Münster (Germany), 11. Juli 2012 – Ende 2011 hat der größte staatliche Öl- und Gaskonzern Chinas den Probebetrieb seiner neuen, der bislang größten LNG-Anlage Chinas, aufgenommen. Bei der Dämmung der Tiefkälte-Leitungen des Dalian-Projekts vertraute CNPC auf ArmaFlex Cryogenic Systems, den flexiblen Mehrschichtsystemen für Mediumtemperaturen bis -200 °C von Armacell.
Prozesse mit tiefkalten Gasen finden heute in unterschiedlichsten Industriezweigen Anwendung: In der Stahlindustrie werden mithilfe flüssigen Stickstoffs spezielle Metalllegierungen erzeugt, die Gefriertrocknung ist ein gängiges Verfahren zur Konservierung von Lebensmitteln und in der pharmazeutischen und chemischen Industrie sind viele Anwendungen nur durch den Einsatz tiefkalter Medien möglich. Ohne Petrochemikalien wie Ethylen, das aus Propan und Butan bestehende LPG oder das anorganische Ammoniak ist heute kein Wirtschaftswachstum denkbar. Erst die Verflüssigung dieser Gase ermöglicht den weltweiten Transport.
LNG immer wichtiger in der globalen Energieversorgung
In der Energieversorgung gewinnt durch Tiefkühlung verflüssigtes Erdgas (LNG) zunehmend an Bedeutung. Durch das Abkühlen auf -162 °C wird das Volumen von Erdgas auf ein Sechshundertstel reduziert und erlaubt so den wirtschaftlichen Transport mit LNG-Tankschiffen. Schon heute wird rund ein Viertel des Welterdgashandels flüssig abgewickelt und LNG wird weltweit eine immer wichtigere Rolle bei der Versorgungssicherheit einnehmen. Der Vorteil von LNG ist die Flexibilität: Das Erdgas kann unabhängig von Pipelines mit Tankschiffen über große Entfernungen transportiert werden. So können Gasvorkommen unabhängig vom Vorhandensein von Pipelines für die Gasversorgung genutzt werden. Das verringert die Abhängigkeit von einzelnen Lieferländern und stärkt die Versorgungssicherheit.
In Nordwesteuropa besitzt das von Fluxys betriebene LNG Terminal in Zeebrügge die Funktion eines zentralen Gateways für die Erdgasversorgung. Der belgische Erdgasnetzbetreiber plant, die LNG-Kapazitäten bis 2016 erheblich auszuweiten. Fluxys will 2014 eine zweite Landungsbrücke eröffnen, an der LNG-Tanker mit einer Kapazität von bis zu 217.000 m³ LNG entladen werden können. Zudem ist ein neuer LNG Speichertank mit einer zusätzlichen Kapazität von 160 000 m³ geplant.
Auch China setzt nach der Reaktor-Katastrophe in Japan zur Energieversorgung vermehrt auf Erdgas. Um den wachsenden Energiebedarf zu decken, investiert der Staat Milliarden in den Bau von Erdgas-Pipelines und LNG-Terminals. Innerhalb von fünf Jahren sollen zehn neue LNG-Anlagen entstehen und der Einsatz von Flüssiggas verdoppelt werden.
Anforderungen an Tieftemperatur-Dämmstoffe
Lagerung und Transport von Tieftemperaturmedien wie LNG, LPG, LEG oder auch Methanol und Ammoniak erfordern hocheffiziente Dämmsysteme. Denn eine Beschädigung des Dämmsystems hat bei Tiefkälteanwendungen ungleich höhere Auswirkungen: Fehler können schnell zu Einschränkungen in der Prozesskontrolle und der Qualität der Produkte führen. Zudem würden die Produktionskosten drastisch steigen. Wichtige Auswahlkriterien bei der Dämmstoffwahl sind möglichst geringe Energieverluste bei der Verflüssigung, niedrige Verdampfungsverluste und natürlich eine sichere Lagerung der Kältemedien. Eine zentrale Anforderung ist die Verhinderung von Tauwasser und Minimierung des Korrosionsrisikos unter der Dämmung. Darüber hinaus muss die Dämmung die enormen Schwingungen und Stoßbewegungen durch die extremen Temperaturzyklen absorbieren. Neben den zur Anwendung kommenden Materialien spielt auch die technische Konstruktion des Dämmsystems eine entscheidende Rolle. Traditionell werden in diesem Bereich Hartschäume (z.B. auf der Basis von PUR/PIR) oder Schaumglas eingesetzt, die mit zusätzlichen Dampfbremsen und/oder Dehnfugen kombiniert werden.
