Amonyak Tank İzolasyonu: PIR Block, Buhar Bariyeri ve Mühendislik Çözümleri

Amonyak Tank İzolasyonu Neden Kritik Bir Mühendislik Konusudur?

Amonyak (NH₃) depolama tankları, gübre tesisleri, petrokimya kompleksleri, kimya endüstrisi ve enerji tesislerinde kullanılan büyük hacimli kriyojenik tanklardır. Bu tanklar genellikle −33°C civarında çalışan refrigerated storage kategorisine girer. Amonyak tankı gibi kriyojenik depolama tanklarında:

Boil-off gaz kaybının minimize edilmesi
Isı köprülerinin engellenmesi
Buhar bariyeri bütünlüğü
PIR block uygulamasında boşluk bırakılmaması
Secondary vapor barrier ile yoğuşmanın engellenmesi
Metal jacketing altında su penetrasyonunun sıfıra yakın olması
Küresel ve silindirik bölgelerde termal diferansiyellere karşı dayanım
Bottom head ve dome head bölgelerinde iki yönlü gerilmelere uyum
API 620 Appendix R gereksinimlerine uygunluk
gibi kriterler hayati önem taşır.

PIR Block Kullanımının Mühendislik Gerekçeleri

Amonyak tanklarının izolasyonunda uluslararası kabul görmüş malzeme:
ASTM C591 PIR/PUR Rigid Foam Blocks

PIR block tercih edilmesinin teknik nedenleri:

Düşük ısı iletkenliği (λ ≈ 0.021–0.024 W/mK)
Boyutsal kararlılık (shrinkage riskinin düşük olması)
Yük taşıma kabiliyeti (compression strength)
İşlenebilirlik ve homojen yüzey geometrisi
Isı köprüsü oluşturmadan montaj yapılabilmesi

Isı Köprüsünün Engellenmesi (Thermal Bridge Free System)
Amonyak tankları için en kritik hata türlerinden biri ısı köprüsüdür. Isı köprüsü;

Boil-off artışına,
Yoğuşma ve korozyon oluşumuna,
Buzlanma ile mekanik deformasyonlara,
Buhar bariyerinin delinmesine,
Tank duvarında zamansız yorulmaya
neden olur.
Bu nedenle uluslararası projelerde, supporting structure kullanılmadan PIR block montajı yapılır.

Yani bloklar:
✔ Tank yüzeyine tam oturmalı
✔ Arada boşluk kalmamalı
✔ Montaj sırasında metal desteklerle köprü oluşturulmamalıdır

Bu, API 650 Appendix M ve API 620 R gereksinimlerinde de net biçimde tanımlanır.

Buhar Bariyeri (Vapor Barrier) Tasarımı

Sürekli ve kesintisiz uygulanmalıdır
Tüm ek yerleri mastik + open-weave glass cloth ile güçlendirilir
Buhar geçiş direnci (Perm Rating) kriterlerine uyumlu olmalıdır
Alüminyum folyo + 0.025 mm polyester film kombinasyonu önerilir
Tüm bindirmeler min. 100 mm olmalıdır
Secondary Vapor Barrier ise:

PIR block yüzeyine yerleştirilen ikinci koruma tabakasıdır
Birinci bariyerin delinmesini engeller
Tankın 30+ yıl boyunca kondensasyonsuz çalışmasını sağlar
Bu çift katmanlı sistem LNG tanklarında olduğu gibi NH₃ tanklarında da en güvenilir çözümdür.

PUR Enjeksiyonlu Sistemlerde Dikkat Edilecek Hususlar
Eğer tank tasarımında PIR block yerine yerinde PUR enjeksiyonu (in-situ polyurethane foam) kullanılacaksa:

Buhar bariyeri yine zorunludur
Enjeksiyon makinesinin kalibrasyonu kritik önemdedir
Boşluk bırakmamak için segment bazlı enjeksiyon yapılmalıdır
Enjeksiyon sıcaklığı + basınç değerleri standartlaştırılmalıdır
Çünkü PUR yanlış uygulandığında:
Yüksek yoğunluk farkları, boşluklar, kılcal çatlaklar ve yoğuşma riskleri oluşabilir.

 
Metal Kaplama (Jacketing) Detayları
Cold insulation için metal kaplama sistemi

0.5 mm – 0.8 mm alüminyum veya paslanmaz çelik
Ek yerleri 50 mm bindirme ile kapatılır
150 mm aralıklarla vidalama yapılır
Tüm penetrasyonlar “throating & sealing” ile su geçirmez hale getirilir
Küresel tanklarda (dome head):

Segmental jacket uygulanır
7° eğime göre kesim yapılır
Floating ring etrafında silikon + mastik güçlendirmesi yapılır
 
Bottom Head ve Foundation İzolasyonu tank tabanında:

100 mm Cellular Glass Block
50 mm Levelling Concrete
Perlite Concrete Layer
kullanılmaktadır.

Cellular glass (ASTM C552):

Kriyojenik sınıfta en güvenilir non-combustible malzeme
%0 su emme
Yüksek basma dayanımı
Buhar geçirimsiz yapı
Bu nedenle taban izolasyonunda tek doğru çözümdür.

 
Amonyak Tanklarında En Yaygın Hatalar (Uluslararası Literatüre Göre)
EIGA, API ve DOE raporlarına göre amonyak tanklarında en çok karşılaşılan problemler:

Boşluklu PIR block montajı
Buhar bariyerinin vidalama sırasında delinmesi
Secondary vapor barrier eksikliği
Metal jacketing altından su girişi
Destek elemanlarında ısı köprüsü oluşması
PUR enjeksiyonunda boşluk kalması
Contraction joint yanlış tasarımı
Bu hatalar tank ömrünü 30 yıldan 5 yıla kadar düşürebilir.

 
Eratherm A.Ş. Uzmanlığı
Firmanız:

Küresel & silindirik NH₃ tanklarında
PIR block + cellular glass + vapor barrier sistemlerinde
Yurt içi & yurt dışı 40+ yıllık tecrübeye sahip
TGE, KBR, Saipem, KT, Stamicarbon projelerinde çalışmış
API / EN / ISO standardına hâkim mühendis kadrosuna sahiptir.