Kriyojenik tanklarda güvenlik için çifte tedbir

0
Başta doğalgaz ve LPG olmak üzere, azot, argon, oksijen gibi gazların sıvılaştırılarak depolanması ve taşınmasını sağlayan kriyojenik tanklar, basınçlı kap imalatçılarının son yıllarda ağırlıklı işlerini oluşturuyor. Talep artışı, üretim ve imalatçı oranlarına yansırken, zaten kendi içinde büyük risk taşıyan sektörün önceliği artık daha kalın çizgilerle belirginleşti: Güvenlik…
Kriyojenik tanklarda, üst seviyede bir güvenlik için üretimin her aşamasında çifte tedbir uygulanıyor. Örneğin vana sistemlerinin yanında tanklara ikinci bir emniyet tedbiri olarak ‘patlama diskleri’ yerleştiriliyor. İç içe geçmiş iki ayrı tanktan oluşan kriyojenik sistemlerde, malzeme kalitesi ve ısı yalıtımı büyük önem taşıyor. Tankların performans ve kalitesindeki sürekliliği ise sıkı ve ayrıntılı testler sağlıyor.

DOSYA / KRİYOJENİK TANK

Doğalgaz dünyada yaygınlaşmaya başlayınca enerjide petrolün mutlak egemenliği sona erdi. Likit Petrol Gazı’nın (LPG) benzine alternatif olarak araçlarda kullanılması da bu egemenliğin bitişini tescilledi. Artık akaryakıt istasyonlarında benzin ve motorinle birlikte LPG de yer alıyor. Hatta sadece LPG dolumu yapan istasyonlar var.

Gazın günlük hayatın içine bu kadar yoğun biçimde girmesi yeni ihtiyaçları da beraberinde getirdi. Özellikle taşınması ve depolanması, sanayide basınçlı kaplar sektörünün önemini artırdı. Özellikle kriyojenik tankların üretimi ve kullanımı her geçen gün daha da yaygınlaşıyor. Gerek LPG ve doğalgazın gerekse azot, argon, oksijen gibi gazların sıvılaştırılarak depolanması ve taşınmasını sağlayan kriyojenik tanklar, basınçlı kap imalatçılarının ağırlık verdiği bir alana dönüştü. Talep artışı, üretim ve imalatçı oranlarına yansırken, zaten kendi içinde büyük risk taşıyan sektörün önceliği artık daha kalın çizgilerle belirginleşti: Güvenlik…

GÜVENLİĞİN İLK ŞARTI MALZEME KALİTESİ

Tank üretim 2Sıvılaştırılmış gazların depolandığı ve taşındığı kriyojenik tanklarda, üst seviyede bir güvenlik için üretimin her aşamasında çifte tedbir uygulanıyor. Örneğin vana sistemlerinin yanında tanklara ikinci bir emniyet tedbiri olarak ‘patlama diskleri’ yerleştiriliyor. Böylece kriyojenik tankların taşıdığı riskler minimize ediliyor. Ancak burada önemli bir faktör devreye giriyor. Şöyle ki, kriyojenik tanklarda güvenliğin ilk şartını kullanılan malzemenin kalitesi oluşturuyor. Uluslararası standartları haiz paslanmaz çelik malzeme, yine uluslararası standartlarda kullanılan sac ve sacın et kalınlığı ‘kalite-güvenlik’ denkleminin olmazsa olmazlarını teşkil ediyor.

KRİYOJENİK TANKLARDA İZOLASYON

Kriyojenik tanklarda ısı yalıtımı konusu da çok hassas… İç içe geçmiş iki tankın arasındaki yalıtım buna dahil… İzolasyon sistemi, kriyojenik tanklar kullanıldığı sürece sıvılaştırılmış gazların daha uzun süre gazlaşmadan kalabilmesi açısından büyük önem taşıyor.

Şöyle ki, havanın ayrıştırılmasıyla elde edilen oksijen, azot ve argon gibi gazları depolamanın ve taşımanın yolu, onları sıvılaştırmaktan geçiyor. Kriyojenik denilen eksi 196 ile eksi 183 derece gibi hayli düşük sıcaklarda sıvı olarak bulunan bu gazlar, ancak ısı yalıtımı çok iyi sağlanmış ve bu sıcaklıklara dayanıklı malzemelerden yapılmış kaplarda depolanabiliyor ve taşınabiliyor. Pratikte en iyi izolasyon ise vakumlu sistemlerde sağlanıyor.

