ATT gas & IGF

Kritieke temperatuur

temperatuur waarboven een gas niet kan worden gereliquificeerd ongeacht de druk die erop worddt uitgeoefend

kritieke druk

druk waarbij een gas op kritieke temp kan worden geliquificeerd

vapour

stof in gas-staat beneden kritische temperatuuren boven de kritieke druk.

gas

gasvormige stof boven kritieke temperatuur

saturated vapour pressure

druk waarbij deeltjes in gasvorm zich afscheiden vd vloeisstof exavt gelijk aan aantal deeltjes die zich weer bij de vloeistof voegen. Het aantal deeltjes boven de vloeisstof blijft gelijk

IGC

international gas code

constructieve en operationele voorschriften voor transport in bulk

IGF

international gas fuelled ships code

constructieve en operationele voorschriften voor schepen die gas gebruiken als brandstof

certificate of fitness

krijgen ze als een schip aan de code ontvant (IGF)

1G

max veiligheid

2G

significante veiligheid

2PG

gas carrier van max 150m met type C tanks, ontworpen voor temp van -55°C of hoger

3G

matige veiligheid

gas dangerous spaces

= ruimtes in aanraking met gas

• compressor rrom

• hold spaces

• cargo containment + piping

• enclosed spaces through which piping passes

• open deck within 3m of any cargo tank +piping

• open deck over cargo areas up to 2.4m above weather deck

• compartment for cargo hoses

• eclosed/semi enclosed space with opening to gas dangerous zone

gasvrije zone

alle zones die niet in aanraking komen met gasresten =>

• alle ventilatieopening moeten uitgerust zijn met alle sluitmiddelen

• ramen in de accomadatie die uitkijken op gas gevaarlijke zone mogen niet openbaar zijn

• airlock

airlock

toegang van gas gevaarlijke zone → gas veilige zone

boosterpump

pomp gemonteerd op dek, die capaciteit vd hoofd-cargo pomp vergroot om te kunnen lossen tegen grote tegendruk en/of gekoelde lading door een heater te pompen op een tempertauur boven kookt°C in pressurised tanks

cargo heaters

gebruikt om lading te lossen boven kooktemp naar shore tanks

lading wordt verwarmd om beschadeging aan infrastructuur tussen schip-wal te voorkomen vanwege de lage temperaturen

-45°C wordt bv -5°C

er zijn middelen voorzien om bevriezing vd apparatuur te voorzien

middelen bevriezing vd apparatuur te voorkomen

cargo heaters zijn uitgerust met temperature and pressure control equipment to prevent freezing + flowregeling + glycolsysteem

glycolsysteem

verwarmings-koelingsmedium omdat dit niet bevriest bij lage temp. Vooral bij LNG wordt dit gebruikt in heating coils om de cofferdams boven 0°C te houden

secondary barrier?

tweede vloeistofdichte barrière die tijdelijk lekkende cargo kan opvangen wanneer de primary barrier faalt. Het doel is vooral te voorkomen dat de extreem koude lading in contact komt met de scheepsstructuur en zo brittle fracture veroorzaakt. Op fully refrigerated LPG carriers moet ze een lek gedurende 15 dagen kunnen opvangen

primary barier

de eigenlijke tankwand die de landing bevat

2nd barrier link met tanktypes

• integral : afh van temp

• membrane : volledige verplicht (membraan wordt onderstuend door scheepsstructuur)

• independent A: voledige (mogelijkheid op scheurvorming)

• independent B: gedeeltelijke (leak before fail principe)

• independent C: geen (drukvat met dikke wand)

partial 2nd barrier

drip tray + splash barrier

which tank is best for LNG & explain

membrane tanks

• goede volumebenutting: volgt vorm vd romp, 8% meer cargo dan Moss-carrier

• geschikt voor de temperatuur: -163°C: dikke isolatielaag + secondary barrier

• lage boil off rate: GTT beperken warmte inlek

• grote schepen mogelijk: Qflex of Qmax

nadeel: bij deffecte cargopomp kan niet via pressure discharge lossen

Welke tank is het best en meest gebruikt in de LNG trade en waarom?

De meest gebruikte tank in de LNG-trade is de membrane tank, voornamelijk de GTT NO96 en Mark III systemen. Deze tanks hebben een volledige secondary barrier en een zeer dikke isolatie. Ze benutten het scheepsvolume veel beter dan onafhankelijke tanks waardoor ongeveer 8% meer LNG kan worden vervoerd bij dezelfde scheepsafmetingen. Bovendien zijn ze zeer geschikt voor LNG bij -163°C doordat ze een lage boil-off rate hebben. Daarom worden vrijwel alle moderne grote LNG-carriers, waaronder Q-Flex en Q-Max schepen, uitgerust met membrane tanks.

waar bevindt de hold space zich?

tussen primary tank en secondary barrier. bij brandbare cargo wordt deze ruimte geïnertiseerd met IG. En is geïsoleerd

what to do when changing from butane to NH3?

