FOAMGLAS®-isolatieoplossingen

Voor een veilige en efficiënte opslag

De wereld ondergaat een ingrijpende verandering op het gebied van energie, waarbij de overgang naar duurzame en hernieuwbare bronnen centraal staat. Deze verschuiving, bekend als de energietransitie, heeft als doel om de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen en de koolstofuitstoot te verminderen om klimaatverandering tegen te gaan. Een cruciaal aspect van deze transitie is het opslaan van bepaalde vloeistoffen ter ondersteuning van groene energie of uitstootvermindering, en hierbij speelt isolatie uiteraard een essentiële rol.

Tekst: Jente Quintens

Enkele stoffen die moeten opgeslagen worden ter ondersteuning van de energietransitie zijn ammoniak, vloeibaar CO2 of waterstof. Afhankelijk van de druk worden deze producten onder verschillende temperaturen opgeslagen maar in de meeste gevallen gaat het over opslag als vloeistof onder koude of cryogene (in het geval van waterstof) temperaturen.

De noodzaak van isolatie bij koude-opslagtanks

Het belang van isolatie bij deze tanks kan niet genoeg worden benadrukt omdat het een essentiële rol speelt in het handhaven van de gewenste temperatuur, het minimaliseren van energieverlies, het beschermen van de integriteit van de tank en de veiligheid van de mensen rondom.

Doel één: isoleren om thermische prestaties beschermen

Warme lucht kan meer vocht bevatten dan koude lucht, dus wanneer warme, vochtige lucht koudere lucht ontmoet en afkoelt, voert de warme lucht vocht af door condensatie totdat een nieuw evenwicht of ‘dauwpunt’ is bereikt. Dus wanneer warme, vochtige lucht in wisselwerking staat met een geïsoleerd systeem onder de omgevingstemperatuur, wordt een dampdrukaandrijving gecreëerd, omdat de koude lucht nabij het geïsoleerde oppervlak de druk probeert te egaliseren door vocht naar koudere temperaturen in de isolatie te drijven. Het eindresultaat is condensatie. Bij geïsoleerde opslagtanks zal deze condensatie dan aan de buitenrand van geïsoleerde systemen ontstaan en bij absorberende isolatie kan dit tot vochtophoping in de isolatie leiden.

Vocht in isolatie vermindert de thermische prestaties en verhoogt de thermische geleidbaarheid. Omdat water warmte geleidt met een snelheid die ongeveer 20 keer hoger is dan de gemiddelde thermische isolatie is het belangrijk om het indringen van vocht te vermijden als de thermische prestaties op lange termijn willen behouden worden. Het laten binnendringen en achterblijven van vocht in de isolatie verhoogt de warmteoverdracht significant. Een toename van 1 procent van het vocht in de isolatie kan de geleidbaarheid met 23 procent verhogen. Het ontwerpen van een dampdicht systeem bestaand uit een ondoordringbaar materiaal, zoals isolatie van cellulair glas, en het gebruik van isolatiediktes die zijn ontworpen om een oppervlaktetemperatuur boven het dauwpunt te houden, kan het risico op schade aan de thermische prestatie door dampdruk helpen verminderen.

Tijdens de ontwerpfase moet er ook op worden gelet dat kleine veranderingen in de afmetingen van de tank mogelijk zijn. Isolatie wordt meestal geïnstalleerd op een tank bij omgevingstemperatuur. Wanneer de tank gevuld wordt en in gebruik genomen wordt zal het staal krimpen wanneer de temperatuur daalt, hierdoor zullen de afmetingen van de tank enigszins veranderen. Het isolatiesysteem moet worden ontworpen om rekening te houden met deze dimensionale verandering en eventuele temperatuurwisselingen tijdens processen zoals het legen en opnieuw vullen van de tank. De thermische uitzettingscoëfficiënt van cellulaire glasisolatie ligt dicht bij die van staal, en wanneer het materiaal volledig is verkleefd aan de tank met behulp van een flexibele lijm en sealant, blijft het isolatiesysteem stevig aan het oppervlak van de tank gehecht tijdens temperatuurschommelingen en normaal gebruik. Hierdoor blijft het isolatiesysteem afgedicht tegen het binnendringen van vocht en damp.

Het gebruik van cellulaire glasisolatie vermindert ook het risico op productverlies en verminderde systeemefficiëntie door de warmteoverdracht te beheersen en het binnendringen van vocht te voorkomen. Bovendien zorgt het gebruik van cellulair glas ervoor dat de isolatie bij lekkage geen ontvlambare vloeistoffen opneemt. Sommige isolaties met open cellen kunnen hiervoor gevoelig zijn, zelfs als het hydrofobe materialen zijn. Isolatie die doordrenkt is met ontvlambare vloeistoffen vormt een wezenlijk brandgevaar en kan zelfs spontaan ontbranden door een blootstelling met zuurstof.

Doel twee: ondersteunen van de integriteit van de tank

Bij verticaal staande tanks voor de opslag van gekoelde vloeistoffen moet ook de tankbodem geïsoleerd worden om energieverlies via de bodem te beperken. Het isolatiemateriaal dat hiervoor gespecificeerd wordt moet weliswaar aan een aantal criteria voldoen. Ten eerste moet het een materiaal met hoge druksterkte zijn, samendrukbare isolatiematerialen resulteren in onaanvaardbare vervormingen en een afname van de thermische isolatieprestaties. Dit kan leiden tot zettingen in de ondergrond of paalfunderingen die op een temperatuur worden gebracht die tot falen kan leiden. 