Tank ve tankerlerin dizaynında iç tank ostenitik paslanmaz çelikten, dış tank karbon çelik malzemelerden yapılıyor. Bu içi içe iki tank arasına perlit doldurularak 0,03 milibar değerine kadar vakumlanıp mükemmel izolasyon sağlanıyor. Tank ve tankerlerde buharlaşmayı en düşük seviyelerde tutmak için (yüzde 0,20 civarlarında) otomatik sistemler kullanılıyor.

Kriyojenik sıcaklıklara dayanabilmesi için iç tankı paslanmaz çelikten üretilen basınçlı kapların dış tankı güvenli taşıma, kolayca yer değiştirebilme ve düşük maliyetli kurulum imkanı sağlayan ayak ve kaldırma mapaları ile donatılıyor.

TAHLİYE VANALARI VE PATLAMA DİSKLERİ

Kriyojenik tankTankların imali sırasında kaynak kalitesi ve işçiliği de büyük önem taşıyor. Burada devreye kaynak mühendisleri giriyor. Ancak profesyonellikten uzak çalışan üreticiler de yok değil. Bütün kriyojenik tank imalatını bir kaynakçı sertifikasıyla gerçekleştirenler sektörde eleştiri oklarının hedefinde yer alıyor.

Kriyojenik tanklarda güvenlik açısından eş değer biçimde önem taşıyan bir diğer unsur ise vanalar… Özellikle tanklarda tahliye vanaları hayati nitelik taşıyor. Basınç artışları sırasında bütün bir tesisin güvenliği söz konusu vanalara emanet… Güvenlik hassasiyeti iki adet emniyet vanasının yanına ikinci bir güvenlik argümanını koyuyor. O da patlama diskleri… Buhar, gaz, hava ve sıvı hatlarını aşırı basınçtan korumak amacıyla kullanılan söz konusu tahliye elemanları, belirli bir basınç ve sıcaklıkta patlayarak, hatlardaki basıncı istediğiniz değerde ve yüksek bir hassasiyette tahliye edebiliyor. Bu diskler bazı durumlarda emniyet vanalarının önüne konularak, malzeme maliyetinin büyük ölçüde azaltılmasını sağlıyor. Ayrıca sıfır sızdırmazlık özelliğiyle emniyet vanalarının çalışma ömrünü uzatıyor. Diskler, belirlenen basınç patlama değerine kadar sorunsuz olarak çalışıyor.

İMALATIN HER AŞAMASINDA TEST

Kriyojenik tankların performans ve kalitesindeki sürekliliğin sağlanması adına önemli bir adımı da son derece sıkı ve ayrıntılı testler oluşturuyor. Proje hesaplarının onaylanmasını takiben tüm imalat aşamalarında, üçüncü taraf denetim kuruluşu tarafından malzeme kalitesi, tahribatsız muayene, sızdırmazlık testleri gibi standartların gerektirdiği bütün testler yapılıyor ve sonuçları dosyalanıyor. Tank üzerinde yer alan etiketlerde, tankın tüm özellikleri ve kalite sertifikası onayı yer alıyor.

Öte yandan kullanıcıya, üreten firmanın mühendisleri tarafından tankın işletilmesi ile ilgili teknik eğitim de verilebiliyor. Eğitim bilgileri, kullanım direktifleri ve kalite sertifikası onayları bir dosya ile kullanıcıya sunuluyor.

ULUSLARARASI STANDARTLAR

Tank ve tankerler kriyojenik şartlara göre ve uluslar arası kabul görmüş dizayn normlarına göre imal ediliyor. Ayrıca bunlar uluslararası kabul gören kuruluşlarca denetlenip sertifikalandırılıyor.

Kriyojenik tanklarda standartlar kıtalararası farklılıklar gösteriyor. Türkiye’de üretilen tanklar için öncelikle CE standartları aranıyor. Ancak son yıllarda Amerikan standardını içeren ASME öne çıkıyor. Söz konusu standart belgelerine sahip olan Türk üreticiler, talebe göre Avrupa ya da Amerikan standartlarını ürünlerinde uyguluyor.

Sektörün ulusal üretim standartları konusunda da sıkıntıları var. TSE’nin belirlediği standardın içeriğinin net olarak bilinmediği ileri sürülüyor. Bilgi eksikliğinin yurt dışı kaynaklardan tercüme yoluyla giderilmeye çalışıldığı iddia ediliyor.