1. cargo residues verwijderen

2. warming up

3. purging

4. aeration

5. drying

6. gassing up

7. cooldown

8. loading

& vooral geen IG bij NH3

butane → NH3 cargo residue verwijdferen

alle resten butaan uit tank/leidingen door pressurising, stripping, verwarmen met hot gas vd compressor

doel: geen vloeibaar butaan meer in het systeem

butane → NH3 warming up

tank wordt langzaam opgewarmd om

• condensatie te voorkomen

• reliquefaction te voorkomen

• tank voorbereiden voor inspectie & ventilatie

butane → NH3 purging

butaanvapour verwijderen, normaal met IG zodat butaan < 2% & weg explosieve atmosfeer

waarom geen IG na NH3

NH3 reageert met CO2 in IG en carbamates worden gevormdt die de leiding kunne blokkeren. Daarom droge lucht

butane -→ NH3 aeration

tank geventileerd met lucht zodat zuurstof terug op 21% komt, tank gasvrij is. Nu kan inspectie plaatsvinden

butane → NH3 drying

de tank moet droog zijn, want NH3 lost op in water en vocht kan corrosie en ijsvorming tijdens cooldown veroorzaken dus dauwpunt verlaagd tot -50°C

butane → NH3 gassing up

lucht vervangen door NH3 vapour, zodat lucht verwijdert wordt & tank voorbereid is om te laden. De cargovapour komt van shore of vaporiser aan boord. Gebeurd via displacement methode

Gassing up is nodig omdat inert gas of stikstof boven haar kritieke temperatuur verkeert en niet gecondenseerd kan worden in de reliquefaction plant

butane → NH3 cooldown

richting NH3temp, om thermische spanning & drukstijging te voorkomen.

vloeistof wordt via spray line bovenin tank gesproeid, druppels verdampen, nemen warmte op en de tank koelt af

via deck tank, kust of reliquefaction plant

max 10°C/h

voltooid als bodemtemp ongeveer -31.5°C is

waar rekening bij houden bij laden NH3?

• NH3 is toxisch

• maar ook gasdetectie, PPE, lekkages

• geen inert gas bij NH3 operaties

• tank moet droog zijn

• test ESD, waarschuwingsborden voor warmte/vuur, ventilatie van accomodatie in recirculatie

• drip tray bij manifold vullen met zeewater

van NH3 → butane

1. NH3 lossen

2. warming up

3. purging met droge lucht

4. aeration

5. drying

6. inerting met IG voor LPG

7. gassing up met butaan

8. cooldown van -0.5 → .12 °C

9. loading

NH3

ammoniak

displacement

een methode waarbij één gas een ander gas laag voor laag verdringt, zonder veel vermenging.

Je maakt gebruik van het verschil in dichtheid tussen beide gassen:

• Zwaarder gas → onderaan inbrengen

• Lichter gas → bovenaan inbrengen

pressurisatie

vapour van andere tank door compressor in een tweede tank geleid, vapour wordt dan vloeibaar gemaakt en met strippinglijn verwijderd

butane naar NH3 als de tank al leeg of gasvrij is

1. drying

2. purging

3. gassing up

4. cooldown

wanneer is gassing up voltooid?

als de gasconcentratie bij de ventmast uit 95% lading besstaat

gassing up LNG vs LPG?

• LNG: gassing up aan wal, mag geen gebruik gemaakt worden van ventmasts, in parallel (tijd besparen)

• LPG: wel ventmast gebruik, dus mag op zee, in serie

wa als krimping vd hold spaces voorkomt bij koelen van de tanks?

IG of N2 gebruiken om dit te compenseren

butane → NH3 loading

loading rate is afhankelijk van MARVS instellingen vd tank

MARVS

maximum allowable relief valve setting

= max druk waarvoor de tank ontworpen is en waarop safety valves mogen ingesteld worden

(te snel laden => meer boil off => meer druk => te dicht bij MARVS)

lage vs hoge MARVS

• laag: voorzichtig laden & druk controleren

• hoog: tank kan hoge druk verdragen, minder kritisch

leg uit hoe je alarmen zou indelen

vogelens SIGTTO en SST worden alarmen ingedeeld volgens prioriteit om fatigue te voorkomen.

