JP2009502680A - 巨大容器の輸送および据付け - Google Patents

Abstract

輸送および／または据付けのために巨大容器を準備する方法は、輸送および／または据付けのためその容器を補剛するために、現に略固体状であるかまたは略固体状とすることができる流動可能な充填物質を用いて、その容器を少なくとも部分的に充填することを含む。

Description

本発明は巨大容器の輸送および据付けに関する。具体的には、本発明は、輸送および／または据付けのための巨大容器を準備する方法、巨大容器を輸送する方法、および巨大容器を据付ける方法に関する。

化学プロセス装置において必要とされる容器は、直径が大きく、端から端までが長く、内部構造物、例えば伝熱管を必要とする場合が多い。それらの容器は圧力容器であり、大気圧以下や超高圧、さらにはその他の過酷な条件下、例えば極めて高い温度で運転されるのが典型的である。そのような容器を設計する場合、コストや、組立て、輸送および据付けの容易さのような因子に加えて、すべてのプロセス条件を考慮に入れる必要がある。

容器を設計する際、特に巨大容器を設計する際に定めなければならない設計仕様の一つは、容器の壁厚である。当業者に公知の適切な公式や計算法を使用し、運転圧力および温度、構造材料、容器の壁に取り付けなければならないノズルやその他の容器内部構造物の存在および位置、静的および動的負荷などの因子を考慮に入れることにより、最小壁圧を定めることができる。例えば、組立て、輸送および据付けの際に容器が受ける可能性のある他の力に備えるためのゆとりを配慮して、その容器の壁の設計厚みを増大させることが慣例的である。ある種の容器、例えば極めて大きいあるいは極めて長い容器の場合には、上記のアプローチを用いて設計した容器の壁厚が、輸送および据付けのためのゆとりを持たせた結果非常に厚いものとなり、その製造（例えば溶接や熱処理）が極めて困難でコストの高いものとなってしまう可能性があることは容易に理解できるであろう。この問題は、壁厚のゆとりの制限、内部補強材、内部および／または外部サポートリングや補剛材などを使用することによりある程度までは軽減させることができるが、容器の質量の増加、組立の手間とコストの増大、輸送および据付けの複雑化といった欠点をも有する。

本発明の第一の態様においては、輸送および／または据付けのための巨大容器を準備する方法が提供される。この方法には、輸送および／または据付けのためその容器を補剛するために、現に略固体状であるかまたは略固体状とすることが可能である流動可能な充填物質を用いて、その容器を少なくとも部分的に充填することが含まれる。

本明細書において、「巨大容器」という用語は、長さ対直径の比率が少なくとも５であり、かつ少なくとも２ｍの直径を有する容器を指しているものとする。さらに、「略固体状」である充填物質とは、ゲル、ゼリー状物質、半固体物質や、本発明の方法が採用されない場合と比較してより薄い設計厚みの壁厚を使用することが可能な程度にまで、容器を補剛するのに充分な程に固体状であるものなどが含まれることを意味している。固体状である流動可能物質には、バルク状態で自重の下で圧密化させると固形物となるような粒子状物質や粉体状物も含まれる。

流動可能物質は容器全体に充填されるのが好ましい。それにより、容器全体に固体状物質が充填され、その容器が輸送および／または据付けのために補剛されることになる。

容器には内部構造物が含まれていてもよい。本方法には、内部構造物を充填物質の中に埋め込んだり、あるいは充填物質によって内部構造物を取り囲んだりすることによって、充填物質を用いて容器の内部構造物を固定化させることが含まれていてよい。

その流動可能な充填物質は、固化させることが可能な流体であってよい。したがって、本方法には、容器の中で流動可能な充填物質を固化させること、または放置固化させること（ｓｏｌｉｄｉｆｙｉｎｇ， ｏｒ ａｌｌｏｗｉｎｇ ｓｏｌｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）が含まれていてもよい。