DOĞALGAZIN SIVILAŞTIRILMASI

Düşük sıcaklıklarda gaz sıvılaştırma tekniğinin en önemli ticari uygulaması sıvılaştırılmış doğalgaz için yapılıyor. Metan, etan ve başka yanıcı gazların karışımı olan doğalgaz 110K’de (Kelvin) sıvılaşıyor ve hacmi oda sıcaklığındaki gaz hacminin 600’de birine iniyor. Böylece özel yalıtılmış tankerlerde (kriyojenik tanklar) hızlı bir şekilde taşınması olanaklı hale geliyor.

Bomak 1Kriyojenik Tanklarla İlgili Teknik Bilgiler

Eksi 150°C ile mutlak sıfır (-273°C) arasındaki sıcaklıklar, kriyojenik sıcaklık olarak tanımlanıyor. Bu düşük sıcaklıklar; oksijen, hidrojen, helyum, argon ve azot gibi gazların sıvılaştırılmasında kullanılıyor. Kriyojenik tanklar, sıvı fazda bulunan gazları – sıvılaştırılmış doğalgaz (LNG), sıvılaştırılmış azot (LIN), sıvılaştırılmış argon (LAR), sıvılaştırılmış oksijen (LOX) – taşımak ve depolamak amacı ile üretiliyor.

Tanklar, içinde bulunan sıvılaştırılmış gazın fazını korumaya yönelik olarak iç tank ve dış zarf şeklinde tasarlanıyor. İç tanklarda belirli kalitede paslanmaz çelik malzeme, dış tank için ise karbon çeliği kullanılıyor. Ana tank bir dış tank içine yerleştirildikten sonra iki tank arasındaki hacim kriyojenik perlit agregası ile dolduruluyor ve vakum yapılarak ısı transferi engelleniyor. Böylece kriyojenik depolama tankları kullanıldığı sürece, düşük bakım maliyetlerinin yanı sıra sıvılaştırılmış gazların daha uzun süre gazlaşmadan kalması sağlanmış oluyor. Projeye göre süper izolasyon ısı yalıtımı uygulaması da yapılabiliyor.

Kriyojenik sıvılaştırılmış gaz depolama tanklarının maksimum çalışma basıncı, tankın kullanılacağı yere bağlı olarak 2 ila 37 bar arasında değişiyor.

KRİYOJENİK DEPOLAMA TANKLARI

Kriyojenik sabit tanklar, kriyojenik sıvılaştırılmış gazların basınç altında uzun bir süre depolanabilmesi için tasarlanıyor. Orta ve yüksek basınçlı likit gaz depolama tankları dikey ve yatay olarak üretilebiliyor. Çift cidarlı kriyojenik depolama tanklarındaki kaldırma mapalarında paslanmaz çelik ringler bulunuyor. Tankların güvenli bir şekilde nakledilebilmesi için de özel takozlardan yararlanılıyor.

Müşteri tercihine bağlı olarak, dikey kriyojenik tanklar, tüp dolum rampalarında kullanılmak üzere termosifonlu olarak da üretilebiliyor. Böylece, güvenilir ve verimli bir tüp dolum sisteminin yanı sıra mal kaybı miktarının düşmesi ve pompa bakım maliyetlerinin azalması sağlanıyor.

Standart olarak iki adet tahliye vanasıyla üretilen kriyojenik depolama tanklarında ikinci bir güvenlik önlemi olarak patlama diskleri bulunuyor.

KRİYOJENİK TAŞIMA TANKLARI

Kriyojenik sıvılaştırılmış gazların kamyon ve benzeri araçlarla taşınabilmesi amacıyla imal edilen tankların temel özellikleri sabit tanklarla benzerlikler taşıyor. Ancak büyüklüğü, boyası, tasarımı ve yasal gereklilikleri gibi özellikler bakımından farklılık teşkil ediyor. Örneğin bir LPG taşıma tankında fırın kürleme ile yüksek kalite boya uygulanıyor. Uluslararası taşımacılık yönetmeliklerine uygunluk ve ihtiyaca göre ergonomik tasarım söz konusu. Ayrıca test ve denetimler da taşıma tanklarında farklı süreçler içeriyor. Genel itibariyle semi treyler ya da kamyon üzeri taşıma tankları imal ediliyor.