Het aanbrengen van FOAMGLAS® HLB-isolatie onder een ammoniaktank helpt de opwarming van de vloeistof onder controle te houden en het risico op systeemstoringen te verminderen. Goed ontworpen FOAMGLAS®-isolatiesystemen zijn bestand tegen zeer hoge belastingen met zeer weinig of geen vervorming. FOAMGLAS®-isolatie behoudt zijn druksterkte en isolatiewaarde in de loop van de tijd en over een breed temperatuurbereik. Het is al vele jaren een beproefd materiaal voor bodemisolatie van koude tanks.

Doel drie: risico op corrosie verminderen

Een tweede risico waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van het isolatiesysteem voor de tank is corrosie. Stalen tanks zijn kwetsbaar voor corrosie, wat kan leiden tot lekkages en andere ernstige gevolgen. Corrosie is meestal geen probleem bij opslag van gekoelde vloeistoffen door de koude temperatuur, toch is er in het geval van opslag van ammoniak een corrosierisico aanwezig.

Ammoniakcorrosie (een vorm van spanningscorrosie) is een corrosieve aanval op een materiaal die wordt veroorzaakt door de interacties tussen het materiaal en ammoniak. Ammoniakcorrosie treedt op wanneer vloeibare ammoniak of ammoniakdamp die onzuiverheden of verontreinigingen bevat, in contact wordt gebracht met zacht staal. Ammoniak die met water wordt gemengd, is niet corrosief voor ijzer of staal. Het is echter corrosief voor veel andere metalen. Zink, koper en messing zijn enkele materialen die niet in contact mogen worden gebracht met ammoniak dat water bevat, omdat ammoniakcorrosie kan optreden.

Een doordringbaar isolatiesysteem voor vocht of damp of absorberende isolatie kan vocht vloeistof vasthouden en een reactie met het onderliggende staal genereren. Als vocht het onderliggende metaal van een tank bereikt, kan dit de ontwikkeling van corrosie onder isolatie (CUI) bevorderen. Omdat deze schade verborgen is, kan deze onopgemerkt blijven totdat er een lek optreedt. Deze lekken kunnen met name problematisch zijn wanneer de opgeslagen materialen onder druk staan, ontvlambaar zijn of beide. Onzichtbare corrosie kan ook leiden tot schade aan het draagvermogen van constructieve elementen met mogelijke rampzalige gevolgen.

Correct ontworpen en geïnstalleerde isolatiesystemen, waarbij gebruik wordt gemaakt van waterdichte isolatie, kunnen helpen voorkomen dat vocht het isolatiesysteem binnendringt. Het selecteren van een isolatiemateriaal met gesloten cellen, dat ondoordringbaar is en geen absorberende eigenschappen heeft, biedt een laag van bescherming die voorkomt dat vocht in tanks of ondersteunende structuren binnendringt.

FOAMGLAS®-isolatieoplossingen voor allerhande opslagtanks

Ammoniak wordt meestal opgeslagen in verticaal staande tanks waar zowel bodem, wanden als dak geïsoleerd moeten worden. Voor de bodemisolatie heeft Owens Corning speciale lastdragende isolatiesystemen die geschikt zijn voor opslagtanks van elk formaat. Deze systemen zijn ook de wereldwijde standaard voor LNG-opslagtanks. Het aanbrengen van FOAMGLAS® HLB-isolatie onder bijvoorbeeld een ammoniaktank helpt de opwarming van de vloeistof onder controle te houden en het risico op systeemstoringen te verminderen. Goed ontworpen FOAMGLAS®-isolatiesystemen zijn bestand tegen zeer hoge belastingen met zeer weinig of geen vervorming. FOAMGLAS®-isolatie behoudt zijn druksterkte en isolatiewaarde gedurende de levensduur van de tank en over een breed temperatuurbereik. 

Hiernaast bieden ze ook oplossingen aan voor zowel de isolatie van de tankwand als het -dak. De isolatie aan de buitenzijde van het tankdak is in principe gelijkwaardig aan de tankwand maar wordt best in een beloopbaar materiaal uitgevoerd. Met het FOAMGLAS® Compact Systeem is een geïsoleerd dak mogelijk zonder koudebruggen tussen de tank en de metalen dakbedekking. Voor de tankwand kan FOAMGLAS® isolatie rechtstreeks op de buitenkant van de binnentank worden aangebracht zonder aantasting door ammoniakdampen. De inertheid en chemische resistentie van het materiaal helpt om te beschermen tegen spanningscorrosie die zich kan ontwikkelen op de koolstofstalen tankwand in aanwezigheid van ammoniakdamp. Doordat het materiaal bestaat uit volledig gesloten cellen kan vocht of damp het materiaal niet binnendringen en voor verminderde prestaties of negatieve gevolgen zorgen. 

Naast verticaal staande tanks worden gekoelde vloeistoffen, zoals CO2, vaak ook opgeslagen in cilindrische tanks of opslagbollen. Ook hiervoor heeft Owens Corning een brede waaier aan isolatiesystemen die op maat van de specifieke tank kunnen worden gemaakt. Deze systemen bieden de benodigde thermische prestaties in combinatie met de ondoordringbare eigenschappen van het materiaal om zo condensatie te verminderen en energie-efficiëntie te helpen garanderen. Bijkomend is het materiaal volledig onbrandbaar en draagt het zo bij aan de passieve brandbescherming wat vaak vereist wordt bij het opslaan van grote hoeveelheden CO2. Dit was ook de reden waarom FOAMGLAS® tankisolatie gekozen werd voor de CO2-opslagtanks van het Northern Lights Project, ’s werelds eerste open-source CO2-transport- en opslaginfrastructuur, dat recent in Noorwegen gebouwd werd.

Jente Quintens is werkzaam als verantwoordelijke voor marketing & communication voor industry business bij Owens Corning FOAMGLAS® isolatie.