Vloeibaar gas transport

Posted by in At sea

En vraag die mij veruit het meest gesteld word is: wat vervoeren jullie met het schip? Vloeibaar gas. Maar met dat antwoord is de vraag allerminst beantwoord en volgen velen meer. Dus met deze bijdrage wil ik proberen wat uitleg te geven over dit complexe onderwerp. Voor degenen die het graag heel uitgebreid willen weten heb ik links naar diverse andere websites ingevoegd.

Bij het woord gas denkt men aan een aggregatietoestand, stof in gasfase, te vergelijken met bijvoorbeeld stoom van water. Dat is gebruikelijk in het dagelijks taalgebruik en ook begrijpelijk omdat we onder voor ons leefbare omstandigheden gas ook alleen in die toestand zien, maar wetenschappelijk is de definitie van vloeibaar gas als volgt: vloeibaar gas is een stof met een dampdruk gelijk aan, of hoger dan 2.8 bar bij een temperatuur van 37.8°C. Toegegeven, dat klinkt al vrij ingewikkeld. Hieraan is echter wel te zien dat temperatuur en druk een belangrijke rol spelen. En daaraan gekoppeld ook het volume.

Om dat te verduidelijken een voorbeeld met water. In Nederland ongeveer op zeenieveu kookt water bij 100°C. Op de Mt. Everest 8850m boven zee is de luchtdruk veel lager, er is tenslotte gewoon minder lucht tussen aarde en dampkring dus ook minder druk, en water kookt daar al bij 70°C. Omgekeerd kookt het water in de snelkookpan pas later onder hogere druk en dus heter (waardoor de groente sneller gaar word).

Nou is bij ethyleen, het gas wat wij tot nu toe meestal vervoerden, het kookpunt -104°C bij atmosferische druk. Als het warmer wordt gaat de druk stijgen of neemt het volume toe. Aan boord is het volume beperkt door de omvang van de tanks dus de druk gaat na verloop van tijd omhoog. Om dat proces te voorkomen houden we de lading vloeibaar en daarvoor moeten we koelen. Het principe daarvan is gelijk aan hetgeen wat in de koelkast thuis ook gebeurd. Het enige verschil is dat het in twee stapjes gaat, twee trappen. En het middel is hier het doel dus hetgeen wat we koelen is ook hetgeen waarmee we koelen.

De nummers in deze paragraaf verwijzen naar onderstaand diagram. De lading damp (1) die door het opwarmen en ‘koken’ van de lading ontstaat, word afgezogen naar een vloeistofafscheider en dan naar de eerste trap van de compressor (2). Daar word de druk verhoogt en de lading oververhit (3). Daarna passeert de lading een tussenkoeler (4) om de temperatuur wat omlaag te brengen alvorens in de tweede trap van de compressor (5) de druk verder wordt verhoogt.
Vervolgens word met een zeewaterkoeler (condensor) voorgekoeld en condenseert de lading (6). Omdat het zeewater niet voldoende kan koelen is daar de ethyleen condensor (ook een warmtewisselwaar waarin niet zeewater maar freon het koelende medium is *) en de temperatuur wordt verder omlaag gebracht. Voor het gemak is dit in het diagram echter niet weergegeven.

* Door de warmte uitwisseling stijgt de temperatuur van de freon. Deze word in een soortgelijk proces als bovenstaande, met aparte compressoren enzovoorts, weer gekoeld.

Proces

Het condensaat, dus de weer vloeibaar gemaakte lading, word verzameld in een verzamelvat en gaat van daar uit terug naar de tanks. In de tanks is de druk lager dan in het verzamelvat dus dat heeft een extra koelend effect. Eenmaal in de tank zal het uiteindelijk weer verdampen en begint het proces van voor.

De natuurkundigen onder ons kunnen bovenstaande uitleg en het bijbehorende proces uitzetten in een Mollier diagram, hier vereenvoudigd. Enthalpie is geplot op de X-as en absolute druk op de Y-as, normaal gesproken op logaritmische schaal.

Mollier Diagram

Ik zal hier niet nog verder in de details duiken, er zijn ongetwijfeld betere bronnen om aan meer kennis te komen dan deze website. Het houd niet op bij ethyleen, het schip is ook geschikt voor andere gassen zoals vinyl chloride monomer, propyleen of ammonia en velen meer. En allemaal hebben ze andere eigenschappen zoals kookpunt, dichtheid, moleculair gewicht, vlampunt enzovoorts.

De meeste vloeibare gassen zijn koolwaterstoffen, zogenaamde HC’s, dus licht ontvlambaar. De energie die gevat is in de lading is te vergelijken met degene van bom. De lading is dan ook geclacificeerd als erg gevaarlijk en explosief (mits onder ideale omstandigheden). Maar omdat er zo veel veiligheidsmaatregelen genomen worden om elk mogelijk gevaar tot een absoluut minimum te beperken, behoren gastankers tot de veiligste tak van de scheepvaart.