Flexible Dämmsysteme für die Tiefkälte
Mit ArmaFlex Cryogenic Systems bietet Armacell als erster Dämmstoffhersteller speziell für Tiefkälte-Anwendungen entwickelte flexible Dämmsysteme. Die Mehrschichtsysteme für den Temperaturbereich von -200 bis +125 °C gewährleisten eine hervorragende thermische Dämmung, verringern das Korrosionsrisiko unter der Dämmung (CUI) und erlauben erhebliche Kosteneinsparungen bei der Installation. ArmaFlex Cryogenic Systems bewahren ihre Flexibilität auch bei Tiefsttemperaturen. ArmaFlex LTD, ein Dien-Terpolymer mit einer bislang unerreicht niedrigen Glasübergangstemperatur, gewährleistet, dass Schwingungen und Stoßbewegungen absorbiert und das Risiko einer Rissbildung durch extreme Temperaturzyklen erheblich reduziert wird. Ein wesentlicher Vorteil der Tieftemperaturschäume liegt darin, dass die Systeme anders als Dämmstoffe aus Hartschäumen weder zusätzliche Dehnfugen noch Dampfbremsen benötigen. Dadurch lassen sich die Installationskosten im Vergleich zu herkömmlichen Dämmstoffen erheblich reduzieren.
Eingebaute Dehnfuge
Das auch bei Tiefkälte noch flexible System wirkt selbst als Dehn- bzw. Schrumpffuge. So ist die Dämmung vor thermischer Spannung und Haarrissen geschützt. Bei herkömmlichen Systemen aus Hartschäumen werden Dehnfugen aus Glas- oder Mineralwolle eingesetzt. Das erhöht nicht nur die Installationskosten, sondern aufgrund der offenzelligen Materialstruktur der Dehnfugen steigt auch die Gefahr, dass Feuchtigkeit in das System eindringt und die Dämmwirkung wesentlich beeinträchtigt.
Eingebaute Dampfbremse
Als geschlossenzelliges Material mit einem hohen Wasserdampfdiffusionswiderstand besitzt ArmaFlex eine eingebaute Dampfbremse. Anders als bei herkömmlichen Systemen, bei denen jede Dämmschicht mit einer separaten Dampfbremse vor dem Eindringen von Feuchtigkeit geschützt werden muss, baut sich der Wasserdampfdiffusionswiderstand bei ArmaFlex über die gesamte Dämmschichtdicke auf. Das erhöht nicht nur die Sicherheit des Dämmsystems, sondern reduziert auch die Installationskosten erheblich, da auf die aufwendige Installation von Dampfbremsen mit Dichtmassen und speziellen Klebebändern verzichtet werden kann.
ArmaFlex Cryogenic Systems in Chinas größter LNG-Anlage
ArmaFlex Cryogenic Systems wurden erstmals im großen Maßstab im chinesischen Dalian-Projekt verarbeitet. Im Sommer 2007 startete CNPC, der größte staatliche Öl- und Gaskonzern Chinas, in der Nianyu Bucht in der Nähe der Hafenstadt Dalian mit dem Bau seiner ersten LNG-Anlage. Mit einer Gesamtinvestition von über 1 Milliarde Euro entstand hier der bislang größte LNG-Hafen des Landes, in dem Tanker mit einer Kapazität von bis zu 200.000 m³ andocken können. Realisiert wird das Projekt in zwei Phasen: Zunächst sollen hier jährlich 3 Millionen Tonnen LNG in 4,2 Milliarden m³ Erdgas umgewandelt werden, in Phase II soll die Kapazität auf 6 Millionen Tonnen LNG verdoppelt werden. Geliefert wird das Flüssig-Erdgas vornehmlich aus Australien und Katar.
Zur Dämmung der Tieftemperaturleitungen und weiterer Anlagenteile im Dalian LNG-Terminal setzte das Planungsbüro China Huanqiu Contracting & Engineering Corporation (HQCEC) aus Peking die flexiblen Dämmschichtsysteme für Tiefkälteanwendungen von Armacell ein.