本発明の一実施態様においては、その流動可能な充填物質は、大気条件において通常固体状であるが高温では流動可能であるような物質、例えば、フィッシャー−トロプシュ法によるワックスのような炭化水素である。したがって本方法には、流動可能となるような温度にした炭化水素をその容器に充填する工程と、次いでその炭化水素を、例えばその炭化水素から熱を除去することにより固化させる工程、または放置固化させる工程とが含まれる。

流動可能な充填物質、例えば炭化水素には、その容器が使用されるプロセスのために触媒が含まれていてもよい。したがって、あるプロセス容器およびプロセスにおいては、そのプロセスで使用される充填物質（触媒をさらに含んでいてもよい）を容器中に予め搭載しておくと有利であり、容器に予め搭載しておくことは、輸送および／または据付けのために容器を補剛するのにも役立つ。据付け後にその容器を運転状態にするためには、例えばワックス等の固体状の充填物質を、例えば加熱手段によってワックスを溶融させることにより再び流体に変化させることができる。

本発明のまた別の実施態様においては、流動可能な充填物質は、大気条件では通常液体状であるが、例えば水や冷却水などの大気条件以下の条件では固化するような物質である。したがって本方法は、その充填物質が固体状となる大気温度以下の温度にまで容器中の流動可能な充填物質を冷却する工程と、輸送および／または据付けの間その充填物質を前記温度に維持する工程を含んでいてもよい。

充填物質からの熱除去または加熱は、容器の壁を介して達成することができる。その代わりに、またはそれに加えて、例えば伝熱管やコイルのようなこの目的に適した内部構造物がその容器に含まれている場合には、これらを使用してもよい。

本発明のさらなる実施態様においては、流動可能な充填物質は粒子状物質である。そのような粒子状物質の例としては、鉱物質または鉱石の粒子、砂、おがくず、ならびに天然または例えばゴム、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンまたはＡＢＳビーズのような合成のプラスチックまたはポリマー材料の粒子などが挙げられる。粒子状物質を使用すると、容器を補剛するため、または容器から充填物質を除去するために、その物質の状態を変化させる必要がないという点で有利である。

本発明のさらにまた別の実施態様においては、その流動可能な充填物質は、固化させることが可能な発泡性流体である。それゆえ本方法には、容器を泡で充満させる工程と、その泡を固化させる工程とが含まれる。この場合、本方法にはさらに、泡剥離補助化合物を用いてその容器の内側表面をコーティングしておく工程が含まれていてもよい。容器から固体状の泡を除去するためには、適切な溶媒または反応剤を使用してその泡を化学的に溶解させてもよいし、あるいは、例えばサンドブラスティング、ショットブラスティング、または超音波を使用することにより機械的または物理的に破壊してもよい。

本方法には、例えば容器の内側表面および容器内部構造物の外側表面を腐蝕および／または浸蝕から保護するために、充填物質からその表面を保護するため容器の内側表面を処理する工程もまた含まれていてよい。表面の処理には、保護コーティングを用いてその表面をコーティングしておく工程が含まれていてもよい。

本方法は、容器および／または（存在しているならば）その内部構造物の構造材料に対して充填物質が与える有害な作用の可能性を低減しまたはなくすために、充填物質を処理する工程が含まれていてもよい。例えば充填物質は腐蝕防止剤が混合されてもよい。

本発明の第二の態様においては、巨大容器を輸送するための方法が提供されるが、その方法には次の工程が含まれる。
容器を補剛するために、現に略固体状であるかまたは略固体状とすることが可能である流動可能な充填物質を用いて、その容器を少なくとも部分的に充填することにより、輸送のためにその容器を準備する工程、および
その容器を補剛された状態で目的地まで輸送する工程。

容器は、本明細書において先に説明したような方法によって準備することができる。

本発明の第二の態様による方法には、その容器を補剛された状態で、容器を輸送するため容器を車両上に荷積みする工程が含まれていてもよい。本方法にはさらに、目的地にまで輸送されたら、その容器を補剛された状態で車両から荷下ろしする工程もまた含まれていてもよい。

