【扩大铝应用（118）】铝材料在液化气体运输罐领域大显身手

中国海上首个百万吨级二氧化碳封存工程

LNG（液化天然气类）船不止一种，包括多种气态化工产品液化物运输，如液氢、液氧、液氮、液氨（NH3）、液二氧化碳、液化石油气等。它们的共同点是在极低的温度下才能液化，所以必须用能耐低温的抗海水腐蚀材料的储罐运输。这样的材料铝最适合。

每艘船上约有4个或5个大罐。每个罐的容积超过3万m3，有球形和方形的。这种LNG储罐一般由6000块“西瓜皮”式的铝板焊成，其最薄处约为30mm，“赤道”处板块最厚约为170mm，球罐直径约为41m，质量约900t。这样的单罐铝材用量大多要高于400t。

另外，运输液化化工气体还必须有装料基地与卸料基地。以LNG装卸料基地为例，地上式储罐的铝材用量约1300t/罐，地下式的铝材用量约120t/罐。其用的铝材与工件有板材、型材、铸件、锻件、管材等。

铝材料在运输CO2中的应用

随着脱碳理念的深入，回收CO2并将其封存于地下的CCS技术将会尽快应用到生产实践中。中国当前是燃煤发电量最大的国家，也是发电厂排放CO2最多的国家。若将排放的CO2捕获与液化，运往封存地点是一项艰巨的任务。CO2的液化比天然气的液化要难些，因为CO2在零下21.1℃时会凝固（压力416.5 kN/m2）变成干冰。在这种压力和温度条件下所处的状态为CO2的三相点。而在三相点的温度和压力以下，CO2不能完全以液态形式存在。以管道运输时，存在堵塞管道风险，因此运输时必须保持一定的压力。但要保持大储罐压力有相当大的难度，只有铝材料储罐可以胜任。

目前，日本已于2021年开发出小型液化运输船，大型运输船正由三菱造船公司与今治造船公司开发中。据悉，首艘大型液化CO2运输船可于2027年运营，这是回收发电厂等排放的CO2并封存于地下深处的新技术。日本政府提出，到2025年，每年封存1.2亿～2.4亿吨CO2目标。据有关机构预测，全球CCS市场的年均复合增长率为15.1%，即将由2022年的24亿美元增加到2027年的49亿美元。

所以说，CCS技术和市场是扩大铝应用的潜在大市场，宜进行较大规模开发。

日本规划在11个地点总计封存160亿吨CO2，但有些地点的实施难度很大。日本川崎汽船公司参加了欧洲最大规模的“北极光”CCS项目，推广铝合金CO2运输船，将在2024年以后负责液化CO2运输船的管理和运输。日本商船三井公司和关西电力有限公司也将推进以海运将液化CO2运往封存侯选地的调查和讨论。今年3月份，日本有一艘能运输1450m3液化CO2的小船。目前，这种小型船全世界也只有4艘。现在容积超过1.2万m3大型运输船的建造也在行业内提上了议程。

中国海上首个百万吨级CO2封存工程已于今年4月投入使用，估计上层建筑的用铝结构超过全船的35%。

没有铝就没有规模化氢工业

低碳发展使得化石燃料的用量越来越少，而H2的用量将越来越多，起的作用也会越来越大，用到航空航天器、汽车、火车、焊接、冶金还原剂、制氨等领域。

氢是周期表中第一个化学元素，在通常条件下，它是由双原子分子（H2）所组成的无色、无臭、无味的气体。符号H的氢原子是由单位正电荷的原子核和单个电子所组成。它的原子序数为1，原子量为1.00797，是水和有机物的主要成分，不仅广泛分布于地球上，也存在于宇宙间。氢有3个同位素：氕，质量数1，构成天然元素的99.98%；氘，质量数2，构成天然元素的0.02%；氚，质量数3，存在于自然的量少之又少，但可以用人工方法以不同的核反应产生出来。

化合态的氢为地壳质量的0.76%，地壳中原子的13.5%是氢，只有氧和硅超过它。这些氢大部分在海水中，占比约10.82%。许多金属可以吸收氢，钯在这方面显得尤为突出，可溶约本身体积1000倍的氢。

在常温下，氢是较不活泼的物质，但在高温下则是高度活泼的。氢与氧反应生成水，2H2+O2→2H2O，反应热为57.6kCal/mol。在室温下，此反应实际上是不发生的，在约300℃稍有反应，大于500℃则反应很快。

制备H2的工艺很多，取决于所需H2的量、要求的纯度、原料的利用率和价格等因素，常用的有金属与水或酸反应、水的电解、蒸汽与烃或与其它有机物反应以及烃的热分解。

H2的运输在液态下进行，用全铝船运输。所谓全铝船并不是说船本身及船上所有的装备都是用铝制备的，而是在现有技术条件下凡是可用铝材制备的装备都是用铝材加工，或大部分是用铝材加工。

当前运输液H2的船与岸基储存设施中国都能制造，不但可以满足本国的需求，还有出口，这样的企业有大连船舶重工集团有限公司、上海外高桥造船有限公司、沪东中华造船（集团）有限公司等，它们用的铝材90%以上为5456、5083、5086合金。