Projektbetreuung vor Ort
Im Dalian Projekt wurden alle LNG-Prozessleitungen und Verdampfungsleitungen (inklusive Pumpen, Ventile und anderer Amaturen) mit dem Mehrschichtsystem gedämmt. Dabei handelte es sich um Rohrdurchmesser von 1 bis 40 Zoll (Außendurchmesser von 33,7 bis 1016 mm), die mit Dämmschichtdicken von 50 bis 175 mm vor Tauwasser und Energieverlusten geschützt wurden. Insgesamt installierte Da Shun Petrochemical Engineering Company (DPEC) aus Dongying (Provinz Shangdong) 15 000 m² ArmaFlex LTD und 27 000 m² ArmaFlex Platten sowie 3 000 m ArmaFlex Schläuche. Abhängig von den Anforderungen kamen dabei zwei- bis siebenlagige Dämmaufbauten zum Einsatz.
Unterstützt wurden die 80 Mitarbeiter von DPEC bei diesem äußerst anspruchsvollen Projekt von fünf Armacell Anwendungsspezialisten-Teams, die die Montagearbeitern während der gesamten Planungs- und Installationsphase betreuten. Sie waren für die Projektleitung, Berechnung der Dämmschichtdicken und Überwachung verantwortlich und führten regelmäßig Anwendungsschulungen durch. Realisiert wurden die Dämmarbeiten der rund 7 km langen Rohrleitungen von Januar bis September 2011. Ende des Jahres startete CNPC den Probebetrieb der LNG-Anlage.
Hocheffiziente Dämmsysteme vermeiden unnötige Energieverluste
Gerade in so energieintensiven Industrien wie der Verflüssigung von Erdgas sollte unbedingt verhindert werden, dass durch eine unzureichende Dämmung Energieverluste und somit unnötige Kosten entstehen. Hocheffiziente Dämmsysteme gewährleisten nicht nur die Funktion der Anlagen, sie reduzieren gleichzeitig die Prozess- und Wartungskosten und schonen die Umwelt, indem sie den Ausstoß von CO2-Emissionen vermindern.
Zusatzinformationen
(1) Kryotechnik – Interessante Fakten
Kryotechnik (von altgriechisch kryos „Frost, Eis“) ist die Technik zur Erzeugung tiefer Temperaturen und zur Nutzung physikalischer Effekte bei tiefen Temperaturen. Die wichtigsten Flüssiggase sind: LNG (Liquefied Natural Gas), LPG (Liquefied Petroleum Gas), LEG (Liquefied Ethylene Gas) und Ammoniak. Ohne Petrochemikalien wie Ethylen, das aus Propan und Butan bestehende LPG oder das anorganische Ammoniak ist heute kein Wirtschaftswachstum denkbar. Und erst die Verflüssigung dieser Gase ermöglicht den weltweiten wirtschaftlichen Transport.
(2) Umfangreiche Forschung zum Verhalten elastomerer Dämmstoffe bei Tiefkälte
Elastomere Dämmstoffe haben sich seit vielen Jahren zur Dämmung von Kälteanlagen, auch im tiefkalten Bereich, bewährt. Bei Temperaturen unter -50 °C neigen Produkte auf der Basis von NBR (Nitril-Butadien-Kautschuk) jedoch zu einer gewissen Verhärtung. Unterhalb dieser Temperatur, die auch als Glasübergangspunkt bezeichnet wird, verändert sich das mechanische Verhalten und der Kautschuk verliert zunehmend an Flexibilität. Die Verhärtung des Materials ist zwar voll reversibel, d.h. bei steigenden Temperaturen erhält das Material seine ursprüngliche Flexibilität zurück, die mangelnde Belastbarkeit bei Tieftemperaturen musste jedoch bislang bei der Gesamtkonstruktion berücksichtigt werden. Ziel der Armacell Forschungs- und Entwicklungsarbeit war es daher, einen Elastomerdämmstoff mit einem deutlich niedrigeren Glasübergangspunkt zu entwickeln. In Kooperation mit der Universität Southampton hat das Unternehmen umfassende Forschungen zum Verhalten elastomerer Dämmstoffe bei Tiefkälte unternommen und Armacell besitzt heute ein in der Branche einzigartiges Know-how über diesen Anwendungsbereich.