TEHLİKELİ MADDE TAŞIYAN ARAÇLARDA T9 İNCELEMESİ

Kriyojenik tank6Aracın veya ekipmanın Tehlikeli Madde Taşımaya uygunluğunun doğrulandığı T9 belgesi, yetkili makamlarca düzenleniyor. Belge, tehlikeli madde taşıyan bir aracın, tankı ile birlikte “ADR Bölüm 9” şartlarını sağladığını gösteriyor. ADR mevzuatı gereğince, T9 Belgesi ancak aracın trafiğe tescil olduğu ülkedeki yetkilendirilmiş kurum (2014 Ocak itibariyle Türkiye’de TSE Yetkili Kurumdur) tarafından verilebiliyor. “ADR Bölüm 9” da aracın yürüyen aksamının fren, elektrik, tank, şasi ve mekanik bağlantı noktalarının mevzuata uygunluğu sorgulanıyor. T9 Belgesi işletmeci adına düzenleniyor ve geçerlilik süresi 1 yıl.  Her sene yapılacak kontrollerden sonra belge, TSE tarafından vizeleniyor; yenileniyor ve iptal ediliyor. TSE’nin yetkilendirdiği Muayene Kuruluşlarında, Tehlikeli Madde taşıyan tankerlerin (LPG, JET A1, Akaryakıt, Kimya, vb.) tankları her 3 yılda bir Ara Muayene ve her 6 yılda bir Periyodik Muayeneye tabi tutuluyor. İlgili muayenenin onaylanması sonucunda, TSE tarafından T9 Belgesi onaylanarak veriliyor.

KRİYOJENİNİN TARİHÇESİ

Düşük sıcaklıklar fiziği olarak bilinen kriyojeni, düşük sıcaklıklarda gerçekleşen olayları oluşturmayı ve bunların uygulamalarını konu edinen bilim dalı olarak tarif ediliyor. Kriyojenin 1877’de doğduğu kabul edilir. Bu oksijenin 90K’ye (183°C) kadar soğutularak sıvılaştırıldığı yıldır. 1895’te 40K’ye ulaştığında havanın sıvılaştırılması ve ana bileşenlerine ayrılması olanaklı hale geldi. 1908’de helyum sıvılaştırıldı. (4,2K). Aşırı soğutulan metallerin çoğunun elektriğe karşı dirençlerini tümüyle yitirdikleri keşfedildi (1911’de). 1920’lerde ve 30’lara gelindiğinde mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara ulaşıldı.

İnsanoğlunun bildiği en düşük sıcaklık mutlak sıfır derece kelvin veya eksi 273°C’dir. Bu sıcaklığa yaklaşan her şeyde fiziksel özellikler, bir takım olağan üstü değişikliklere uğrar. Bir tel üzerinde herhangi bir voltaj uygulamadan elektriği sonsuza kadar geçirir. (Direnç sıfırlanır) Atomlar gözle görülür şekilde hareketsiz kalarak bilim adamlarına kendilerini incelemeleri için fırsat tanır.

Eksi 265°C’de (veya 8.15°K) bir elektriksel geçirgen inanılmaz büyüklükte elektrik yükü taşıyabilen bir süper geçirgen ve çok düşük bir güç tüketimiyle muazzam manyetik alanlar üretebilen bir elektromıknatıs haline dönüşür.

KRİYOJENİ TIPTA DA ÇIĞIR AÇTI

Kriyojeniden tıpta da yararlanılıyor. Düşük sıcaklıklı bir neşter ya da sonda hastalıklı dokuyu dondurma amacıyla kullanılabiliyor. Sıvı azotla soğutulmuş neşterler düşük sıcaklıklar cerrahisinde inanılmaz işler başarıyor. Bu yöntem bademcik, basur, siğil, katarakt ve bazı urların alınmasında uygulanıyor. Parkinson hastalığı olan hastalar beyinde bu hastalığa yol açtığı sanılan küçük bölgelerin dondurulması yöntemiyle tedavi ediliyor. Düşük sıcaklıklar fiziğinin uzay araçlarında da uygulama alanı var. 1981’de ABD Uzay Mekiği “Columbia” sıvı hidrojen-sıvı oksijen incilerle fırlatıldı.

Sıvı azot hücreleri öldürmek ya da ağrıyı yok etmek amacıyla; soğutmadan yararlanılması insan ve hayvan tedavisinde gittikçe yaygınlaşıyor. Kriyoşirurji (soğuk cerrahi) bazı kanser türlerin ve hemoroit tedavisinde de oldukça yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

BU SICAKLIKLARA NASIL ULAŞILIYOR?

En başta sıvı hidrojen veya helyum gibi soğutma araçları gerekli. Hidrojen eksi 253°C’de sıvı haline dönüşüyor. Onları bu sıcaklıklara düşürmek için iki işlem yapılıyor. Birincisi basit dondurma olayı… İkincisi ise bir vakum pompası aracılığıyla gerçekleşiyor. Hava basıncı ne kadar düşük olursa sıvının kaynama noktası da o kadar düşük oluyor.

Share.

About Author

Leave A Reply

'