本発明の第三の態様においては、巨大容器を据付けるための方法が提供されるが、その方法には次の工程が含まれる。
容器を補剛するために、現に略固体状であるかまたは略固体状とすることが可能である流動可能な充填物質を用いて、容器を少なくとも部分的に充填することにより、据付けのためにその容器を準備する工程、および
その容器を補剛された状態で据付ける工程。

容器の据付けには、垂直面におけるある角度で、製造または輸送の向きから実動の向きへとその容器を回転させる工程が含まれていてもよい。容器に対して横断方向の軸の周りに、９０度の角度で容器を回転させることが典型的である。

本発明の第三の態様による方法には、据付けた後の容器から充填物質を除去する工程が含まれていてもよい。容器から充填物質から除去する工程には、必要であれば充填物質を再び流動可能とするためにその充填物質を処理する工程が含まれていてもよい。充填物質を処理する工程には、例えばその充填物質を加熱して充填物質を溶融させることが含まれていてもよい。

本発明の第三の態様による方法はさらに、容器からの充填物質の除去を容易にするために充填物質および／または容器を処理する工程を含んでいてもよい。容器からの充填物質の除去を容易にするためにその充填物質および／または容器を処理する工程には、充填物質および／または容器に振動力を与えるか、および／または鎖、ポーカー（ｐｏｋｅｒｓ）、かくはん器、シェイバー（ｓｈａｖｅｒｓ）、オージェ（ａｕｇｅｒｓ）などを用いて、その充填物質に機械的な作用を与えることが含まれていてもよい。

容器を据付けた後にその容器から充填物質を除去する代わりに、本発明の第三の態様による方法では、その容器が使用される予定のプロセスにおいてその容器の中で使用するのに適するように、充填物質を処理する工程が含まれていてもよい。したがって充填物質は、容器が使用される予定のプロセス、例えばフィッシャー−トロプシュ合成プロセスにおいてこの容器の中に通常存在するような、反応剤、生成物、触媒またはその他の不活性成分であってもよい。

容器は、先に説明したような方法により準備することができる。

ここで以下の実施例を用いて、本発明をさらに詳しく説明する。

直径約１０ｍ、長さ約６０ｍで、内部にスチームコイルのような内部構造物を含む巨大な正円の円柱形の容器を、プロセス装置として完成した単品として輸送できるように設計した。これにより圧力容器が、輸送および据付けの際に存在するすべての点荷重を有するようになることは容易に理解できるだろう。

この巨大容器の設計された操作温度および圧力に対して、通常の圧力容器設計基準を使用すると、その圧力容器の壁厚は６６〜７６ｍｍの間と計算される。組立て、輸送、重量、およびコストの面からは、低い方の壁厚の６６ｍｍを選択するのが好ましい。壁厚をより薄くするために、その巨大容器が使用されるプロセス条件下で通常使用される炭素鋼よりも単位質量あたり約２０％高強度である特殊な構造材料が選択される。より薄い壁厚と特殊な構造材料を選択するための条件の一つは、容器の形状がもとの設計形状に可能な限り近いものにとどまっていなければならない、すなわち容器が正円の円柱形を維持していなければならない、ということである。

容器の長さ対直径の比率、選択された壁厚、点荷重、その圧力容器に組み込まれた内部装置、および、外郭構造（ｓｈｅｌｌ）が座屈したり形状が歪んだりすることなくその圧力容器を輸送および据付ける必要があること等の複合的要因により、全く損傷を生じさせずかつ全く形状を変化させないようにするためには特別な手段が必要である。この問題に対する従来のエンジニアリング的解決は、より厚い外郭構造を選択することであるが、そうなると、標準的な炭素鋼で設計すると約２５％も厚い壁材が必要となってしまう。そうすると、圧力容器の組立て、特に溶接および熱処理、ならびに取扱いは極めて困難となるだろう。