1. emergency alarm: rood : mensenlevens of schip in gevaar

2. alarm: oranje : onmiddelijke aandacht vereist om veiligheid te behouden

3. warning : geel : nog geen direct gevaar, maar kan wel

4. caution: lage prioriteit

5. information: gewoon info

voorbeelden prioriteit 1 alarm

branddetectie, gasdetectie, ESD

voorbeelden priority 2 alarm

hoge/lage tank of leidingdruk, very high level alarm, vacuum protection alarm, lage temp in isolatiee

voorbeelden priority 3 alarm

high level alarm, hoge/lage IBS of IS druk, O2 gehalte in IG

voorbeelden priority 4 alarm

pomp trip, cargo pump shutdown, opening relief valve

voorbeelden priority 5 alarm

pomp suction pressure, watertight door open, airlock open

fail-safe?

bij verlies van energie, luch, stroom of controlesignaal gaat het syteem automatisch naar de veiligste toestand. BV ESD valvess moet automatisch werken

what is overflow limit

niveau waarij overlopen moet voorkomen worden, 2 levels:

• high level alarm: 97% - waarschuwing

• very high level: 98.5% - activeert ESD

what is ERS

emergency release system (vooral LNG terminals)

= veilig loskoppelen van ship-shore met minimale productspill wanneer er een noodsituatie ontstaat

bestaat uit: ESD, ERC, dry-break concept

wanneer treedt ERS op

• schip los van kade

• loading arm overbelast

• noodsituatie

hoe werkt ESR

1. ESD sluit kleppen

2. ERC koppelt automatisch los

3. minimale spil

SIGTTO

society of international gas tanker & terminal operators

=> bevorderen van veilige en efficiente operaties in LNG/LPG industrie

zoals: best practices, richtlijnen, systemen, procedures

CAI

code on alerts and indicators

alarm managemnt

• alarm flooding voorkomen

• operator niet overweldingen

• alarmen indelen volgens prioriteit

ESD/ESR

• veilige noodstop van cargo transfer

• voorkopen pressure surge

• veilige ontkoppeling van loading arms

manifold disconnection

• leidingen veilig leegmaken

• purgen met N2

• veilig afkoppelen zonder cargo vrij te laten

ESD

emergency shut down, cargo transfer veilig stoppen

1. cargo pomp stoppen

2. ESD valve dicht bij pomp sluit

3. overige ESDs sluiten

4. compressoren stoppen

5. ventilatie compressorruimte stopt

om pressure sruge te vermijden

ERC

emergency release coupler = mechanische koppeling in loading arm

1. ESD

2. ERC: koppelt de arm los, waardoor er geen LNG/LPG vrij komt = dry break principe

ERS

emergency release system = volledige systeem

• ESD: stop cargo transfer

• ERC: fysiek loskoppelen

safety valve

= pressure relief valve = beschermt tank tegen gevaarlijke overdruk

• normaal altijd dicht

• opent enkel als tankdruk ingestelde waarde bereikt

• laatste veiligheidsbarriere

• instelling mag nooit hoger zijn dan MARVS

gascarrier heeft er min 2

P/V valve

pressure/vacuum valve

op gewone tankers:

• kleine drukstijging opvangen

• kleine vacuums opvangen

• tank te laten ‘admenen’

• mag regelmatig openen tijdens normale operaties

OP GASCARRIERS MET TYPE A & B GEEN P/V VALVES

waarom geen P/V valves op type a en type b tanks

willen geen rechtsstreeks conctact tussen cargo-atmosfeer en buitenlucht

anders krijgen we: zuurstof in de tank => explosiegevaar & contaminatie vd cargo

drukregeling door: reliquefaction plant, boil offf management, compressors

deepwell pump

de motor boven het dek & de pompunit bevindt zich onderin de deepwell. gebruikt voor NH3 en VCM. is noodzakelijk de lading altijd boven kookpunt door pompen gaat zodat NPSH behaald wordt. Cavitation kan de impeller beschadigen. Mogelijke oplossing is verhogen van de tankdruk.

motor makkelijk toegankelijk voor inspectie & onderhoud maar smering voorzien door gesloten systeem met smeerolie

NPSH

net positive suction head

submerged pompen

zowel pomp als motor in de vloeistof, gebruikt op LNG en grote LPG schepen.

worden gekoeld & gesmeerd door middel vd lading zelf

protectiesystemen cargopompen, die automatisch de pomp uitschakelen

• differential pressure gauge

• ammeter

• float gauge

• flow switch

• ESD

• low tank pressure

differential pressure gauge

meet drukverschil tussen zuigzijde & perszijde vd pomp (alarm bij te hoog en te laag)

ammeter

meet stroom die de elektromotor opneemt, voorkomt doorbranden vd motor

float gauge

meet vloeistof systeem in tank, alarm wanener te laag zodat pomp niet droogloopt vooral belangrijk bij submerged pumps

flow switch

controleert of er werkelijk vloeisstof door de leiding komt

Low tank pressure

heel belangrijk op gastankers, cargo kan koken, cavitatie, pomp beschadigen

Waarom heb je soms een indirect koelsysteem nodig?

omdat er geen compressie mag optreden aangezien sommige cargoes chemisch instabiel zijn. Ze kunnen dan: polymeriseren, ontlede, ongewenste reacties aangaan

oplossing: indirecte cooling: gebruik een ander koelmiddel ipv cargo te comprimeren zoals bv propaan, waterstof, helium deze werken als warmtewisselaar en halen warmte weg, cargo condenseert zonder comprimeren

voor welke cargo’s indirecte cooling?

