và công suất sản xuất nitơ.
Công nghệ tạo nitơ PSA hoạt động như thế nào?
Máy tạo nitơ PSA của Lingyu sử dụng hai tháp hấp phụ chứa sàng phân tử carbon (CMS).
Khí nén đã được xử lý đi vào một tháp, tại đây oxy được ưu tiên hấp phụ trong khi nitơ đi qua dưới dạng khí sản phẩm.
Đồng thời, tháp thứ hai giảm áp và tái sinh. Hai tháp tự động luân phiên để duy trì quá trình sản xuất nitơ liên tục.
Tùy theo cấu hình được lựa chọn, hệ thống điều khiển có thể bao gồm giám sát độ tinh khiết nitơ, giám sát lưu lượng, vận hành bằng PLC, cảnh báo và xử lý khí không đạt thông số.
Nitơ cần có độ tinh khiết bao nhiêu cho tàu chở hóa chất?
Không có một mức độ tinh khiết nitơ duy nhất phù hợp với mọi tàu chở hóa chất hoặc mọi loại hàng hóa.
Dòng máy tạo nitơ PSA của Lingyu có nhiều cấu hình độ tinh khiết khác nhau, nhưng độ tinh khiết phù hợp cần được xác định dựa trên yêu cầu vận hành thực tế.
Các yếu tố quan trọng bao gồm:
- Đặc tính hàng hóa
- Nồng độ oxy tối đa cho phép
- Quy trình làm trơ yêu cầu
- Điều kiện vận hành của bồn
- Yêu cầu lưu lượng nitơ
- Yêu cầu áp suất
- Quy trình xử lý hàng hóa
- Các yêu cầu riêng của tàu
Đối với những ứng dụng mà mức độ tinh khiết này đáp ứng yêu cầu vận hành đã xác định, máy tạo nitơ 99,5% có thể là một cấu hình cần xem xét.
Không nên tự động lựa chọn độ tinh khiết cao hơn.
Việc tăng độ tinh khiết nitơ có thể ảnh hưởng đến tỷ lệ thu hồi nitơ, công suất sản xuất khả dụng và mức tiêu thụ khí nén. Vì vậy, độ tinh khiết cần được xem là một thông số kỹ thuật thay vì đơn giản tối đa hóa giá trị này.
Lưu lượng rất quan trọng đối với quá trình làm trơ bồn
Đối với ứng dụng trên tàu chở hóa chất, lưu lượng nitơ có thể quan trọng không kém độ tinh khiết.
Một hệ thống chủ yếu được sử dụng để duy trì lớp phủ nitơ có thể yêu cầu công suất rất khác so với hệ thống cần thổi rửa hoặc làm trơ một hay nhiều bồn chứa hàng lớn trong một khoảng thời gian giới hạn.
Các thông tin quan trọng để xác định công suất bao gồm:
- Số lượng bồn chứa hàng
- Thể tích từng bồn
- Tổng thể tích cần làm trơ
- Nồng độ oxy ban đầu
- Nồng độ oxy mục tiêu
- Thời gian thổi rửa yêu cầu
- Nhu cầu đồng thời của các bồn
- Tốc độ nạp và dỡ hàng
- Nhu cầu phủ khí liên tục
- Lịch vận hành dự kiến
Do đó, không nên lựa chọn máy tạo nitơ chỉ dựa trên một giá trị lưu lượng danh định.
Để tìm hiểu thêm về cách đánh giá đồng thời độ tinh khiết, lưu lượng, áp suất, điểm sương và yêu cầu khí nén, có thể tham khảo hướng dẫn về thông số kỹ thuật máy tạo nitơ.
Yêu cầu về áp suất và phân phối
Máy tạo nitơ cũng phải hoạt động phù hợp với hệ thống đường ống phía sau, thiết bị điều khiển áp suất và hệ thống bồn chứa hàng của tàu.
Áp suất nitơ yêu cầu có thể khác nhau giữa các hoạt động phủ khí, thổi rửa, hỗ trợ chuyển hàng và các hoạt động khác.
Áp suất khí nén đầu vào của hệ thống tạo nitơ PSA Lingyu khoảng 0,5–0,8 MPa trong các điều kiện vận hành áp dụng.