本発明の手段によれば容器の剛性を向上させることが可能であり、これにより取扱い、輸送および据付けの間にその圧力容器が座屈したり歪んだりせず、しかもその圧力容器の壁厚をわずか６６ｍｍとすることができる。本実施例の具体的なプロセス容器の場合、容器に液状ワックスを充満させ、それを放置固化させてから、その容器を輸送して据付けることが考えられる。固化可能な液状物、例えばワックスを使用することにより、その圧力容器の内部構造物が完全に固定化されることは容易に理解できるだろう。その容器がフィッシャー−トロプシュ法において使用されるものである場合、フィッシャー−トロプシュ法によるワックスであることが予想されるこのワックスは、フィッシャー−トロプシュ触媒を含んでいると好都合である。容器を据付けた後、例えば組み込まれているスチームコイルの中にスチームを循環させて加熱することにより、このフィッシャー−トロプシュワックスを溶融させることができ、その後、この圧力容器は、容器中にすでに存在しているフィッシャー−トロプシュ法によるワックスおよびフィッシャー−トロプシュ触媒を用いて作動させることができる。

Claims (18)

1. 輸送および／または据付けのため容器を補剛するために、現に略固体状であるかまたは略固体状とすることが可能である流動可能な充填物質を用いて前記容器を少なくとも部分的に充填する工程を含む、輸送および／または据付けのために巨大容器を準備する方法。
2. 前記流動可能な物質を前記容器全体に充填する、請求項１に記載の方法。
3. 前記容器が内部構造物を含み、前記方法が、前記内部構造物を前記充填物質の中に埋め込むか、または前記充填物質により前記内部構造物を取り囲むことによって、前記容器の内部構造物を前記充填物質により固定する工程を含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記流動可能な充填物質が固化可能な流体であり、前記方法が前記容器の中で前記流動可能な充填物質を固化させる工程または放置固化させる工程を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記流動可能な充填物質が、大気条件においては通常固体状であるが高温においては流動可能となる物質である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記充填物質が炭化水素であり、前記方法が、前記炭化水素を流動可能とする温度にある前記炭化水素を用いて前記容器に充填する工程と、次いで前記炭化水素を固化させる工程または放置固化させる工程と、を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記流動可能な充填物質が、前記容器を使用するプロセスのために触媒を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記流動可能な充填物質が、大気条件においては通常液体状であるが大気温度以下では固化する物質であり、前記方法が、前記容器中の前記流動可能な充填物質を前記充填物質が固体状となる温度である大気温度以下の温度に冷却する工程と、前記充填物質を輸送および／または据付けの間前記温度に維持する工程と、を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記流動可能な充填物質が粒子状物質である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記流動可能な充填物質が、固化可能な発泡性流体であり、前記方法が、前記容器に泡を充填させる工程と前記泡を固化させる工程とを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
11. 容器を補剛するために、現に略固体状であるかまたは略固体状とすることが可能である流動可能な充填物質を用いて、前記容器を少なくとも部分的に充填することにより、輸送のために前記容器を準備する工程と、
    前記容器をその補剛された状態で目的地まで輸送する工程と、を含む巨大容器を輸送する方法。
12. 前記容器が請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法により準備される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記容器を輸送するために前記容器をその補剛された状態で車両上に荷積みする工程、または、目的地への輸送後に前記容器をその補剛された状態で前記車両から荷下ろしする工程を含む、請求項１１または請求項１２に記載の方法。
14. 容器を補剛するために、現に略固体状であるかまたは略固体状とすることが可能である流動可能な充填物質を用いて前記容器を少なくとも部分的に充填することにより、据付けのために前記容器を準備する工程と、
    前記容器をその補剛された状態で据付ける工程と、を含む巨大容器を据付ける方法。
15. 前記容器をその補剛された状態で据付ける工程が、前記容器を垂直面におけるある角度で製造または輸送の向きから実動の向きへと回転させる工程を含む、請求項１４に記載の方法。
16. 据付けた後に前記容器から前記充填物質を除去する工程を含む、請求項１４または請求項１５に記載の方法。
17. 前記容器を使用するプロセス中で使用されるのに適するように、前記充填物質を処理する工程を含む、請求項１４または請求項１５に記載の方法。
18. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法により前記容器が準備される、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の方法。