乙烯工業(yè)是石油化工產(chǎn)業(yè)的核心。工業(yè)和信息化部印發(fā)的《石化和化學(xué)工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》中明確提出我國(guó)將優(yōu)化乙烯產(chǎn)業(yè)原料結(jié)構(gòu),開展乙烯原料輕質(zhì)化改造,提升非石油基產(chǎn)品在乙烯產(chǎn)量中的比例。相比石腦油制乙烯和煤制乙烯等,乙烷裂解制乙烯具有二氧化碳排放低、污染小、環(huán)境友好、投資成本低等優(yōu)勢(shì),具有廣闊的市場(chǎng)前景和發(fā)展空間,或?qū)⒊蔀槲覈?guó)乙烯原料結(jié)構(gòu)優(yōu)化和輕質(zhì)化的可行選擇和發(fā)展方向之一。但由于我國(guó)乙烷供應(yīng)嚴(yán)重不足,未來進(jìn)口需求較大,發(fā)展前景廣闊。
隨著我國(guó)乙烷制乙烯需求的增加,尤其是自2017年11月中美元首北京歷史性峰會(huì)上,中美大規(guī)模乙烷進(jìn)口合作協(xié)議簽署以來,業(yè)界對(duì)將承擔(dān)海上乙烷運(yùn)輸?shù)拇笮鸵彝檫\(yùn)輸船保持了持續(xù)的關(guān)注。
乙烷(ethane)氣態(tài)時(shí)為無色無臭易燃?xì)怏w,分子式為C2H6,結(jié)構(gòu)式為CH3CH3,是最簡(jiǎn)單的含碳-碳單鍵的烴。液態(tài)乙烷密度約為0.45t/m3,沸點(diǎn)為-88.6℃,意味著乙烷存儲(chǔ)和運(yùn)輸需要依靠專門的液貨艙及相應(yīng)的圍護(hù)系統(tǒng),在-88.6℃的低溫下進(jìn)行。
從《IGC規(guī)則》定義的液貨艙種類來劃分,大型乙烷運(yùn)輸船(VLEC)分為整體式的薄膜艙乙烷運(yùn)輸船和獨(dú)立艙式的A型、B型、C型獨(dú)立艙乙烷運(yùn)輸船。
大型乙烷運(yùn)輸船(VLEC)分類
薄膜艙乙烷運(yùn)輸船
薄膜艙乙烷運(yùn)輸船結(jié)構(gòu)形式采用的是雙層底、雙殼、雙甲板、凸形甲板、J型壓載艙、貨艙之間采用隔離空艙的設(shè)計(jì),液貨艙參與承受船體梁載荷,液貨艙采用的是薄膜型圍護(hù)系統(tǒng),需要完成的次屏壁。應(yīng)用最為廣泛的薄膜圍護(hù)系統(tǒng)技術(shù)為法國(guó)GTT公司的NO96系列和MARK系列(如圖6所示),具有良好的空間利用率和較低的日蒸發(fā)率。中國(guó)船級(jí)社對(duì)GTT公司NO96系列和MARK系列多種最新的圍護(hù)系統(tǒng)開展了認(rèn)可審核并頒發(fā)了認(rèn)可證書。
2018年6月27日,滬東中華基于GTT NO96系列圍護(hù)系統(tǒng)技術(shù)完成了96500方薄膜型VLEC的船型設(shè)計(jì)并獲得中國(guó)船級(jí)社的船型認(rèn)可證書。
GTT NO96系列、MARK系列圍護(hù)系統(tǒng)
A型獨(dú)立艙乙烷運(yùn)輸船
A型獨(dú)立艙乙烷運(yùn)輸船船體結(jié)構(gòu)采用雙殼、雙底、雙層甲板的設(shè)計(jì),液貨艙采用自撐式棱柱形A型獨(dú)立液貨艙(如圖7所示),不承受船體梁載荷,艙內(nèi)設(shè)置中縱艙壁和制蕩橫艙壁以較小晃蕩載荷。需要完整次屏壁防護(hù),主、次屏壁系統(tǒng)均可以進(jìn)入,便于今后的檢查和圍護(hù)。液貨艙可以與船體結(jié)構(gòu)的建造并行建造,以縮短建造周期;
A型獨(dú)立艙乙烷運(yùn)輸船
B型獨(dú)立艙乙烷運(yùn)輸船
B型獨(dú)立艙乙烷運(yùn)輸船的船體結(jié)構(gòu)形式類似于常見的雙殼散貨船,甲板為封閉式甲板。液貨艙采用B型獨(dú)立艙設(shè)計(jì),不參與總縱強(qiáng)度,通過支承結(jié)構(gòu)船底與船體結(jié)構(gòu)之間的載荷??紤]液貨晃蕩的影響,艙內(nèi)通常設(shè)置中縱艙壁和制蕩艙壁。需要設(shè)置部分次屏壁。另外,液貨艙還需基于斷裂力學(xué)原理進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展評(píng)估,以及根據(jù)裂紋擴(kuò)展的分析預(yù)報(bào)開展液貨艙泄漏量的計(jì)算。
C型獨(dú)立艙乙烷運(yùn)輸船
C型獨(dú)立艙乙烷運(yùn)輸船的船體結(jié)構(gòu)采用雙底、單殼、單層凸形甲板的設(shè)計(jì)。液貨艙采用5%鎳鋼建造的C型三體罐獨(dú)立艙設(shè)計(jì),相比雙耳罐設(shè)計(jì),裝載量提升20%。液貨艙承壓能力較大,液貨艙內(nèi)部設(shè)置縱向艙壁以及橫向制蕩艙壁。不要求次屏壁。液貨艙可與船體結(jié)構(gòu)同時(shí)建造,通過吊裝的方式完成整體建造。液貨艙的Y形接頭的焊接工藝以及對(duì)三體罐吊裝的精度控制等對(duì)建造船廠的建造技術(shù)和工藝要求較高。
C型三體罐獨(dú)立艙
乙烷運(yùn)輸船不同液貨艙圍護(hù)系統(tǒng)簡(jiǎn)要比較
依據(jù)十九大提出“建設(shè)美麗中國(guó),推進(jìn)綠色發(fā)展”發(fā)展目標(biāo)的要求,優(yōu)化乙烯原料結(jié)構(gòu),推進(jìn)乙烯原料輕質(zhì)化是我國(guó)乙烯產(chǎn)業(yè)向清潔、綠色、安全、高效發(fā)展的必經(jīng)之路,大勢(shì)所趨。作為承擔(dān)中美乙烷貿(mào)易運(yùn)輸任務(wù)的大型乙烷運(yùn)輸船的船型開發(fā)和建造,勢(shì)必迎來一個(gè)新的發(fā)展機(jī)遇。