Đây là áp suất khí cấp cho máy tạo nitơ và không nên nhầm với áp suất nitơ cuối cùng yêu cầu tại bồn chứa hàng hoặc điểm sử dụng.
Khi cần áp suất cấp cao hơn, có thể phải xem xét thêm hệ thống lưu trữ, thiết bị tăng áp hoặc các thiết bị phía sau khác.
Chất lượng khí nén rất quan trọng trên biển
Máy tạo nitơ PSA phụ thuộc vào nguồn khí nén sạch và khô.
Độ ẩm, dầu, hạt bụi và điều kiện khí đầu vào không phù hợp có thể ảnh hưởng đến CMS, van khí nén, bộ lọc, thiết bị đo và độ tin cậy tổng thể của hệ thống.
Do đó, một hệ thống tiền xử lý phù hợp có thể bao gồm:
- Bình chứa khí
- Máy sấy khí nén
- Lọc sơ bộ
- Lọc loại bỏ dầu
- Lọc hạt tinh
- Bộ xả tự động
Một bộ lọc khí nén chính xác phù hợp có thể được sử dụng như một phần của hệ thống xử lý khí phía trước.
Đối với hệ thống tạo nitơ PSA của Lingyu, nhiệt độ khí đầu vào tối đa khoảng 40°C, áp suất khí nén đầu vào khoảng 0,5–0,8 MPa và điểm sương nitơ có thể đạt khoảng −40°C hoặc thấp hơn trong các điều kiện vận hành áp dụng.
Tuy nhiên, hệ thống hoàn chỉnh vẫn cần được cấu hình theo môi trường thực tế trên tàu, nhu cầu nitơ và cách bố trí thiết bị được lựa chọn.
Giám sát độ tinh khiết nitơ và nồng độ oxy
Đối với quá trình làm trơ và phủ khí cho bồn chứa hàng, sản xuất nitơ chỉ là một phần của quy trình.
Người vận hành cũng cần có phương pháp phù hợp để xác nhận rằng khí được cung cấp và môi trường bên trong bồn chứa hàng vẫn nằm trong các điều kiện vận hành yêu cầu.
Tùy theo cấu hình hệ thống, việc giám sát có thể bao gồm:
- Độ tinh khiết nitơ
- Oxy dư
- Lưu lượng nitơ
- Áp suất cấp
- Trạng thái vận hành
- Tình trạng cảnh báo
Cũng cần xem xét việc xử lý nitơ không đạt thông số để khí nằm ngoài yêu cầu không liên tục được cấp cho quy trình phía sau.
Việc giám sát tại máy tạo nitơ không thay thế cho việc giám sát môi trường trong bồn hoặc các quy trình vận hành của tàu khi những biện pháp này được yêu cầu.
Do đó, toàn bộ hệ thống làm trơ cần được thiết kế dựa trên cả khả năng sản xuất nitơ và việc xác minh điều kiện thực tế của quy trình.
Tạo nitơ trên tàu so với lưu trữ nitơ
Máy tạo nitơ trên tàu có thể giảm sự phụ thuộc vào nguồn khí được cung cấp từ bên ngoài và sản xuất nitơ theo nhu cầu của tàu.
Các lợi ích vận hành tiềm năng bao gồm:
- Giảm xử lý bình khí
- Giảm phụ thuộc vào nguồn nitơ tại cảng
- Chủ động hơn về khả năng cung cấp nitơ
- Sản xuất nitơ trong những chuyến hành trình dài
- Giảm logistics giao khí định kỳ
Tuy nhiên, tạo nitơ trên tàu không tự động là phương án có chi phí thấp nhất đối với mọi tàu.
Một phép so sánh thực tế cần xem xét:
- Mức tiêu thụ nitơ hằng năm
- Độ tinh khiết và áp suất yêu cầu
- Công suất máy tạo khí
- Mức tiêu thụ năng lượng của máy nén
- Yêu cầu bảo trì
- Không gian phòng máy sẵn có
- Mô hình vận hành của tàu
- Khả năng cung cấp nitơ tại cảng
- Yêu cầu lưu trữ
- Mức dự phòng yêu cầu
- Tuổi thọ thiết bị dự kiến
Do đó, quyết định cần dựa trên hoạt động trong toàn bộ vòng đời thay vì chỉ dựa vào giá mua thiết bị.