VCM: vinyl chloride monomer

direct reliquefaction system

= reliquefiaction plant => maakt boil off gas terug vloeibaar

1. gas comprimeren

2. temperatuur & druk stijgen

3. afkoelen in condensor

4. terug vloeistof van maken

wat is belangrijk voor de operator ivm de ESD

• waar de ESD-knoppen zich bevinden

• welke systemen gekoppeld zijn ship/shore

• welke acties automatisch gebeuren

• dat valves niet onmiddellijk dichtklappen maar gecontroleerd sluiten (20–30 s) om pressure surge te voorkomen.

operator checks van de ESD

Voor cargo-operaties:

• ESD testen vóór cargo transfer

• communicatie ship/shore controleren

• weten welke alarmen ESD kunnen activeren

• weten wat er gebeurt na activatie

triggers ESD

• overflow

• brand

• verlies van elektriciteit

• verlies van pneumatische druk

• overmatige scheepsbeweging

maniforld disconnection volgens SIGTTO

mag niet zomaar want kan nog vloeistof of vapour aanwezig zijn

1. cargo transfer stoppen

2. draining van de leidingen

3. purging met stikstof

4. durk controleren

5. manifold loskoppelen

waarom N2 om leidingen te purgen van de manifold

• inert

• reageert niet met cargo

• voorkomt explosief mengsel vorming

behalve bij ammoniak

waarom sluiten valves niet onmiddelijk

veroorzaakt ene pressure surge of liquid hammer.

Grote hoeveelheid vloeisstof botst plots tegen gesloten valve

sluiting duurt 20-30sec

wat is een pressure surge

plotse drukstijging in een leiding veroorzaakt door snelle verandering vh debiet, kan leiden tot beschadeging van valves, leidingen en loading arms

waarom eerst pompen stoppen en dan valves sluiten

omdat pompen dan nog blijven doorpompen, maar het niet wegkan, dus druk bouwt op en dan hebben we een pressure surge

eerst pomp stoppen, zodat flow vermindert voor we de valves sluiten, dit voorkomt hoge druk opbouw en pressure surges

waarom hebben flexibele leidingen & chicksans prioriteti bij ESD

mechanisch zwakker, gevoeliger voor schade, blootgesteld aan beweging ship-shore

verschil ESD 1 en ESD 2

LNG terminal:

ESD1

• Cargo transfer stoppen

• Pompen stoppen

• Kleppen sluiten

ESD2

• Ernstigere situatie

• Activeert ook het ERS/ERC systeem

• Ship en shore worden fysiek losgekoppeld

cargo care during transit

• temperatuur moet behouden blijven: zo dicht mogelijk bij haar kookpunt

• tankdruk controleren: druk moet binnen ontwerplimieten vd tank blijven

• boi-off controleren: door warmte-inlek zal altijd een deelverdampen, die damp moet verwijderd of verwerkt worden

• cargo quantity bewaken: volgens de hald percent loss clause mag cargo bij aankomst max 0.5% afwijken

• regelmatig monitoren: druk, temp, levels, reliquefaction, compressor, gas detection

Boil off on LNG tankers

boil-off = brandstof

tank → boil off gas → low duty compressor → boilers of dual fuel engine

LNG verdampt sws, dus wordt gebruikt voor voortstuwing

boil off on LPG tankers

reliquefaction

tank → compressor → condensor → terug vloeibaar → terug in tank

LPG heeft hoger kookpunt, dus reliquefaction economisch interessant

boil off on chemical tankers (VCM)

indirect cooling to prevent polymeriseren

boil off methode: venting

kan naar atmosfeer worden gestuurd (indien nodig)

maar: verlies cargo, economisch ongunstig & milieu?!

methodes voor boil off

• as fuel

• reliquefaction

• indirect cooling

• venting (last result)

why boil off?

heat enters cargo tank despite insulation => cargo evaporates => pressure increases => cargoloss & safety issues

pro’s membraan tank

• volumebenutting

• geschikt voor LNG

• boil off rate 0.15%

• cooldown period (10u)

nadelen membraantank

• pressure discharge x

• comlexe constructie: membraan, meerdere isolatielagen, 2nd barrier

• isolatieschade

• sloshing