Các yếu tố lắp đặt trên tàu
Máy tạo nitơ cho tàu chở hóa chất cần được đánh giá trong môi trường lắp đặt thực tế của tàu.
Các yếu tố quan trọng bao gồm:
- Không gian phòng máy sẵn có
- Thông gió
- Nhiệt độ môi trường
- Độ ẩm
- Điều kiện có muối hoặc ăn mòn
- Khả năng tiếp cận để bảo trì
- Bố trí đường ống
- Thoát nước
- Nguồn điện
- Rung động thiết bị
- Tích hợp hệ thống điều khiển
- Mức dự phòng yêu cầu
- Yêu cầu khu vực nguy hiểm khi áp dụng
- Các yêu cầu kỹ thuật riêng của tàu
Điều kiện trên tàu có thể khác đáng kể so với một hệ thống công nghiệp thông thường trên đất liền. Vì vậy, cấu hình thiết bị, khả năng bảo vệ trước môi trường, hệ thống điện, thiết bị đo, khả năng tiếp cận và tích hợp với các hệ thống của tàu cần phù hợp với điều kiện lắp đặt thực tế.
Chứng nhận và tuân thủ hàng hải
Hệ thống nitơ hàng hải phải được lựa chọn và lắp đặt theo các yêu cầu áp dụng đối với tàu và hoạt động của tàu.
Tùy theo ứng dụng, các yêu cầu liên quan có thể bao gồm:
- Phân cấp tàu
- Yêu cầu của quốc gia treo cờ
- Yêu cầu đối với hàng hóa
- Phân loại khu vực nguy hiểm
- Tiêu chuẩn điện
- Yêu cầu lắp đặt
- Các yêu cầu kỹ thuật riêng của tàu
- Các quy định hàng hải áp dụng
Các yêu cầu chính xác khác nhau tùy theo tàu và ứng dụng.
Do đó, chứng nhận thiết bị, yêu cầu phân cấp, mức độ phù hợp với khu vực nguy hiểm và các yêu cầu tuân thủ khác cần được xác định theo tàu và điều kiện lắp đặt thực tế.
Các ứng dụng nitơ hàng hải liên quan
Hệ thống tạo nitơ cũng được sử dụng trong các ứng dụng hàng hải và ngoài khơi khác cần môi trường khí được kiểm soát, thổi rửa hoặc làm trơ.
Đối với các ứng dụng liên quan trên tàu, có thể tham khảo hướng dẫn về máy tạo nitơ cho tàu dầu khí.
Tàu chở hóa chất và tàu dầu khí có thể có quy trình xử lý hàng hóa, yêu cầu khí, điều kiện vận hành và các yếu tố lắp đặt khác nhau, vì vậy hệ thống nitơ cần được cấu hình theo ứng dụng cụ thể của từng tàu.
Kết luận
Máy tạo nitơ cho tàu chở hóa chất có thể cung cấp nguồn nitơ trên tàu cho quá trình làm trơ bồn, phủ khí, thổi rửa, bảo vệ hàng hóa và các hoạt động phù hợp khác.
Tuy nhiên, việc lựa chọn đúng hệ thống đòi hỏi nhiều hơn việc chỉ lựa chọn một tỷ lệ độ tinh khiết nitơ.
Nồng độ oxy mục tiêu, độ tinh khiết nitơ, lưu lượng cực đại, thể tích bồn, thời gian thổi rửa yêu cầu, áp suất cấp, chất lượng khí nén, hệ thống giám sát, điều kiện lắp đặt và các yêu cầu riêng của tàu đều cần được đánh giá cùng nhau.
Đối với ứng dụng trên tàu chở hóa chất, hệ thống tạo nitơ phù hợp nhất là hệ thống được thiết kế theo quy trình xử lý hàng hóa và môi trường vận hành thực tế thay vì chỉ dựa trên độ tinh khiết hoặc công suất cao nhất hiện có.
Có thể tham khảo dòng máy tạo nitơ của Lingyu hoặc liên hệ với Lingyu với thông tin về loại tàu, thể tích bồn chứa hàng, nồng độ oxy mục tiêu, lưu lượng nitơ, áp suất, điều kiện khí nén và yêu cầu vận hành để được hỗ trợ lựa chọn hệ thống.
